海冰基礎(chǔ)知識及船舶冰區(qū)航行的注意事項

呂曉東

摘 要：海冰是冬季影響港口作業(yè)、海上運輸、船舶安全的重要因素，作者介紹了海冰的類型及特點、中國海域海冰發(fā)展周期及冰情特征，最后就船舶在冰區(qū)航行的準備工作及注意事項加以總結(jié)，以期對冬季船舶防冰、抗冰工作提供幫助和參考。

關(guān)鍵詞：海冰 冰情 冰區(qū) 船舶 防冰

1.海冰基礎(chǔ)知識

1.1海冰概況

海冰是海中一切冰的總稱，包括咸水冰、河冰和冰山等。

海洋中的冰主要是由海水凍結(jié)而成的，也有一本分是來自江河注入海中的淡水冰。

我國渤海和黃海北部，每年冬季都有不同程度的結(jié)冰現(xiàn)象，是北半球緯度最低的結(jié)冰海區(qū)。中國海冰為一年冰，輕冰年與重冰年的冰情差異很大。

1.2海冰形成

海冰的形成可以開始于海水的任何一層，甚至于海底。在水面以下形成的冰叫做水下冰，也稱為潛冰。粘附在海底的冰稱為錨冰。由于深層冰密度比海水密度小，當它們成長至一定的程度時，就將從不同的深度上浮到海面，使海面上的冰不斷地增厚。渤海水深較淺，海冰的形成從海面到海底幾乎同時進行的。

1.3海冰類型

（1）流冰：浮在海面，隨風、流、浪的作用而流動的海冰。流冰按冰厚分為初生冰、冰皮、尼羅冰、蓮葉冰、灰冰、灰白冰、白冰、冰脊等；按形態(tài)分為破碎冰、平整冰、重疊冰、堆積冰等。

初生冰：是由海水直接凍結(jié)或由雪落入低溫海水中生成，呈針狀、包片狀、糊狀和綿狀。有初生冰存在時，海面反光微暗，呈灰色，在陽光的照耀下，出現(xiàn)閃爍的亮光，如圖1。

冰皮：冰厚小于5cm，由平靜海面直接凍結(jié)而成或由初生冰凍結(jié)而成，能隨波或風起伏，如圖2。

尼羅冰：冰厚5-10cm，是有彈性的薄冰，受風浪作用能產(chǎn)生“指狀”重迭現(xiàn)象，如圖3。

蓮葉冰：冰厚5-10cm，直徑為30～300cm的圓形冰塊，周邊有碰撞成的隆起，如圖4。

灰冰：冰厚10-15厘米，由冰皮、尼羅冰以及蓮葉冰混合凍結(jié)而成。表面平坦?jié)駶櫍喑苫疑饶崃_冰的彈性小，易被涌浪折斷，受到擠壓時多發(fā)生重疊，如圖5。

灰白冰（GW）：冰厚為15～30 cm，由灰冰、蓮葉冰、冰皮混合凍結(jié)而成，表面比較粗糙，成灰白色，受到擠壓時大多數(shù)形成冰脊，如圖6。

白冰：厚度大于30厘米，由灰白冰進一步加厚或在風、浪和流的作用下多次重疊凍結(jié)而成。表面凹凸不平，堆積現(xiàn)象顯著，形狀復(fù)雜，分層明顯，多呈白色，如圖7。

堆積冰：是指碎冰塊雜亂地重疊堆積在較大的冰面上，使冰面呈高低不平的狀態(tài)，有時某些冰塊可垂直側(cè)立在冰面上。顯然，冰面上堆積冰愈高，相應(yīng)地侵入水中的部分也愈深，有時碎冰被凍結(jié)成一體，很像“冰山”，如圖8。

冰脊：由于外力作用下相互擠壓成碎冰，其中一部分被抬升到水面以上沿交界線或邊緣堆積構(gòu)成脊高，也稱為帆高，同時也有大部分被嵌壓在水面以下也沿交界線或邊緣倒著堆積構(gòu)成脊深，也稱為龍骨。脊高愈高，則脊深愈深，一般為1：7。在水下冰塊間的海水易凍結(jié)而形成固結(jié)層。

