7.极地水域船舶操作与管理（4412-6）

极地水域船舶管理与操作第一章南北两极一两极自然与地理二极地水域航行船舶基本培训南北两极极地水域与航路一两极自然与地理二极地水域航行船舶基本培训南北两极极地水域与航路一（1）北极地区通常指北极圈（北纬66°34′）以北的陆海兼备的区域。（2）北极八国：加拿大、丹麦、芬兰、冰岛、挪威、俄罗斯、瑞典、美国。（3）“白色海洋”。（4）中国北极黄河站是中国首个北极科考站，位于挪威斯匹次卑尔根群岛的新奥尔松。1.北极与北冰洋极地水域航行船舶基本培训两极自然与地理一（1）南极地区是指环绕在地球南极点周围、南纬60°以南的地区。（2）是世界上平均海拔最高的洲。（3）白色大陆。（4）南极洲每年分寒、暖两季，4～10月是寒季，11～3月是暖季。在极点附近寒季为极夜，暖季则相反，为极昼。2.南极地区与南极洲极地水域航行船舶基本培训两极自然与地理一两极自然与地理二极地水域航行船舶基本培训南北两极极地水域与航路二（1）北极水域（Arcticwaters）（2）南极区域（Antarcticarea）1.极地水域极地水域航行船舶基本培训极地水域与航路二（1）北极航道东北航道西北航道穿极航道2.两极航道与航路极地水域航行船舶基本培训极地水域与航路二2.两极航道与航路极地水域航行船舶基本培训极地水域与航路二2.两极航道与航路极地水域航行船舶基本培训极地水域与航路西北航道与航路

西北航道指从北冰洋经加拿大北极群岛进入北大西洋的航道。北极航道的利用二2.两极航道与航路极地水域航行船舶基本培训极地水域与航路（2）南极航路阿根廷乌斯怀亚港——南极洲新西兰克赖斯特彻奇港——西南极洲澳大利亚弗里曼特尔港——东南极洲南非伊丽莎白港——南极洲第二章极地水域海冰与冰区（一）二极地水域冰区三极地水域航行船舶基本培训极地水域海冰与冰区（一）冰情信息获取与识读一海冰的基础知识二极地水域冰区三极地水域航行船舶基本培训极地水域海冰与冰区（一）冰情信息获取与识读一海冰的基础知识1.海冰的物理性质1.1海冰的盐度海冰的盐度是指其融化后海水的盐度，海冰盐度比海水低2-10‰，一般为3-7‰左右。1.2海冰的密度海冰中因为含有气泡，密度一般低于纯水冰。冰龄越长，由于冰中卤汁渗出，密度越小。海冰密度通常为0.86-0.92g/cm3。1.3海冰的比热容海冰的比热容比纯水冰大，且随盐度的增高而增大。1.4海冰的融解潜热海冰的融解潜热比纯水冰的大。1.海冰的物理性质1.5海冰的热传导海冰中含有气泡，而空气的热传导系数是很小的，因此海冰的热传导系数比纯水冰小。1.6海冰的热膨胀海冰的热膨胀系数随海冰的温度和盐度而变化。对低盐海冰，随着温度的降低，它开始是膨胀，继之变为收缩。由膨胀变为收缩的临界温度值随海冰盐度的增加而降低。对于高盐海冰，随温度降低始终是膨胀的，但膨胀系数越来越小。1.7海冰对太阳辐射的反射海冰对太阳辐射的反射率远比海水的大。2.海冰的形成条件、演变、成长、老化和融化2.1海水结冰需要三个条件1)气温比水温低，水中的热量大量散失；2)相对于水开始结冰时的温度(冰点)，已有少量的过冷却现象；3)水中有悬浮微粒、雪花等杂质凝结核。2.2按照海冰发展阶段可以分为新冰（厚度10-30厘米）、一年冰（厚度30-200厘米）、二年冰（厚度200-300厘米）和多年冰（厚度300厘米以上）。2010年3月和9月北极地区冰龄分布图

海冰按运动状态可分为固定冰、流冰和冰山三大类。固定冰流冰冰山3.海冰的分类和密集度4.海冰术语按冰的形态归纳冰的类型冰的形态厚度(厘米)备注新冰冰片冰针泥泞冰≤2.5在海面上的糊状层赋予其无光泽的外表面膏状冰冰面上饱和的雪，或下雪后聚合在水中海绵状冰海绵状的白色冰疙瘩冰片暗色冰≤10薄而无光泽表面的弹性冰片冰层≤5易碎闪耀的冰壳

这些类型的冰都比较柔软，一般并不会破坏现代钢结构船的外壳。但可能阻碍冷却水的摄入。4.海冰术语（续）按冰的形态归纳冰的类型冰的形态厚度(厘米)备注初期冰灰色冰10-15在涌浪中易破碎。呈黑灰色或浅灰色，随时间变得更白灰白色冰15-30相对浮冰更像冰脊，还含有一些盐，较软，越来越厚，逐渐变得越来越坚硬一年冰薄冰30-70通常是白色的或者奶白色的中厚冰70-120随时间颜色逐渐变化，约1年后取决于温度变成微绿色的色调厚冰≥120老年冰二年冰≥250比一年冰厚因而高出水面更多，大多数比一年冰更平滑多年冰≥300冰丘比二年冰更平滑，几乎不含盐

所有的老年冰由绿色或微绿色转变为蓝绿色，或少数的多年冰随时间变成深蓝色。冰区航行应注意这种颜色的冰。这对包括破冰船在内的航行非常危险。4.海冰术语（续）按冰的形态归纳冰的类型冰的形态厚度(厘米)备注浮冰饼状冰边缘突起的直径30厘米到3米的圆形片状浮冰。由泥泞冰、膏状冰、冰片、冰层转变而来浮冰块整块浮动的冰跨度小于20米大浮冰整块浮动的冰跨度大于20米或者更多浮冰丘一个冰丘，或一群冰丘冻结在一起合成大量的海冰，从冰的环境中脱离，高出海平面达5米小浮冰丘同浮冰丘相似但更小，通常跨度不超过10米角砾冰多种不同型阶段的冰重新冻结而成碎冰群由跨度不超过2米的漂浮着的冰积累而成4.海冰术语（续）按冰的形态归纳冰的类型冰的形态厚度(厘米)备注陆源冰成长型冰山≤100中型冰山100-500不透明的白色或平坦的表面，蓝绿色或浅深蓝色，光滑。像多年冰一样坚硬冰山＞500不透明的白色或平坦的表面，蓝绿色或深蓝色，光滑。像多年冰一样坚硬二极地水域冰区三极地水域航行船舶基本培训极地水域海冰与冰区（一）冰情信息获取与识读一海冰的基础知识

北冰洋分冬夏两季，夏半年7-10月份海冰较少，其中9月份冰量最少，商船可以选择在夏季通航；从11月份到来年的6月份共计8个月称为冬半年，在此期间冰情十分严重，并且3月份冰量最大，净冰面积约为9月份2倍以上，冬季除非有破冰船的协助，否则不适合商船通航。夏季冬季1.北极水域的冰情

北冰洋海面的最高和最低气温，出现在7月和1月。

7月月平均气温分布，除格陵兰和北冰洋中部外，其他广大范围温度都为正，海岸气温可达8℃。北冰洋中央有多年海冰区，在夏季表面融化，保持0℃左右的恒温。北极地区7月份气温分布图1.1北极水域的气温概况北极地区1月份气温分布图1月月平均气温在西伯利亚和格陵兰岛的大陆上最寒地区可达-44℃，北冰洋中部的气温在-36℃左右，而加拿大北极群岛是-32℃。从挪威到巴伦支海的海域由于墨西哥湾暖流向北输送的热量而不会冻结，比北冰洋中心要高出30℃左右。

