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國(guó)外核動(dòng)力破冰船基本情況研究

 昵稱m5Gu5 2020-02-16

來(lái)源:海星智庫(kù)

作者:王國(guó)亮 謝忱藍(lán)

目前,全球共有推進(jìn)功率1萬(wàn)馬力(約為7460千瓦)以上的破冰船100余艘,主要集中在俄羅斯、芬蘭、加拿大、瑞典、美國(guó)、丹麥等18個(gè)國(guó)家。俄羅斯是世界破冰船數(shù)量最多的國(guó)家,也是唯一擁有核動(dòng)力破冰船的國(guó)家,在役核動(dòng)力破冰船6艘,均隸屬俄聯(lián)邦政府,主要航行在巴倫支海、芬蘭灣、白令海、東西伯利亞海等北極及周邊海域,執(zhí)行航道開(kāi)辟、護(hù)航、救援、科考和觀光等任務(wù)。與常規(guī)動(dòng)力破冰船相比,核動(dòng)力破冰船推進(jìn)功率更大、續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)、破冰能力更強(qiáng),更適合在北極高緯度海域、嚴(yán)重冰況下長(zhǎng)期作業(yè)。

圖1 全球現(xiàn)役推進(jìn)功率超1萬(wàn)馬力的破冰船分布情況

一、核動(dòng)力破冰船的發(fā)展歷程

迄今為止,俄羅斯已發(fā)展了四代核動(dòng)力破冰船,正在研制第五代。早在20世紀(jì)50年代,蘇聯(lián)在研發(fā)首艘核潛艇時(shí),便同步啟動(dòng)了核動(dòng)力破冰船的設(shè)計(jì)工作,強(qiáng)化在北極地區(qū)航行保障和科考能力,1957年世界首艘核動(dòng)力破冰船“列寧”號(hào)下水,該船也是世界首艘采用核動(dòng)力推進(jìn)的水面艦船。20世紀(jì)70年代,蘇聯(lián)研制了破冰能力更強(qiáng)的第二代核動(dòng)力破冰船“北極”級(jí),主要用于深海水域,該級(jí)船是世界上首級(jí)也是唯一一級(jí)到達(dá)北極點(diǎn)的水面艦船。20世紀(jì)80年代,針對(duì)北極地區(qū)近岸、港灣、內(nèi)河河口等淺水區(qū)域破冰任務(wù),蘇聯(lián)發(fā)展了第三代核動(dòng)力破冰船“泰米爾”級(jí)。20世紀(jì)90年代,俄羅斯因經(jīng)濟(jì)原因一度暫停了最后一艘“北極”級(jí)的建造。進(jìn)入21世紀(jì),隨著北極的資源、航道及地緣政治價(jià)值日益凸顯,俄羅斯愈加重視核動(dòng)力破冰船發(fā)展:2001年在《海洋學(xué)說(shuō)》中提出將更新?lián)Q代核動(dòng)力破冰船作為國(guó)家長(zhǎng)期計(jì)劃;2007年完成最后一艘“北極”級(jí)的服役;2013年開(kāi)工建造新四代核動(dòng)力破冰船;2017年正式啟動(dòng)第五代核動(dòng)力破冰船研制。

圖2 俄羅斯“勝利50周年”號(hào)破冰船

二、核動(dòng)力破冰船的現(xiàn)狀及典型型號(hào)

目前,俄羅斯在役核動(dòng)力破冰船共6艘,包括4艘“北極”級(jí)和2艘“泰米爾”級(jí)(“列寧”號(hào)和“北極”級(jí)前兩艘均已退役),詳見(jiàn)表1,正在建造LK-60型第四代核動(dòng)力破冰船,已建成3艘待服役,計(jì)劃發(fā)展LK-110型第五代核動(dòng)力破冰船,目前處于設(shè)計(jì)階段。

俄羅斯核動(dòng)力破冰船均由俄羅斯聯(lián)邦原子能公司下屬海港公司(ROSTOMFLOT)統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)管理,母港位于摩爾曼斯克。

表1 俄羅斯現(xiàn)役核動(dòng)力破冰船

俄羅斯各級(jí)核動(dòng)力破冰船基本情況如下,性能參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 俄羅斯核動(dòng)力破冰船參數(shù)對(duì)比

“列寧”級(jí)核動(dòng)力破冰船僅“列寧”號(hào)一艘,1959年服役,長(zhǎng)134米,寬27米,滿載排水量16000噸,最大航速18節(jié);最初配裝3臺(tái)90兆瓦OK-150型壓水式核反應(yīng)堆,1970年換裝為2臺(tái)171兆瓦OK-900型反應(yīng)堆,推進(jìn)功率32.3兆瓦,2節(jié)航速下可連續(xù)破2.4米厚的冰層,已于1989年11月退役,2005年至今一直停泊在摩爾曼斯克港,用作破冰船博物館。

