破冰船工作原理是什么(破冰船工作原理动画演示)

破冰船是怎样破冰的?会直接撞碎冰层吗?解析破冰船的工作原理。2019年7月,是雪龙2号极地考察船交付使用的时间。这是中国第一艘自主建造的,极地科学考察破冰船。南北极地区的平均气温在零下25℃左右,常年被冰层覆盖,普通船只在遇到冰层时只能避让。那破冰船是如何能做到破碎冰层的呢?

破冰船工作原理是什么(破冰船工作原理动画演示)

不只是南北极,在冬天很多海域都会结冰,船只不方便航行巡视,这就需要破冰船在前边开路了。

和普通航船不同,破冰船的船体宽还短,船头的外壳用了至少5厘米厚的钢板制成,并且里边有密集型钢构件支撑。船身的吃水部位,也都是用抗撞击的合金钢加固的,不过破冰船并不是直接撞击冰层来破冰的。以结冰的湖面来说,冰层可以铺满整个水域的横面,可很难冻穿到湖底,压力大接触面小就可以将冰面压穿,破冰船就借助了这一原理。

破冰船工作原理是什么(破冰船工作原理动画演示)

我国目前最先进的破冰船是雪龙2号,它的破冰能力为极地冰级6级,当面对不同冰层厚度的时候,破冰方法也有所不同。

第一种方法叫连续式破冰法。由于破冰船的底部呈首尾上翘型,它是一个铲面,在破冰前会加到一定速度。当撞上冰层时,船头顺势就能划上冰层,接着利用船头的重量将冰面压碎。

雪龙2号可以在极地不超过1.5米的冰层上,以3.7~5.6公里每小时的速度连续破冰前行。美国目前最先进的“北极星号”,连续破冰厚度有1.8米。而俄罗斯的“西比利亚”号核动力破冰船,破冰厚度更是可达2.8米。

破冰船工作原理是什么(破冰船工作原理动画演示)

第二种叫做冲撞式破冰法。这个方法听起来就很“鲁莽”,实际上也确实有点这种意思。当冰层厚度超过1.5米,就会利用破冰船船头部位吃水浅的特点,加大马力冲到冰面上,利用船身的自重压碎冰面,之后再倒退一段距离,接着加速冲刺,重复破冰的操作。这一种方法完全是凭借破冰船坚固的外壳,和上万吨的重量才能做到的。

上边这两种可以归类于船艏破冰,最后一种是船艉破冰。

破冰船工作原理是什么(破冰船工作原理动画演示)

雪龙2号是世界上第一艘采用船艏、船艉,双向破冰技术的破冰船。

它的船艉设计的和船艏形状相同,虽然后边有螺旋桨,但是采用了全回转电力吊舱推进系统。在遇到难“拱”的冰层时,船体可以180°旋转,让船艉压上去。同时螺旋桨在海面下削冰,两者可以一起将冰层打破,开辟航道。

那么问题来了,既然南北极地区常年被冰雪覆盖,行驶困难又鲜有人烟,为什么还要建造破冰船去探索呢?

破冰船工作原理是什么(破冰船工作原理动画演示)

虽然南北极被冰川覆盖,但南极底下有着世界上最大的煤田,分布在沿罗斯海岸的南极横贯山脉部分,预计储量5000亿吨。

在2021年7月份,美国地质调查局还发布了一份评估报告。称北极地区的石油储量,和天然气储量堪称世界第一。

随着全球变暖的影响,南北极的探索和资源的开发也终将越来越近。

破冰船如何对付冰层,如同一个大锤直接靠蛮力撞过去,效果极佳

【军武次位面】:端平入洛

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▲雪龙号:区区冰山算什么

我能深入极地看企鹅

但与“泰坦尼克”在撞上冰山后的悲情沉没(成了无数经典文艺作品原型)不同,此次撞击后,“雪龙号”破冰船却并无大碍的继续任务,似乎是开了“免疫冰山伤害”的“魔法护盾”。

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▲当然也离不开同志们的支持

首先,从正面看,大多数破冰船甲板并没有明显的外飘,船底却在比例上宽不少(相对于一般船舶),其长宽比也较小,酷似一个锤头,显得很“敦实”。其船体钢板也采用了更高的耐寒、抗冲击标准,可以保证在极地破冰时一路冲击而不受损伤。除此之外,专业破冰船的舰艏、加装有特殊的撞角,用于切开不太厚的冰层,实现冰面快速通过。

破冰船工作原理是什么(破冰船工作原理动画演示)

破冰船工作原理是什么(破冰船工作原理动画演示)

▲改装后的“雪龙”号

然而,随着时间的推移,“雪龙”号本身的缺陷也渐渐暴露。由于其原先是作为极地货轮设计的,尽管事后中国对其进行了多轮破冰改装,但其破冰效果仍不算世界顶尖,在一定程度上限制了中国深入南极的科考工作。此外,由于中国仅有这一艘大型极地科考船,每逢其回坞整修,许多极地科研项目就不得不“放一放”、“等一等”,为此,中国也迫切需要新一艘极地科考船。

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▲“雪龙2号”的新型螺旋桨

2018年9月10日,新一代“雪龙2号”破冰船终于在万众瞩目中下水了,除了更新的设备以外,它还有一个显著的亮点——与大多数破冰船不同的,它在遇到较厚冰层时,可以调转船头,利用船尾螺旋桨“削开”冰层,安全而高效,也无需担心“冰层卡bug”的问题。

破冰船工作原理是什么(破冰船工作原理动画演示)

今年七月,“雪龙2号”就将开始它的第一次极地航行,在经历了20多年的“单打独斗”后,老“雪龙”终于迎来了“新兄弟”,在拥有双航母之际,中国也将步入双极地破冰船时代。

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