征服冰海的“勇士”

雷輝志

地處地球南北兩極的海域，每年都有幾個月冰封洋面，冰的厚度從幾十厘米到幾米不等。為了開辟國際航道，有關(guān)國家每年都出動百余艘破冰船，以保證商船在這些海域里通暢地航行。

破冰船能在冰封的海洋里暢通無阻，除了因?yàn)橛鞋F(xiàn)代化的導(dǎo)航與通信設(shè)施外，還在于它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、特殊的性能和專業(yè)的航海技術(shù)。

肥胖的體型 破冰船的長寬比例同一般海船大不一樣，縱向短、橫向?qū)挕＿@樣可以開辟較寬的航道，還能使重量向船頭集中，以滿足破冰的需要。一艘排水量在3.7萬噸、擁有10萬軸馬力的現(xiàn)代破冰船，長度僅為194米，而寬度則達(dá)32.2米。

堅(jiān)實(shí)的船頭 與冰海打交道的破冰船，還必須有一個能經(jīng)得起與堅(jiān)冰撞擊的船頭。用特厚（5厘米厚）的鋼板做船頭外殼，里面用密集的型鋼構(gòu)件支撐。由于船身吃水線部位時刻都與原冰或碎冰塊碰撞，所以對這個部位還要用抗腐蝕、抗撞擊的厚厚的合金鋼加固。

強(qiáng)力驅(qū)動機(jī) 破冰船要沖破堅(jiān)硬冰層的阻擋，必須裝上大動力的發(fā)動機(jī)。用燃油為動力的破冰船，多采用“柴油機(jī)——發(fā)電機(jī)——電動機(jī)”組合機(jī)組驅(qū)動，即柴油機(jī)帶動發(fā)動機(jī)發(fā)電，電動機(jī)再驅(qū)動螺旋槳。這類驅(qū)動機(jī)，驅(qū)動力可達(dá)上萬馬力，可以滿足較長時間破冰航行的需要。

1957年，蘇聯(lián)制造出第一艘核動力破冰船“列寧號”。它的動力心臟是熱核反應(yīng)堆，也稱原子鍋爐，使用鈾-235。受控原子鍋爐能把高壓水加熱到300℃，過熱高壓水再加熱蒸汽鍋爐的水，產(chǎn)生高壓蒸汽，推動“汽輪機(jī)”，帶動螺旋槳推動航船。如果核動力破冰船帶上10千克鈾-235，就相當(dāng)于帶上了2.5萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，大大提高了破冰船在冰海中作業(yè)的效率。

破冰船因?yàn)橛辛嗽幽軇恿ρb置，就可以在遠(yuǎn)離港口的冰封海域里常年作業(yè)。后來，美國、加拿大等國，都競相研制與改進(jìn)核動力破冰船。

特殊的螺旋槳 一般的船只通常在船尾裝一只螺旋槳。可是破冰船常裝有2～4只螺旋槳，破薄冰的船在船尾和靠近船頭的側(cè)位，分別各裝兩只螺旋槳。船頭螺旋槳從冰下將水抽出，削弱冰層的支托并使其成為片狀裂開，然后螺旋槳將水和冰沖離船頭以便于向前行進(jìn)。而船在后兩只螺旋槳的推動下前進(jìn)。但配置這種形式的螺旋槳的破冰船，僅可以在冰厚不超過30厘米的冰海中航行。破厚冰的破冰船，多在船尾兩側(cè)對稱地裝兩只螺旋槳，使船可以沖到冰層上面，用船身的重量把冰層壓碎。

掙脫設(shè)施 所謂掙脫設(shè)施，就是在破冰中，用來防止偌大的船體被又厚又大的冰層夾住或凍住的裝置。萬一破冰船被夾住了，使用這套設(shè)施也能脫身而出。為此，設(shè)計(jì)師們把“傾側(cè)技術(shù)”和“氣泡減阻系統(tǒng)”用在現(xiàn)代破冰船上，前者是在船的兩側(cè)設(shè)有傾側(cè)水倉，如果開動設(shè)在兩側(cè)水倉中的水泵，使兩側(cè)水倉輪流處于有水或無水狀態(tài)，那么船身在水倉重力的作用下，便會左右搖擺，壓碎船周圍的凍冰，避免發(fā)生夾船事故。如果在船頭和船尾裝上俯仰調(diào)整水倉，同樣用水泵使船頭、船尾的水倉輪流處于有水或無水狀態(tài)，使船身前后俯仰，壓碎船周圍的凍冰，也可防止船體凍在冰里。“氣泡減阻系統(tǒng)”不僅能防夾，而且還能減少船體與冰之間的摩擦力，使船迅速從冰中脫身。這個系統(tǒng)主要由壓縮空氣機(jī)、氣閥、氣管和噴氣嘴構(gòu)成。當(dāng)壓縮空氣通過一系列靠近船底間隔排列著的管道，并從氣嘴噴出時，便形成沿船體外殼上浮的氣泡。這時，船體表面就與冰之間形成了一股股強(qiáng)烈的水與空氣相混的激流，就像“潤滑層”一樣，減少船與冰之間的摩擦阻力，防止夾船事故發(fā)生。目前，專門生產(chǎn)破冰船的廠家生產(chǎn)的破冰船，大多帶有防夾的掙脫裝置。

