1. 在南极科考都要用到破冰船,它是如何进行破冰的呢
破冰船是一种专门设计建造的船舶,它打破水面上的冰,开辟航道,保证船舶进出冰冻港口和锚地,或者引导船舶在冰区航行。分为河流、湖泊、港口或海洋破冰船。
还有这种多功能作业船,滨海285,红色船体,有破冰、消防、拖船
偶尔破冰船还有其他用途。比如照片中的“滨海285”好像离另一艘船很近(摄影方向),船头那么高的波浪显然是在高速行进。也就是说,要打!在网上搜索“滨海285”,会带来惊喜视频,加深对破冰船的了解。
2. 什么是破冰船
破冰船科技名词定义
中文名称:破冰船 英文名称:icebreaker;icebreaking ship 定义:借船体重力和动能或其他方法破碎冰层,为其他船舶通过冰区开辟航道的船。 所属学科:船舶工程(一级学科);船舶种类及船舶检验、国际公约和证书(二级学科) 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
破冰船是用于破碎水面冰层,开辟航道,保障舰船进出冰封港口、锚地,或引导舰船在冰区航行的勤务船。分为江河、湖泊、港湾或海洋破冰船。船身短而宽,长宽比值小,底部首尾上翘,首柱尖削前倾,总体强度高,首尾和水线区用厚钢板和密骨架加强。推进系统多采用双轴和双轴以上多螺旋桨装置,以柴油机为原动力的电力推进。螺旋桨和舵有防护和加强。破冰时,首部压挤冰层在行进中连续破冰或反复突进破冰
破冰船
第一艘破冰船是由俄国人设计、1899年英国为俄国建造的“叶尔马克”号。用于破碎水面冰层,开辟航道,保障舰船进出冰封港口、锚地,或引导舰船在冰区航行的勤务船。分为江河、湖泊、港湾或海洋破冰船。船身短而宽,长宽比值小,底部首尾上翘,首柱尖削前倾,总体强度高,首尾和水线区用厚钢板和密骨架加强。推进系统多采用双轴和双轴以上多螺旋桨装置,以柴油机为原动力的电力推进。螺旋桨和舵有防护和加强。破冰时,首部压挤冰层在行进中连续破冰或反复突进破冰。
历史
破冰船
1864年,俄国人将一艘小轮船“派洛特”号改装成世界第一艘破冰船,为在冰冻期保持喀琅施塔得至奥兰宁鲍姆航线的通航,而英国为俄国建造的“叶尔马克”号破冰船,则是第一艘在北极航行的破冰船。 1912年,中国首次建造了“通凌”号破冰船和“开凌”号破冰船,排水量均为410吨,功率为688马力。随着南北极考察事业的发展,现代破冰船已成为极地考察的重要装备,除用于破冰外,还兼负运输和海洋考察等任务。这类破冰船的航程远,破冰进展慢,燃料消耗大。采用核动力推进装置,能适应其特殊需要,但造价昂贵。 1957年,苏联建造的“列宁”号破冰船,是世界上第一艘核动力破冰船。 破冰船
中国海域曾经出现过多次严重的冰情,1936、1947、1969年是最严重的三次,其中1969年最为严重。 1969年2-3月渤海出现了最大的冰封,盛冰期比常年推迟1个月,渤海湾的冰期达到4个月,冰封严重时,冰外缘线距渤海海峡仅35海里,整个渤海几乎全部被海冰所覆盖,冰封状态维持长达40-50天之久,小型冰丘堆积高达5米,123条各型船只被困,7条船只进水;海井2号平台被流冰推倒,损失严重。 该情况引起了国务院的高度重视,周恩来指示破冰,空军进行了轰炸破冰,同时指示海军建造破冰船,海军在100天内相继完成了海冰722、721(上海造船厂建造,1969年12月26日下水)的建造,并于1970年起对渤海及黄海北部海冰冰情进行了连续调查,航测及岸边定点测量由国家海洋局负责,海上调查由海军负责,双方配合进行。 1989年起海军独立执行海冰调查任务。海冰调查的目的在于获取冬季海上冰情、水文、气象资料,为防冻破冰、减灾防灾、保障舰艇冬季海上航行安全和海洋开发、支援地方经济建设,进行海冰生消规律和理化性质研究,为海上冰情预报工作提供实况依据。
