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“北极号”是俄罗斯型LK60级核动力破冰船的首船,它可以破除3米厚的冰层,并具备超长的续航能力,可满足全年在北极通航的需求。作为目前世界上最大且动力最强的破冰船,“北极号”不仅体现了在低温环境下可以航行的远洋高科技,还逐渐发挥出军用属性。
在冷战的背景下,大量的核装备被研制出来,世界上出现了众多以核动力为运作基础的武器,例如核动力航母、核动力潜艇等。如今核动力装置的强大功率和超长续航力也被运用到了破冰船上。
目前破冰船技术的先行者是俄罗斯,除了拥有一定数量的常规动力破冰船外,俄罗斯还率先将核动力应用在破冰船的推进系统中,制造出了世界上最大动力最强的核动力破冰船——“北极号”。
年,北极号核动力破冰船正式列装,俄罗斯核动力船队开启了真正的破冰之旅。
什么是破冰船
破冰船用于破碎水面冰层,开辟航道,保障船舰进出冰封港口。这种船的长宽比一般较小,底部首尾上翘,船壳强度高。而破冰船的工作原理并非我们看到的,直接从冰层中划开那么简单,就目前来讲,破冰船的工作原理主要有两种,利用冲击力破冰和利用重力破冰。
所谓冲击力破冰是指破冰船在距离冰层一定距离处开足马力,以较快的速度冲击冰层。凭借其坚固的首部在惯性力作用下撞碎冰层。当冰层较薄时,破冰船主要是以这种破冰方式一路划开冰层前进。
而当冰层很厚实,除了这种方式,破冰船还需撞击前方坚冰后倒退,退至一定距离外反复撞击。这种情况下,船体艏部的结构强度必须足够大可以抵抗巨大的冲击力,这就对手艏部的建造材料及结构形式有一定的要求。
但大多数情况下破冰船不会硬闯厚的冰层,而是利用重力破冰对付一定厚度的冰面。这时破冰船会事先在船尾水舱里注入压载水,艏部压载水仓抽出,使其船首上抬。
破冰船的船首底部一般都是圆弧形,向前航行时就会冲上冰面,进而把整个船首压到冰面上,这样冰面更容易裂开破碎。
如果冰面较厚,仅凭船首难以压垮,破冰船就可以暂停下来往首部水舱注水压碎冰面后再排水,重复这个冲压过程。
和冲击力破冰相比,重力破冰效率更高,速度更快。但在冲压过程中,要注意船体的平稳性,避免因操作不当等原因造成船体摇晃甚至倾覆。
破冰船的设计
北极地区严寒的气候条件使破冰船的元件需要用坚硬且耐低温的金属材料,以此来保证各项设备的正常运行。
破冰船作为一项复杂的技术,其制造难度大还体现在许多方面。破冰船由于是在寒区使用,而且在北极这个地区冰层厚的地方有三四米,那么破冰船的外壳必须要非常的坚硬而且要能够耐低温。俄罗斯的一些破冰船是双层壳,它的外层的金属壳的厚度有的时候能到48毫米甚至50毫米,因此说它的强度要求是很高的。
另外破冰船的设计需要满足极地的一些特殊需求,比如俄罗斯的破冰船设计有一条最基本的要求是船上的每一个舱室都要能够互相连通,必须要可以不通过主甲板就能到达。
因为如果破冰船到达北极这个冰天雪地的环境可能会因为风雪太大而导致主甲板根本无法通过,这样会导致一些舱室无法到达,所以俄罗斯的破冰船要求必须任何一个舱室不通过主甲板也能够进去。
很多的大型破冰船是具备两头跑的功能,既可以向正向破冰,也可以倒退破冰。这样的话就可以防止非常寒冷的天气把船只冻在相关的冰海当中。
另外有的破冰船还具备烧开水蒸桑拿的功能。比如说破冰船停止在濒海区域的时候,要防止周围水域结冰,破冰船会向周边喷一些热水把这些冰层融化掉。
俄罗斯的“北极号”,包括其他大型的破冰船它的上层建筑是非常高大的。因为里面不仅要有工作人员,可能还要有专门的极地研究实验室。比如说针对冰芯进行取样,针对极地区域的一些海水进行取样,可以让科研人员在破冰船内部,尤其是一些专业的实验室当中展开极地研究。
早在20世纪70年代,苏联就开始建造核动力破冰船,为北极地区的活动提供支持。俄罗斯的型核动力破冰船是目前世界上最强的破冰船,由俄罗斯波罗的海造船厂建造。波罗的海造船厂创建于年,距今已有年历史。而北极号是波罗的海造船厂建造的第一艘型核动力破冰船。
