第7期(总第829期)科学咨询科技前沿
船基于母型船改造法对科考破冰船的实例设计及性能分析
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李家豪，张大朋，陈沛宏，谢博洲
（广东海洋大学船舶与海运学院，广东湛江524088）
摘要：本文结合航区冰情发展情况和破冰船的基本原理，以某型极地科考破冰船作为母船基础，将整合
的资料与母型改造法相结合，以创造一艘符合各项条件要求并具有一定创新性的实用科考破冰船。
关键词：破冰船；性能分析；破冰功率；总体设计
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一、绪论在的重型破冰船打下了坚实基础。
（一）破冰船简介二、航区环境
科考破冰船是一种具有特殊用途的船舶，主要用（一）航区冰情近况
于科学考察和在冰区进行勘测。它们需要具备破冰能2023年1月中旬，渤海内的辽东湾最大浮冰范围为
力和配备科学研究设备，并拥有坚固的船体和强大的30-40海里，一般冰厚5~15厘米，最大25厘米；黄海北
动力系统。此外，船上还需要有专业的科考人员和船部最大浮冰范围为5~15海里，一般冰厚5~10厘米，最
员，以确保任务的顺利完成。科考破冰船的设计和设备大20厘米；渤海湾和莱州湾最大浮冰范围为5海里，一
更注重科学研究和勘测的需要，而非提供舒适的旅行般冰厚5厘米，最大10厘米。
环境。由于科考破冰船通常在冰区航行，航行路线远离（二）渤海海冰种类介绍
避难港口，因此，其航段通常属于J1航行区。为了确保渤海海冰根据海冰的厚度、性质、形状的不同，可
船舶的安全性，科考破冰船需要具备更高的海洋工程分为：初生冰、冰皮、尼罗冰、饼冰、莲叶冰、灰冰、灰
能力、自救能力以及供应能力等，以应对复杂的海况和白冰。渤海海域冬季常有浮冰在海面漂浮。这些浮冰
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极端的气候条件。在风、浪、海流的作用下漂泊。固定冰与海岸、岛屿或
（二）破冰船的研究现状与发展海底冻结在一起，分布于沿岸或岛屿附近。为了保证海
许多高纬度国家都拥有破冰船。俄罗斯拥有轻型极上航道通畅及周边船只的安全，此时一般需要运用破
地破冰船16艘，中型17艘，重型4艘。同样，美国拥有极地冰船开辟人工航道。
破冰船1艘，中型2艘，重型1艘。我国仅有2艘执行研究任（三）渤海冰情种类介绍
务的极地破冰船。这无法满足我国船队在北极航道的通渤海作为北半球纬度最低的结冰海区，是一个三
航需求。因此，我们需要发展系列化极地破冰船。本设计维环陆的半封闭性海湾，受气候和季风影响剧烈。渤海
的主要目的是设计一艘中小型多功能科考破冰船，以降冬季常结冰，冰期一般始于12月，终于3月，冰量为5-9级
低科考成本，提升科考效率。该船需具备外形简洁、航速（冰盖面占总海面的比例）。历史中曾出现两次大冰封
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高、稳性好、操纵灵活、环保节能等实用性特征。事故。据论文《渤海冰期船舶航行安全分析》所展示的
目前，我国已发展到第三代破冰船“雪龙号”。该1988~2021年渤海的结冰数据，渤海每年都有着不同程
船是1993年从乌克兰进口后经改造而成。自20世纪70度的结冰现象（如图1所示）。
年代起，中国就开始储备极地船舶技术。近年来，随着
北极运输和南极科考活动的加剧，国内已完成了多型
极地船型的预研、设计、改造或建造。2019年7月，全球
首艘具备双向破冰功能的极地科考破冰船“雪龙2”号
顺利交付。该项目推动了中国