特点
破冰船的长宽比例同一般海船大不一样,纵向短,横向宽,这样可以辟开较宽的航道。一艘排水量在3 海冰721破冰船
7000吨、拥有7.35×107瓦的现代破冰船,长度为194米,而宽度则达32.2米。破冰船船头外壳用至少5厘米厚的钢板制成,里面用密集的型钢构件支撑,船身吃水线部位用抗撞击的合金钢加固。 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9.2千米。如果冰层较厚,则采用“冲撞式”破冰法。冲撞破冰船船头部位吃水浅,会轻而易举地冲到冰面上去,船体就会把下面厚厚的冰层压为碎块。然后破冰船倒退一段距离,再开足马力冲上前面的冰层,把船下的冰层压碎。如此反复,就开出了新的航道。用燃料油为动力的破冰船,多采用柴油机带动发动机发电,电动机驱动螺旋桨(组合机组驱动),驱动功率可达上百万瓦,可以满足较长时间破冰航行的需要。 1957年,前苏联制造出第一艘核动力破冰船——“列宁”号。它的动力心脏是热核反应堆,高压蒸汽 中国唯一的一艘破冰船
推动汽轮机,带动螺旋桨推动航船。 如果核动力破冰船带上10千克铀,就相当于带上25000吨标准煤,可以在远离港口的冰封海域里常年作业。破冰船装有2~4只螺旋桨。 破薄冰的船在船尾和靠近船头的侧位,分别各装两只螺旋桨,船头螺旋桨从冰下将水抽出,削弱冰层的支托并使其成为片状裂开。船在后两只螺旋桨的推动下前进。破厚冰的破冰船,为使船可以冲到冲层上面,多在船尾两侧对称地装两只螺旋桨。 由于很多海域在冬季都会出现结冰的现象,所以很多国家都有破冰船,一些靠近北极的国家还拥有专门的北极破冰船。俄罗斯拥有7到8艘核动力极地破冰船,可执行任务的有6艘。美国海岸警卫队的中型极地破冰船队主要有3艘船组成,其中,“希利”号号称美国时下最新、最强的破冰船。此外,英国、挪威、加拿大、日本、芬兰等国也拥有自己的破冰船。中国的“雪龙号”也是极地破冰船。 一般对付半米以下的冰用那种方法,当遇到更厚的冰块时,就要用船的撞击作用来制服它。这时候破冰船就向后退,然后用自己的全部质量向冰块猛撞上去。这时候起作用的已经不是重力,而是运动着的轮船的动能;船好像变成了一个速度不大但是质量极大的炮弹,变成了一个撞锤。 几米高的冰山,破冰船就得用它坚固的船首猛烈撞击几次,才能把它们撞碎。所以破冰船都是用很厚的钢板做的,很结实的。
工作原理
鲸鱼
破冰船
洗澡的时候,在跳出浴盆以前,先打开它的放水孔,继续让自己的身体躺在盆底上。这时你的身体露出水面的部分在逐渐加多,同时你也觉得你的身体在逐渐变重。在这种情况下,你可以极清楚地看出,只要你的身体一露出水面,它在水里失去的重力就立刻恢复。 鲸鱼就没有那么聪明了,当他们也这么做的时候后果就是灭顶之灾了:它会被自己的惊人的重力压死。难怪本来是哺乳动物的鲸鱼,却要住在水里:水的浮力能够救它,使它免得因重力的作用被压死。
破冰船
破冰船
它是不是用自己的船首部分的压力不断地切开冰的呢?你如果那样想的话,就大错特错了,那是切冰船的工作原理,一般只能切碎较薄的冰。真正的破冰船是靠重力来破冰的。在它的船艏和船尾各有一个或数个压水舱,破冰的时候,先把前柜排空,后柜灌满海水,前面会翘起,开大马力冲上冰面,然后排空后柜灌满前柜,靠重量压碎冰面-----左右太窄就轮番灌排左右水柜,让舰身摇晃,把冰面碰碎。 破冰船的工作是用相同的物理现象做基础的:露在水面上的那一部分船身,因为它的重量没有水的浮力作用把它抵消掉,所以仍旧有它原来的“陆上”重量。你不要以为破冰船在行驶的时候是用自己的船首部分的压力不断地切开冰的。破冰船不是这样工作的,这样工作的是切冰船,例如象在三十年代着名的“里特克”号。这种工作方法只能用来对付比较薄的冰。 破冰船