“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船是目前俄羅斯核動(dòng)力破冰船隊(duì)的中堅(jiān)力量,共建造6艘,首艘1971年開(kāi)工建造,1975年開(kāi)始服役,現(xiàn)役4艘。第6艘“50周年勝利”號(hào)因經(jīng)費(fèi)問(wèn)題建造進(jìn)度屢遭拖延,直至2007年才服役,該船船長(zhǎng)159米,寬30米,吃水11.08米,滿載排水量25000噸,尺寸較前五艘(長(zhǎng)148米,排水量23000噸)略大,該級(jí)船配裝2臺(tái)171兆瓦的OK-900A型反應(yīng)堆,推進(jìn)功率54兆瓦,3節(jié)航速下可連續(xù)破2~3米厚的冰層。

“泰米爾”級(jí)核動(dòng)力破冰船共建造2艘,均在役,船體由芬蘭赫爾辛基造船廠建造,核反應(yīng)堆和發(fā)電機(jī)組在圣彼得堡波羅的海造船廠安裝,首艘1989開(kāi)始服役;船長(zhǎng)150.2米,寬29.2米,吃水約8米,滿載排水量近21000噸,最大航速22節(jié),配裝1臺(tái)171兆瓦的KLT-40型反應(yīng)堆,推進(jìn)功率36兆瓦,3節(jié)航速下可連續(xù)破2.2米厚的冰層。

LK-60型核動(dòng)力破冰船共計(jì)劃建造5艘,2013年開(kāi)工,已建成3艘,均在試驗(yàn),預(yù)計(jì)2020年陸續(xù)服役;該級(jí)船長(zhǎng)173米,寬34米,吃水8.5~10.5米,滿載排水量33540噸,最大航速25節(jié),配裝2臺(tái)175兆瓦RITM-200型核反應(yīng)堆,推進(jìn)功率60兆瓦,1.5~2節(jié)航速下可連續(xù)破3米厚的冰層。

LK-110型核動(dòng)力破冰船也稱“領(lǐng)袖”級(jí),2017年開(kāi)始研發(fā),船長(zhǎng)205米,滿載排水量71000噸,配裝2臺(tái)RITM-400型新一代核反應(yīng)堆,推進(jìn)功率120兆瓦,1.5~2節(jié)航速下可連續(xù)破4.1米厚的冰層。

三、核動(dòng)力破冰船工業(yè)基礎(chǔ)

目前,國(guó)外從事破冰船建造的船廠主要集中在北歐地區(qū),其中只有俄羅斯和芬蘭開(kāi)展過(guò)核動(dòng)力破冰船的設(shè)計(jì)建造。

(一)俄羅斯

俄羅斯是唯一獨(dú)立設(shè)計(jì)和建造過(guò)核動(dòng)力破冰船的國(guó)家,已為本國(guó)設(shè)計(jì)和建造了多艘核動(dòng)力破冰船。

冰山設(shè)計(jì)局是俄羅斯核動(dòng)力破冰船主要設(shè)計(jì)單位,曾設(shè)計(jì)“列寧”號(hào)和6艘“北極”級(jí)核動(dòng)力破冰船,并與芬蘭阿克北極技術(shù)有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)了2艘“泰米爾”級(jí)核動(dòng)力破冰船,最新設(shè)計(jì)的LK-60型核動(dòng)力破冰船是目前世界排水量最大、破冰能力最強(qiáng)的破冰船,排水量達(dá)33450噸,破冰厚度達(dá)3米。此外,該局正在與克雷洛夫國(guó)家科學(xué)中心聯(lián)合設(shè)計(jì)LK-110型第五代核動(dòng)力破冰船。

波羅的海船廠是俄羅斯核動(dòng)力破冰船唯一建造單位,建于1856年,隸屬于俄羅斯聯(lián)合造船集團(tuán),船廠員工3000多人,有3座大型船塢。該廠參與了俄羅斯全部核動(dòng)力破冰船的建造工作,曾建造“列寧”號(hào)、6艘“北極”級(jí)和3艘LK-60型核動(dòng)力破冰船,并為2艘“泰米爾”級(jí)破冰船安裝了核動(dòng)力裝置,未來(lái)還可能負(fù)責(zé)7萬(wàn)噸級(jí)LK-110型破冰船的建造工作。

