船舶破冰航行中避免冰卡方法的研究

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1、2011-05-08基金项目：福建省自然科学基金资助项R（2010J01210）作者简介:李国定（1963-）,男,江苏扬州人,硕士,船长，E-mail:liguodinggjmu.cdu.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，提出避免冰卡最人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总义。关键词：冲撞式破冰，船速，破冰距离，冰阻力，摩擦力中图

2、分类号:U661.3文献标识码:AOnAvoidanceofIcebreakerLockedintheIceSheetLIGuo-ding(SchoolofNavigation,JimeiUniversity,Xiamen361021,China)Abstract：Themeansofcrushtypeicebreakingisnormallyusedwhentheicethicknessandstrengtharegreaterthanship'sicebreakingcapacity.Anymiscarriageofshipspeedandmainenginemaylea

3、dtothelockoficebreaker.Thispaper,throughanalyzingtheadmittedweightontheicesheet,putsforwardthemaximumsecurityspeedintheoperationfieldwhichhasbeenverifiedbyChineseicebreakerxuelongnavigatedinAntarctic・Keywords:crushtypeicebreaker,shipspeed,icebreakingdistanee,iceresistance,friction0引言随着地球不可

4、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口生效）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人的不确定性。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。能在冰区航行的船舫，除了特殊结构的破冰船外，尚有多用途的抗冰科考船

5、，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。在冰面很平坦而岂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］。但当冰片超过其连续破冰能力时，就耍釆用冲撞式破冰，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，然后再向前行缎破冰，以此反复破冰航行直

6、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儿乎一年。2009年11月俄罗斯破冰船“赫烈波尼科夫船长”号在威德尔海南极半岛东北端雪山岛附近被困6天，“雪龙”船执行第27次考察任务于2010年12月也在南极普利茨湾被困达20天之久。如何避免船舫在破冰航行中被冰卡住退不出来造成被动，同时采取何种特殊方法脱卡是本文要研究的问题。1

7、•船舶破冰受力分析1・1船舶破冰时船体受力如图1示，船舶破冰前进时首尾方向水平力F=件+片+你-你（1）式中:心由水流的摩擦阻力、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。Fi冰对船舶的水平冰阻力；Ffl——船体与浮冰及雪的摩擦力；Fp——螺旋桨的推力。船舶倒车退出时首尾方向水平力F=Fs+Fj［-Fp'⑵式中：巧,螺旋桨的倒车拉力。1.2船体受力解析1.2.1清水区船舶运动总阻力FsF严+十化十AF（3）式中：Ff——水与船体的摩擦阻力，其大小与船体水下部分的湿水面积、