真正的海洋破冰船是用另外一种方法工作的。破冰船上的强大的机器在开动的时候,能把自己的船首移到冰面上去,它的船首的水下部分就是因为这个缘故造得非常斜。船首出现在水面上的时候,就恢复了自己的全部重量,而这个极大的重量就能把冰压碎。为了加强作用力,有时候在船首的贮水舱里,还要盛满水“液体压舱物”。 在冰块的厚度不超过半米的时候,破冰船就是这样工作的。遇到更厚的冰块,就要用船的撞击作用来制服它。这时候破冰船就向后退,然后用自己的全部质量向冰块猛撞上去。这时候起作用的已经不是重量,而是运动着的轮船的动能;船好象变成了一个速度不大但是质量极大的炮弹,变成了一个撞锤。
实验
参加过1932年有名的“西伯利亚人”号通过极地的航行的水手马尔科夫曾经这样描写过这只破冰船的工作: 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。
夹角
但这里还有一个值得关注的问题。船舷与竖直线是有一定的夹角的,但是,有些船的下部是很直的,甚至有些船的下部有些地方是往里凹的,就像像下面的集装箱船。那么为什么破冰船会有那样的构造呢? 这里就要说到一个问题。众所周知,冰面是很滑的,那么当破冰船在有冰的海面上行走的时候,船体与冰面的摩擦系数是多少呢?想想冬天在有冰的路面走路的时候情景。 但是,科学家发现,船体的钢板与冰面的摩擦并没有想象中的小,并且有些船因此而到了船毁人亡的境地。经过研究发现,冰面与新船的钢壳之间的摩擦系数达到了0.2,因此这就导致了一个问题,如果船舷与竖直面之间的夹角太小的话,冰就会把船给压坏了。
压力
冰对船的压力分为两个力,垂直于船舷的力R和相切于船舷的力F,P和R之间 的夹角等于船舷对竖直线的倾斜角 ,冰对船弦的摩擦力Q等于力R乘以摩擦系数,,即Q=0.2R。 如果Q比F小,力F就把压在船身上的冰推到水里去,这时,并就沿着船舷滑动,并不损坏船;如果Q比F大,摩擦力就妨碍着冰块的滑动,使冰块长时间压在船舷上,就要把船舷压坏。 那么怎么算船舷对竖直线的倾角呢?很简单,我们有
倾角
从三角函数表里可以查出,正切函数是0.2的角是11°。这就是说,在α>11°的时候,Q<F.根据上面所说的,就可以确定船舷对竖直线的倾斜度应该是多少,才能保证船在冰块中间安全航行。这个倾斜度应该不比11°小。 这就是为什么破冰船不能设计成集装箱船那样的样子。下面让我们看一下船员描述的船因为没有注意到上面那点的后果。
编辑本段型号
“派洛特”号破冰船、“叶尔马克”号破冰船、“列宁”号破冰船、“雪龙号”破冰船、海冰721破冰船。 “海冰721号”破冰船采用锰钢建造,船艏甲板厚度24毫米,它的最大撞击力能破开1米厚的冰。这艘屡立战功的破冰船曾经成功救出过被困冰海的挪威、塞浦路斯等国的商船。 该船船体长84.28米,最大宽16米,排水量3191.86吨,平均吃水深度3.68米,最大马力3.82兆瓦,最大航速16.5节,续航力达1万海里,自持力30昼夜,现已服役40年,在担负冰情调查任务的同时,还担负抢险救生任务。
破冰方法
破冰船
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9.2千米。如果冰层较厚,则采用“冲撞式”破冰法。冲撞破冰船船头部位吃水浅,会轻而易举地冲到冰面上去,船体就会把下面厚厚的冰层压为碎块。然后破冰船倒退一段距离,再开足马力冲上前面的冰层,把船下的冰层压碎。如此反复,就开出了新的航道。用燃料油为动力的破冰船,多采用柴油机带动发动机发电,电动机驱动螺旋桨(组合机组驱动),驱动功率可达上百万瓦,可以满足较长时间破冰航行的需要。
