世界各国打造破冰船争夺极地资源
2014-04-29健豪
健豪
1月7日,中国极地破冰船和科考船“雪龙”号成功冲出厚重的密集浮冰区,胜利突围。与此同时,在这场被许多外媒称为“救援大戏”的极地营救活动中,各式各样的破冰船随之成为焦点。每当严寒来临,港湾和海面常会冰封,使航道阻塞。这时,作为开路先锋的破冰船就派上用场。目前,很多国家都装备有破冰船。近年来,极地资源争夺持续升温,各国对破冰船的重视程度也不断加码。
1月7日,中国极地破冰船和科考船“雪龙”号成功冲出厚重的密集浮冰区,胜利突围。此前,“雪龙”号在执行科学考察任务的过程中,接到俄罗斯“绍卡利斯基院士”号科考船在南极被困的紧急求救信号,日夜兼程、千里驰援,最终让被困的52名人员脱离险境,自身却被阻受困。“雪龙”号在南极的救援经历及被困后的一举一动吸引了全球媒体的目光。
与此同时,在这场被许多外媒称为“救援大戏”的极地营救活动中,各式各样的破冰船随之成为焦点。每当严寒来临,港湾和海面常会冰封,使航道阻塞。这时,作为开路先锋的破冰船就派上用场。目前,很多国家都装备有破冰船。近年来,极地资源争夺持续升温,各国对破冰船的重视程度也不断加码。
俄罗斯:独有核动力破冰船
1864年,俄国人将一艘小轮船“派洛特”号改装成世界第一艘破冰船,为在冰冻期保持喀琅施塔得至奥兰宁鲍姆航线的通航。1898年10月下水,英国为俄国建造的“叶尔马克”号破冰船,则是第一艘在北极航行的破冰船。
在建造破冰船方面,俄罗斯一直非常积极。目前,俄军现役共有7种型号、19艘破冰船。1957年,苏联制造出“列宁”号破冰船,它是世界上第一艘核动力破冰船。俄罗斯是世界上唯一拥有核动力破冰船队的国家,可在极端条件下,在北极海域航行。
俄罗斯核动力破冰船有Arktika级与Taymyr级。Arktika级又称“北极”级,堪称真正的“巨兽”:全长159米,宽30米,排水量2.5万吨,设计破冰厚度2.8米,总功率为7.5万马力,编制138人。“北极”级总共建造4艘,首舰Arktika号于1975年服役,是世界上第一艘到达北极极点的舰船。
“北极”级的最新改进型“胜利50周年”号于2007年正式交付使用,是世界上最大的核动力破冰船。该船于1993年开始建造,原准备为纪念第二次世界大战结束50周年,并在50周年纪念日前后下水,但由于资金短缺,项目中途被迫叫停,直至90年代末才恢复对项目的拨款。去年10月,“胜利50周年”号承担了一项重要的历史性任务,运送索契冬奥会的圣火前往北极。
值得一提的是,“北极”级核动力破冰船曾多次参加俄罗斯北极科考活动,其中争议最大的一次是在2007年8月2日,俄罗斯在北极点的北冰洋洋底插上俄罗斯国旗。
目前,俄罗斯正建造世界上威力最强、规模最大的LK-60级核动力破冰船。据悉,该船长170米,宽34米,吃水深度10.5米,比“胜利50周年”号还要长出约14米、宽出4米。安装有两个新一代的RTM-200核反应堆,每个反应堆的动力为170兆瓦,可破3米厚的冰层。它既可在北冰洋的浅水区,也可在深水区行驶,能保障载重达10万吨的船只通行,能够延长北方航道的运输期限,甚至可以实现一年四季都可航行的目标。该破冰船预计造价为370亿卢布(约合人民币68亿元),将于2017年12月加入俄罗斯舰队。
日本:船上采用先进环保技术
作为岛国,日本对海洋环境、气候、资源的科学考察研究十分重视。日本对南极和北极的考察开展得较早,且频频往返于本土与两地之间。至今,日本已建造过多艘破冰船。
2009年5月,日本海上自卫队的最新式极地科考船——新“白濑”号被交付防卫省,开始正式服役。新“白濑”号于2007年3月动工建造,2008年4月下水,总共耗资380亿日元(约合人民币22亿元)。该船长138米,宽28米,标准排水量约1.25万吨。船上船员179人,极地考察队员80人,最多可载3架直升机。它拥有先进的破冰能力,在冰层厚度达1.5米的海面上能以3节的航速破冰前行。
