想要在極地海域航行,普通的船肯定是不行的,因為一旦遭遇綿延十幾公里的冰層,船就會被困在其中,無法動彈。
可見,想要在極地海域暢行無阻,就必須要使用破冰船。那么破冰船是怎么破冰的呢?在一些視頻畫面中,我們看到破冰船所過之處,冰面便被破開了一道口子,這很容易使我們誤會破冰船是通過堅硬的船體將冰面撞開的,但其實并不是這樣。相比普通的船只而言,破冰船的船體的確是經(jīng)過加固的,特別是會與冰面接觸的部分,更是做了特別的強化處理,但即便如此,想要撞開冰面,也是不可能的。
其實不要說是一艘船了,就算是一枚導(dǎo)彈,想要以水平的角度將冰撞碎,都是無法辦到的。
為什么呢?因為一個綿延十幾公里的冰面,當(dāng)你以水平的角度撞擊時,就等于要撞碎一塊厚達十幾公里的冰,所以想要破冰,撞擊是不行的,必須要“切”。在破冰船船首的水線之上存在著一個斜坡,當(dāng)破冰船向前航行時,這個斜坡剛好可以切在冰面上,于是水平方向上的力就有一部分被分到了垂直方向上,冰面自然就可以被切開了。
在冰面并不是很厚的情況下,破冰船只需要以一個相對較低的速度持續(xù)航行,便可以在冰面上開出一道口子,這就被稱為“連續(xù)破冰”。
我國的雪龍二號可以在冰面厚度1.5米以下進行連續(xù)破冰,而美國“北極星”號則可以實現(xiàn)1.8米連續(xù)破冰,但最厲害的還要數(shù)俄羅斯的核動力破冰船,它的連續(xù)破冰厚度可達2.8米。然而,連續(xù)破冰能力再強,終究也有破不開的冰面,如果冰面的厚度超過了連續(xù)破冰的極限厚度,又該怎么辦呢?那就要進行“沖撞式破冰”了。
在破冰船船首斜坡的下方,存在著一個類似于“勺子”的形狀,當(dāng)破冰船加速向前沖時,船首會因為這個形狀而沖到冰面上方,于是破冰船就可以利用自身的重量來壓碎冰面了。
之后破冰船會稍微向后退,再重復(fù)之前的動作,就這樣不斷循環(huán),便可以在厚厚的冰層中開辟出一條航道了。由此可以看出,沖撞式破冰其實也不是真的用船去撞,而是用船自身的重量將冰面壓碎,同時我們也能夠再次感受到破冰船的結(jié)構(gòu)強度遠非普通船只可比。
前面提到的雪龍二號雖然不是連續(xù)破冰能力最強的破冰船,但卻是世界上第一艘能夠首尾雙向破冰的科考破冰船。
雪龍二號為何能雙向破冰呢?用船尾破冰,乍一聽似乎沒有什么特別,把船尾的結(jié)構(gòu)做得跟船首一樣不就行了嗎?事實上并沒有這么簡單,因為船尾有一套怕撞的結(jié)構(gòu),即螺旋槳和方向舵。想要用船尾破冰,就必須要解決這個問題。雪龍二號采用了全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進系統(tǒng),這套系統(tǒng)將電力艙和螺旋槳放置在了一個獨立的推進艙里,吊在了船身的下面。
由于吊艙是可以旋轉(zhuǎn)的,所以就不需要再安裝方向舵,通過轉(zhuǎn)動螺旋槳就可以控制船只的航行方向,而且還更加高效。
在使用船尾破冰時,螺旋槳會旋轉(zhuǎn)90度,變成一把“鋸子”,當(dāng)然并不是真的要用螺旋槳卻削冰塊,而是通過螺旋槳轉(zhuǎn)動帶動水流和氣泡,從而形成一股“水鋸”,來削減水面以下的冰層,這股力量是非常強大的,可以削薄十幾米厚的冰脊。也就是說雪龍二號的船尾不僅能破冰,其破冰能力甚至比船首還要強。
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