為了更好地開發(fā)北極，改變因外部條件造成的商業(yè)步伐“停滯”局面，破冰船的更新?lián)Q代時刻已經(jīng)開啟。
在技術(shù)層面，船舶常態(tài)化穿行北極圈，就意味著破冰、耐寒、船型加強(qiáng)等冰區(qū)造船技術(shù)的革新升級。
目前，破冰技術(shù)的發(fā)展主要集中在新型船體、輔助破冰技術(shù)和推進(jìn)裝置等方面，其發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下三方面——兼顧多任務(wù)多功能；激光切冰，破冰能力更強(qiáng)；低碳環(huán)保，易維護(hù)。
“北極”號
近日，俄羅斯破冰船運(yùn)營商Rosatom子公司Atomflot與JSC Baltic船廠簽訂了2艘核動力破冰船的建造合同，訂單金額超過1000億盧布（約15億美元）。其中，部分資金將由俄羅斯政府提供，其余部分由Rosatom及Atomflot提供。這兩艘船計(jì)劃分別于2024年12月和2026年12月交付。
該型船是世界上最大的破冰船，可破三米厚冰，總長173.3米，型寬34米，配有53名海員，最高航速22海節(jié)，可在北海航線全年通行。
Atomflot有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，北海航線對核動力破冰船的需求隨著貨流量的增長而增長，這也意味著全新核動力破冰船的時代仍在繼續(xù)。
近年來，俄羅斯憑借獨(dú)特的地理優(yōu)勢，在北極地區(qū)頻頻發(fā)力，通過打通多條北極航線，大力開采油氣和礦產(chǎn)資源，不斷挖掘北極的商業(yè)潛力，以確保國內(nèi)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。同時，俄羅斯制定了長遠(yuǎn)的核動力破冰船發(fā)展規(guī)劃，以捍衛(wèi)俄羅斯在北極地區(qū)的重要戰(zhàn)略利益。
除了俄羅斯，靠近北極地區(qū)的其他國家也一直視北極為重大“藏金”區(qū)。利用北極航道為商船運(yùn)輸鋪路、深度挖掘北極油氣資源以搶占商業(yè)制高點(diǎn)、占據(jù)北極一席之地彰顯國家綜合實(shí)力，這些都成為全球各國“迷戀”北極的重要原因。而要想順利進(jìn)軍北極，破冰船成為開路者必備的“手杖”。在需求的刺激下，科技發(fā)展也不斷推動新概念在破冰船上的應(yīng)用。未來，大功率、多用途、環(huán)保型將成為新型破冰船的發(fā)展趨勢。
近水樓臺先得月
俄羅斯國界線沿北冰洋綿延近2萬公里，這般獨(dú)特的地理位置，讓俄羅斯在北極資源開采和商船運(yùn)輸中占據(jù)了天時地利。
據(jù)俄羅斯科學(xué)院評估，俄羅斯自然資源絕大部分儲量集中在北極地區(qū)，其中，黃金占40％、石油占60％、天然氣占60~90％，鉻和錳占90％，鉑族金屬占47％，原生鉆石占100％。根據(jù)總體評估結(jié)果，北極地下的礦產(chǎn)資源價值超過30萬億美元，其中三分之二是能源資源。北極地區(qū)礦產(chǎn)資源勘探總成本約為1.5萬億美元。就近年來俄羅斯國內(nèi)生產(chǎn)總值看，其中的10％由本國企業(yè)在北極生產(chǎn)經(jīng)營活動創(chuàng)造，且該比例在未來將會繼續(xù)增長。隨著全球氣候變暖，冰層的不斷融化也為俄羅斯更好地涉及北極資源帶來了福音。就航線看，俄羅斯可以通過歐亞海港最短航線——北極航線，進(jìn)行礦產(chǎn)開采和運(yùn)輸工作，從而獲取可觀的經(jīng)濟(jì)利益。
《華爾街日報》曾報道，到2021年北極航線貨運(yùn)量將達(dá)1500萬噸/年。而俄羅斯經(jīng)濟(jì)發(fā)展部表示，因南坦別伊凝析氣田開發(fā)、亞馬爾液化天然氣（LNG）運(yùn)輸?shù)裙こ痰纳钊胪七M(jìn)，2020年北極航線貨運(yùn)量將達(dá)到3100萬噸。俄羅斯國家原子能公司也表示，2024年，該數(shù)據(jù)將達(dá)4000萬噸，2029年將增長到8000萬噸。