核动力破冰船
1957年,前苏联制造出第一艘核动力破冰船——“列宁”号。它的动力心脏是热核反应堆,高压蒸汽推动汽轮机,带动螺旋桨推动航船。 如果核动力破冰船带上10千克铀,就相当于带上25000吨标准煤,可以在远离港口的冰封海域里常年作业。破冰船装有2~4只螺旋桨。
编辑本段上阵救灾
随着最新一股冷空气过境,渤海、黄海海冰面积明显增长。据国家卫星海洋应用中心2010年1月22日卫星遥感监测,渤海和黄海北部海冰总面积达41312平方公里。国家海洋环境预报中心灾害预警室副主任李宝辉称,半个渤海已被海冰覆盖,多艘船舶被困海上,水产养殖、海上航运、油气开采等海上生产受到严重影响。23日,海军“海冰721号”破冰船已赴渤海湾救援被海冰所困货船渔船。
海冰灾害
海冰素有“白色杀手”之称,与海啸、风暴潮、灾害海浪和赤潮并称为海洋5种主要灾害。1月3日以来,山东省出现了1967年以来最大的持续寒冷冰冻天气,各海区相继出现不同程度的冰冻现象,特别是渤海地区连续多日的超低气温导致大范围封冻,冰层持续加厚,多数地区平均厚度达25厘米,个别入海河口区域形成冰丘,堆积高度达1.2米。 在辽东湾、渤海湾、莱州湾和黄海北部,海冰面积及海冰密集度都有所增大。其中辽东湾的海冰分布面积20835平方公里,占辽东湾67%;渤海湾的分布面 积9441平方公里,占渤海湾59%。莱州湾海冰覆盖面积4052平方公里,占海区面积43%。预计渤海、黄海冰情还将继续发展,到2月上旬可能达到今年最重程度。这次海冰灾害持续时间之长、范围之广、冰层之厚,是山东省40年来最严重的一次。据统计,截至21日,山东省因海冰灾害受灾人口达9.5万人。
渔船被冰封
1月14日至18日,在渤海沿岸可以看到,一片片的商船和渔船被冰封在海上,如赤壁联营,蔚为壮观。 “从来没有见过这么严重的冰情,听村里老人说好几十年都没见过来得这么早,这么多的海冰了。”胶州市营海办事处东营村渔民邱光元说,“有200多艘渔船都冻在我们村码头。” 海冰灾害对中国的交通运输特别是北煤南运、渔业养殖生产、海上油田作业及黄渤海沿岸和岛屿的群众生活都造成了严重影响。潍坊森达美港有限公司副总经理刘廷恒说:“3日来港口断断续续出现结冰,十多天就有100多艘货船未能正常靠岸,货物总吨位达35万吨,现仍有30多艘船不能靠岸。”
破冰船上阵
22日下午,中国海军第74次冰情调查任务誓师动员大会在秦皇岛某码头举行。23日,中国海军冰情调查队的官兵搭乘“海冰721号”破冰船起航,环黄渤海展开冰情调查和救援行动。 中国海军冰情调查任务海上指挥员李庆明说:“这次冰情调查历时一周,总航程900余海里,主要任务有两项,一是担负环渤海和黄海北部海域病情调查任务,二是担负海上应急抢险救灾任务。” 救助被海冰围困的船只,进行破冰通常有三种方法。一是顶撞法,就是以破冰船前进的动力,由船体挤碎冰层;二是冲撞法,先进行倒车,后退几米,然后双车全速前进,撞碎冰层;三是堆积水破冰法,就是先将船体内的水抽到后舱,接着把抬起的船头开到冰面上,然后又将后舱的水抽到前舱,借助水的重量压碎冰层
3. 俄罗斯列宁号核动力破冰船的破冰船简介
俄罗斯是世界上少数几个拥有独一无二核动力破冰船舰队的国家之一,该舰队能够在地球北部区域执行非常艰难的任务。苏俄在世界破冰船发展史扮演了重要的角色 。在冬季西伯利北方水道洋面冰层厚度一般在1.2至2米之间,而北极海的冰层厚度平均可达2.5米!要在这样的海域上前行,除了动力强劲、吨位厚重、船体坚固的破冰船外别无他法。1959年服役的前苏联“列宁”号核动力破冰船才算将破冰船的潜力真正挖掘了出来。舰队的发展历史始于20世纪五十年代的苏联时期,当时,在建造核潜艇的工作开始数月后,苏联政府就决定同时研制用于民用船只的核装置。功率强大的核动力破冰船具有一系列重要优势:能够在北极地带十分恶劣的条件下护送船队,缩短护送船队的时间,而且几乎可以全年沿整个极北地区实施导航。