在东北航道，冬季，最低气温出现在东西伯利亚，被称为北半球的“寒极”。凛冽的寒风从亚洲大陆的西伯利亚吹向北冰洋，使北冰洋成为北半球世界上最冷的海域。气温1-3月达最低，在新地岛附近海域1月份的平均气温达-15℃，向东气温逐渐递减，到拉普捷夫海和东西伯利亚海平均气温达-32℃，极冷的冬季最低温度可达-40至-50℃。夏季，7月份沿海平均气温在2-6℃，从沿海向北极气温逐渐递减，冰缘附近海域的气温为0℃。2013年永盛轮首航北极，实测气温如下：1）楚科奇海：0℃-7℃。2）东西伯利亚海：有冰区域，-5℃-0℃。无冰区域，1℃-2℃3）拉普捷夫海：2℃-3.5℃。4）喀拉海：1.5℃-7.0℃。5）巴伦支海4℃-7.0℃。1.2北冰洋表层水温

北冰洋漫长的冬季非常寒冷，在隆冬几个月白天时间很短。从10月至次年6月，海面大部分封冻，不能航行。寒冷暴风的冬季之后是凉爽多云的夏季，从7月初到9月中旬，气温升高到足以使大多数年份绝大部分海岸出现可航带状水域。通常海水表层水温在1月和2月最低；7月和8月最高。等水温线走向几乎与纬线平行。

2013年永盛轮首航北极，实测水温如下：1）楚科奇海：0C～7C。2）东西伯利亚海：有冰区域，-2C～0C。无冰区域，-1C～0C。3）拉普捷夫海：-1C～+2C。4）喀拉海：-2.5C～-1C。5）巴伦支海：6.5C～7.5C。

根据中国第5次北极考察以及相关资料，东北航道2012年7月-9月的海冰情况如下：1）7月下旬和8月初，在进入白令海不久，沿俄罗斯海岸线在东北航道上海冰密度还比较高；1.3北极科考海冰分布

2）8月下旬和9月初，东北航道上的海冰基本都已融化，只是在一些高纬度地区还有一些海冰。3）7月下旬和8月初，在进入白令海不久，沿俄罗斯海岸线附近海冰厚度在80厘米左右，在北地群岛和拉普捷夫海附近海冰厚度也在80厘米左右，局部区域甚至超过了100厘米

在8月底和9月初东北航道上的海冰基本融化，同时在5-10月份期间东北航道区域的海冰密度大部分都在7/10以下。1）楚克奇海由于永盛轮在楚克奇海水域按照俄罗斯海图上的推荐航线航行，其最高纬度为北纬70度，而且，冰情预报图上也显示整个楚克奇海水域也没有冰，所以，永盛轮在楚科奇海航行没有遇到冰。2）东西伯利亚海在距离西伯利亚岸线60海里以北，亦即北纬70°30´N以北的水域存在浮冰，浮冰密度3/10以下，冰的类型多为成年冰，冰的厚度差异较大，大部分在0.3米左右，但也有个别浮冰的厚度3-4米。3）拉普捷夫海维利基茨基海峡东入口，位置在77°44’，107°E附近水域，浮冰密度2/10以下，冰的类型为当年冰。冰的厚度约0.2～0.5米。4）喀拉海维利基茨基海峡内，冰密度2/10～3/10，西测附近，冰密度5/10～6/10，主要是漂浮的当年冰，冰厚度0.2～0.5米。北地群岛西南侧，喀拉海东侧海域，冰密度6/10～9/10，冰的类型为当年冰与成年冰混合，0.5～1.3米。基洛夫岛周围，冰密度6/10左右，冰的类型多为当年冰，0.2～0.4米。5）巴伦支海无冰。1.4“永盛”轮首航北极东北航道遇到的冰情

永盛轮本次在北极东北航道航行期间，主要在东西伯利亚海、维利基斯基海峡与喀拉海遭遇到了浮冰，楚科奇和拉普捷夫海基本无冰。在东西伯利亚海遭遇最严重的冰情为3～4成，对永盛轮的航行基本没有影响。冰区水域航行约40小时37分钟。在喀拉海遭遇最严重冰情6～9成。破冰船开辟的WATERCHANNEL（无冰尾迹）仅约200米，因此，要求永盛轮紧跟其后不要超过200米，否则WATERCHANNEL将被碎冰堵塞。永盛轮本次东北航道期间冰区航行时间总共64小时05分钟，遭遇最严重冰情时间为北京时间9月2日02:30时至09:30时，在6～9成的冰区航行约7小时。

通过“永盛”首航北极东北航道发现，整个北极东北航道冰况的融化情况和完全开通时间仍存在许多变数。尤其是喀拉海北地群岛西南侧，据资料介绍，维利基斯基海峡西侧附近水域，是北地群岛的冰场，是成年冰最容易积聚的地方，有些年份甚至可能持续整个夏季。南极冬夏海冰范围图南极冬夏海冰范围图南极冬夏海冰范围图2.南极水域的冰情

南极地区通常较同纬度的北极地区为冷，是世界最冷的地区。南极洲年平均气温为-25℃，内陆高原平均气温为-56℃左右，极端最低气温曾达-89.8℃。而在海边，并不像较高的内陆地区那么冷。科学家曾在海岸地区测得的最冷月的平均温度是-18℃，而在南极点同月的平均温度是-62℃。南极没有四季之分，仅有暖、寒季的区别。暖季11月至3月；寒季4月至10月。暖季时，沿岸地带平均温度很少超过零摄氏度，内陆地区平均温度为零下20至零下35摄氏度；寒季时，沿岸地带为零下20至零下30摄氏度，内陆地区为零下40至零下70摄氏度。2.1南极水域的气温概况2.2南极区域表层水温

南极没有四季之分，仅有暖、寒季的区别。暖季11月至3月；寒季4月至10月。暖季时，南极洲沿海某些区域的水温已经上升到3-4℃，冰山在慢慢融化进海水。

影响海冰变化和运动的因素是复杂而且变化的，在分析海冰可能发生的变化时，应考虑当前气压形势和未来变化。影响北极的主要天气系统包括极锋、北极锋、极地低压、北极气旋、极地反气旋等地面天气系统和极地涡旋高空天气系统。影响南极的主要天气系统包括极锋、南极锋、极地气旋和极地反气旋等天气系统。这些天气系统的形成和演变直接影响极地地区天气、海洋、海冰和生态环境，同时影响副极地甚至中纬度低层大气环流及天气，进而影响到船舶航行安全。3.天气对冰情的影响

南北极水域的潮汐多为正规半日潮和不正规半日潮。除非在海岸外岛屿间和岛屿与大陆间的狭水道，潮流通常很弱。由于潮汐作用，海平面的频繁上升和下降在固定冰区形成的裂缝，称为潮汐缝。潮汐缝为企鹅和海豹进出海洋提供了通道。4.冰区潮汐、潮流和海流

俄罗斯北部沿海的表层海流流向主要是自西向东，流经巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海，呈一个逆时针的环流。并且在每个海区都有自成体系的逆时针小环流，流速在大部分时间里都小于0.5kn，只有在大风期间将会增大。东北航区表层海流分布

南极洲被环极海流包围，参与其中的是南大西洋、南太平洋和南印度洋的海水。南极环流属于风海流，是在极地东风作用下形成的，海水自东向西流。而南极环流流向与地球自转方向相反，所以呈逆时针方向。南极环流

流冰的总运动是风和流合力的结果。浮冰的风致飘移速度，不仅与风速变化有关，还与浮冰的密集度和范围相关。非常稀疏的冰(1/10-3/10)能有更多的自由空间响应风的影响，相比之下，密集的冰(7/10-8/10)自由空间非常有限。4.冰山和浮冰漂移规律

