破冰船：體大力沉的冰海拓路者

2022年11月22日，俄羅斯22220項目的第四艘重型核動力破冰船雅庫特號，在圣彼得堡的波羅的海造船廠舉行下水儀式。俄羅斯總統普京以視頻形式出席，顯示出其對該型破冰船的重視。

出于對北極地區戰略地位作用的考慮，俄羅斯在破冰船建設方面一直在加大投入，如今已形成了核動力與常規動力破冰船共同發展、民用與軍用破冰力量齊頭并進的發展格局。

美國在這方面也不甘落后，正在加緊“補課”。特朗普任美國總統期間，曾下令審查相關需求，試圖建造由3艘重型破冰船和多艘中型極地破冰船組成的船隊。2019年，美國海岸警衛隊簽署了一份價值7億多美元的合同，開始讓相關公司設計建造第一艘重型極地破冰船——極地安全艦。

加拿大海岸警衛隊在2019年接收一艘改裝的臨時中型破冰船后，該國為其海軍和海岸警衛隊訂購的6艘哈利·德沃爾夫級極地巡邏艦首艦也于2021年服役，進一步強化了在北極冰海中的存在感。

挪威海岸警衛隊則憑借6300噸的斯瓦爾巴群島級武裝破冰船，長期出沒于極地相關海域。

可以說，在近極地區域國家，近年來都在紛紛加強破冰船的建設與運用。那么，什么是破冰船？它如何工作？又有著怎樣的發展前景？讓我們走進今日的“兵器廣角”，一起揭開破冰船的神秘面紗。

電影《泰坦尼克號》讓人們對冰山給海上行船帶來的威脅有了深刻印象。但泰坦尼克號遇到的冰山，只是極地冰川中眾多“逃逸者”中的一個。在現實世界中，面對極地一望無際的冰山、冰海，如何安全行船？以破冰船為引導，就是最高效、最常用的方法。

極地地區常年被冰雪覆蓋，冰層的平均厚度約為1800米，最厚的地方高達4000米以上。

在冰川很厚的地區，艦船只能“望冰興嘆”，而在一些冰層較薄的海域，破冰船就派上了用場。

顧名思義，破冰船就是通過各種方式去除航路上冰層、冰塊，在冰海中帶頭前行的拓路者。在它的引導下，其他船舶才能安全地通過極地海域航道，否則后者就可能身困冰區，甚至導致船毀人亡。

2018年，由加拿大船舶運營商運營的一艘游輪在布西亞半島西部海灣被困，一艘加拿大海岸警衛隊的破冰船奉命前往救援，在現場作業了3天，才使這艘游輪脫困。破冰船的作用由此可見一斑。

破冰船為什么能破冰？簡而言之，破冰能力來自它的“銅頭鐵骨”。自誕生之時，它的構造就經過了科學設計，處處向有利于破冰聚焦。

自16世紀起，生活在北極地區的人就運用了把小船拖上冰面、再往小船上裝填重物來壓碎冰層的方法，現代破冰船應對稍厚冰層的方法與此同理。

一般來說，破冰船的外形粗短，船艏采用鈍艦艏設計，在船艏、船艉及水線處進行加厚處理，船艏底部帶有向前收起的坡度，借此獲得更好的破冰能力與適航性。

對稍厚的冰層，破冰船通常采用重力破冰方式。破冰船會先向船艉壓載水倉注水，使圓弧形的船艏翹起，向前航行壓上冰面，利用船體自身重力壓碎冰層。如果冰面過厚，無法靠船體重力壓碎，則再通過向船艏壓載水倉注水增加重力，以壓碎冰層。

但對較薄的冰區，破冰船憑借船體的剛性和航行慣性就可撞碎船頭前的冰層，繼續前行。這種方式，對破冰船的框架尤其是船艏所用鋼材強度有很高要求。

破冰船能破冰，還和其動力強大有關。航空界有一句話，只要推力大，板磚也能飛上天。對破冰船來說，體大力沉、動力強勁是其敢向冰海行的底氣與根本所在。這也是俄羅斯在積極發展常規動力破冰船基礎上，又推出第三代、第四代核動力破冰船研制項目的原因。