破冰船船身的设计压力为每延米2100吨,只有这样它才能够承受住当时北极地带已知的最大冰块的挤压。由于人们要求破冰船即使是在设备严重损坏的情况下依然要保持高效率的工作状态,因此从一开始就决定至少要使用两个反应堆,而后来为了提高破冰船的可靠性,最终安装了三个反应堆装置。计算表明:启动紧急保护,或者由于其它原因引起某一个反应堆发生故障,将不会导致破冰船停驶。1959年夏举行了核动力船反应堆物理启动仪式,该船命名为“列宁”号,并于同年12月交付海军舰队使用。1989年发生切尔诺贝利事故之后,“列宁号”被暂停使用。2009年5月,“列宁”号在俄罗斯摩尔曼斯克正式光荣退役。
4. 雪龙号破冰船除了破冰外,还承担了哪些任务
码头上有两条船一艘普通货船恰好和“雪龙2”在同一个码头。可以看出和旁边普通海域航行的船不太一样。而不是像球一样的鼻子在前面,是直接向下倾斜的简单设计。但这个看似简单的设计,却是极地持续破冰的关键。船首“破冰弓”靠近《雪龙2》,可以在上面简单的设计中看到其中的玄机。船头上的这个凸起就是破冰专用的“破冰弓”。它不锋利,因为它不应该像刀子一样切割。而是利用船舶在行驶过程中的惯性和重力产生的巨大前向压力来压冰,从而破冰。所以这个凸起的部分会承受巨大的冲击。我们知道,它内部的钢板厚度是普通船只的5倍以上。
简单来说,就是从船舱到船底“挖一口井”。从井口到井底,大概有几十米深。打开“井底”的水密盖,就可以直接到达海洋。“有了这个月池系统,即使科研船被厚厚的冰层包围,也不会影响科研设备和采集海洋样品。”据吴刚介绍,建在“雪龙2”上的月池是世界上第一个“水密月池”,即月池完全水封,即使被淹没也不会漏水。除了月池,各种起重机的实用配置,船尾木质船板和甲板固定部件的一体化设计《雪龙2》与老《雪龙》相比,在科研运行条件、设备性能、空间布局等方面都有了质的飞跃。吴刚乘坐“雪龙”极地研究船赴南极参加科研任务。他注意到许多探险队员在极地登船后会在甲板上“绊倒”。这是因为人在低温下户外活动能力降低,甲板结冰。
5. 俄罗斯列宁号核动力破冰船的历史沿革
“列宁”号是世界上第一艘核动力水面舰艇,建造于1956年8月24日。 “列宁号”排水量1.9万吨,长度134米,宽 度27.6米,高度16.1米,速度达33公里/小时。船上备有1050个船舱,可载员243人。“列宁号”主要担负的是在北海航线上的破冰和引导运输船只的任务。在该航线上“列宁号”共服役达30年,在此期间共行驶654400海里,其 中破冰里程达560600海里,共引导过3741艘货船的运输。
1957年,苏联建造了第一艘核动力破冰船,赫鲁晓夫亲自将其命名为“列宁号”。在随后的50多年中,“列宁号”在冰封雪飘的北极圈内常年忙碌,为苏联和俄罗斯的北极科考工作立下了汗马功劳。
1975年,“列宁号”赴北极执行任务。破冰船建成初期,船员在无线电通讯舱内工作的情景。MI-2型直升机在船尾的甲板上降落。船员们在音乐厅演唱自己创作的航海题材歌曲。
“列宁号”核动力舱,反应堆将被一个特制的盖子密封,而且永远不能打开。船上安装有3台90兆瓦OK-150型压水堆 。“列宁”号上的核反应堆与苏联第一代核潜艇上安装的反应堆类似,但是技术不甚完善,“列宁”号上的核反应堆在运行过程中曾发生过两起事故(分别发生在1965年2月和1967年),但后来都进行了修复。不过,1967年那次事故造成的损害较大,使得船上的核反应堆被迫拆除,后来更换为171兆瓦的新型OK-900型 。