在北极地区风速平均每秒4-6米，风向如图所示。大风经常是伴随着风暴而来，并且通常没有任何暗示。

整体而言，北极地区的平均风速远不及南极，即使在冬季，北冰洋沿岸的平均风速也仅为10米/秒。即使是大风，风速也很少超过25米每秒。

东北航道所经海域，洋面上的风主要受北冰洋和亚洲大陆的季节性气压系统的影响，每年的11-3月盛行南或西风，4-8月多为东南或东北风。喀拉海冬季的平均风力5级，夏季为3-4级。东西伯利亚海和拉普捷夫海冬季平均风力为3-4级，夏季风较小。航区东部的楚科奇海在冬季经常受到来自白令海的低压系统影响，因而风力较大。

沿岸由于地形的影响有时会产生一种类似于“布拉风”的强风，这种地方性风发生突然，风力时常达到8级，最大可达到11-12级，影响沿岸10-20nmile的范围，这种现象多发生在冬季，夏季较少。冬季大风出现频率最高的地方在喀拉海西部、新地岛周围及法兰士约瑟夫地群岛附近洋面，每月大风可达10-14天。尤其在新地岛周围洋面由于受地形的影响，风力常达8级，有时可达12级或以上。夏季大风频率明显降低，每月仅2-4天。

南极常年刮大风，风力因地而异。一般而言，海岸附近的风势最强，平均风速为17-18米/秒。最大风速每秒可达百米，是迄今为止世界上记录到的最大风速，比每秒33米的12级大风还高出近3倍。大风在南极沿海地带极其普遍，例如德尼森岬一年中有340天刮风暴，因此，南极成了名符其实的"风暴王国"。二极地水域冰区三极地水域航行船舶基本培训极地水域海冰与冰区（一）冰情信息获取与识读一海冰的基础知识1.船舶获取极地水域冰情信息的途径

极地海区和港口的水文气象信息概况，可以从中版、俄版航路指南和英版航海员手册(NP100)中查询。在“永盛”轮2015年北极东北航道航行期间，就使用了英版航路指南和中版北极东北航道航行指南。英版航路指南设有77个卷号，实际编有74卷，遍布全世界各个海区。其中，NP23，NP10和NP11适用范围为白令海、白令海峡和北极东北航道，NP12适用范围为北极西北航道，NP9适用范围为南极海域。船舶驾驶员可从中查询极地水域的平均表层海流、潮汐和潮流、海浪、海水特征(盐度、密度和表层水温)、冰况等水文信息概况，以及天气系统、风、云、降水、雾和能见度、光学现象、气温、湿度、地方性天气等气象信息概况。2011年，世界航行警告系统在北极水域开通，新划定的5个航行警告区和气象警告区分别由加拿大(17区、18区)、挪威(19区)和俄罗斯(20区、21区)负责。目前，北极航线各海区日常海冰和天气信息也可在美国等有关国家的相关网站上查询。例1）/2）/products/forecasts/d/charts/medium/deterministic/msl_uv850_z500!Wind%20850%20and%20mslp!72!North%20hemisphere!pop!od!oper!public_plots!2013050100!!/

船舶航行在茫茫的极区水域，气象资料相对与中低纬度航行匮乏，气象卫星资料是极地航行气象预报必不可少的资料来源。

图片显示1999年8月25日7时(北京时)首次北极考察在北极地区接收的一张高分变率彩色卫星云图，图中黄色为海冰，白色的是云，蓝黑色的是海水。北极海冰卫星遥感图海冰密集度

分析产品“永盛”轮在东北航道航行期间，船舶基本无法收到当地气象预报和冰况信息。因此，中远集团与国家海洋局海洋环境预报中心签订协议，由他们为“永盛”轮提供气象及冰况预报，以及经过他们分析的资料；同时，中远航运申请了WNI气导公司为“永盛”轮在东北航道期间，每天提供天气、冰情和冰况预报信息，向船舶发送航路周边的气象资料，海流与温度场等信息。经“永盛”轮现场观察，他们提供的相关信息资料与船舶实测基本吻合，这些信息和资料为船舶的航行安全提供了较好的协助与支持。国家海洋局提供的气象资料国家海洋局提供的冰情图

海洋局环境预报中心提供的冰况预报资料比较详实，各海区的冰况密度与范围也基本符合，但由于当时的风、流吹向以及漂流速度，使预报冰况与实际冰况存在一定的差异。加拿大发布的冰情图蛋形代码图符号冰的密集度不冻的(无冰的)0小于1/1011/1022/1033/1044/1055/1066/1077/1088/1099/109+大于9/10，小于10/101010/10×未确定或不明表示海冰密集度符号(Ct、Ca、Cb、Cc)的含义符号冰的发展阶段厚度符号冰的发展阶段厚度1新冰＜10cm1.中等第一年冰70－120cm2尼罗冰＜10cm4.厚的第一年冰>120cm3初期冰10－30cm7.陈年冰4灰冰10－15cm8.第二年冰5灰白冰15－30cm9.多年冰6第一年冰30－200cm▲.陆源冰7薄的第一年冰30－70cm×未确定或不明8薄的第一年冰的第一阶段30－50cm9薄的第一年冰的第二阶段50－70cm表示海冰形态符号(Fa、Fb、Fc、Fd、Fe)的含义符号冰的描述冰区宽度符号冰的描述冰区宽度0薄煎饼形冰－6巨大浮冰2－10km1小蛋糕形冰，易碎的冰＜2m7超巨大浮冰＞10km2蛋糕形冰2－20m8岸冰3小浮冰20－100m9冰山4中等浮冰100－500m×未确定的或不明5大浮冰500m－2km表示海冰发展阶段和厚度符号(So、Sa、Sb、Sc、Sd、Se)的含义

蛋形代码图示例

该蛋形代码图中数字所标示的含义为该海域所有冰的总密集度大于9/10，小于10/10。最厚的冰是中等第一年冰，厚度在70－120cm之间，密集度小于1/10。冰区宽度100－500m的中等浮冰是薄的第一年冰，冰厚30－70cm，密集度6/10。冰区宽度20－100m的小浮冰是冰厚15－30cm灰白冰，密集度2/10。还有一些冰区宽度20－100m的小浮冰，是冰厚10－15cm之间的灰冰，密集度2/10。第二章极地水域海冰与冰区（二）一冰的压力和摩擦力二极地水域航行船舶基本培训极地水域海冰与冰区船舶积冰三冰映光与水照云光一冰的压力和摩擦力二极地水域航行船舶基本培训极地水域海冰与冰区船舶积冰三冰映光与水照云光一冰的压力的摩擦力极地水域航行船舶基本培训1.冰阻力2.覆雪冰3.冰的压力与分布一（1）总阻力包括：船首部破冰产生的阻力下推碎冰产生的阻力冰与船边之间的摩擦。（2）影响因素：船体线型、冰的类型，以及冰上是否覆盖雪对冰阻力有决定性的影响。冰量小于5/10，不用考虑冰的摩擦浮冰密集度增加，阻力会快速增长。移动冰或压力冰，比同等厚度连续坚冰阻力大1.冰阻力极地水域航行船舶基本培训冰的压力的摩擦力一

