破冰船的工作原理

发布网友发布时间：2022-05-14 09:10

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热心网友时间：2023-10-12 13:24

它是不是用自己的船首部分的压力不断地切开冰的呢？你如果那样想的话，就大错特错了，那是切冰船的工作原理，一般只能切碎较薄的冰。真正的破冰船是靠重力来破冰的。在它的船艏和船尾各有一个或数个压水舱，破冰的时候，先把前柜排空，后柜灌满海水，前面会翘起，开大马力冲上冰面，然后排空后柜灌满前柜，靠重量压碎冰面-----左右太窄就轮番灌排左右水柜，让舰身摇晃，把冰面碰碎。
破冰船的工作是用相同的物理现象做基础的：露在水面上的那一部分船身，因为它的重量没有水的浮力作用把它抵消掉，所以仍旧有它原来的“陆上”重量。你不要以为破冰船在行驶的时候是用自己的船首部分的压力不断地切开冰的。破冰船不是这样工作的，这样工作的是切冰船，例如像在三十年代著名的“里特克”号。这种工作方法只能用来对付比较薄的冰。
真正的海洋破冰船是用另外一种方法工作的。破冰船上的强大的机器在开动的时候，能把自己的船首移到冰面上去，它的船首的水下部分就是因为这个缘故造得非常斜。船首出现在水面上的时候，就恢复了自己的全部重量，而这个极大的重量就能把冰压碎。为了加强作用力，有时候在船首的贮水舱里，还要盛满水“液体压舱物”。
在冰块的厚度不超过半米的时候，破冰船就是这样工作的。遇到更厚的冰块，就要用船的撞击作用来*它。这时候破冰船就向后退，然后用自己的全部质量向冰块猛撞上去。这时候起作用的已经不是重量，而是运动着的轮船的动能；船好象变成了一个速度不大但是质量极大的炮弹，变成了一个撞锤。但这里还有一个值得关注的问题。船舷与竖直线是有一定的夹角的，但是，有些船的下部是很直的，甚至有些船的下部有些地方是往里凹的，就像集装箱船。那么为什么破冰船会有那样的构造呢？
这里就要说到一个问题。众所周知，冰面是很滑的，那么当破冰船在有冰的海面上行走的时候，船体与冰面的摩擦系数是多少呢？想想冬天在有冰的路面走路的时候情景。
但是，科学家发现，船体的钢板与冰面的摩擦并没有想象中的小，并且有些船因此而到了船毁人亡的境地。经过研究发现，冰面与新船的钢壳之间的摩擦系数达到了0.2，因此这就导致了一个问题，如果船舷与竖直面之间的夹角太小的话，冰就会把船给压坏了。冰对船的压力分为两个力，垂直于船舷的力R和相切于船舷的力F，P和R之间的夹角等于船舷对竖直线的倾斜角，冰对船弦的摩擦力Q等于力R乘以摩擦系数，，即Q=0.2R。
如果Q比F小，力F就把压在船身上的冰推到水里去，这时，并就沿着船舷滑动，并不损坏船；如果Q比F大，摩擦力就妨碍着冰块的滑动，使冰块长时间压在船舷上，就要把船舷压坏。从三角函数表里可以查出，正切函数是0.2的角是11°。这就是说，在α>11°的时候，Q<F.根据上面所说的，就可以确定船舷对竖直线的倾斜度应该是多少，才能保证船在冰块中间安全航行。这个倾斜度应该不比11°小。
这就是为什么破冰船不能设计成集装箱船那样的样子。下面让我们看一下船员描述的船因为没有注意到上面那点的后果。