世界上第一艘核动力破冰船“列宁号”,于俄罗斯当地时间走完了它长达半个多世纪的“破冰之旅”,经过必要的改装和检修之后,将在俄北部港城摩尔曼斯克永久驻扎,变身为船舶博物馆和宾馆,供世界各地的民众前来参观。
很多上了年纪的俄罗斯人还记得“列宁号” 首航时的盛况。在摩尔曼斯克附近捕鱼的谢尔盖·楚德科维奇已经年过7旬,他对俄罗斯媒体表示:听说“列宁号”退役让自己想起了那个难以忘怀的年代。他还说,年轻时多次出海都见过“列宁号”,如今从电视上看到的“列宁号”和当年几乎没什么区别。“列宁号”不仅以核动力傲世全球,它的设计也让很多同类型破冰船难以与其比肩。秉承苏联式的宏大建筑模式,“列宁号”内部空间较大,设备齐全,装修豪华。餐厅的布置类似酒店,音乐厅是船员们解乏和打发寂寞的最好场所,他们还会自发地组织小型音乐会。
6. 南北极冰层那么厚,小小的破冰船是如何破冰前行的
破冰船有自己的特点:船体结构特别坚固,船体钢板比普通船舶厚得多;船又宽又肥,上身小,便于在冰上开辟更宽的通道。船体短(一般船舶长宽比为7:1-9:1,破冰船长宽比为4:1),进退和转向灵活,机动性好。吃水深的东西,可以打破厚厚的冰层;高马力和高速度使得冲向冰时冲击力很大。船首弯曲,使船首底线与水平线成20-35度角。弓可以“爬”到冰上。它的船头、船尾和腹部都装有大型水箱作为破冰设备。
目前,破冰船主要有两种类型,柴油动力破冰船和核动力破冰船。其中,只有俄罗斯拥有带有核动力推进系统的破冰船,这些破冰船主要用于开辟北极航道。
7. 俄罗斯最新型破冰船,现在的破冰船有几种破冰方式
工作原理
破冰船
它是不是用自己的船首部分的压力不断地切开冰的呢?你如果那样想的话,就大错特错了,那是切冰船的工作原理,一般只能切碎较薄的冰。真正的破冰船是靠重力来破冰破冰船的。在它的船艏和船尾各有一个或数个压水舱,破冰的时候,先把前柜排空,后柜灌满海水,前面会翘起,开大马力冲上冰面,然后排空后柜灌满前柜,靠重量压碎冰面-----左右太窄就轮番灌排左右水柜,让舰身摇晃,把冰面碰碎。
破冰船的工作是用相同的物理现象做基础的:露在水面上的那一部分船身,因为它的重量没有水的浮力作用把它抵消掉,所以仍旧有它原来的"陆上"重量。你不要以为破冰船在行驶的时候是用自己的船首部分的压力不断地切开冰的。破冰船不是这样工作的,这样工作的是切冰船,例如像在三十年代着名的"里特克"号。这种工作方法只能用来对付比较薄的冰。
破冰船真正的海洋破冰船是用另外一种方法工作的。破冰船上的强大的机器在开动的时候,能把自己的船首移到冰面上去,它的船首的水下部分就是因为这个缘故造得非常斜。船首出现在水面上的时候,就恢复了自己的全部重量,而这个极大的重量就能把冰压碎。为了加强作用力,有时候在船首的贮水舱里,还要盛满水"液体压舱物"。
在冰块的厚度不超过半米的时候,破冰船就是这样工作的。遇到更厚的冰块,就要用船的撞击作用来制服它。这时候破冰船就向后退,然后用自己的全部质量向冰块猛撞上去。这时候起作用的已经不是重量,而是运动着的轮船的动能;船好象变成了一个速度不大但是质量极大的炮弹,变成了一个撞锤。
实验
参加过1932年有名的"西伯利亚人"号通过极地的航行的水手马尔科夫曾经这样描写过这只破冰船的工作: 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。
夹角
但这里还有一个值得关注的问题。船舷与竖直线是有一定的夹角的,但是,有些船的下部是很直的,甚至有些船的下部有些地方是往里凹的,就像集装箱船。那么为什么破冰船会有那样的构造呢?