(二)芬蘭

芬蘭是世界破冰船設(shè)計(jì)和建造能力最強(qiáng)的國(guó)家,除為本國(guó)設(shè)計(jì)和建造破冰船外,還為俄羅斯、美國(guó)等設(shè)計(jì)或建造破冰船。芬蘭從事過(guò)核動(dòng)力破冰船設(shè)計(jì)或建造的企業(yè)僅有阿克北極技術(shù)有限公司和赫爾辛基造船廠。

芬蘭阿克北極技術(shù)有限公司擁有上百年的破冰船設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和完善的船模冰池設(shè)施(冰池長(zhǎng)75米、寬8米、深2.1米),設(shè)計(jì)了世界最先進(jìn)的側(cè)向破冰船型和雙動(dòng)破冰船型,承擔(dān)了多型目前活躍在極地的破冰船,如俄羅斯“波羅的?!碧?hào)側(cè)向破冰船、我國(guó)“雪龍”II號(hào)科考船。20世紀(jì)80年代與俄羅斯冰山設(shè)計(jì)局聯(lián)合設(shè)計(jì)了“泰米爾”級(jí)核動(dòng)力破冰船。

芬蘭赫爾辛基造船廠建于1856年,目前是俄羅斯聯(lián)合造船集團(tuán)全資子公司,建造了世界60%以上的冰區(qū)航行船舶,船廠員工600人,最大干船塢長(zhǎng)280米、寬34米,龍門(mén)吊最大起重能力450噸。1989年和1990年完成了兩艘俄羅斯“泰米爾”級(jí)核動(dòng)力破冰船的船體建造,滿載排水量21000噸。

四、核動(dòng)力破冰船對(duì)俄羅斯北極戰(zhàn)略的支撐作用

俄羅斯一直將北極地區(qū)視為戰(zhàn)略要地,近年來(lái)發(fā)布一系列北極戰(zhàn)略文件,逐步將北極地區(qū)的主權(quán)權(quán)力、軍事安全、資源和航道利益明確為其戰(zhàn)略重點(diǎn)。2008年發(fā)布的《俄羅斯聯(lián)邦2020年前及未來(lái)在北極的國(guó)家政策原則》文件,將北極作為實(shí)現(xiàn)其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)的自然資源戰(zhàn)略基地;2013年發(fā)布的《俄羅斯聯(lián)邦2020年前北極地區(qū)發(fā)展與國(guó)家安全保障戰(zhàn)略》,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)對(duì)北極資源及航道的開(kāi)發(fā)利用。2015年的新版《海洋學(xué)說(shuō)》,將北極視為俄羅斯重要戰(zhàn)略方向,提出強(qiáng)化在北極地區(qū)主導(dǎo)能力。核動(dòng)力破冰船作為俄羅斯北極戰(zhàn)略下發(fā)展的重大裝備,對(duì)其維護(hù)資源和航道利益具有重要意義,主要體現(xiàn)在以下兩方面。

(一)用于促進(jìn)“東北航道”全年穩(wěn)定通航

“東北航道”途經(jīng)俄羅斯沿岸,約有5600千米在俄羅斯控制下,一旦開(kāi)通將成為溝通歐亞大陸和美洲大陸以及大西洋、印度洋和太平洋的世界最短的海運(yùn)航線,與繞行南部蘇伊士運(yùn)河的傳統(tǒng)航道相比,可縮短航程7000千米,將為俄羅斯帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益和發(fā)展?jié)摿Α5壳霸摵降辣睒O段大部分時(shí)間被厚冰覆蓋,冬季冰層厚度可達(dá)2米,年通航期僅3-5個(gè)月。為此,俄羅斯正大力發(fā)展新型核動(dòng)力破冰船,不斷擴(kuò)大破冰船隊(duì)規(guī)模,提升破冰能力,以推動(dòng)“東北航道”四季暢通。

圖3 東北航道與南方航道對(duì)比

(二)為俄北極資源開(kāi)發(fā)提供航行保障

俄羅斯是北極圈內(nèi)領(lǐng)土面積最大、海岸線最長(zhǎng)的國(guó)家,在北極海域擁有大面積專屬經(jīng)濟(jì)區(qū),近年來(lái)正利用其地理優(yōu)勢(shì),不斷加大北極資源的勘探及開(kāi)發(fā)力度。而破冰船是支撐水面船舶在北極冰區(qū)環(huán)境進(jìn)行海洋勘探、油氣開(kāi)采、資源運(yùn)輸?shù)闹匾U涎b備,尤其對(duì)于北極高緯度的厚冰區(qū)域,主要依靠功率更大、破冰能力更強(qiáng)的核動(dòng)力力破冰船提供破冰領(lǐng)航及物資保障。

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