科普知識 破冰船如何破冰?掰斷冰層，立體探路、搖晃脫困、氣泡減阻!

我一直以爲破冰船就是靠着船頭這身盔甲 一頭馬過去把冰撞開就完事了 直到看到圓弧形的勺子撞船手 才覺得是我想的太簡單了 原來破冰船的原理並不是硬碰硬 而是強行把船頭拱上冰面 利用船體幾萬噸的重量 從上往下直接把冰層壓斷 那麼問題來了 如果破冰船被兩邊的冰給夾住了進退不得 咋辦 總不能讓船員下去用搞刨吧 破冰船還有個絕招叫主動式側傾系統 船身內部有巨大的壓載水艙 當被卡住時 系統控制的大功率水泵能在幾十秒內 把幾百噸的海水從左側泵到右側再猛地抽回來 就這麼來回幾次 幾萬噸的船左右劇烈搖擺 硬生生把自己從冰山上晃下來 可就算脫困了還有一個麻煩 船體跟冰面那麼大接觸面積 摩擦力肯定大的嚇人 破冰船有一套空氣起泡減阻系統 會從船底不斷噴出大量高壓空氣 噴口分佈在船頭和船尖部位 這些氣泡會在船殼和冰層之間 形成一層汽水混合的潤滑膜 極大減少摩擦 同時上升的氣流還能像吹風機一樣 把船體周圍的碎冰塊主動推開 想要把破冰船開上冰面的需要很強的動力 很多人以爲它是柴油機直接驅動 實際上這艘破冰船用到的是柴電推進系統 船上的柴油機不帶動螺旋槳 只負責發電用電來驅動 電動機的力量是又猛又快 螺旋槳萬一被後冰卡死了 傳統驅動的發動機要麼直接憋熄火 要麼就把傳動軸給別斷了 但電動機不一樣 它能在螺旋槳一動不動的時候 瞬間就把全部的力量用上 硬生生把冰塊崩開 這麼精彩的視頻 當然要配一些炸雞跟薯條邊吃邊看 最近我發現一個很省錢的神奇平臺 在鹹魚買了好多低價套餐都特別省 點擊評論區鹹魚搜省錢神券 現在還能0元抽霸晚餐 人類對鹹魚的開發不足1% 洗衣保潔 酒店待定都能想低價 下單之前先上鹹魚 鹹魚真的太神奇了 還有傳統驅動只要船在動 那個巨大的主發動機就得一直開着 哪怕只是慢悠悠的走也非常耗油 但電力推進不一樣 它有多個發電機 只是需要一點點力那就只啓動一個 讓它在最省油的狀態下工作就行了 傳統驅動的螺旋槳連着一根長長的軸 只能朝後推 但電力驅動就不一樣了 馬達是靠電線連着的 沒有那根軸的束縛 所以工程師就能把它裝在一個 可以360度旋轉的底座上 這意味着這艘幾萬噸的巨輪 可以原地掉頭甚至橫着走 好 現在動力是有了 但在極地可靠性比什麼都重要 如果這艘船的主發電機組 其中一個發生故障時 動力管理系統會立刻自動啓動備用機組 重新分配負載 整個過程動力輸出幾乎沒有中斷 當然這麼多發電機組一起工作 熱量肯定驚人 發動機的冷卻系統是怎麼解決的 難道直接用冰水 還真是這樣的 但它可不是簡單的 把海水抽進來衝一衝那麼簡單 因爲海水鹽度高 腐蝕性強 它的冷卻系統其實有兩套循環管路 核心部件叫熱交換器 你可以把它理解成 一個巨大的水中散熱器 第一套是內循環 發動機內部有自己獨立的 乾淨的冷卻液 就像我們家用車一樣 這套液體在發動機裏循環 帶走熱量 第二套是外循環 船底有幾個叫海底門的特殊取水口 它會把冰冷的海水 大量吸進來流過熱交換器 給那套滾燙的內循環冷卻液降溫 然後立馬從船的另一側排出去 這兩套液體全程互相不接觸 只做熱量交換 冷卻系統解決了 可在北極真正的危險 是看不見的暗礁和冰山 冰山那麼多 怎麼提前預警和規避 天上有直升機 船上有雷達 水下有多波數聲納 時時繪製高清3D地形圖 確保萬無一失 不過這個過程中 爲了得到一張真正的高清地圖 必須先校準聲速 爲了排除海水含鹽量影響 船上會放出測含鹽量的儀器 這個小設備叫拋面儀 它被沉入海中 實時測量不同深度的電導率 換算成鹽度 把這份檔案輸入聲納系統後 繪製出的3D地形圖 纔算真正做到了萬無一失 從掰斷冰層的船頭 到電力驅動的的動力 再到立體探路 搖晃脫困 氣泡減阻 破冰船所有的技巧都用盡了 但是遇到了那種被反覆擠壓 硬度堪比岩石的多年冰擠呢 這個時候 船頭下面的碎冰錐就派上用途了 這個通常被稱爲破冰衝腳的結構 工作原理就像一個巨大的冰稿 鑿開冰層 它會倒船 加速 全速衝刺 全船數萬噸的動能 會高度集中在這個最堅固的衝腳之上 在高壓之下 強行在堅冰表面製造一個致命的初始裂紋 緊隨其後的勺形船首 會沿着這個剛剛誕生的裂紋瞬間歇入 爬升 然後數萬噸的重力會接管一切 將這條裂縫撕開 繼續前進