在加大動力的同時，一些類似“使巧勁”的推進裝置也得到應用，如芬蘭一家公司為俄羅斯研制的波羅的海號破冰船采用了吊艙式推進器，其在吊艙內部安裝電機，將推進器與操舵裝置相結合，能夠使船只橫向移動、原地旋轉和多向航行。

當然，面對無邊無際的冰海，破冰船也有束手無策的時候，這時候船員只能靜待冰“開”或對外求援。于是，續航力、自持力以及通信導航水平，對破冰船來說就顯得格外重要。

加拿大的首艘哈利·德沃爾夫級極地常規動力巡邏艦，自持力4個月。2020年7月俄羅斯開工建造的首艘10510型領袖級破冰船，據稱建成后，其極限破冰厚度可達4.3米，最長續航時間可達8個月。

即使是重型核動力破冰船，也得先在這些方面打好基礎。2019年12月，俄羅斯北極號核動力破冰船投入試航，第一階段的主要目標除了測試備用柴油機、發電機外，最重要的一個步驟就是測試通信和導航設備。

對極地海域的冰面來說，要破冰單靠破冰船體重力大還不夠，向技術要破冰能力也是各國的選擇之一。

多年來，隨著相關需求的牽引，與破冰有關的新理念或新概念接連涌現。

2013年，波羅的海號破冰船下水。與其他破冰船不同，該船采用了新穎的側向破冰船體設計。該船船體為非對稱結構，兩個舷側采用不同形狀以達成特定功能：一側為垂直平面，適用于舷側和船艏的溢油回收；另一側則為垂直于水平面的曲面，使得該船在具備船艏、船艉破冰能力的同時，擁有了橫向破冰能力，一次性可開拓出最大寬度為50米的航道，相當于兩艘傳統破冰船同時作業的效能，并能夠以3節的航速在1米厚的冰區航行。

我國的極地科考破冰船“雪龍2號”則采用了船艏、船艉雙向破冰技術。該船船體前方裝有兩個側推器，后方裝有兩個360度回轉吊艙，通過吊艙和側推的共同作用，可以進行動力定位，并實現船體在冰區360度自由轉動的能力。如此設計，不僅可使破冰船機動性更強，防止被困冰區，還能借助反復轉動推進器方向，借助強大水流沖走移動的海冰，使進退變得相對容易。

目前，半潛式破冰船的理論研究趨于成熟。和以前蘇聯科學家在這方面的思路基本一致，該船基本原理是利用半潛式船體潛入預定深度，然后快速排出壓載水，利用自身浮力，借助船體上的破冰結構，將冰層頂破。相關研究表明，這種破冰方式效率更高，適用對5米厚的冰層進行破冰作業。

除了形態各異的船體設計，一些特殊的涂料和涂層也被用于破冰船的研制。不同于普通船舶，破冰船長期服役于極寒地區，這使它需要經常直面低溫對船體的損害。因此，破冰船在涂裝過程中非常注重抗低溫、耐腐蝕能力。而且，為了降低破冰船的能耗，需要保證船體與冰水混合物的摩擦系數保持在0.17以下，這使得以純環氧技術為主和以玻璃纖維或鱗片增強為主，成為世界上主流破冰船所用涂料發展的主要特征。

不僅如此，船舶設計師還為破冰船增添了許多輔助設備，增加或改善其在冰區中的航行和破冰能力。

噴水融雪。冰面上的積雪厚度影響破冰效率。研究表明，在破冰過程中，20厘米厚的積雪的阻止作用相當于破除7厘米厚的冰。積雪除了增加破冰難度外，還增加了破碎海冰的附著力，使破冰變得更加困難。為此，日本破冰船白瀨號就使用船艏噴水裝置來沖洗積雪，以減少其對破冰作業的影響。

氣泡減阻。與噴水融雪相比，加拿大破冰船在破冰過程中則是使用氣泡來降低海冰附著船身的程度。破冰過程中，大功率的空氣吹送裝置會向船舷外吹出空氣，在船身周圍產生大量氣泡，來減小海冰附著船體而產生的摩擦。