對俄羅斯而言，近年來先后訂購多艘核動力破冰船，主要是為了北極開發(fā)和北極航線，但更多的是出于經(jīng)濟(jì)利益考慮。有數(shù)據(jù)顯示，北極航線中，來自俄羅斯國內(nèi)和歐亞貨物的運(yùn)輸總量在不斷增長，從2011年不到200萬噸增長到2016年的727萬噸。這一增長主要?dú)w功于俄羅斯石油天然氣公司和國際財團(tuán)在北極地區(qū)開發(fā)大型能源。
天然屏障是關(guān)鍵
值得一提的是，經(jīng)濟(jì)利益雖然是一國發(fā)展的重要目的，但利用天然屏障確保一國安全，才是終極目的。
由于俄羅斯靠近北極，北方艦隊(duì)更是以科拉半島為基地。因此，北極航線和北極地區(qū)直接關(guān)系著俄羅斯的安全。
2008年10月17日，時任俄羅斯總理普京表示，俄羅斯必須制定長遠(yuǎn)的核動力破冰船發(fā)展規(guī)劃，以捍衛(wèi)俄羅斯在北極地區(qū)的重要戰(zhàn)略利益。因此，俄聯(lián)邦政府拔款170億盧布，安排由圣彼得堡冰山設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)、巴爾季斯基扎沃德造船廠建造第三代核動力破冰船。為了維持“霸主地位”，2012年10月，俄羅斯起草了2030年造船計(jì)劃，在造船方面著力強(qiáng)調(diào)海洋大陸架項(xiàng)目以及破冰船的建造，到2030年，俄羅斯的破冰船需求量將擴(kuò)大至26艘。
2016年6月10日，俄海軍破冰船“伊里亞·穆羅梅茨”號下水，這是俄羅斯45年來首次新增大型破冰船，用以保障俄軍在北極的活動。2016年6月16日，世界動力超強(qiáng)的破冰船“北極”號下水，該船配備極地專用的核反應(yīng)堆，破冰厚度可達(dá)3米，是當(dāng)今世界上最強(qiáng)大的破冰船，另外兩艘“西伯利亞”號和“烏拉爾”號也將于2020年前建造完畢。
目前，俄羅斯是世界上擁有破冰船數(shù)量最多的國家，在北極部署有約40艘破冰船，其中4艘為核動力破冰船。據(jù)外媒報道，俄羅斯總統(tǒng)普京于今年4月表示，俄羅斯正在加緊建造破冰船。到2035年，俄羅斯的北極艦隊(duì)將擁有至少13艘重型破冰船，其中9艘為核動力破冰船。俄羅斯副總理羅戈津·德米特里·奧列戈維奇曾公開表示，要實(shí)現(xiàn)北極航線全年通航，俄羅斯需要擁有5~6艘功率為60~110兆瓦的核動力破冰船、14~18艘功率為16~30兆瓦的常規(guī)動力破冰船。這些破冰船投入使用后，可以確保俄羅斯在北極地區(qū)的安全和利益。
與此同時，俄羅斯正在研發(fā)建造更大動力的LC-100“領(lǐng)域”號新型核動力破冰船，載重噸達(dá)55600萬噸，推進(jìn)功率高達(dá)110~130兆瓦，可破除4.5米厚的冰層。
獵奇更要進(jìn)取心
從建設(shè)能力和裝備基礎(chǔ)看，極地工程裝備設(shè)計(jì)和建造能力較強(qiáng)的國家主要集中在北冰洋附近，主要有俄羅斯、芬蘭、瑞典、美國、挪威、加拿大，同時德國、韓國、日本船企的建造能力也很強(qiáng)，但俄羅斯是極地工程裝備發(fā)展水平最高的國家，擁有世界最大的冰區(qū)船隊(duì)，其研發(fā)的高緯度導(dǎo)航、通訊、雷達(dá)、極地監(jiān)聽系統(tǒng)、防空導(dǎo)彈等均具有較高的含金量。
在積極開發(fā)北極航線時，不少國家也遇到了一些現(xiàn)實(shí)問題。例如，除了破冰船隊(duì)的服務(wù)費(fèi)，外國船舶必須支付俄方所規(guī)定的高額過境費(fèi)，這使國外航運(yùn)公司利益大打折扣；由于北極通航期較短，冰級船舶運(yùn)營期不足整年，影響了航運(yùn)公司的收益；天氣變幻莫測、氣象預(yù)報服務(wù)狀況不佳，航道沿途缺乏完善的基礎(chǔ)設(shè)施、補(bǔ)給點(diǎn)和救援點(diǎn)。這些都在一定程度上降低了北極的商業(yè)“吸睛度”，也影響北極通航的用戶體驗(yàn)和通航質(zhì)量，但沒有擊退“獵奇者”的進(jìn)取心。
為了更好地開發(fā)北極，改變因外部條件造成的商業(yè)步伐“停滯”局面，破冰船的更新?lián)Q代時刻已經(jīng)開啟。
