破冰船是如何破冰的（带你了解破冰船的特点和工作原理）
此前中国新闻网刊登了一则新闻，指出
中国的“雪龙2”号将从上海出发前往南极
。这艘由我国自主建造的极地科考破冰船，将带领着科考队开启第39次
南极考察之旅。
中国新闻网报道“雪龙2”号准备启程
那么，究竟什么是破冰船？它的工作原理是什么？为什么去南极科考要使用这种船只呢？今天咱们就来聊聊关于破冰船的知识点。
破冰船的特点和工作原理
在世界船舶的发展史中，破冰船出现的时间算是比较晚的。
1864年，
俄国人将一艘名为派洛特号
的小船改装成了世界首艘破冰船，使其在海域冷冻期中依旧能够保持通航。而这艘船执行的任务地点并不在极地区域，所以它只能算是极地破冰船的简易前身。真正的极地破冰船诞生于1899年，其名为
叶尔马克号
，它也属于俄国。由于主要功能就是帮助人们破冰，这就导致破冰船和其它船舶之间的差异还是比较大的。首先破冰船的
纵向短、横向宽
，这就让它看起来没有其他的船修长，反而有些“憨憨”的。
破冰船的纵向短、横向宽，看起来很憨
其次这家伙真的就是“铁憨憨”，因为想成功碾碎海冰，先得让自己足够“强壮”，在这种情况下，
破冰船都要使用特殊的低温高性能钢材制造，并且在船只的首尾和水线部分进行“加厚”处理。
最后就是破冰船的个头真的很大，一般的破冰船吨位都在万吨级左右，长度约为120米，宽度约为25米，马力在15000到30000之间。
而若是以制造破冰船的熟手俄罗斯为例，它们的破冰船确实能让人感受到什么是真正的“北极熊”。比如他们建造的
Arktika级破冰船
，其全长约为159米，宽度30米，总吨位2.5万吨，总功率达7.5万马力。
俄罗斯制造的Arktika级破冰船
除此之外，相较于普通的船只，破冰船没有减摇装置和船体的突出部位，船身的形状更有利于保护船舵和螺旋桨。
当然，它的一切特殊构造，其实都是为了其破冰功能服务的。那么，破冰船到底是如何破冰的呢？
这还要
根据所遇海冰的面积和厚度来定，当冰层厚度小于等于1.5米时，大部分破冰船都会采用“连续式”破冰法
。简单来说，就是以
直角形式
开始破冰。这种连续式破冰就是单纯依靠螺旋桨和船头的压制力，在连续破冰时，破冰船的行进速度会明显放缓。
连续式破冰主要依靠螺旋桨和船头压制力
当然，仅有这一种破冰方式显然不够，因为有时候海冰的厚度明显会超过破冰船的破冰能力，在这时就要使用特殊的破冰方法了。
而这个特殊的方法，就是
直接进行冲撞
。一般这种冲撞可以分为两种，一种是旋回破冰法
，另一种是徒步破冰法
。旋回破冰法指的是，
船身和浮冰区的边缘形成30°的夹角，等待破冰船约1/4的船体进入浮冰区之后，就开始使用舵进行旋回。
旋回式破冰法的具体步骤
整个破冰过程，船只会按照螺旋式前进，每次旋回都能让其前行10米到20米。这种冲撞，相对而言是比较缓和的。
徒步破冰法就要简单粗暴得多了，它主要
利用了船体的运动能量进行破冰前进
。在确定了一个方向之后，破冰船就会加大马力开始冲撞，但是破冰距离一般不超过1/3船身。因为一旦船身进入太多，可能会导致其无法退出来。
徒步式破冰法需要破冰船连续冲撞
大家可能无法理解，为什么还要退出来。这主要是因为厚度达到一定限度的海冰，是非常坚硬的，仅仅冲撞一次是不够的，
需要进行多次冲撞。
完成第一次冲撞之后，破冰船便会开始“倒车”，然后进行二次冲撞。就这样，在不断控制倒车距离以及冲撞方向的情况下，哪怕是6米高的冰墙也能被撞碎。
需要注意的是，由于冰层的厚度和每次破冰的情况不同，所以采用这一方法时使用的倒车次数不能确定。总的来说，
破冰船在反复冲压破冰时的厚度，一般是连续航行破冰厚度的2到4倍。
破冰船倒车后的冲撞力会明显提升
像美国的“极地星”号，它在3Kn的航速下连续破冰厚度为1.8米，反复冲压时的破冰厚度则能达到6.4米。
不得不说，要是能现场目睹破冰船撞冰墙，那个场面应该是非常壮观的。这就类似于人类在用自己的力量与自然抗争，而在这场“硬碰硬”的较量当中，我们竟然能占得一丝上风。
那么，破冰船除了有超强的破冰能力之外，还有哪些其他的功能呢？
正在冰面上破冰航行的破冰船
破冰船的其他功能
如今破冰船主要运用的场景都在南极和北极这些极地地区，这就使其功能性不能特别单一。除了首要承担的破冰护航功能以外，破冰船还有
极地科考和海上支援
这些功能。极地科考需要破冰船之上
装有部分实验室，并且本身携带实验所需的科学设备
。以美国的“希利”号为例，它虽然不像上文中提到的“极地星”号那么“强悍”，但却是科考能力最突出的破冰船之一。美国“希利”号破冰船的科考能力很突出
在其船上有着5个科考实验室，其中包括了
湿度实验室、电子实验室、气象实验室
等。此外，为了能够更好地协助人们完成科考任务，这艘船还配备了北极勘察船和刚性充气船，它们都可以独立完成科考任务。再来说说破冰船的海上支援功能。为了完成支援任务，大部分破冰船上都会
配备搜救雷达和救生艇，有时候船上甚至还有直升机
，为的就是在必要时候，对海上遇困的船只进行救援。
破冰船上搭载各种设备以此承担多种功能
值得一提的是，各国的破冰船其实在极地海域当中一直保持着密切的联系，有时候某艘破冰船被困以后，就会向其他破冰船发出信号，等待它们的救援。
比如2013年12月，我国的“雪龙”号就接受到了澳大利亚海上搜救中心打来的电话，表示有一艘俄罗斯的科考船在南极附近被浮冰困住，希望“雪龙”号前去支援。
如今在全球变暖的影响下，极地资源更是成为了人人都眼馋的东西，在这种情况下，破冰船也迎来了新的发展。
极地丰富的资源使得各国都十分眼馋
破冰船的发展趋势
截至2016年为止，世界主要国家在役极地破冰船共有
74艘
左右，环北极国家拥有64艘
，占比高达86％。而环北极国家当中，俄罗斯破冰船的数量最多，高达37艘
。
世界破冰船数量占比高的都是环北极国家
并且，在当时它是唯一一个拥有核动力极地破冰船的国家，其体型一比一个大，破冰效率有显著的提高。
比如俄罗斯的第三代核动力破冰船，它的排水量可以达到
33540吨
，并且能够依靠该动力持续航行7年
。因此，如今各国都能努力研制核动力破冰船，希望能够依靠这种高续航、多功能的破冰船，在极地探索中获得更大的优势和利益。我国对这方面的研究也十分关注，相信过不了多久，我们就能够建造出更强的国产破冰船！
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