这里就要说到一个问题。众所周知,冰面是很滑的,那么当破冰船在有冰的海面上行走的时候,船体与冰面的摩擦系数是多少呢?想想冬天在有冰的路面走路的时候情景。
但是,科学家发现,船体的钢板与冰面的摩擦并没有想象中的小,并且有些船因此而到了船毁人亡的境地。经过研究发现,冰面与新船的钢壳之间的摩擦系数达到了0.2,因此这就导致了一个问题,如果船舷与竖直面之间的夹角太小的话,冰就会把船给压坏了。
压力
冰对船的压力分为两个力,垂直于船舷的力R和相切于船舷的力F,P和R之间 的夹角等于船舷对竖直线的倾斜角 ,冰对船弦的摩擦力Q等于力R乘以摩擦系数,,即Q=0.2R。
如果Q比F小,力F就把压在船身上的冰推到水里去,这时,并就沿着船舷滑动,并不损坏船;如果Q比F大,摩擦力就妨碍着冰块的滑动,使冰块长时间压在船舷上,就要把船舷压坏。
那么怎么算船舷对竖直线的倾角呢?很简单,我们有
倾角
从三角函数表里可以查出,正切函数是0.2的角是11°。这就是说,在α>11°的时候,Q<F.根据上面所说的,就可以确定船舷对竖直线的倾斜度应该是多少,才能保证船在冰块中间安全航行。这个倾斜度应该不比11°小。
这就是为什么破冰船不能设计成集装箱船那样的样子。下面让我们看一下船员描述的船因为没有注意到上面那点的后果。
型号
"派洛特"号破冰船、"叶尔马克"号破冰船、"列宁"号破冰船、"雪龙号"破冰船、海冰721破冰船。
"海冰721号"破冰船采用锰钢建造,船艏甲板厚度24毫米,它的最大撞击力能破开1米厚的冰。这艘屡立战功的破冰船曾经成功救出过被困冰海的挪威、塞浦路斯等国的商船。 该船船体长84.28米,最大宽16米,排水量3191.86吨,平均吃水深度3.68米,最大马力3.82兆瓦,最大航速16.5节,续航力达1万海里,自持力30昼夜,现已服役40年,在担负冰情调查任务的同时,还担负抢险救生任务。
破冰方法
破冰船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9.2千米。如果冰层较厚,则采用"冲撞式"破冰法。冲撞破冰船船头部位吃水浅,会轻而易举地冲到冰面上去,船体就会把下面厚厚的冰层压为碎块。然后破冰船倒退一段距离,再开足马力冲上前面的冰层,把船下的冰层压碎。如此反复,就开出了新的航道。还有一种方法是使用螺旋桨当刀子把冰切碎。用燃料油为动力的破冰船,多采用柴油机带动发动机发电,电动机驱动螺旋桨(组合机组驱动),驱动功率可达上百万瓦,可以满足较长时间破冰航行的需要。
核动力破冰船
1957年,前苏联制造出第一艘核动力破冰船--"列宁"号。它的动力心脏是压水式核反应堆,高压蒸汽推动汽轮机,带动螺旋桨推动航船。 如果核动力破冰船带上10千克铀,就相当于带上25000吨标准煤,可以在远离港口的冰封海域里常年作业。破冰船装有2~4只螺旋桨。
8. 破冰船为什么能够破冰
破冰船的长宽比例同一般海船大不一样,纵向短,横向宽,这样可以辟开较宽的航道。一艘排水量在37000吨、拥有7.35×107瓦的现代破冰船,长度为194米,而宽度则达32.2米。破冰船船头外壳用至少5厘米厚的钢板制成,里面用密集的型钢构件支撑,船身吃水线部位用抗撞击的合金钢加固。
