破冰船的工作原理是什么？它是如何做到南北两极来去自如？ #科普 #船 #科學 #科技 #机械 #机械制造 #涨知识

發明第一艘破冰船的人真是個天才 這些船頭又尖又直 能像刀片一樣劃開水面 但是如果船撞上了厚厚的冰層 這個棍子無法動彈 這時船員就會用鋸子和斧頭 手工砸開冰面 然而這種方法費時費力 並且冰層很容易再次結冰 於是工程師將尖刀型的船頭 改裝成圓圓的勺子形 這樣船隻就可以劃到冰層的上方 並用船體巨大的重量壓碎冰層 配合着強大的引擎 船隻就可以持續不斷地破冰而行 然而許多船隻往往會運載貨物 當裝載滿了石油時 船身就會被重量壓入水中 導致船頭直立的部分 和冰面撞擊在一起 無法繼續破冰 所以需要給貨輪設計不同形狀的船頭 比起勺子形船頭 芬蘭的天才設計了一個筆直的船頭 這個船頭能傾斜至最佳的破冰角度 這樣貨船也可以劃到冰面上方進行破冰了 但這樣的貨輪只能在沿海區域破冰 要想進入廣闊的北冰洋深處 還需要無限量的能源支持 當時蘇聯科學家找到了解決方法 那就是核原料濃縮油 裝進加壓燃料罐裏的油 會使水溫升高到250多度 這些超高溫的熱水會注入換熱器併產生蒸汽 這些蒸汽會帶動渦輪轉子 使螺旋槳軸旋轉至44000馬力 最後將這一套完整的系統 全部組裝到船腹中 世界上動力最強悍的破冰船就完成了 但是光有無限的能源還不夠 破冰船上任何處於喫水線以下的機械裝置 都會面臨撞擊冰塊的危險 如果推進系統或者是舵系統遭到損壞 船隻就會迷失方向 所以工程師在船上配置了一個主推進器 引擎的一半馬力都由它控制 旁邊額外配置兩個推進器 這兩個裝置可以幫助主推進器推開冰塊 即使兩個推進器都壞了 破冰船仍然可以運行 這種設計使得破冰船勢不可擋 當遇到堅硬的冰脊時 船長就會讓船身調轉方向 然後用船爲猛烈撞擊冰脊 螺旋槳葉片可以攪碎大型冰塊 並推至船身下方 這些無殺傷力的小碎片 就阻擋不了船身的前進 由於連續高負荷的破冰 爲了保護船體不受損壞 工程師用沉重的鋼鐵衡量固定了船體 船身四周還纏繞着一條鋼鐵 用來轉移兩旁堆積的冰塊 接着讓船體通過一個管道吸入海水 海水夾雜着空氣 從脆弱的船間下方的管口飛快吸入 混雜着氣泡的海水 在船體與冰面間形成了一層溼滑的緩衝 大大降低了摩擦力 現在破冰船就可以輕鬆地破冰滑行了