（2）固定冰：與海岸、島嶼或海底凍結(jié)在一起，不能做水平移動的海冰，但可以隨著海面的升降做垂直運動。固定冰分為沿岸冰、冰腳與擱淺冰，如圖9。

沿岸冰：與海岸凍結(jié)在一起的冰層，從海岸向海上延伸，其寬度可以相差很大，在潮汐的影響下，沿岸冰有時可做垂直的升降運動。

冰腳：附在海岸上狹窄的固定冰帶，不隨潮汐做垂直升降運動，是沿岸冰的殘余部分。

擱淺冰：是指退潮時留在潮間帶的浮冰。

2.中國北方海域海冰發(fā)展周期及冰情特征：

2.1初冰期（從初冰日到封凍日）

遼東灣和黃海北部初冰日最早在11月初，最晚在11月底；渤海灣最早在12月初，最晚在12下旬前期；萊州灣最早在12月上旬后期，最晚在1月中旬前期。

2.2盛冰期/封凍期（從封凍日到解凍日）

遼東灣從12月下旬開始至3月上旬；渤海灣從1月上旬開始至2月中旬；萊州灣從1月中旬開始至2月上旬。

2.3融冰期/終冰期（解凍日到終冰日）

遼東灣和黃海北部終冰日最早在3月中旬，最晚在3月底；渤海灣最早在2月底至3月初，最晚在3月中旬末至下旬初；萊州灣最早在1月下旬后期，最晚在3月中旬后期。

3.船舶冰區(qū)航行的注意事項

船舶在冰區(qū)航行時根據(jù)冰量、冰質(zhì)、本船的船型結(jié)構(gòu)及實際強度，謹慎決定航速，特別是老舊船舶，船殼厚度不夠和船體的結(jié)構(gòu)不好更要慎重。冰區(qū)航行使用過高的航速，往往導(dǎo)致船體的損傷；而航速過慢，船舶又有被冰圍困的危險。船舶通常應(yīng)采用維持舵效的最低航速，冰量6/10以下，冰厚30厘米可航，超過以上厚度時需破冰船破冰引航，當有破冰船引航時，航速可由破冰船指定。一般冰量為4/10時，可取8節(jié)航速，冰量每增加1/10，航速減少1節(jié)。當冰量在7/10～8/10之間時，航速不應(yīng)超過5節(jié)。船舶的吃水盡可能大，并有一定的艉傾，使槳葉和舵盡可能沒入水下一定的深度。

3.1進入冰區(qū)前應(yīng)做好準備工作

（1）接近冰區(qū)前，應(yīng)注意收聽岸上有關(guān)當局發(fā)布的有關(guān)報告和冰情警告，與當?shù)卮怼⒑Ｊ耉TS等部門提前做好溝通，盡量多收集有關(guān)天氣、冰況、推薦航線等資料。

（2）調(diào)整船舶吃水，一般吃水差應(yīng)在0.5米到1.5米為宜，冰厚超過30厘米時應(yīng)保持螺旋槳在水面下1.5米以上。空載或輕載時應(yīng)設(shè)法增加尾吃水，使推進器和舵全部浸入水中，并且保證在任何浮冰的下面，以保證推進器不受損，海水吸口不被冰塞。endprint

（3）只要可行，所有凸出的部件，如計程儀傳感器或其它裝置等應(yīng)收進船內(nèi)。

（4）堵漏材料，如快干水泥、電鉆、堵漏毯和木塞等應(yīng)檢查并備妥可用。

（5）做好防寒防凍準備，如備足防寒、防凍物料，放盡甲班消防管道內(nèi)的積水、對舷梯和跳板綁扎防滑材料等。

（6）針對海冰情況，結(jié)合本船當時的強度和技術(shù)狀態(tài)，船長組織甲班部、輪機部相關(guān)人員對船舶進入冰區(qū)的安全狀況進行風險評估，對已識別的風險采取防范措施。

3.2冰區(qū)航行的注意事項

（1）進入冰區(qū)前和進入后，必須晝夜保持警惕。必要時，船長應(yīng)增加值班人員，當船舶對水移動時，應(yīng)注意冰對船的撞擊和對船舶操舵性能的影響。

（2）進入冰區(qū)時，應(yīng)盡量保持船首與冰緣垂直，降低船舶沖力，當船首頂住冰塊時，再逐漸加車，推開冰塊。在確保安全的前提下，盡量選擇在冰塊松散的海域航行。

（3）冰區(qū)航行要特別注意保護螺旋槳，盡量避免使用倒車。倒車時要確認螺旋槳附近有沒有浮冰及其它障礙物，還要盡量保持正舵，先用短暫的進車，將尾部的碎冰排開，再開倒車后退，待船有退速時停車。

