破冰船的螺旋桨不怕被冰碰坏吗？

首先，破冰船的螺旋桨在一般任务中基本见不着冰，因为它在船体最后边，在水面以下，而冰是10%浮在水面以上的。而且，破冰船螺旋桨是用高硬度合金制造的，它的硬度至少也得在7以上（钻石是10），而冰的硬度呢，最高才3。破冰船螺旋桨不光是不怕冰，在一些特殊任务中，螺旋桨还得充当冰刀，被用于切碎冰块。这个后面再聊。

图:毛子核动力破冰船，胜利号

破冰船的两种工作方式第一种没啥可说的，就是撞。破冰船的船头都是至少5厘米厚的钢板，钢板往里则是粗大的钢梁钢柱，极其坚固。厚度不足1.5米的冰层根本扛不住动辄上万吨的破冰船。开足马力一路冲撞，冰层就破碎成渣儿了。

第二种就复杂多了，这种方法是用来对付两米左右的厚冰层的，简单说就是冲上冰面，压碎冰层。破冰船的船头下方没有球鼻艏（就是那个凸出的大球），它的船头下面几乎是圆弧形的。

图:中国雪龙号也是破冰船，注意看船头水线处的形状

另外大型破冰船内部一般会有好几个储量上百吨的水罐，分布在船头船尾和左右两边。对付厚冰层时，破冰船先后退，排空前水箱同时注满后水箱，让船头翘起来，再全速前冲，让前半个船身冲到冰面上。如果上千吨的重量仍没有把冰层压垮，破冰船会用水泵将后水箱中几百吨的水抽到船头水箱，增加船头重量，这样一般就可以压碎冰层了。如果嫌开出的航道太窄，破冰船还可以交替抽空、灌满左右两侧的水箱，让船体摇起来，压碎旁边的冰层。

图:工作中的破冰船

螺旋桨的妙用如果被压碎的冰块太大，它们漂浮在航道中很可能会对后方的船只构成威胁，毕竟普通船只甚至军舰也远没有破冰船结实。这种情况下，破冰船会排空后水箱、灌满前水箱，将船尾翘起来，让两个（或更多）螺旋桨贴近水面，然后开始倒退。坚硬的螺旋桨此时就变成了巨大的碎冰机，旋转切削加撞击，将危险的大冰块刨成碎冰沫。

图:破冰船的螺旋桨

破冰船终年在危机四伏的冰海中横冲直撞，所以船体的一切都是加强型的。厚实的船底从侧面和正面看都是圆弧形的，这样可以化解水冻结膨胀形成的压力；两到四个螺旋桨则由高硬度钢材铸造，所以它们不止不怕撞到冰块，还能用来做刨冰呢。

拓展有些破冰船在船头也有一组螺旋桨，用来排出冰层下方的水，让冰层失去承托，自己松动垮塌。但我估计要是用这种破冰船对付厚冰，应该不怎么灵吧。

图:前后两组螺旋桨的破冰船

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螺旋桨当然怕冰碰坏，大型船只的螺旋桨一般都是采用镍铝青铜材料制造而成，因为普通的钢铁太重，并且在水中容易生锈，不耐空泡腐蚀。而镍铝青铜的密度较低，但是强度更大，不容易锈蚀，持久力和耐空泡腐蚀能力也更强。在二战之前，螺旋桨多为黄铜材料，英国为了建造高速鱼雷艇而研发出了镍铝青铜材料，这种材料在二战结束以后迅速成为大型军舰的标配，无论是航母还是潜艇，又或者是破冰船都是采用这种材料的螺旋桨。

▲镍铝青铜螺旋桨

镍铝青铜材料虽然综合性能不错，但是如果与大型的冰山正面碰撞，肯定也是会受损的。很多人想当然的以为破冰船是使用螺旋桨来搅碎冰层完成破冰，实际上并非如此。破冰船主要是依靠自身重量和动能进行无脑式撞击挤压破冰，破冰船的船头外部用厚度在50MM以上的加强型的钢板进行过加固，内部还有X型防形变钢架构支� �，以最大限度的抵抗冲击。而破冰船的外形也被设计成比较宽大的粗壮型，为的也是增加船头重量和拓宽航道。▲雪龙号破冰科考船

破冰船有两种不同的破冰方式，当冰层厚度不超过1.5米时，将发动机马力开至最大，利用速度产生的动能和坚硬的船头不停地撞碎冰层，这种破冰方式可持续性好，每小时可以开辟约5到10海里的航道，因此也被称之为连续式破冰法。

▲俄罗斯核动力破冰船连续破冰

一旦冰层厚度超过1.5米，连续式破冰就很难奏效，因为直接撞击这么厚的冰层不仅难以击碎，还可能会让船头受损凹陷甚至破裂漏水，所以必须采用更为经过的冲撞式破冰。这种破冰方式是通过内部水舱调节，将船头吃水变浅，然后加大马力把船头冲上冰面，再将水舱注入船头加大压力，直到把冰面压碎。当冰面破碎后，螺旋桨反转让船后退，再继续冲上前面的冰面，如此反复循环，将厚实的冰层不断破开。这种破冰方式操作复杂，速度较慢，一般每小时最多只能2海里左右的冰面，但是特别适用南北极等冰层较厚的地区。

▲冲撞式破冰

通过破冰船的原理我们可以发现，螺旋桨在破冰过程中全程只提供动力，并不参与击碎冰层的工作。在冰面破裂后，破冰船向前航行，由于冰的密度比水小，碎冰也只会浮在水面，而不会对螺旋桨造成损坏，因此破冰船一般是不用担心螺旋桨被冰碰坏的。不过为了保险起见，破冰船一般都会安装两部动力装置和多个螺旋桨，即使单个螺旋桨被异物缠绕或者损坏，也不影响破冰船的正常工作和自救。

▲俄罗斯“北极”级破冰船

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