1.冰阻力极地水域航行船舶基本培训冰的压力的摩擦力一

1.冰阻力极地水域航行船舶基本培训冰的压力的摩擦力一在各种类型的冰上都有可能存在积雪积雪层不能对冰的力学性能产生较大的影响雪盖使冰阻力急剧变大“雪龙2”号极地科考破冰船是全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船，能以2—3节的航速在冰厚1.5米+雪厚0.2米的条件下连续破冰航行，可实现极区原地360°自由转动，并突破极区20米当年冰冰脊。2.覆雪冰极地水域航行船舶基本培训冰的压力的摩擦力一（1）冰盖膨胀的静压力致因：周围温度上升或强太阳光导致膨胀。典型场景：封闭水域的大坝、堤坝、港池。预防：使用气泡产生装置，破坏和融化冰的边缘使用能够吸收冰膨胀作用的弹性碰垫自行或请求破冰船协助破坏船舶周围的冰盖，形成一定的缓冲水面3.冰压力极地水域航行船舶基本培训冰的压力的摩擦力一（2）漂移冰盖（浮冰、冰脊或冰山）产生的动压力典型场景：在北极，对于船舶、平台、码头等认识到这种力非常重要。此类问题或多或少等效于江河或三角洲地区的冰在春夏开始融化时。影响因素：力的大小与冰的速度、厚度、温度有关。北极海冰的力随着温度的降低而升高。解决方案在建筑物上建造一个锥形冰带，使冰向上或下破碎换成冰山，足以对任何海上建筑物造成重大损坏3.冰压力极地水域航行船舶基本培训冰的压力的摩擦力一（3）冰块或冰凌积聚在建筑物周围产生的力典型场景江河中，当外流冰遇到建筑物或其他障碍物，冰块积聚在海上，相对薄的浮冰无法通过一个建筑物也会发生密集破冰的港内，出现冰块积聚，类似“冰凌”冰块对建筑物产生水平方向的力冰块积聚，所产生的力是相当大的，没有大的峰值3.冰压力极地水域航行船舶基本培训冰的压力的摩擦力一3.冰压力极地水域航行船舶基本培训冰的压力的摩擦力2009年一（4）潮汐驱动或水平运动积聚的冰产生垂向力产生原因：受潮汐作用，冰盖在垂直方向上运动而对建筑物产生作用力表现：冰与建筑物之间的摩擦力影响：有些时候这种力是毁灭性的3.冰压力极地水域航行船舶基本培训冰的压力的摩擦力一冰的压力和摩擦力二极地水域航行船舶基本培训极地水域海冰与冰区船舶积冰三冰映光与水照云光1.成因与风险二船舶积冰极地水域航行船舶基本培训1.成因与风险二船舶积冰极地水域航行船舶基本培训1.成因与风险二船舶积冰极地水域航行船舶基本培训1.成因与风险二船舶积冰极地水域航行船舶基本培训梁国良船长提供1.成因与风险二船舶积冰极地水域航行船舶基本培训梁国良船长提供二船舶积冰极地水域航行船舶基本培训成因船体积冰可以由淡水形成，也可以由海水形成。船舶积冰的三种主要原因：雾、降水和海水泼溅。相对温暖的海洋表面，水分蒸发遇到低温形成雾、冻雾雨、雨或雪。当空气温度低于海水的冰点约-2℃时，海浪或海水漫过船舶，便会在船上结冰。风险冰堆积在船体和和船舶上层建筑上，会造成稳性不足，严重威胁船舶安全。1.成因与风险雾、毛毛雨、雨或雪在船舶索具上形成积冰，重量增加至不能承受时会坠落，危及甲板上的人员、设备安全。通信设备的天线、绝缘体或雷达天线上积冰，在开始积冰不久，就会导致无线电设备、雷达失灵。与恶劣天气时船舶上浪、低气温所致的海水积冰的冰量相比，淡水积冰的冰量相对较小。2.淡水积冰二极地水域航行船舶基本培训船舶积冰气温低于海水冰点，船舶在狂风巨浪中行驶，在上层建筑和水线上海水不能频繁冲刷的船体上会逐渐形成积冰。积冰随着气温和海水温度降低而逐渐增加，严重时能在较短时间内导致船舶倾覆。强风，伴随-2℃或更低的气温，就容易出现这类危险；而冻雨和的降雪会加剧危险。当风力逐渐增强至6级以上，气温逐渐低于-2℃以下，积冰速度逐渐增强。随着海水温度的降低，积冰也会有所增加。船体积冰速度还受其他因素影响，包括船舶相对于风浪的速度和夹角、每艘船的特殊设计等。3.海水积冰二极地水域航行船舶基本培训船舶积冰通常来说，最危险的船舶积冰是来自海水，多出现在冰岛、格陵兰岛、拉布拉多、巴伦支海甚至北太平洋水域。一艘伴随船头、船侧风缓慢移动的船，在船体上冰的积累难以避免。不同的海水温度，积冰形成所需要的风速和空气温度也不同。一般地，船体积冰的程度按以下三种情形判断：轻度积冰：小于0.7厘米/小时；中度积冰：0.7-2.0厘米/小时；重度积冰：大于2厘米/小时。4.积冰的判断二极地水域航行船舶基本培训船舶积冰三2.对船舶冰凝（冰冻）的监控二极地水域航行船舶基本培训船舶积冰2.对船舶冰凝（冰冻）的监控二极地水域航行船舶基本培训船舶积冰准确预测到积冰、气温和风速三个变量十分困难。除非接收到的冰况预警足够早，否则船舶来不及采取措施来规避具有一定速度的移动低温带。不论何时，当探测到大风或在空气温度低于-2℃，船舶应谨慎面对所有可能出现的异常情况。这些异常变化大部分是因为极地的风引起，风可把冷空气向任何方向传输。如果能够准确地预报风的各要素，船舶就能较快地脱离寒冷水域，开往相对温暖的水域，或者寻找其他庇护场所。5.积冰的避免二极地水域航行船舶基本培训船舶积冰如果无法快速驶向温暖水域脱离低温危害，减少上浪的最好方法是在维持航向的基础上，用最小的航速顶流行驶。如果天气条件不允许此类操作，速度维持在保持航向的最低速度上，减小相对风速。5.积冰的避免二极地水域航行船舶基本培训船舶积冰2.对船舶冰凝（冰冻）的监控二极地水域航行船舶基本培训船舶积冰2.对船舶冰凝（冰冻）的监控二极地水域航行船舶基本培训船舶积冰一冰的压力和摩擦力二极地水域航行船舶基本培训极地水域海冰与冰区船舶飞沫积冰三冰映光与水照云光极地水域航行船舶基本培训1.冰映光2.水照云光三冰映光与水照云光晴朗白天，天空大部分为蓝色，在有冰方向的地平线上冰映光呈明亮的黄色烟雾状，下方比较明亮、阴影在上，其高度取决于到冰原的距离。阴天或低云的白天，几乎不会出现黄色，呈现云上有白色耀眼的光。在太阳和天空的特定条件下，可以同时看到淡黄色和白色耀眼的光。冰映光有时在夜间看到。冰映光少由冰山产生，而是集结的、广阔的冰。冰映光Iceblink极地水域航行船舶基本培训三冰映光与水照云光（2）流冰的预兆

——冰映光（IceBlink）晴朗白天，天空大部分为蓝色，在有冰方向的地平线上冰映光呈明亮的黄色烟雾状，下方比较明亮、阴影在上，其高度取决于到冰原的距离。阴天或低云的白天，几乎不会出现黄色，呈现云上有白色耀眼的光。在太阳和天空的特定条件下，可以同时看到淡黄色和白色耀眼的光。冰映光有时在夜间看到。冰映光少由冰山产生，而是集结的、广阔的冰。白色团状雾预示在近距离会出现冰。1.冰映光Iceblink极地水域航行船舶基本培训三冰映光与水照云光通过低云底部暗纹可以识别，预示无冰水面的通道或路径的方向。高纬度，云上的暗带预示在其方向上有小的无冰水面路径，并有可能与更远距离的无冰水域相连。如果低至地平线，水照云光可能预示无冰水面在能见地平40海里外。当观测距离比云层反射要近得非常多时，雾中黑点提供类似预示。2.水照云光（watersky）极地水域航行船舶基本培训三冰映光与水照云光三冰映光与水照云光极地水域航行船舶基本培训2.水照云光（watersky）（3）无冰水面的迹象水照云光（watersky）——通过低云底部暗纹可以识别，预示无冰水面的通道或路径的方向。高纬度，云上的暗带预示在其方向上有小的无冰水面路径，并有可能与更远距离的无冰水域相连。如果低至地平线，水照云光可能预示无冰水面在能见地平40海里外。当观测距离比云层反射要近得非常多时，雾中黑点提供类似预示。冰区有大浪的声音预示着邻近的周围区域存在大范围的无冰水面。涌浪显著增强，通常意味着涌浪30海里内存在稀疏冰的条件。极地水域航行船舶基本培训2.水照云光（watersky）三冰映光与水照云光第三章极地水域航行船舶一船舶特点二极地水域航行船舶结构与设备三动力设备极地水域航行船舶基本培训四五低温损害船舶冰级简介一船舶特点二极地水域航行船舶结构与设备三动力设备极地水域航行船舶基本培训四五低温损害船舶冰级简介一船舶特点1.极地船舶概述

