中國(guó)極地科學(xué)考察船“雪龍”號(hào)在成功救人后，最終勝利沖出冰障，駛?cè)肭逅畢^(qū)。期間曲折過(guò)程為世人所關(guān)注，更讓人知道了“雪龍”號(hào)的另一個(gè)特別的身份--“雪龍”號(hào)既是科學(xué)考察船，同時(shí)也是有著卓越破冰能力的破冰船。
第一艘破冰船是用小貨輪改的
說(shuō)起破冰船，今年正好是它的150“大壽”:1864年，一種前所未有的船型--破冰船在俄國(guó)出現(xiàn)了，不過(guò)它是由一艘小貨輪改裝的，這就是世界上第一艘破冰船“派洛特”號(hào)。
俄國(guó)北部地處高緯度寒區(qū)，每年一到冬季，一些重要航道就會(huì)遭遇冰封，船運(yùn)被迫停航。為了在嚴(yán)寒的季節(jié)依然保持運(yùn)輸暢通，俄國(guó)人很早就嘗試航道破冰。早在十六世紀(jì)，俄國(guó)的沿海地區(qū)就已開(kāi)始使用專(zhuān)門(mén)的破冰工具。
這種破冰工具也是一種小船，靠人力或是牲畜拖到冰封的航道上，然后再往船上堆砌石頭、冰塊等重物，靠增加船重來(lái)壓碎冰面。不過(guò)這種沒(méi)有機(jī)械動(dòng)力的小船，破冰效果極為有限，只在冰封初期的薄冰上有些用處。即便如此，那些負(fù)責(zé)拖拽的人力與牲畜，還得冒著和碎冰一塊落水的風(fēng)險(xiǎn)。不過(guò)，這種破冰工具完全可以說(shuō)是最早的破冰船雛形了。
世界上第一艘真正意義上的破冰船，和這種原始的破冰工具有著極深的淵源。正是這種原始的破冰方法，給了十九世紀(jì)中后期的俄國(guó)發(fā)明家布利聶夫很大的啟發(fā)。布利聶夫動(dòng)手將一艘小貨輪“派洛特”號(hào)改裝成了專(zhuān)門(mén)的破冰船。
之所以選擇“派洛特”號(hào)做改裝，不僅是因?yàn)樾∝涊?ldquo;派洛特”號(hào)有著在當(dāng)時(shí)堪稱(chēng)強(qiáng)勁的機(jī)械動(dòng)力和結(jié)實(shí)厚重的鋼制船體，還因?yàn)?ldquo;派洛特”在船體設(shè)計(jì)上有個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，就是它的船首有著合適的傾斜角，讓它更容易沖上冰面，而沖上冰面是破冰的關(guān)鍵。
1864年，“派洛特”號(hào)改裝完畢后，作為世界上第一艘專(zhuān)業(yè)的破冰船開(kāi)始在喀瑯施塔德到奧蘭寧鮑姆的航道上使用，成為冰封期里這條航道上的“開(kāi)路先鋒”.
對(duì)于世界上第一艘破冰船，其實(shí)也有小小的爭(zhēng)議。有人認(rèn)為1872年在德國(guó)漢堡建造的“破冰船I”號(hào)才是世界上第一艘破冰船，這艘船被用于在冬季的易北河破冰通航。但后來(lái)證實(shí)，當(dāng)年德國(guó)的造船工程師正是參考了布利聶夫的設(shè)計(jì)，才研制出了破冰船，所以“破冰船I”號(hào)并不是真正的“一號(hào)”.