在連續(xù)作業(yè)模式下，傳統(tǒng)破冰船依靠重力破冰，在推進(jìn)力的作用下駛上冰面，借助船體的重量將冰壓碎。傳統(tǒng)破冰船船頭為星勺形，以更好地完成壓碎動作。因此，破冰船破冰的能力來自于船舶的重量（排水量）和將船推上冰面的推進(jìn)力。如今，新式破冰船技術(shù)采用大功率推進(jìn)器、低摩擦性的破冰船涂料、船體安裝餃刀以及安裝沖水系統(tǒng)來提高船舶的破冰能力。
當(dāng)前，除了俄羅斯，不少國家相繼開啟了更換破冰船的計(jì)劃。美國除了更新“極星”號與“極海”號2艘現(xiàn)役破冰船，還計(jì)劃新建2艘破冰船；歐盟已推出“北極光”號新一代極地科學(xué)調(diào)查破冰船。預(yù)計(jì)未來10～20年，全球?qū)⒅辽傩枰?0~40艘新破冰船來取代退役的船舶，并滿足新的需求。
“共享北極”需實(shí)力
在技術(shù)層面，船舶常態(tài)化穿行北極圈，就意味著破冰、耐寒、船型加強(qiáng)等冰區(qū)造船技術(shù)的革新升級。目前，破冰技術(shù)的發(fā)展主要集中在新型船體、輔助破冰技術(shù)和推進(jìn)裝置等方面，其發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下三方面。
兼顧多任務(wù)多功能。目前，雙向動力船型正被廣泛應(yīng)用于冰區(qū)運(yùn)輸船，其在敞水航行時采用艏部前進(jìn)，需破冰時采用艉部破冰，適合長途極地運(yùn)輸或科考活動。而隨著各國在極地及冰區(qū)的人類活動愈發(fā)頻繁，單純用于航道開辟和冰區(qū)護(hù)航的破冰船，已不能滿足當(dāng)今世界對冰區(qū)船舶的多任務(wù)需求。為使破冰船成本效益最大化，兼具多種功能已成為冰區(qū)船舶發(fā)展的主要方向。除了開辟航道，冰區(qū)運(yùn)輸、浮油回收、海冰管理、旅游觀光、拖曳、消防等成為新船型的“可選”功能。目前，有一款“斜向”概念船型在研發(fā)中，配合全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器提供側(cè)向推力，可斜向航行，既可以在破冰作業(yè)時用舷側(cè)破冰，提高破冰寬度，又可以在進(jìn)行海面漏油處理時，提高回收效率。
激光切冰，破冰能力更強(qiáng)。目前，俄羅斯第三代核動力破冰船“K-60”級的破冰能力極強(qiáng)，推進(jìn)功率可達(dá)60000千瓦，破冰厚度達(dá)2.8米。破冰能力的加強(qiáng)，不僅可提升破冰作業(yè)效率，而且能幫助破冰船開辟新的冰區(qū)航道，甚至在極地航運(yùn)、資源開采及科學(xué)考察領(lǐng)域“一顯身手”。為提高破冰船的破冰能力，目前一些大型破冰船利用強(qiáng)力水系統(tǒng)和快速側(cè)傾技術(shù)、氣泡減阻技術(shù)等輔助破冰技術(shù)來提高破冰性能。但這些技術(shù)更多是防止破冰船被冰層夾住，對破冰能力厚度的提升十分有限。如今，激光切冰成為一款全新的破冰概念。高能量的激光可輕松切開高厚度冰層，創(chuàng)造易于航行的航道，大幅提升破冰能力。業(yè)內(nèi)專家表示，這將成為未來提升破冰能力的重要手段。
低碳環(huán)保，易維護(hù)。2011年，國際海事組織（IMO）通過了包含能效規(guī)則（EEDI，SEEMP）的《 MARPOL73/78公約》相關(guān)修正案，對船舶溫室氣體排放控制措施進(jìn)行了立法，進(jìn)一步明確了整個造船行業(yè)應(yīng)承擔(dān)的環(huán)境責(zé)任。之后，芬蘭研發(fā)建造了世界首艘LNG燃料動力破冰船“Polaris”號，在保證動力強(qiáng)勁的前提下，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保。目前，多艘不同型號的LNG動力破冰船在建。與此同時，為了解決傳統(tǒng)吊艙推進(jìn)器的傳動機(jī)構(gòu)和其他機(jī)械部件無法在船舶內(nèi)部維修的難題，新型推進(jìn)裝置不斷涌現(xiàn)，如雙鰭推進(jìn)系統(tǒng)和改進(jìn)型全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器“1 cepo”推進(jìn)器等，均可實(shí)現(xiàn)船體內(nèi)部維修或更換，以確保破冰船的可持續(xù)航行。