极地船舶系指所有从事极地水域航行的船舶。极地船舶应设计、装备和建造成具备极地水域作业的能力，以抵御预期冰况、低气温、结冰、高纬度、极昼/极夜、恶劣天气、偏远等环境危险，考虑到与之相适应的极地水域作业限制。

根据船舶设计适用的冰况不同，IMO《极地规则》将极地船舶分为A、B、C三类。其中A类船舶系指设计用于在极地水域至少中厚当年冰，可能包夹旧冰的冰况中操作的船舶；B类船舶系指不包括在A类，设计用于在极地水域内至少薄当年冰，可能包夹旧冰的冰况中操作的船舶；C类船舶系指设计用于在开敞水域或在比A类和B类包括的冰况严重程度轻的冰况中操作的船舶。极地水域航行船舶基本培训一船舶特点1.极地船舶概述国际船级社协会（IACS）《极地级船舶要求》（RequriremetsconcerningPolarClass）按照国际气象组织（WMO）海冰命名法将其分成PC1～PC7七个等级（极地级，PolarClass，简称PC），其中PC1破冰能力最强，PC7破冰能力最弱。极地水域航行船舶基本培训船舶种类冰级适用情况APC1全年，在所有极地水域PC2全年，在中等厚度的多年冰龄状况下PC3全年，在第二年冰龄状况下，可包括多年夹冰PC4全年，在当年厚冰状况下，可包括旧夹冰PC5全年，在中等厚度的当年冰龄状况下，可包括旧夹冰BPC6夏季/秋季，在中等厚度的当年冰龄状况下，可包括旧夹冰PC7夏季/秋季，在当年薄冰状况，可包括旧夹冰CB1*在严重冰况下具有正常航行的能力，且不需要破冰船的辅助B1在严重冰况下具有正常航行的能力，但在需要时应有破冰船的辅助B2在中等冰况下具有正常航行的能力，但在需要时应有破冰船的辅助B3在中等冰况下具有正常航行的能力，但在需要时应有破冰船的辅助无冰级无冰水域一船舶特点1.极地船舶概述极地船舶的特点（1）足够的船体强度，使得船舶能够承受冰压力和冰冲击载荷。（2）充足的动力和推进机械强度，使船舶不至于在冰中失去动力。（3）设备系统在低温环境中能正常运行，保障航行安全。（4）船舶通信导航设备能适应高纬度影响，保证船舶通信顺畅和导航安全。极地水域航行船舶基本培训一船舶特点2.极地船舶分类根据破冰能力分类

（1）破冰船（2）冰区航行船舶（3）冰区加强的船舶极地水域航行船舶基本培训一船舶特点2.极地船舶分类（1）破冰船破冰船指操作特性包括护航或冰区管理功能，动力供给和尺度能适合于在冰覆盖水域从事主动性操作的船舶。不会被困在冰里，能承受所有负荷。破冰船并不追求自由航速，在船型上长宽比较小，使其能够开辟较宽的冰道，并具有良好的操纵性能。破冰船虽然经过特殊设计，也会存在被冰卡住的危险。通常破冰船会在船体两侧设置摇摆水舱，当船体被冰卡住后，摇摆水舱之间迅速地来回抽水，使破冰船发生左右摇摆，从而使船体脱离冰面。根据工作方式不同的破冰船包括：①连续式，适用轻度冰情；②冲撞式，适合在严重冰情中使用。极地水域航行船舶基本培训一船舶特点2.极地船舶分类（2）冰区航行船只，能独立航行冰区。（3）冰区加强的船只，航行性能介于冰区和非冰区，通常需要破冰船的帮助。极地水域航行船舶基本培训一船舶特点2.极地船舶分类根据工作任务分类

（1）极地油船（2）极地LNG船（3）极地多用途船（4）极地散货船（5）极地集装箱船（6）极区海洋工程船（7）极地客船（8）极地渔船极地水域航行船舶基本培训一船舶特点极地水域航行船舶基本培训一船舶特点3.极地破冰船简介俄罗斯破冰船坚不可摧的极地霸主，俄罗斯北极舰队，引领北冰洋的领袖级破冰船.pdf极地水域航行船舶基本培训一船舶特点3.极地破冰船简介美国破冰船北极星号破冰船_百度百科.pdf

