常规动力破冰船的最新代表:芬兰“北极星”号破冰船

如果说核动力破冰船当数俄罗斯,那么当今常规动力破冰船的领军国家非芬兰莫属。芬兰常规动力破冰船最新代表作是“北极星”号,它不仅是常规动力破冰船中连续破冰的最强者,还是世界上第一艘双燃料破冰船,在常规动力破冰船领域树立起新的技术标杆。“北极星”号主要用于波罗的海海域破冰,具有船上环境舒适、破冰性能优良、设计理念先进、功能完善的鲜明特色。

芬兰设计制造的“北极星”号多功能破冰船于2017年11月1日正式开始服役。这是世界上第一艘液化天然气动力破冰船。芬兰的破冰船设计和建造水平在世界上处于领先水平,全球约一半现役破冰船是在芬兰设计建造的。2017年恰逢芬兰建国100周年,“北极星”号为此在船头位置印上了“芬兰百年”的字样。

“北极星”号由芬兰阿克北极有限公司设计、赫尔辛基造船厂建造,船东公司是芬兰阿克蒂亚公司。从2017年11月1日起这艘船租借给芬兰运输局,在波罗的海执行任务。该船交付后将用于在冰区环境下支援其他船舶运营,同时还能全年进行油泄漏应对作业、紧急拖曳和救援作业等。

这艘船长110米,宽24米,配备有5台瓦锡兰双燃料发动机,总动力22兆瓦,还配备了3台ABB Azipod(冰级加强型推进)装置,航速为6节时(1节为每小时1海里,约合每小时1.852千米),破冰厚度为1.2米。与传统柴油动力破冰船相比,“北极星”号配备的是液化天然气和低硫柴油两用发动机,因而被称为世界上最环保的破冰船。

除了破冰装置,这艘船还配备了救援和回收油料装置,可以执行紧急搜救、清除海面油污等任务。芬兰气象研究所为“北极星”号提供卫星雷达观测到的即时海冰数据,有助于其选择最佳行进和破冰路线。

芬兰位于北纬60°至70°之间,是北欧五国之一,北界挪威,西南濒芬兰湾和波罗的海,陆疆西邻瑞典,东倚俄罗斯。芬兰国土面积33.84万平方千米,其中三分之一位于北极圈内,狭长的国土地貌拥有1100多千米长的海岸线。

芬兰国民经济对海上运输和贸易的依赖性较强,但冬长夏短的气候特点使芬兰湾和波罗的海北部等主要港湾、航线均会受到冰封影响。因此,从建国开始芬兰就十分重视冰区航道维护和相关功能船舶的研制,1890年,芬兰航管部订造了该国第一艘专用航道破冰船“破冰”号,并成立了芬兰国营破冰船公司,极大地改善了本国冬季冰封期间的海上航运。

1939年,芬兰建造了世界上第一艘柴/电动力破冰船“坚毅”号,使芬兰破冰船队规模达到了10艘。第二次世界大战结束后根据苏芬停战协议,苏联掳走了其中3艘,为补充空缺,再加上正常的新旧更替,芬兰始终保持着持续的破冰船研制和建造能力,并在1970年全部实现了船舶柴/电动力,不仅满足了常规动力破冰船的自用和出口需要,还在20世纪80年代为苏联设计并联合建造了“泰梅尔”级核动力破冰船。

“北极星”号是一艘大型多用途双燃料常规动力破冰船,主要用于波罗的海航区。该船总体性能参数为排水量10800吨,载重量为3000吨,总长110米,宽24米,吃水8米(设计状态)/9米(满载状态),冰级PC-4,Icebreaker(+),航速17节(敞水航区),连续破冰能力为1.8米/4节、1.2米/6节和0.87米/9.2节(+20厘米雪层),厚冰区破冰采用艏部吊舱双向绞吸式破冰,采用液化天然气为动力,自持力为10天,采用柴油,自持力为20天。“北极星”号的人员编制最少为16人,标准为24人,设计使用寿命50年。

“北极星”号是一艘颇具特色的新型破冰船,初步分析,主要包括以下特点:

(1)采用艏部吊舱双向破冰船型。在该船艏部设置一个具有破冰能力的推进吊舱,使破冰作业艏向迎冰时,不必回转船首即可进行绞吸破冰,在遭遇极端恶劣冰情时,这种设计进一步提高了船舶反应速度和抗冰困能力。

(2)双燃料能源装置首次在破冰船上应用。采用该种应用体现了保护极区环境的设计理念,有效降低了船舶全寿命周期污染物排放量和使用成本。据设计方估算,采用双燃料后,该船动力系统燃料效率明显提高,30年连续运营较柴油燃料破冰船减少了2000万~3000万欧元的燃油成本。

(3)功能多样化。基于极区实际运行经验,“北极星”号改变了以往单一的冬季运行概念,赋予了日常海事任务、油田溢油回收等新功能,为提高全年运行效能提供了更广阔的应用空间。

(4)全船取消了常规的冰情目视观察设施,如顶置观察间等,依托信息化通信手段,使用观测卫星网络、先进探冰雷达设备获取冰情气象数据,提高了冰区感知能力、简化了全船配置。

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