最佳破冰方法五百年前就在用
也有人認(rèn)為1898年英國(guó)為俄國(guó)建造的“葉爾馬克”號(hào)是世界上第一艘破冰船，但這個(gè)說(shuō)法顯然難以服眾。不過(guò)說(shuō)到“第一”,“葉爾馬克”號(hào)也確實(shí)有當(dāng)之無(wú)愧的兩項(xiàng)--它是世界上第一艘完成北極航行的破冰船；另外，從1898年10月17日下水到1964年報(bào)廢，它先后為沙俄和前蘇聯(lián)海軍與商船服務(wù)，成為服役期最長(zhǎng)的破冰船。
總之，在“派洛特”號(hào)和“破冰船I”號(hào)投入使用后，同樣有著冰封期通航要求的國(guó)家紛紛開(kāi)始建造自己的破冰船。于是，沒(méi)過(guò)多少年，到了十九世紀(jì)末，高寒地區(qū)的國(guó)家就都有了自己的破冰船，這自然源于這些國(guó)家特殊的地理位置。現(xiàn)在，俄羅斯擁有世界上最大的破冰船隊(duì)，而同處高寒地區(qū)的芬蘭，則有著最為豐富的破冰船設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
說(shuō)到破冰船的設(shè)計(jì)，盡管破冰船到今年已經(jīng)整整150歲了，這百多年來(lái)科技也有了翻天覆地的發(fā)展，但破冰船采用的最佳破冰方法，依然源自500多年前，也就是十六世紀(jì)俄國(guó)沿海地區(qū)使用的那種破冰方式。
在一般人的想象中，破冰船的破冰方式理所當(dāng)然是“猛打猛沖”,靠著堅(jiān)固的船首和強(qiáng)勁的動(dòng)力撞開(kāi)冰層。
不錯(cuò)，現(xiàn)代破冰船船頭外殼用厚實(shí)的鋼板制成，里面采用密集的型鋼構(gòu)件支撐，船身的吃水線部位還用抗撞擊的合金鋼加固，再加上強(qiáng)勁的推進(jìn)器，有著極其強(qiáng)悍的沖撞力。遇到一般的薄冰時(shí)，現(xiàn)代破冰船只要開(kāi)足馬力向前碾軋就能打開(kāi)通路；遇到無(wú)法持續(xù)前進(jìn)的冰面，就會(huì)采用連續(xù)撞擊的方法：稍稍后退，再全力向前沖撞，如此反復(fù)，開(kāi)辟通路。
1932年，在著名的“西伯利亞人”號(hào)極地航行時(shí)，水手馬爾科夫?qū)懙溃?ldquo;在密實(shí)地覆蓋著冰的地方，‘西伯利亞人’開(kāi)始了戰(zhàn)斗……信號(hào)機(jī)上的指針總是在從‘全速度后退’跳到‘全速度前進(jìn)’……‘西伯利亞人’疾馳著向冰塊沖去，用船首撞它們……每撞一次，船身就向前推進(jìn)三分之一。”
不過(guò)，這樣的方法最多只能適用于1.5米左右厚度的冰層，面對(duì)北極經(jīng)常會(huì)遇到的數(shù)米厚的冰層，就無(wú)能為力了。這時(shí)，那古老的破冰方式就成了最佳方法--現(xiàn)代破冰船的絕招，依然是當(dāng)初俄國(guó)人使用的靠重力壓迫冰面的方法，只不過(guò)當(dāng)初是用石頭與冰塊，現(xiàn)在則是用全自動(dòng)的分艙注水方式。
當(dāng)年布利聶夫設(shè)計(jì)改裝“派洛特”號(hào)時(shí)采用的那種有傾角的船首，在現(xiàn)代破冰船的設(shè)計(jì)中依然使用著。遭遇無(wú)法撞開(kāi)的冰層時(shí)，破冰船的后部注水艙會(huì)首先注水。這樣，船的前部會(huì)上翹，再加上船首的傾角，向前沖時(shí)破冰船的前半部會(huì)“爬”上冰面。
之后，前部注水艙開(kāi)始注水，后艙排水，讓重量向壓在冰面上的船前部集中。你想想，這樣的萬(wàn)噸輪自身的重量加上注水的重量全壓在冰面上，數(shù)米厚的冰層自然會(huì)轟然坍塌。不過(guò)，與俄國(guó)人古老的方法相比，這些過(guò)程都由電腦精準(zhǔn)控制著，不會(huì)像那些放石頭的小船似的，石頭放少了壓不碎冰面，放多了則有隨碎冰一起沉船的風(fēng)險(xiǎn)。
但這樣做有時(shí)也會(huì)出意外，那就是受壓的冰層并沒(méi)有破裂，而只是向下沉陷了，讓破冰船擱置在冰上，船身被夾在中間。遇到這種情況，左右兩側(cè)的注水艙會(huì)派上用場(chǎng)：分別在左右兩側(cè)注水放水，會(huì)讓破冰船左右搖擺來(lái)擺脫夾擊。
這樣的搖擺還有一個(gè)用處，就是擴(kuò)大航道的寬度，而破冰船通常采用的船身長(zhǎng)寬比值小的設(shè)計(jì)，即縱向短、橫向?qū)?，也是出于開(kāi)辟較寬航道的目的。
當(dāng)然，除了壓碎冰面原理一如500年前，現(xiàn)代破冰船采用的新技術(shù)已遠(yuǎn)非發(fā)明家布利聶夫當(dāng)年能想象到的。且不說(shuō)材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)的飛躍，也不提核動(dòng)力的應(yīng)用，現(xiàn)代破冰船更是高精尖科技的集大成者。這次“雪龍”號(hào)成功突圍，更重要的是靠衛(wèi)星遙感與氣象偵測(cè)這樣的尖端科技，為破冰預(yù)判出了最準(zhǔn)確的突圍時(shí)間與突圍方向。
鏈接：正在建造的那些船
超級(jí)核動(dòng)力破冰船
俄羅斯設(shè)計(jì)的世界上最大的核動(dòng)力破冰船，計(jì)劃2020年建造完成。
(責(zé)任編輯：陳冬梅)