英媒：美国在北极部署“希利”号破冰船.pdf极地水域航行船舶基本培训一船舶特点3.极地破冰船简介芬兰破冰船芬兰最新环保破冰船，展现领先世界的技术新突破.pdf极地水域航行船舶基本培训一船舶特点3.极地破冰船简介韩国破冰船Araon号_百度百科.pdf极地水域航行船舶基本培训一船舶特点3.极地破冰船简介中国破冰船雪龙号极地考察船（中国第三代极地破冰船和科学考察船）_百度百科.pdf极地水域航行船舶基本培训一船舶特点4.极地船舶发展1.破冰船数量处于上升趋势2.破冰船的破冰能力不断提高3.破冰船动力系统多样化4.破冰船推进系统的发展极地水域航行船舶基本培训一船舶特点二极地水域航行船舶结构与设备三动力设备极地水域航行船舶基本培训四五低温损害船舶冰级简介二结构与设备1.船体材料与涂层材料的选择极地水域航行船舶基本培训A类船舶B类船舶C类船舶A类船舶通常设计用于长期在极地水域最冷冬季月份操作，船体结构材料的极地服务温度一般选择－40℃及以下。B类船舶通常设计用于季节性在极地水域连续冬季月份操作，船体结构材料的极地服务温度一般选择－15℃～－30℃之间。C类无冰级的极地船舶，如不申请防寒附加标志，其船体结构材料应满足CCS“钢规”中的相关要求。二结构与设备1.船体材料与涂层涂层的选择（1）A类和B类船舶位于冰带区域的船体外板建议使用具有高附着力、耐剥落和低摩擦特性的耐磨涂层（如聚氨酯和环氧型）。（2）位于冰带区域的不锈钢船体外板可不使用涂层，但为防止发生电化学腐蚀，应考虑附加阳极或外加电流保护。（3）船舶与露天区域直接相邻的边界外表面或内表面可应用低温涂层。（4）船舶暴露表面（如甲板、甲板室和上层建筑两端和侧壁、栏杆、舷墙和甲板机械等）可考虑使用能够防冰雪附着的涂层。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置极地船舶船体结构和布置应考虑以下方面：（1）由于北极港口位置偏远和南极缺乏港口设施，船舶配备起货设备的需求。（2）由于极地水域严格环保要求和适当续航力需要，船舶配置足够的液舱容积和备件和供给贮存量的需求；（3）由于严寒和黑暗操作条件，船舶的内部通道、设备操作处所、以及生活设施需要适当加热、绝缘、空调和附加照明等措施；（4）由于冰区操作，生活处所设计考虑破冰引起的噪声和振动；（5）由于护航和拖带操作船舶，尾部甲板设置无障碍区域，包括尾拖带槽口和直升机甲板；（6）驾驶台布置应具有全方位清晰的视野。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置极地船舶结构形式和布置应充分考虑其预期进入极地水域的任务，以确保其有效适应相关的寒冷环境、偏远地区及其存在的海冰状况等操作条件。船舶冰区航行能力选择取决于在冰覆盖水域相对于开敞水域航行的时间量、操作航线的冰状态，以及破冰船护航服务可用性和费用。通常，以破冰作业为主要任务的极地船舶期望达到的冰区操作性能如下所示：极地水域航行船舶基本培训冰况冰区操作性能正常冰状态达到10～12kn常规航速较严重冰状态达到6kn左右的较低航速给定冰厚度条件下（2.5m以上）维持最低2kn的持续航速二结构与设备2.船体结构与布置极地船舶船体形状设计需要考虑冰区和敞水性能的平衡，要考虑到：冰区性能，包括极地级、破冰能力等；开敞静水性能，操纵能力，主尺度选择，建造成本和维护；船舶类型等。对于船舶的结构设计主要考虑可预见冰况下预期的整体和局部的结构载荷。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置极地船舶船首形状设计极地船舶的船首形状应适合于冰覆盖水域的冰状况。A类极地船舶应采用破冰首，避免采用球鼻首和钝直首。B类极地船舶可以采用传统型首部形状，包括球鼻首和钝直首，但须限制其首部冲撞冰块的操作。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置极地船舶船首形状设计为获得更好的冰区航行能力和高效的排冰效率，目前设计破冰船的趋势通常是增大外倾角、降低水线角、降低首柱角和纵剖线角。外倾角（FlareAngle），增大外倾角有利于破冰和浸没效率水线角（WaterlineAngles），降低水线角有利于排冰效率首柱角（StemAngle）和纵剖线角（ButtockAngle），降低首柱角和纵剖线角有利于破冰和浸没效率船首可考虑安装冰足（icefoot）/冰鳍（icefin)，以防止船体撞击冰块损坏和限制船舶骑上冰的程度极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置极地船舶中部设计选择船舶中部的形状应考虑到其对阻力、适航性、建造成本和载重量的影响。具有高冰级破冰能力的极地船可考虑沿船中部设置垂向倾斜舷侧，一般取8°以利于压弯式破冰。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置极地船舶船尾设计极地船舶的尾部形状设计应使船舶在后退操作时，有利于对推进系统推进装置的保护。。对设计具有尾向破冰能力的船舶，其尾部区应按首部区和首部过渡区的要求进行设计，并考虑在舵后设置冰刀，以偏转和劈开浮冰块，防止舵和螺旋桨过度撞击冰块。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置极地船舶油舱污油水舱布置A和B类极地船舶的所有单个容量大于30m3的燃油舱、残油（油泥）舱和含油舱底水储存柜均应以不小于760mm的间距与船体外壳进行分隔。A和B类极地非油船的所有载运油类的货舱均应以不小于760mm的间距与船体外壳进行分隔。A和B类极地油船，不管载重量，整个货舱长度应予以保护。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置液舱保护极地船舶的压载舱和/或淡水舱部分或全部位于轻载水线或低位冰区水线（LIWL）以上，并接邻船壳或者露天甲板，应考虑适当的留空容积，一般为10%，以防止压载水和淡水冰冻膨胀的影响。全部位于轻载水线或低位冰区水线以下（取小者）的压载水舱一般无需加热，但服务于该水舱的管系（包括透气管）应防止冰冻堵塞。长期在低温环境操作的极地船舶，部分或全部位于轻载水线或低位冰区水线（LIWL）以上并接邻船壳或者露天甲板的压载舱和淡水舱，应设置适当的防冰冻系统和温度监视系统。防冰冻系统主要采取加热、循环和吹泡系统。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置液舱保护蒸汽加热盘管，是最有效和最常用采用的防冰冻系统。压载水充分内循环被认为是利用压载舱内底部和表层存在自然的水温差异进行循环的一种短期有效的防冻措施。吹泡系统是一种通过不停扰动促使压载水局部内循环以到达防冻的措施，不适合于极端严寒的气候条件下使用。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置透气口布置透气口，特别是那些迎风的透气口布置应减少因外部飞溅积冰，导致阻塞，以免泵送时引发舱内压力发生变化，进一步导致舱柜或船体结构损坏。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置上层建筑A和B类极地船舶的驾驶台翼桥应采用全封闭结构，首部区域可通过设置封闭或围蔽处所以保护锚泊设备和操作人员。居住舱室应具备保暖设施；相对湿度保持在30%～70%范围内，，并能持续保温至不低于18°C；空气流通应符合标准；通风管使用不可燃绝缘物包覆；通风进口和出口应采取保护布置或伴热措施。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置加热区域布置加热区域主要包括：安全到达船首区域、救生艇、救助艇等的步桥和梯道；脱险通道的出口；救生艇、艇架、救生筏和降放区域；救生设备的储存设施；消防系统的给水分配系统；航行设备（例如雷达）；驾驶室的窗户；包括锚机、锚链和锚链筒在内的甲板锚泊区域。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备2.船体结构与布置防冰冻措施防冰冻措施主要有：（1）遮蔽布置；（2）电伴热或蒸汽；（3）手动工具除冰；（4）低温油脂保护；（5）设置气泡发生装置。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备3.舵设备和船体附属设备舵设备高冰级船舶以及破冰船的舵，可设置更多的舵销（及舵钮）来将舵叶上的冰载荷更均匀地传递到船体结构上。冰级船舶的舵主要考虑正车转舵和倒车两种工作模式。当正车转舵时，冰载荷作用在侧面，主要考虑作用在挂舵臂上的冰载荷；当倒车时，冰载荷直接作用在尾部，主要考虑作用在舵叶上的冰载荷。极地水域航行船舶基本培训二结构与设备3.舵设备和船体附属设备船体附属设备为防止冰挤入到舵顶部和船体结构之间，降低舵顶部的冰载荷，可设置钢制板或铸件制成的冰刀。冰刀应延伸到压载水线以下，且与船体结构相连。极地水域航行船舶基本培训一船舶特点二极地水域航行船舶结构与设备三动力设备极地水域航行船舶基本培训四五低温损害船舶冰级简介三动力设备1.主推进装置船舶推进系统包括原动机、齿轮装置、轴系和螺旋桨等：（1）系统设计应基于螺旋桨和海冰作用导致的载荷和振动，螺旋桨受损不应导致轴系损坏；（2）海冰可能导致螺旋桨瞬时卡阻，相关附件的设计应考虑预期的冰载荷，以及所安装在船体上的位置。推进机械应有足够的强度，并采取有效措施防止原动机超速、过扭矩、过载和过热；（3）推进系统为提高冰区操作效率，可通过选用适当的发动机类型和发动机控制系统以使冰桨作用期间发动机扭矩提高或控制至一个稳定的水平；（4）增加转动质量惯性矩可提高整个推进系统的冰区性能，可考虑通过增加转子或轴系的直径和质量，和/或添加一个飞轮来实现。极地水域航行船舶基本培训三动力设备1.主推进装置推进功率的确定（1）破冰力的能力；（2）冰区操作模式。极地水域航行船舶基本培训三动力设备1.主推进装置推进形式的选择对于冰区航行船舶，通常需要在较低航速下发出足够的推力以支持破冰前行，因此应选择低转速大扭矩的推进系统。低转速下的交流推进电机具有更高的输出扭矩，大转速范围下的恒功率特征、恒定功率模式、快速上升扭矩、高惯性矩（对螺旋桨转速下降产生瞬时阻力）、推力转向迅速等。如果采用柴油机通过轴系直接驱动螺旋桨的推进形式，应尽可能采用可调螺距螺旋桨，且要求螺距改变尽可能迅速。采用导管螺旋桨可以提高船舶系柱和低速下的推力，也有助于保护桨叶。