壓載水調撥。通過改良壓載水倉來實現快速調撥壓載水改變船舶的浮態，除了使船舶艏艉依次變重，還可以通過左右搖晃來破壞艏前艉后及兩舷舷側處的海冰，進而達到破冰效果。

近年來，為了開辟日益重要的極地冰區航道，相關國家加強了對破冰船的立項、研制與列裝。在此過程中，破冰船的發展顯露出一些鮮明特點。

一是常規動力破冰船發展勢頭不減，核動力破冰船方興未艾。俄羅斯和美國都在打造中型常規動力破冰船。俄羅斯聯邦國防部的深海研究本部、俄羅斯聯邦安全局海岸警衛隊、俄羅斯海軍都有常規動力破冰船在研或列裝，俄羅斯還在研發全長140多米、滿載排水量達22000多噸的22600型LK-25級柴電動力破冰船維克托·切爾諾梅爾金號。美國也在加緊制造重型極地破冰船——極地安全艦。核動力破冰船方面，俄羅斯已開始了第四代該類船的研發，美國也曾在前幾年論證了建造核動力破冰船的可能性?？梢灶A見，在港口相對較少、燃料補給較為困難的極地地區，核動力破冰船很可能會憑借配置更多科考及作業裝備、可滿足更多任務需求的優勢，得到進一步發展。

二是傳統難題依舊存在，材料因素仍是制約破冰船發展的關鍵。與普通鋼材不同，破冰船選用的鋼材要具有更強的耐寒、耐腐蝕和抗變形能力，其生產工藝只有少數國家掌握，并且價格昂貴。即使如此，在制造大型破冰船方面，這些國家仍存在需要更大強度材料的難題，這在一定程度上影響了一些已立項的大型破冰船的研制進程。新型特種材料的研發與應用，仍然被認為是解決這類問題的關鍵。

三是破冰船開始攜槍帶炮，武裝化趨勢明顯。俄羅斯最新設計建造的破冰船大多配備了武器系統。比如23550型伊萬·帕帕寧號破冰船不僅搭載有艦炮、反艦導彈，還可安裝專為北極作戰研制的“道爾”-M2DT防空導彈，預留有集裝箱式巡航導彈安裝陣位，甚至還計劃加裝功率為30至200kW的高能激光器。

美國則計劃在新建6艘破冰船時為其安裝機槍、艦炮和導彈等武器裝備。加拿大的哈利·德沃爾夫級極地巡邏艦首艦，安裝有25毫米的小口徑艦炮。挪威的斯瓦爾巴群島級武裝破冰船除安裝25毫米的小口徑艦炮外，還安裝有2挺12.7毫米口徑機槍。這標志著未來的破冰船已不僅是用于破冰護航的專用船只，而且還是角逐極地新戰場的重要裝備。

四是模塊化，多功能化傾向日益明顯。當前破冰船的建造廣泛采用模塊化技術。俄羅斯領袖級破冰船作為世界最新型核動力破冰船，采用了“開放船艉”的新理念，將破冰船視作海上平臺而并非傳統意義上的專業化作業船。其開放式船艉，可依據任務需要搭載不同作業模塊，其中包括反潛裝置、導彈、火炮以及無線電或潛水設備等特種集裝箱模塊，能夠快速完成多種功能之間的轉換。

毋庸置疑，隨著新技術的逐漸成熟和特種材料技術的不斷發展，今后破冰船將繼續朝著大型化、模塊化的方向邁進，其續航力、自持力以及多元化執行任務能力將進一步得到突破和提升，以求成為各國將極地角力天平向自己一方傾斜的有力砝碼。

供圖：麻曉晶

圖①：波羅的海號破冰船; 圖②：北極號重型核動力破冰船; 圖③：23550型伊萬·帕帕寧號破冰船; 圖④：白瀨號破冰船; 圖⑤：哈利·德沃爾夫級極地巡邏艦首艦; 圖⑥：斯瓦爾巴群島級武裝破冰船;圖⑦：北極星號常規動力破冰船。資料圖片