2014年5月2日,我国南海海域传来一则牵动着全国人民心灵的消息:我国海洋石油981钻井平台在西沙群岛中建岛附近海域进行钻井作业时,竟然被来自越南的十几艘船舰包围了!而谁也想不到,解决这一事端的竟然是本应出现在冰面上的破冰船!
原来,我国南海海域本就蕴藏着丰富的石油资源,我们的海上钻井平台更是采用了最先进的科技,不同于固定在一处的钻井平台,而是可以在海上移动,更方便地寻找油井。此般地大物博、鬼斧神工的操作自然引起小国嫉妒,于是才有了越南舰队包围钻井、干扰工作的情形。
我国虽然倡导和平共处,但都有人欺负到我们头上了,我们自然也不可能坐以待毙,中国海军方面立刻表示要给他们点颜色看看!于是,一艘悬挂五星红旗的特殊船只出现在了海面——那是我国的滨海285号,一艘破冰船。只见285号冲撞向越南的渔政船KN-951,渔政船几乎断成两截,而285号却只破损了一点漆皮。网友直呼解气!
明明只应该能破冰就完成任务的破冰船,为何会有甚至能破舰的强度,堪称水中“装甲车”?将近10年过去,中国的破冰船技术又达到了什么水准?让我们从冰面上说起,揭开问题的迷雾。
水中“装甲车”的工作原理
破冰船,顾名思义就是破开水面冰层以开辟航道的船只。要揭秘为啥现在的破冰船强度如此之高,还要从它的工作原理开始解释。其实,你只要稍微观察它的外型,就能大概理解其工作的复杂原理。
破冰船船身一般短且宽,船身底部首尾上翘,船首尖削前倾——这很容易让我们想起切菜的菜刀,或是砍木头的斧子。破冰船的工作原理就像切冻住的肉一样,一刀无法切断,就找准位置,左右摇摆着一点一点地切下去。
于是,破冰船在破冰时,其实会先利用上翘的船首压在冰面上,使冰块断裂破碎,再向前进发,用船身挤开破碎的冰面,给后面跟着的舰队留下道路。
让我们模拟一下冰层的结构,你或许更好理解:冰层可以假设为一片在水平方向上无限延伸的平面,而竖直方向的厚度则非常有限,能承受的压力也因此不大。如果在水平方向上施加力,你无法推着无限延伸的平面往前走,自然也无法破开它。而如果在竖直方向施加力,冰层就很容易发生断裂。
基于此原理,经过重重科学实验,应对不同厚度的冰层,破冰船还有不同的工作方式。例如应对较薄的冰层时,破冰船会使用“顶推法”,利用上翘的船首以及螺旋桨的推力,直接将冰层破开。而冰层略厚时,则使用“首压法”或“舷压法”,冲上冰层,左右摇摆将冰层碾碎。
遇到较厚冰层时,破冰船则会使用“冲撞法”,先冲上冰层利用重力进行第一次破冰,然后倒退一段距离,再次冲上冰层进行第二次破冰,循环往复直到冰面被彻底破开。
这些工作方法也是我国破冰船的常用工作方法。看到这有读者可能会想,破冰船这么牛厉害,好像也没听说过啥破冰船沉没的新闻,那么破冰船就不会因撞击而沉没吗?
沉没的破冰船
虽然建造一架破冰船并不容易,不仅要精通冰载荷等基础理论,还对耐低温的坚硬金属材料有着极高的要求,此外,还必须拥有保证各项设备仪器可以在超低温中正常运行的保温技术。也正是因此,在破冰船技术还不完善的前几十年内,破冰船沉没的新闻并不鲜见。
一百多年前,作为破冰船技术先行者的俄罗斯就有一艘破冰船“翻车”。1910-1915年,破冰船“瓦伊加奇”号加入了北冰洋考察的一支队伍中,并成功带领舰队搜集了大量关于洋流、环境等的信息。然而,1918年,“瓦伊加奇”号不幸撞上了一块地图上未有标记的岩石,就此沉没。
直到2021年12月,俄罗斯地理协会网站才发布消息称,该协会在其组织的一次考察中终于发现了百年前沉没的“瓦伊加奇”号破冰船的残骸,它静静地躺在喀拉海叶尼塞湾的底部。
不过,这样的小挫折并没有阻挡俄罗斯发展破冰船技术的脚步,到今天,俄罗斯仍站在世界破冰船技术之巅,不仅拥有30余艘破冰船,还率先将核动力应用在破冰船领域。
2016年俄罗斯制造出了世界上最大的核动力破冰船“北极”号。
它也是第一艘抵达北极点的船只。
究其原因,影响最大的还是地理环境。俄罗斯本就毗邻北冰洋,并且由于其高纬度,国境内的河流也常常结冰。在这样的环境下,俄罗斯要是想好好发展十分重要的海上贸易,就必须拥有可以应对各种冰封情况的破冰船。这是为了“生存”而倒逼技术发展的一大事例。
冉冉升起的新星——中国的破冰船技术
不过,虽然我们国家高纬度地区不多,会结冰的海域和贸易河流也较鲜见,但我国破冰船技术的发展仍一点没落下。1983年,中国加入《南极条约》,意味着我国对两极探索已经拉开帷幕。对两极的探索是现代社会强国的必经之路,两极各区域属地问题也早已是老生常谈的话题。
在这样的背景下,我国必须在两极科研的道路上不断更进一步并越来越强大,这就要求我们必须要有先进的破冰船技术,才能在两极地区畅通无阻。
1979年,“向阳红”10号破冰而出,这是由我国科学家自行设计制造的第一艘万吨级远洋科学考察船,但它还只能在海面上航行。后来,我们又有了更进一步的能在少量浮冰区域行驶的“极地”号。
1993年,我国从乌克兰进口了一艘维他斯·白令级破冰船,后改造成极地考察船“雪龙”号。这是我国第三代极地破冰船和科学考察船,终于可以称为一艘“真正”的破冰船,能较为自由地行驶在结冰海域。
直到2019年7月11日,我国才终于拥有了第一艘完全自主制造的破冰船“雪龙”2号。
它是全球第一艘采用船首和船尾双向破冰的极地科考破冰船,能够在1.5米厚的冰层环境中连续破冰航行,这极大地弥补了我国在极地科考领域的空白,也标志着我国的破冰船技术走到了世界前列。
2020年4月23日,“雪龙”与“雪龙”2号共同完成了36次极地科考任务,新老共同创造了“双龙探极”的神话。
结语
长期以来,俄罗斯一直是世界上唯一拥有核动力破冰船的国家。但令人骄傲的是,就在今年,中国也有了自己的核动力破冰船!它的名字还未对外公布,知情人士称,可能就叫“雪龙”3号。它的排水量预计将要达到4万吨,不仅具有重要的科考意义,甚至其战略意义还要高于核动力航母。
这艘神秘的核动力破冰船预计在2025年投入使用,到那一天,我国的科技水准又将再创新高,国际地位也自然不可同日而语!一条条雪中“中国龙”破冰而出,扶摇直上,“三龙探极”——你会期待那一天的到来吗?