（4）當船舶對水移動時，應(yīng)注意冰對船的撞擊和對船舶操舵性能的影響。

（5）為保護車葉和舵，應(yīng)使它們完全浸入水中。必要時，應(yīng)調(diào)駁壓載水以增加艉吃水。

（6）改用低位海底閥門，防止碎冰塊堵住海底閥門。

（7）無法避免與冰接觸時，應(yīng)讓船艏對著流冰，使船與冰之間有合適的角度。如果接近角度不當，可能會使船艏滑開、船身擺動和船艉與冰相撞，造成舵和車葉的損壞。

（8）除非絕對必要，不應(yīng)在冰區(qū)拋錨。如果必須，應(yīng)選擇冰層最脆薄處下錨，錨鏈長度以不超過水深的兩倍為宜（如錨鏈過長，冰移時容易導(dǎo)致斷鏈）應(yīng)常備主機并值航行班，必要時立即起錨離去。

（9）如果船的前部被夾在冰中而不能動，可使用下面的程序：全速前進，向一舷做滿舵，然后改做另一舷滿舵，再回到正舵，然后使用微速后退。如上述方法無效，可調(diào)整油水，設(shè)法使船身反復(fù)左右傾斜或船尾升、降，以松動夾冰，然后倒車退出。

（10）如果船被冰緊緊地包圍，脫離的方法是：使用全速倒車，然后全速前進，左滿舵和右滿舵，船能動一點時，倒車退出。

（11）應(yīng)避免強制向冰丘突進。

（12）如果航行非常困難和形勢嚴重，船長可以向附近的港口申請破冰船。破冰船引航時，應(yīng)保持一定距離，密切注意該船的速度變化，加強聯(lián)系，遵守引航規(guī)則。

3.3船舶防冰措施

在零度以下氣溫中航行時，船的上部可能會有水霧結(jié)冰現(xiàn)象。通常發(fā)生在有大風將浪花吹向船上或在零度以下溫度遇有霧時。這時結(jié)的冰粘著牢固、密度高，稱作表面滑冰。容易結(jié)在桅桿、克令吊和屬具上，時間久了會越積越多，最終會影響船舶穩(wěn)性。

在港內(nèi)的船舶也可能會發(fā)生上部結(jié)冰現(xiàn)象。此時，船舶可以依靠專業(yè)性的幫助。

當結(jié)成大面積的冰，尤其是在前桅上時，可能會影響航行、妨礙船舶的操縱。此時，應(yīng)盡量調(diào)高干舷和穩(wěn)性，克令吊臂或吊桿應(yīng)放到最低位置。

為防止冰凍對船舶和設(shè)備所造成的損壞，船舶遇到寒冷（室外氣溫4℃并將繼續(xù)下降）天氣前，各部門即應(yīng)做好防凍準備，通常應(yīng)采取如下的預(yù)防措施：

（1）甲板上液壓機械在使用前應(yīng)加溫。

（2）暴露在外的冷卻水系統(tǒng)應(yīng)加防凍劑。

（3）貨艙應(yīng)關(guān)閉（如果不在裝、卸貨）和停止通風，防止雙層底水柜和壓載水柜結(jié)冰。

（4）前尖艙、后尖艙和其它與船殼相連的水柜不應(yīng)保持滿柜，以防因結(jié)冰可能造成的破裂。

（5）甲板管系在使用后，要放盡管中的殘水，室外水管包好保暖、在機艙里的管子包上絕緣。

（6）所有的門、窗應(yīng)關(guān)好，尤其是通往機器處所的地方。

（7）室外的滅火器應(yīng)防止冰凍或移到里面。

（8）救生艇內(nèi)的水箱應(yīng)用保溫材料包好，或加防凍油防凍。艇內(nèi)存于固定水箱內(nèi)的飲用水最多保持容量的85%。

（9）放在甲板上的繩索應(yīng)用帆布蓋好并綁好。

（10）船員或碼頭工人走的甲板上要采取防滑措施。

（11）磁羅經(jīng)照明燈應(yīng)打開，對其加溫防凍。

（12）不使用的加熱盤管應(yīng)用空氣吹空管中的殘水，其它盤管應(yīng)將蒸汽打開。

（13）要防止在管路中的燃油凝固。

參考文獻：

[1]陳登俊.航海氣象學(xué)與海洋學(xué)，2009（06）.

[2]洪碧光.船舶操縱，2008（06）.endprint