但是，导管螺旋桨易于受到海冰堵塞，因此要求有迅速改变推力方向的能力以清除堵塞的海冰。极地水域航行船舶基本培训三动力设备1.主推进装置推进螺旋桨极地航行船舶的螺旋桨发生塑性变形，通常不会导致推进轴发生损坏。极地船的螺旋桨一般采用可拆卸形式的桨叶，而非采用整体铸造的形式，便于维修或更换。定距桨（FPP）结构简单且强度较高；但侧斜较大的定距桨叶梢更易于受损，不适合在冰区使用。调距桨（CPP）可维持稳定的发动机负荷，但当螺距被调小以降低船速后，恢复高航速需要较长的时间。可转向推进器（Azimuth）和可转向吊舱推进器（Azipod），有助于减小螺旋桨的重量和尺寸，并可提高船舶操纵性，降低能耗。极地水域航行船舶基本培训三动力设备1.主推进装置低温环境时主机的性能保障冷却水和燃烧空气的正常和适度供给，有助于改善主机性能。发动机燃烧空气温度下降会有助于降低油耗，但进气温度过低发动机可能发生超负荷，甚至导致发动机起动失败。可采取规避措施：进气预热；吸入已加热的机舱空气；进气端在扫气空冷器旁通（控制扫气压力，如果允许降低主机负荷，也可不旁通）；排气端在废气透平旁通（有效控制燃烧、空气的进气量）等。极地水域航行船舶基本培训三动力设备1.主推进装置压缩空气系统冰区航行的船舶，适当考虑增加起动压缩空气的储存量。冰区航行的船舶，控制空气需要足够干燥，露天和低温处所布置的杂用空气也需要足够的干燥，以防管路中因产生凝水而发生冰冻。极地水域航行船舶基本培训三动力设备1.主推进装置冷却水系统海水摄入防冰塞措施：布置位置应远离海冰；使用挡板、围堰、滤器和其他措施把水和冰隔离；冷却系统的热水回路注入加热；设置数量：PC1至PC5冰级要求的船舶，应至少有2个海水箱布置成冰水箱。每个冰水箱的计算容积对应于总安装功率，每750kW应至少配1m3冰水箱。对于PC6和PC7，则应至少有1个海水箱布置成冰水箱，最好靠近中心线布置。海水门顶部尽可能高，引至海水舱的管路进口尽可能低。极地水域航行船舶基本培训三动力设备1.主推进装置冷却水系统IMO和IACS对冷却水系统的要求：极地水域航行船舶基本培训特点海水门内如设置挡板，其高度通常应超过水线。海水门内如设置围堰，其高度通常低于水线。海水门内挡板上可布置有加热盘管，海水门顶部可设有水密人孔盖或小舱口盖。利用蒸汽吹除、布置蒸汽盘管和伴行管来除去可能吸入的碎冰。三动力设备1.主推进装置冷却水系统加拿大北极水域航行要求：极地水域航行船舶基本培训特点海水门的高、低进水格栅尽可能远离。围堰形式的海水箱能解决海水吸入管阻塞的问题。海水箱顶部的除冰回路可接入蒸汽或热水。使用压载舱压载水作为冷却水的备用来源。三动力设备1.主推进装置冷却水系统俄罗斯北极水域航行要求：极地水域航行船舶基本培训特点海水吸入筛具有过滤海冰的作用。冷却水再循环融冰。冰水箱在水线以上设置人孔。设置带截止阀的透气管。设置空气或蒸汽吹除管。三动力设备1.主推进装置发动机滑油选型对于可能需要在低气温环境下工作的发动机，需特别注意其滑油应按制造商的推荐保持适当温度以使机器正常起动。极地水域航行船舶基本培训发动机润滑油型号环境温度（℃）最低最高SAE0W-20-4010SAE0W-30-4030SAE0W-40-4040SAE5W-30-3030SAE5W-40-3050SAE10W-30-1840SAE10W-40-1850SAE15W-40-9.550三动力设备2.操舵装置极地级（PC级）船舶操舵装置附加要求：转舵机构的有效扭矩应考虑船舶在开敞水域下的设计航速（最大18kn）乘以放大系数。应设有扭矩释放措施以保护转舵机构，按照以下转舵速度转舵时，液压系统不应出现过大的压力升高。极地水域航行船舶基本培训冰级PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7放大系数553331.51.5冰级PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7转舵速度（°/s）10107.57.57.566三动力设备3.甲板设备锚机：布置在甲板上的锚机可能会由于海水飞溅而冻结，因此应使用加热或遮蔽措施，或将锚机布置首楼内或在甲板以下。如果将锚机布置在甲板上，应尽可能在驾驶室设置应急释放装置。应力较大的部件在设计时应考虑到预期最低的环境温度，并尽可能保证减速齿轮、刹车等活动部件不被冻结。极地水域航行船舶基本培训三动力设备3.甲板设备拖带绞车、抛绳器、扶手栏杆：拖带绞车的设计应考虑到船舶可用的推力。所有极地航行的船舶都应配备可将应急拖带绳索抛向拖船的设备。作为扶手的栏杆（如梯道或逃生通道处）应提供防冰保护，如使用伴热装置或防冰涂层。极地水域航行船舶基本培训三动力设备3.甲板设备甲板管系：气温下降使空气和货物之间温差加大，并会导致装卸货时管路热膨胀。沿船舶长度纵向布置的管路不需要有更多的考虑，沿船舶宽度横向布置的管路在固定时需要额外考虑上述膨胀量。甲板货物、扫舱管路、加油管路和油渣外输管路可以设有伴热。采取适当布置以防止甲板阀的操作结构冻结。货物透气布置应适合于拟定的操作条件。伴热系统主要有电缆、热水、蒸汽和加热的乙二醇。极地水域航行船舶基本培训三动力设备4.电气设备旋转电机：安装在露天甲板和低温处所的发电机和电动机应设置防冷凝装置。应急发电机应确保在低温环境下随时可用，可以采用装设恒温控制的电加热器的保护罩，以确保立即可用。若从通风系统进入应急发电机室的空气为寒冷空气时，应急发电机室还应设置额外的加热设施。极地水域航行船舶基本培训三动力设备4.电气设备配电和控制设备：安装在露天甲板和低温处所的分电箱、配电板和控制设备应设置防冷凝装置，可通过配备加热元件来达到该目的。蓄电池：蓄电池需要良好的固定措施，以避免在穿过冰区时因冰块撞击船舶而出现过大的位移。冰或雪的积聚不应阻碍蓄电池室的通风管道，以确保蓄电池释放的爆炸性气体的消散。电缆：若未经特殊注明，船用电缆的护套和绝缘层适合最低气温为-25℃的环境，因此预期在更低气温环境下使用的电缆可能会要求采用特殊材料制成护套和/或绝缘层。极地水域航行船舶基本培训三动力设备5.其他辅助设备首侧推：由于冰覆盖的格栅阻止海水进入管隧以及冰截留在管隧的情况发生，应尽量避免在冰区中使用首侧推。如需在冰区中使用首侧推，建议采取措施避免首侧推失效。首侧推可采用360°全回转可收回式推进器，当此推进器收回时，外板应与船体齐平以减小船体阻力。辅助破冰系统：具有破冰能力的极地船舶可考虑配置破冰辅助系统，以减少阻力，或改进推进新性能。辅助系统有：船体使用低摩擦涂层；船首和船中泵压缩空气的气泡系统；倾侧水舱。辅助破冰系统功率计入主推进功率。极地水域航行船舶基本培训一船舶特点二极地水域航行船舶结构与设备三动力设备极地水域航行船舶基本培训四五低温损害船舶冰级简介四低温损害1.低气温条件下设备和机械的局限性相关术语：极地服务温度（PST），系指为预期在低气温操作船舶规定的温度,该温度应设为低于预定极地水域操作区域和季节的最低日均低温（LMDLT）至少10℃。设计服务温度（DST），系指设计时为船舶设定的用于衡量材料、设备和系统在低气温环境下服务性能的一个温度指标，一般应设为低于拟定的船舶操作区域和季节的最低日均低温（LMDLT）至少10℃，设计服务温度（DST）数值上等于极地服务温度（PST）。极地水域航行船舶基本培训四低温损害1.低气温条件下设备和机械的局限性低气温条件下材料的机械性能局限性：低温脆性是金属材料的重要特性之一，金属及合金的断裂韧性随屈服强度的增加而减少，金属材料的冷脆断裂破坏是无法预告和控制的，一旦发生瞬间整体构件崩溃，其危害性极大。船体的焊接是低温材料工艺中关键环节，在低温环境下船体的焊缝容易出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷。在低温条件下工作的零件，最低温度必须高于材料的临界脆化温度极地水域航行船舶基本培训四低温损害2.极地水域常见的船体设备损坏常见的船体设备损坏主要有：受冰载荷和/或低气温环境的影响，极地船舶船体结构容易脆性断裂。极地水域富含溶解氧易导致船体腐蚀严重。螺旋桨及舵叶在冰区内运动时遭受冰载荷的冲击破坏。各种管系在低温环境下容易冰冻。主机和发电机在低温环境起动困难。冷却水系统吸入碎冰导致管路堵塞。极地水域航行船舶基本培训四低温损害3.船体设备损坏控制避免船体设备损坏的措施主要有：根据冰区操纵特性和考虑船体结构和螺旋桨加强，合理操纵船舶。采用合理的涂层。航行和通信设备采取保暖和加热保护措施。甲板管系提前排空、隔离。甲板设备和系统使用防冻部件、润滑油、液压油等，设置防护罩，加热盘。室内机器设备和系统设置加热盘，减少或者关闭通风。极地水域航行船舶基本培训四低温损害4.船舶冰载荷通常情况下首部区域的冰载荷最大、底部区域的冰载荷最小。(1)船体驶过平整冰时，冰排将沿船体发生多种模式的破坏，而其中由船肩处引发的大面积弯曲破坏则导致极值冰阻力的出现。(2)船体驶过碎冰航道时，大部分碎冰块经历“漂移-碰撞-翻转”等一系列运动过程，而另一部分大尺寸碎冰块遭遇阻碍发生重叠并导致冰排边缘的再次破坏，最终引发极值冰阻力的出现。（黄焱大型运输船极地平整冰区航行阻力的模型试验2016）极地水域航行船舶基本培训一船舶特点二极地水域航行船舶结构与设备三动力设备极地水域航行船舶基本培训四五低温损害船舶冰级简介五船舶冰级简介1.船舶冰级国际船级社联合协会（IACS）颁布了统一要求UR-I（POLARCLASS），规定了极地冰级，但是由于该要求还有待补充完善，因此目前执行性不是很强。芬兰和瑞典海事局（FMA&SMA）制订的《芬兰——瑞典冰级规则》（FSICR），适用于当年冰况、冬季航行于北波罗的海的船舶。俄罗斯船舶登记局（RMRS）制订的LU船级在冰级定义上也涵盖了与FSICR近似等效的当年冰冰级。极地水域航行的船舶还必须遵守《加拿大极地航行防污染规则》（CasPPR，1972），并满足其冰级要求。极地水域航行船舶基本培训五船舶冰级简介1.船舶冰级各船级社冰级符号与《芬兰-瑞典冰级规则》（FSICR）对应关系极地水域航行船舶基本培训FSICR层冰厚度/mABSBVCCSDNVGLLRNKRINACASPPRRMRSIACSIASuper1.0IAAIASB1*ICE-1A*E41ASIASuperIASALU5PC6IA0.8IAIAB1ICE-1AE31AIAIABLU4PC7IB0.6IBIBB2ICE-1BE21BIBIBCLU3-IC0.4ICICB3ICE-1CE11CICICDLU2-五船舶冰级简介1.船舶冰级冰级船舶冰区航行能力极地水域航行船舶基本培训RMRS冰级CCS冰级冰级船舶能力冰况层冰厚（m）时间操作模式