從上面的敘述可以看出，破冰船能在浩瀚的冰海中行駛，關(guān)鍵在于它具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。那么，破冰船怎樣在冰海中正常作業(yè)呢？首先要收集冰海的情報。現(xiàn)在主要用飛機(jī)和遙感衛(wèi)星對冰情進(jìn)行攝影觀察，再通過電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像和數(shù)據(jù)處理，制成“冰海冰相圖”，弄清冰域的分布、厚度、硬度和海域水深等情況。如果是不超過30厘米厚的層狀冰，派遣排水量1萬～2萬噸級的破冰船就可以了。如果是1～2米厚的層狀冰，就要派遣排水量2萬～3萬噸級以上的破冰船才能完成任務(wù)。如果冰層太厚，破冰船也一籌莫展了。以冰脊為例，它是由巨大冰塊相互碰撞后的碎冰結(jié)成的冰墻，底部能伸向水下20多米，破冰船與它相會，只能改道而行，如果與它相撞，很可能引來“殺身之禍”。

破冰船一般常用兩種破冰方法，當(dāng)冰層不超過l.5米厚時，多采用“連續(xù)式”破冰法。此法主要靠螺旋槳的力量和堅(jiān)硬有力的船頭把冰層劈開、撞碎，每小時能在冰海航行5海里（1海里=1.852千米）左右。如果冰層較厚又很堅(jiān)硬，則往往采用“沖撞式”破冰法。一艘有沖撞本領(lǐng)的破冰船，除具備前面提到的各種性能外，船頭部位吃水淺，而且船的重量集中在前半部。這樣的破冰船，能輕而易舉地沖到冰面上去。接著，它那重重的船體就會把下面厚厚的冰層壓裂，使冰層化為碎塊。然后破冰船倒退一段距離，再開足馬力沖上前面的冰層，把船下的冰層壓碎。如此反復(fù)，不斷地壓碎冰層，就開出了新的航道。

“沖撞式”破冰的速度比“連續(xù)式”破冰的速度要慢一些，但在破冰作業(yè)中，它也是行之有效的。

目前，現(xiàn)代破冰船向多用途、大噸位、核動力方向發(fā)展。芬蘭、俄羅斯、美國、加拿大、阿根廷、日本和德國等國的破冰船，不少是多用途船。它們不僅可以破冰通航，而且還是觀測、研究極地海域氣候的活動“基地”，同時也是增援極地的援救船。這些破冰船，大部分設(shè)有科學(xué)工作者和專家們的工作艙，里面舒適敞亮，配有多種觀測和研究用的儀器、儀表與通信裝置等。有的破冰船在甲板上還設(shè)有直升機(jī)起降臺，并裝有大型吊車、貨物升降機(jī)等設(shè)備，甚至配備有其他多種專用船艙等。如加拿大一家造船公司，在一艘破冰船上開辟了一處直升機(jī)“拉降”系統(tǒng)，它是針對在波濤洶涌的開闊水面上一艘吃水很淺，又粗又短的破冰船可能左右搖擺達(dá)40°這一情況設(shè)計(jì)的。其工作過程是，先從直升機(jī)上放下一條纜索，甲板上的鎖緊機(jī)構(gòu)將纜索鎖住后將直升機(jī)慢慢地拉到甲板面上，然后利用設(shè)置在甲板上的導(dǎo)軌將直升機(jī)拖入機(jī)庫。甲板上還有兩臺把貨物吊送上岸的16噸液壓吊車和一部拉力為60噸的電動絞車。有了這些設(shè)施，既可以往船上裝貨，又能卸貨，成為破冰、運(yùn)輸兼用的多用船。據(jù)悉，加拿大已制造出20萬噸級的巨型破冰船，在加拿大北面的波弗特海中使用，既可以破冰疏通航道，又可以當(dāng)作油船使用。

展望前景，多用途、大噸位的核動力破冰船，將為人類征服冰海、開發(fā)利用極地豐富的資源做出巨大的貢獻(xiàn)，也為人類開辟新的物質(zhì)基地帶來了希望。

（編輯 孫世奇）