新“白濑”号的一个重要特点是采用很多环保技术。在破冰方面,其船首可喷出海水对冰层进行溶解,从而减少直接破冰的燃油消耗。船上有污水净化系统,以保证不排出污水污染海洋。为防止发生事故时燃油泄漏,新“白濑”号的油舱采用双层结构。船上还装有先进的垃圾焚烧炉,可在焚烧垃圾时不排放有毒气体。
新“白濑”号是继“宗谷”号、“富士”号和老“白濑”号之后的日本第四代极地考察船。
美国:拟新建4艘破冰船
美国的破冰船隶属海岸警卫队管辖。目前,海岸警卫队共有3艘重型破冰船、1艘中型破冰船和9艘小型破冰船。3艘重型破冰船排水量均在万吨以上。其中,“希利”号1997年11月下水,1999年后服役。船长128米,宽25米,吃水9.8米,最大航速18节(1节=1.852公里/小时),满载排水量1.67万吨。它是美国最大的破冰船,主要作为高纬度科学研究平台和执行冰区护航任务。2007年,美国派出“希利”号前往北极进行海底地图绘制工作,为美国政府在北极的领土主权诉求寻找依据。
另外两艘重型破冰船是“北极星”号和“极地海洋”号,于1976到1978年建成服役,船长121.6米,宽25.6米,满载排水量1.32万吨,使用柴电和燃气轮机动力装置,总功率7.8万马力。2006年,“北极星”号因为机械升级预算搁置而被海岸警卫队封存,列入“特别照顾”状态。2010年,该船在西雅图的维格尔造船厂开始翻修。2013年,重新加入海岸警卫队舰队。最近,“北极星”号全力驶往南极地区,救援之前在那里被困的中国“雪龙”号科考船及俄罗斯“绍卡利斯基院士”号科考船。不过,在中俄船只相继脱困,不再需要救援帮助后,“北极星”号调转航向,恢复执行原定南极运输任务。
2008年7月,时任美国海岸警卫队司令萨德·艾伦上将称,在“极地竞赛”中,俄罗斯已经抢占先机。“海岸警卫队现役3艘极地破冰船中,只有‘希利号能随时执行任务,而上世纪70年代生产的‘北极星和‘极地海洋已经到了使用寿命,需要花数百万美元进行改进,才能正常使用,但海岸警卫队的相关费用严重不足。”艾伦当时警告,美国的极地破冰能力已处在危险之中。据媒体报道,去年11月,美国国会4名参议员提议对2014年《国防拨款法案》进行修订,从而授权为海岸警卫队新建4艘破冰船。
加拿大:在建新船可在北极续航270天
为便于圣劳伦斯湾沿岸与爱德华太子岛、纽芬兰岛之间的船舶航行、邮政服务,实现五大湖火车渡船,加拿大制定扩大破冰船规模的计划。1980年,加拿大建造新型支援破冰船“基戈廖克”号,其形似扩孔器的勺形船首引人注目。此后,加拿大与美国为西北航道的法律地位产生分歧,促使加政府决定建造数艘大型破冰船Polar 8级,执行海上主权巡逻。不过,该级破冰船终因预算裁减而被取消建造。
目前,加拿大装备的破冰船种类较多,共有4种型号11艘破冰船,全为柴油动力驱动,隶属于加拿大海岸警卫队管辖。其中,1100型和1200型建造数量最多。1100型共建6艘,1986至1987年服役,全长83米,宽16.2米,吃水5.8米,满载排水量4662吨,编制25人,柴电动力功率1.5万马力,航速16节,装备1架贝尔206型直升机。1200型共建4艘,1978至1988年服役,全长98.1米,宽19.1米,吃水7.1米,满载排水量8180吨。1300型破冰船仅建造1艘,名为“路易斯·圣·劳伦特”号,全长119.6米,宽24.4米,吃水9.8米,满载排水量1.45万吨,配有2架直升机,能运载4800立方米燃料、200立方米淡水和2艘登陆艇,于1969年开始服役。
2012年,加拿大计划开始建造新的破冰船。这艘新船的设计合同费用高达950万美元(约合人民币5747万元)。加拿大海岸警卫队要求该船能在北极海域航行270天,航程可以覆盖北极大部分地区。该船设计载员100人,能够破碎2.5米厚的海冰,预计将于2020年交付使用。
