雪龙号撞上冰山没事,为啥破冰船不会变成“泰坦尼克第二”
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据央视新闻报道,1月19日中国“雪龙号”破冰船在南极考察时,因天气恶劣,撞上了航线上的一座冰山。
▲雪龙号:区区冰山算什么
我能深入极地看企鹅
但与“泰坦尼克”在撞上冰山后的悲情沉没(成了无数经典文艺作品原型)不同,此次撞击后,“雪龙号”破冰船却并无大碍的继续任务,似乎是开了“免疫冰山伤害”的“魔法护盾”。
▲泰坦尼克号:我也想破冰……
实际上,“雪龙号”在撞上冰山后仍安然无恙的根本原因,是其破冰船构造带来的“物理抗性”。
▲当然也离不开同志们的支持
首先,从正面看,大多数破冰船甲板并没有明显的外飘,船底却在比例上宽不少(相对于一般船舶),其长宽比也较小,酷似一个锤头,显得很“敦实”。其船体钢板也采用了更高的耐寒、抗冲击标准,可以保证在极地破冰时一路冲击而不受损伤。除此之外,专业破冰船的舰艏、加装有特殊的撞角,用于切开不太厚的冰层,实现冰面快速通过。
▲浮冰航线对破冰船而言简直是家常便饭
在对付冰封航道时,针对不同的冰层厚度和密度,破冰船主要采用三种破冰方式。
一是直接“莽过去”,利用船首撞角,像切西瓜一样切开冰层。实际上,许多指标较低的“切冰船”就是这么做的(用于在春天在冰封港口开道)。这一方法主要用于冰层很浅的航区,这也是最轻松(对于船员而言)的破冰方式。
▲较薄冰层可以“一路平推”
在对付稍厚的冰层时,“一路平推”式的切冰法就不够了,很容易出现破冰船顶着冰层却无法前进的尴尬情况。此时破冰船就要发挥“撞锤技能”了——先倒船一定距离,然后全力加速冲向冰层,利用巨大的动能破冰,整个过程就如放大版的攻城锤。尽管破冰效果好不少,但船上船员的“破冰体验”会极差(如果事先不把自己固定住,立马撞个鼻青脸肿)。
▲破冰船本身就像个撞锤
最后一种办法则相当“刺激”,破冰船会利用自身船舱里的水柜,先将水集中至船尾水柜,翘起船头,冲上冰层,再将水注回船头水柜,利用上万吨的重量压碎冰层。有时为了开辟足够宽的水道,还需要通过向左右舷水柜加水的方式改变重心,压出更宽的水道。此时硕大的破冰船,就犹如一个在冰面舞蹈的胖子(全方位海盗船预定,不难想象船员晕船的感受)。
▲冲上冰层前,部分破冰船会事先向冰面洒水
方便上下以防冲上冰层后卡住下不来
尽管破冰船凭借结实的船身,巨大的吨位和澎湃的动力,可以撞碎(或者压碎)几米厚的冰层。但由于冰层信息有误或是天气骤变等原因,破冰船被卡在冰层中甚至是冰层上(无法压碎冰层)的“卡bug”事件仍时有发生。在极地科考日益频繁的21世纪,几乎年年都能找到类似的破冰船被困消息。
▲破冰船原理
实际上,为了防止倒船时浮冰损坏螺旋桨和主轴,大多数破冰船在船尾也安装了类似的尾部撞角,方便在倒船时“撞开”退路。但是一旦遇到天气骤变,身后冰层又恢复的情况,破冰船就只能在大自然的“bug角落”里等待救援了。而在极地航行中,由于天气变化往往很快,加之冰山在雷达上的回波不稳定,极易与海浪、浮冰混淆,因此雾天撞上冰山也是常有的事,也由此不难看出极地航行的风险。
▲冰山虽然显眼,但在导航雷达上却很难分辨
说起“雪龙号”,这艘中国现役唯一一艘极地科考船,它的命运倒是与“辽宁舰”颇为相似——都是苏联解体前夕开工,后都因无力建造险些沦为“烂尾”项目,差点留在乌克兰慢慢锈蚀。1993年,中国以1790万美元的价格向乌克兰赫尔松船厂买下了这艘两万吨的“半成品船”。赫尔松船厂还按照中方要求,将其从一艘极地货轮改造成了带有破冰能力的极地科考船(改装费打包在1790万美元里,算很划算了)。
▲苏/俄破冰船主力:“列宁号”核动力破冰船
自此,苏联计划中极地货轮在东方“C位出道”,成了中国的极地科考“旗舰”。在此后的20多年里,它经历了中国所有的大型极地科考项目,见证了一座又一座极地科考站的建成,搭载了一代又一代的中国极地科学家,堪称中国极地科学的“第一功臣”。
▲改装后的“雪龙”号
然而,随着时间的推移,“雪龙”号本身的缺陷也渐渐暴露。由于其原先是作为极地货轮设计的,尽管事后中国对其进行了多轮破冰改装,但其破冰效果仍不算世界顶尖,在一定程度上限制了中国深入南极的科考工作。此外,由于中国仅有这一艘大型极地科考船,每逢其回坞整修,许多极地科研项目就不得不“放一放”、“等一等”,为此,中国也迫切需要新一艘极地科考船。
▲“雪龙2号”的新型螺旋桨
2018年9月10日,新一代“雪龙2号”破冰船终于在万众瞩目中下水了,除了更新的设备以外,它还有一个显著的亮点——与大多数破冰船不同的,它在遇到较厚冰层时,可以调转船头,利用船尾螺旋桨“削开”冰层,安全而高效,也无需担心“冰层卡bug”的问题。
今年七月,“雪龙2号”就将开始它的第一次极地航行,在经历了20多年的“单打独斗”后,老“雪龙”终于迎来了“新兄弟”,在拥有双航母之际,中国也将步入双极地破冰船时代。
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