由于很多海域在冬季都会出现结冰的现象,所以很多国家都有破冰船,一些靠近北极的国家还拥有专门的北极破冰船。俄罗斯拥有7到8艘核动力极地破冰船,可执行任务的有6艘。美国海岸警卫队的中型极地破冰船队主要有3艘船组成,其中,“希利”号号称美国时下最新、最强的破冰船。此外,英国、挪威、加拿大、日本、芬兰等国也拥有自己的破冰船。中国的“雪龙号”也是极地破冰船。
一般对付半米以下的冰用那种方法,当遇到更厚的冰块时,就要用船的撞击作用来制服它。这时候破冰船就
向后退,然后用自己的全部质量向冰块猛撞上去。这时候起作用的已经不是重力,而是运动着的轮船的动能;船好像变成了一个速度不大但是质量极大的炮弹,变成了一个撞锤。
几米高的冰山,破冰船就得用它坚固的船首猛烈撞击几次,才能把它们撞碎。所以破冰船都是用很厚的钢板做的,很结实的。
工作原理
它是不是用自己的船首部分的压力不断地切开冰的呢?你如果那样想的话,就大错特错了,那是切冰船的工作原理,一般只能切碎较薄的冰。真正的破冰船是靠重力来破冰的。在它的船艏和船尾各有一个或数个压水舱,破冰的时候,先把前柜排空,后柜灌满海水,前面会翘起,开大马力冲上冰面,然后排空后柜灌满前柜,靠重量压碎冰面-----左右太窄就轮番灌排左右水柜,让舰身摇晃,把冰面碰碎。
破冰船的工作是用相同的物理现象做基础的:露在水面上的那一部分船身,因为它的重量没有水的浮力作用把它抵消掉,所以仍旧有它原来的“陆上”重量。你不要以为破冰船在行驶的时候是用自己的船首部分的压力不断地切开冰的。破冰船不是这样工作的,这样工作的是切冰船,例如像在三十年代着名的“里特克”号。这种工作方法只能用来对付比较薄的冰。
真正的海洋破冰船是用另外一种方法工作的。破冰船上的强大的机器在开动的时候,能把自己的船首移到冰面上去,它的船首的水下部分就是因为这个缘故造得非常斜。船首出现在水面上的时候,就恢复了自己的全部重量,而这个极大的重量就能把冰压碎。为了加强作用力,有时候在船首的贮水舱里,还要盛满水“液体压舱物”。
在冰块的厚度不超过半米的时候,破冰船就是这样工作的。遇到更厚的冰块,就要用船的撞击作用来制服它。这时候破冰船就向后退,然后用自己的全部质量向冰块猛撞上去。这时候起作用的已经不是重量,而是运动着的轮船的动能;船好象变成了一个速度不大但是质量极大的炮弹,变成了一个撞锤。
9. 俄国防部:破冰舰船仍将是俄海军2021年发展重点,为什么这是重点
据俄卫星网1月3日消息,据俄国防部消息,俄海军将在2021年开发北极地区的框架内继续安装破冰船和冰级舰艇。从积极开发北极地区、保障北海道安全运行、研究北极水文等方面来看,军舰建设规划的重要内容,包括利用破冰船和冰级舰艇装备俄海军,将是今后的优先发展方向2021年和不久的将来,消息人士说。
2011年1月,俄罗斯马卡罗夫元帅号破冰船(左)在鄂霍次克海救起一艘困在冰层中一个月的大型鱼类加工船。自2010年底以来,这艘船和其他几艘船一直被困在鄂霍次克海约2米厚的冰层中,无法移动,不得不请求救援。这次救援花费了大约500万美元。2013年12月25日,俄罗斯肖卡林斯基院士号科研船在南极航行时被浮冰困住。当时,船上除了一支澳大利亚科研队外,还有来自英国、阿根廷、荷兰、新西兰、智利等国的游客。舍卡林斯基院士号被困后,中国、澳大利亚和法国的研究船参加了救援。然而,雪龙在救援结束后,在出海途中被浮冰围困。