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回看“科考船被海冰困住”事件 破冰船怎么破冰?
添加时间:2014-1-3  来源:科技日报  点击:1348  
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  2013年12月25日5时50分,正在南极执行科考任务的中国“雪龙”号收到澳大利亚海上搜救中心电话:一艘载有74人的俄科考船“绍卡利斯基院士”号在南极附近海域被浮冰困住,两座冰山正向其漂移,情况危急,希望“雪龙”号前往遇险地点施救。

  远水解不了近渴,虽然俄罗斯拥有多艘核动力破冰船,但多在北极活动。

  俄罗斯科学考察船“绍卡利斯基院士”号,自圣诞节发出求救信号之后,至今就一直动弹不得。报道称,自法国破冰船“星盘”号因性能不佳停止救援行动后,如今中国极地考察船“雪龙”号和澳大利亚“南极光”号也因为天气恶劣而决定折返。

  这一事件引发对破冰船的关注,破冰船与普通船有啥不一样?破冰船是怎么破冰的?破冰船的威力究竟有多大?……

  破冰船与众不同?

  “在几百座冰山中间,在密实地覆盖着冰的地方,‘西伯利亚人’号开始了战斗。连续五十二小时,信号机上的指针老是在从‘全速度后退’跳到‘全速度前进’。在十三班每班四小时的海上工作里,‘西伯利亚人’号疾驰着向冰块冲去,用船首撞它们,‘爬’到冰上把它们压碎,然后又退了回来。厚达四分之三米的冰块慢慢地让出了一条路。每撞一次,船身就可以向前推进三分之一。”参加过1932年“西伯利亚人”号极地航行的水手马尔科夫曾经这样描写过破冰船的工作。

  破冰船是一种专门用于在冰面上开辟航道的特种船舶。

  破冰船同其他船比较,有自己的特点:它的船体结构特别坚实,船壳钢板比一般船舶厚得多;船宽体胖上身小,便于在冰层中开出较宽的航道;船身短(一般船的长与宽之比,大约是七比一到九比一,破冰船是四比一),因而进退和变换方向灵活,操纵性好;吃水深,可以破碎较厚的冰层;马力大、航速高,这样向冰层猛冲时,冲击力大;它的船头造成折线型,使头部底线与水平线成20—35度角,船头可以“爬”到冰面上;它的船头、船尾和船腹两侧,都备有很大的水舱,作为破冰设备。

  破冰船如何破冰?

  中国极地研究中心极地战略研究室主任张侠在接受采访时说,有资料显示,曾经有船被海冰困住一年之久。救援有两种途径,一是如果救援船只破冰能力较强,可开出一条水路。被困船只若还有动力,可跟着救援船脱困。另外一种途径是,如被困船只倾覆或进水,一般会弃船,利用直升机把船上人员解救出来。

  破冰船一般常用两种破冰方法,当冰层不超过1.5米厚时,多采用“连续式”破冰法。主要靠螺旋桨的力量和船头把冰层劈开撞碎,每小时能在冰海航行约9千米。如冰层较厚,则会采用重力破冰法,让船冲上冰面,利用船体的巨大重量把下面的冰层压碎。比如,先把船首压水舱排空,船尾压水舱注满海水,船首会翘起,开大马力冲上冰面,然后排空船尾压水舱灌满船首压水舱,依靠自身重量压碎冰面。

  在极地海域航行,对操作要求也非常高,难度远远大于普通水域。破冰船在南北极航行时通常包括开阔水域的航行、浮冰区航行和陆缘冰区航行,其中最为复杂的是陆缘冰区的航行。

  所谓陆缘冰区,就是靠近沿岸连成一片没有水域的海冰区。这时候,就需要采用各种特殊的破冰方法,例如旋回破冰法、徒步破冰法等。徒步破冰法也就是利用船体运动能量破冰前进,破冰船通过冲撞、倒车再冲撞的步骤缓慢前进。此次“雪龙”号遭遇的情况已经接近最复杂的局面了。

  破冰船的威力有多大?

  “雪龙”号是中国现役唯一能在极地破冰前行的船只,能够冲破1.2米的冰加上20厘米的雪。

  张侠表示,海冰密集度越大,破冰就越难。如密集度只有五六成,稍微厚一点也没关系,破冰船可通过撞击等方式破冰。一旦冰密集度很大,“雪龙”号这样的破冰船就只能击破1.2米厚的冰。破冰等级分1到7档,第1档破冰能力最强,第7档最弱,“雪龙”号破冰能力大概在第6档。

  但困住俄罗斯科考船“绍卡利斯基院士”号的浮冰至少有三四米厚,“雪龙”号周围海冰密集度接近十成,最厚处达三四米,并且形成冰脊,冰情已远超“雪龙”号破冰能力范围。

  在这种情况下,“雪龙”号不仅无法继续施救,还有可能被困,必须扩展作业面,确保自身可以机动调头。

  目前的破冰船主要有柴油动力和核动力两种,其中核动力推进系统的破冰船只有俄罗斯拥有,主要用于开辟北极航道。张侠介绍,俄罗斯的核动力破冰船基本都在北极活动。在南极,很多港口不接受带有核燃料的船只靠港。

