船舶破冰航行中避免冰卡方法的研究.docVIP

2011-05-08 基金项目: 福建省自然科学基金资助项目(2010J01210) 作者简介:李国定(1963-),男,江苏扬州人,硕士，船长，E-mail:liguoding@jmu.edu.cn. 船舶破冰航行中避免冰卡方法的研究 李国定 (集美大学 航海学院,福建 厦门 361012) 摘要: 船舶在冰区破冰航行，当浮冰的厚度和强度大于船舶的破冰能力时，须采用冲撞式破冰前进，船速和主机使用不当会使船舶被冰卡住造成被动。通过船舶破冰受力分析，提出避免冰卡最大安全破冰船速的表达式，并在“雪龙”船南极破冰实船验证，其结果对破冰航行有重要意义。 关键词：冲撞式破冰，船速，破冰距离，冰阻力，摩擦力 中图分类号: U661.3 文献标识码: A On Avoidance of Icebreaker Locked in the Ice Sheet LI Guo-ding (School of Navigation, Jimei University, Xiamen 361021, China) Abstract：The means of crush type icebreaking is normally used when the ice thickness and strength are greater than ship’s ice breaking capacity. Any miscarriage of ship speed and main engine may lead to the lock of icebreaker. This paper, through analyzing the admitted weight on the ice sheet, puts forward the maximum security speed in the operation field which has been verified by Chinese icebreaker xuelong navigated in Antarctic. Keywords: crush type icebreaker, ship speed, icebreaking distance, ice resistance, friction 引 言 随着地球不可再生资源的日益枯竭，世界各国早已将触角伸向极地，为了保护南极，《南极条约》（1961年6月23日生效）暂时冻结了对南极的领土主张，意味着南极领土、领海主权以及大陆架管辖权归属存在很大的不确定性。各国为增加在南极地区的实质性存在，争夺南极事务的话语权，争相开展各类的极地环境和资源调查。同时随着北冰洋贸易经济航线的开辟，近年来仅在冰区级船舶建造方面就已投入约80亿美元，用于建造203艘1230万吨的抗冰船。这将使得极地航行变得频繁和重要。但由于极地海域的寒冷，海面通常覆盖大面积的浮冰，这就不可避免的要进行破冰航行。 能在冰区航行的船舶，除了特殊结构的破冰船外，尚有多用途的抗冰科考船，以及为冰区航行而加强的商船，如我国科考船“雪龙”号属A级抗冰船,俄罗斯70000吨级系列的抗冰油轮。 具有破冰能力的船舶破冰航行，需要特种航海术，称为连续式和冲撞式的两种破冰法。在连续式破冰中，船以一定速度(通常3-5节)穿过其设计破冰能力的冰层稳定地向前移动。在冰面很平坦而且只给船以中等阻力的情况下这种技术很适用。如在波的尼亚湾、芬兰湾、俄罗斯和加拿大的部分北极地带、五大湖和圣劳伦斯航路均适用[1]。但当冰厚超过其连续破冰能力时，就要采用冲撞式破冰，在冲撞式破冰中，船头要行驶到冰面上去，靠重力压碎冰块，船舶停止后再倒退至几倍船长的距离，然后再向前行驶破冰，以此反复破冰航行直至清水区。当冰层特别厚或十分坚硬时必须采用这种技术。关于冲撞式破冰文献[2]提出旋回破冰法及徒步破冰法。 冲撞式破冰船速和主机使用不当时会导致船被冰卡住的危险，航行操作还会遇到另外的困难。即使是专为破冰而设计的船只，被冰卡住也常常发生。1981年，美国海岸警卫队的“北极海”号破冰船在楚科奇海上被冰冻住几乎一年。2009年11月俄罗斯破冰船“赫烈波尼科夫船长”号在南极半岛东北端雪山岛附近 （1） 式中:由水流的摩擦阻力、兴波阻力、涡流阻力和空气阻力组成的基本阻力与有风浪影响下的附加阻力之和。 冰对船舶的水平冰阻力； 船体与浮冰及雪的摩擦力; 螺旋桨的推力。 船舶倒车退出时首尾方向水平力 （2） 式中:螺旋桨的倒车拉力。