相对于常见的使用柴油等化石燃料的破冰船,核动力破冰船的建造成本和和维护花费较高。但是在气候环境恶劣、基础设施建设不足、难以补给的北极地区,核动力破冰船强大的功率、几乎无限续航力是任何常规动力破冰船无法比拟的。
核动力和常规动力
然而随着核动力破冰船的出现,常规动力破冰船也并未退出历史的舞台。核动力的优势是续航时间长,但是它的成本高。常规动力破冰船使用燃气轮机或者其他的方式,它成本造价就比较低一些。还有就是核动力的破冰船吨位一般非常大,它在冰区里边连续工作的时间就可以很长,可以为很多的船只破冰和清扫道路,所以应该说它们各有优劣。
在历史上常规动力的破冰船最开始使用蒸汽动力的时候,它并不能跑完完整的北极航线,因为船舱容量有限,携带的煤肯定是不够的。等到柴油机时代的时候,勉强拥有了穿越北极的能力,但是每一次航行的时候都要特别精准的计算燃料,因为如果说在航线的某一点突然发现没油了的话,冬天想要在冰面上进行燃油补给,基本上是不行的,破冰船就会被冻在原地等待救援或者冰面自己解冻。
不过就算是核动力破冰船,也是拥有常规动力辅机的。因为核动力难免会有出故障的时候,在意外的情况下柴油辅机就可以启动帮助破冰船脱困,另外柴油辅机还要承担在港口周围区域活动的需求。
大型的核动力破冰船,虽然有澎湃的核动力心脏但是一旦核反应堆出现问题,可能还要有另外一个备份的动力系统要维持破冰船的运行,因为核反应堆可能是处于关停或者是维修的状态。
“北极号”破冰船的名称源自苏联时代的一艘破冰船,这艘破冰船在年抵达北极。新北极号于年11月开工建造,年12月完成了航行试验的第一阶段。俄罗斯计划于年前再建4艘核动力破冰船,这组新型破冰航队将取代现有苏联时期建造的破冰船,开发北极海陆的运输潜力。
“北极号”核动力破冰船
北极号是型LK60级核动力破冰船的首船。长.3米,宽34米,额定船员53人。它由两个RITM型压水反应堆提供动力,每个反应堆额定功率为兆瓦,反应堆里的核能变为热能,通过蒸汽输出,再通过汽轮机、齿轮箱驱动螺旋桨。
北极号可以破除3米厚的冰层,并具备超长的续航能力,可满足全年在北极通航的需求。据俄罗斯公布的资料显示,北极号的排水量达到了3.35万吨,这已经超过了一些小型航母。
不过北极号虽然是3万吨的排水量,但是它上面的甲板并不是飞行甲板,不能搭载固定翼舰载机,只能搭载有限数量的救援直升机。俄罗斯的航空母舰或者是驱逐舰想要进入北极海域作战没有破冰船的配合也是不可能的,他们只有互相配合才能在这个区域里面执行相关的任务。
核动力破冰船虽然不能直接用于作战,但是它本身还是带有一定的军事属性的。它本身的核动力推进系统所带来的包括电力及其他一些方面的优势也比较适合军事使用。
破冰船尤其是核动力破冰船可以对于大中型核动力航母的技术进行先期的测试,比如说大功率的舰载核反应堆。
除此之外,核动力破冰船它的军事功能和军事属性还体现在支援和保障方面。比如在冰盖上去投送极地作战部队,他的优势非常的明显。
北极号、维克托切尔诺梅尔金号等这些大型的破冰船他的直升机起降机平台非常大,所以可以利用重型的直升机针对冰原上的纵深区域进行极地作战特种部队的投送,包括极地作战的车辆、极地作战的物资,都可以利用破冰船加重型直升机的方式进行快速的机动和投送。
甚至在破冰船的多功能的甲板区,还有大型的起重机。当破冰船破开了冰面到达了厚厚的冰盖周围,也可以利用起重机把一些军用的物资和装备,包括一些作战系统吊装或者是吊运到冰面上。
所以从目前来看,俄罗斯的核动力破冰船既具备保障功能,也具备运兵的能力。这种能够打破坚固冰层,在低温环境下航行的远洋高科技对于俄罗斯的重要性不言而喻。
据统计,破冰船保有量最多的国家是俄罗斯有近40艘。已经远航的北极号正以领航之态向地球最北端挺进,等待着更多破冰船的加入。