  在设计和建造破冰船能力上比较强的国家有俄罗斯、芬兰、瑞典、德国、美国、挪威、丹麦、日本、加拿大等。目前全球破冰船队中,功率超过1万马力的破冰船有50艘,其中俄罗斯拥有的破冰船最多。

  破冰船并非所向披靡的“破障船”,实际破冰能力受到诸多条件限制。张侠说,南极的天气变化很快,海冰是移动的。风向变化了,可能会把聚拢的海冰吹开,所以风向很重要。

 ■相关新闻

  直升机援救俄受困船面临三大挑战

  破冰没戏, “雪鹰”只能空中救人。

  为援救俄罗斯“绍卡利斯基院士”号船上被困人员,“雪龙”号上“雪鹰12”直升机的机组人员已做好充分准备。

  承担此次营救任务的“雪鹰12”直升机正驾驶贾树良机长55岁,拥有36年直升机飞行资历,经验十分丰富。贾树良分析认为,用“雪鹰12”直升机援救俄罗斯船被困人员面临三大挑战。

  挑战一:南极天气瞬息万变,导航和气象保障条件有限。“在国内,直升机飞行有精确的天气预报保障,但在南极很难实现。更何况南极的天气常态是低温酷寒、风暴肆虐、瞬息万变。”贾树良说,“由于‘雪龙’号上没有导航设备,直升机起飞和降落地点全凭飞行员目视,一旦能见度不好就非常危险。因此,一定要耐心等到天气状况好的时候,才能出动直升机实施救援行动。”

  挑战二:直升机在海冰上降落风险大、不确定因素多。贾树良说:“由于被困的俄罗斯船上没有飞机平台,‘雪鹰12’直升机只能在海冰冰面上降落。冰有多厚,能不能承载直升机的重量?雪有多深,会不会在降落时被旋翼吹起来,令人看不清降落地点?这些都是未知,是最大的安全风险。”“雪鹰12”直升机双层旋翼刮起的风很大,如果冰面上的雪没有被冻结实,旋翼的风就会吹起雪雾,让飞行员看不清降落点。

  挑战三:直升机上救援设备有限。据贾树良介绍,“雪鹰12”直升机此次跟随“雪龙”号航行,主要是承担罗斯海和长城站的物资运输任务,直升机上没有安装吊臂、吊篮、绞车等专业救援设备,因此不能悬停在空中实施救援,必须降落在冰面。为了保障直升机降落场地的安全,目前“雪龙”号已经通知“绍卡利斯基院士”号在其附近平整一块场地,压实雪面。

  根据预案,“雪鹰12”直升机机组的6名人员分工是:2人驾驶飞机、2人留在“雪龙”号上保障地勤、2人到达降落冰面保障地勤。直升机第一个飞行架次是运送中国第30次南极考察队应急救援海冰工作组人员到达冰面,勘察冰厚,铺设直升机降落的木板,以防直升机下陷或侧翻。与外方人员沟通协调好以后,“雪鹰12”直升机第二个飞行架次才开始营救被困人员。

  “整个救援行动大约需要飞行五六个架次。如果天气条件许可,只需要三四个小时就可以完成。我们现在所能做的,就是精心保养飞机,耐心等待天气好转。”贾树良说。

(张建松)

  ■延伸阅读

  中国:中国目前唯一一艘破冰船是“雪龙”号极地科考船,是在从乌克兰进口的破冰船基础上改进而来的。自1994年服役以来,已完成多次南极航行。“雪龙”号长167米,宽22.6米,型深13.5米,满载吃水9米,满载排水量21025吨,续航力19000海里。“雪龙”号随船直升机2架,能以1.5节航速连续破冰1.2米(含0.2米雪)前行。

  俄罗斯:唯一拥有核动力破冰船的国家。“北极”级核动力破冰船是目前世界上最大的破冰船,也是第一艘到达北极极点的水上舰船。“北极”级核动力破冰船安装2座反应堆,其中储存燃料可供船行驶4年。船长148米至159米,宽30米,排水量23000吨,编制138至200人,总功率达75000马力。破冰厚度2至3米。

  美国:“希利”号是美国最大的破冰船,1997年下水,1999年服役。船长128米,宽25米,吃水9.8米,最大航速18节,满载排水16700吨。2005年后船上配备了直升机,拥有5个实验室,主要作为高纬度科学研究平台和执行冰区护航任务。

  瑞典:“奥登”号破冰船是第一艘到达北极点的非核动力破冰船。长107.8米,宽25米,排水量13000吨。吃水12米,在1.9米厚的冰层,每小时可以航行5.6千米,续航能力100天。

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