芬兰:刚建成世界首艘可侧向破冰急救船
波罗的海一直以来是破冰船活动的舞台。欧洲国家以芬兰建造的破冰船最多。除自用外,还大量出口丹麦、爱沙尼亚、拉脱维亚等国。Karhu级破冰船全长99米,宽24.2米,吃水8米,满载排水量9200吨,编制28人,柴电动力功率4.8万马力,航速18.5节。Tarmo级破冰船1975年开始服役,全长85.7米,宽21.7米,吃水7.3米,满载排水量4890吨,编制45人,柴电动力功率1.2万马力,航速17节。该级破冰船共建3艘,芬兰1艘,其余分别转让给拉脱维亚和爱沙尼亚。
2013年12月,世界第一艘可侧向破冰的多用途急救船已经建成,在芬兰首都赫尔辛基造船厂下水。
韩国:发力商业极地破冰船
近年来,韩国在极地破冰船领域令人刮目相看。
2009年,韩国第一艘极地考察的破冰船ARAON号正式下水,并首航南极。ARAON号是6950吨级破冰船,总投资超过约1亿美元,船上装备有自动导航和自动驾驶设备以及全天候卫星通讯设备。ARAON号上有两台船机,最大功率达6800马力,是同级别船只马力的3到4倍,最大续航能力为一次补给可连续70天航行约两万海里(约合3.7万公里)。此外,ARAON号还具有非常好的机动能力,能够在原地回转360度。为适应极地航行的特殊需要,该船头部设计成可以破除冰层的尖锐的“冰刀”形状,钢板厚达39.5厘米,相当于韩国最厚船舶“独岛”号的两倍。船的表面还涂刷一层特殊材质的涂料,使整艘船如同石头一般坚硬。
ARAON号上安装60多种尖端的实验探测设备,能够满足各种极地研究所需,包括以声波探测海底地形和地质结构、进行海底资源分析等。其中,最昂贵的装备是“多频音波探测器”,它能够从多个角度发射音波,显示海面下的三维影像画面。去年8月,ARAON号赴北冰洋展开勘探活动,这是该船对南北极海区进行的第八次勘探。
在商业极地破冰船方面,韩国也在发力。2011年8月,韩国现代重工业公司宣布,这家韩国造船业领军企业建成世界最大商用破冰船。该破冰船长310米、宽51米、排水量19万吨,航速为每小时11公里,按照设计可以压碎最大厚度为1.7米的冰层。韩国企业在芬兰参股多家破冰船设计及制造翘楚。目前,三星重工正投巨资用于新型破冰船的建造。这种新型破冰船既是破冰船又是油轮,融两者为一体,既能在开阔水面上航行,又能在充满浮冰的水面上航行。
破冰船的独特结构
破冰船是一种专门用于在冰面上开辟航道的特种船舶。破冰船同其他船比较,有自己的特点:它的船体结构特别坚实,船壳钢板比一般船舶厚得多;船宽体胖上身小,便于在冰层中开出较宽的航道;船身短(一般船的长与宽之比,大约是七比一到九比一,破冰船是四比一),因而进退和变换方向灵活,操纵性好;吃水深,可以破碎较厚的冰层;马力大、航速高,这样向冰层猛冲时,冲击力大;它的船头造成折线型,使头部底线与水平线成20-35度角,船头可以“爬”到冰面上;它的船头、船尾和船腹两侧,都备有很大的水舱,作为破冰设备。
破冰船如何破冰?
破冰船一般常用两种破冰方法,当冰层不超过1.5米厚时,多采用“连续式”破冰法。主要靠螺旋桨的力量和船头把冰层劈开撞碎,每小时能在冰海航行约9公里。如冰层较厚,则会采用重力破冰法,让船冲上冰面,利用船体的巨大重量把下面的冰层压碎。比如,先把船首压水舱排空,船尾压水舱注满海水,船首会翘起,开大马力冲上冰面,然后排空船尾压水舱灌满船首压水舱,依靠自身重量压碎冰面。
在极地海域航行,对操作要求也非常高,难度远远大于普通水域。破冰船在南北极航行时通常包括开阔水域的航行、浮冰区航行和陆缘冰区航行,其中最为复杂的是陆缘冰区的航行。
所谓陆缘冰区,就是靠近沿岸连成一片没有水域的海冰区。这时候,就需要采用各种特殊的破冰方法,例如旋回破冰法、徒步破冰法等。徒步破冰法也就是利用船体运动能量破冰前进,破冰船通过冲撞、倒车再冲撞的步骤缓慢前进。此次“雪龙”号遭遇的情况已经接近最复杂的局面了。