PC1所有极地水域3全年

LU9/Arc9PC2中等厚度的多年冰3全年

LU8/Arc8PC3第二年冰并夹有老冰2.5全年

LU7/Arc7PC4当年厚冰并夹有老冰；1.2全年

LU6/Arc6PC5中等厚度当年冰并夹有老冰0.7-1.2全年

LU5/Arc5PC6中等厚度当年冰并夹有老冰0.7-1.2夏季/秋季

B1*在严重冰况>1.0

独立LU4/Arc4LU3/Ice3PC7当年薄冰并夹有老冰0.3-0.7夏季/秋季

B1在严重冰况0.5-1.0

破冰船护航LU2/Ice2B2中等冰况0.3-0.5

破冰船护航LU1/Ice1B3轻度冰况0.15-03

破冰船护航LU4/Arc4B渤海湾浮冰0.1-0.15m

独立（1）PC1-7执行IACSPC规范。（2）当年冰是新冰不超过一个冬季的海冰，IMO认为厚度为0.2～1.0m，WMO定义为0.3～2.0m。按照极地船级，WMO对海冰的描述进行专业术语规范：PC1：全年在所有极地水域；PC2：全年在中等厚度的多年冰龄状况下；PC3：全年在第二年冰龄状况下，可包括多年夹冰；PC4：全年在当年厚冰状况下，可包括旧夹冰；PC5：全年在中等厚度的当年冰龄状况下，可包括旧夹冰；PC6：夏季/秋季在中等厚度的当年冰龄状况下，可包括旧夹冰；PC7：夏季/秋季在当年薄冰状况下，可包括旧夹冰。五船舶冰级简介2.不同冰级船舶的局限性IMO发布了极地操作限制评估风险指数系统（（PolarOperationalLimitsAssessmentRiskIndexingSystem，POLARIS）。该系统是一种基于区域实际冰况的航行控制方法。通过赋予冰类型对应冰级的风险指数值（RIVs），对遭受到的每种冰体计算一个风险指数总值（RIO），为制定航线计划和/或实时操作或限制操作提供决策依据。极地水域航行船舶基本培训五船舶冰级简介3.破冰能力破冰能力一般系指船舶以一个持续航行的航速在某种类型冰100%覆盖的层冰最大厚度，可加雪覆盖厚度。极地航行船舶按其设计用途，分为首向破冰能力、尾向破冰能力、无破冰能力。极地水域航行船舶基本培训第四章极地水域船舶航行一存在冰和冰山时的安全航速二极地水域航行船舶基本培训极地水域船舶航行对压载舱的监控三极地水域货物操作知识四对机器负荷和冷却保持警惕五穿越冰区的安全程序一存在冰和冰山时的安全航速二极地水域航行船舶基本培训极地水域船舶航行对压载舱的监控三极地水域货物操作知识四对机器负荷和冷却保持警惕五穿越冰区的安全程序（1）存在冰山、冰岩(growlers)或多年冰残余的开阔水域(openwater)；（2）冻结有多年冰浮冰块(floes)的一年冰；（3）含有多年冰的浮冰群（packice）；（4）在非常浅的水道中，船舶下的冰聚集.原因：多年冰越坚硬，其危险就越大，多年冰中的盐分低。1.危及航行的冰情一存在冰和冰山时的安全航速极地水域航行船舶基本培训应对存在冰山、冰岩(growlers)或多年冰残余的开阔水域——黑暗或能见度降低导致观察情况变糟糕，首要的事情通过降低航速。如果船舶要保持一个紧迫的航行计划，会使船员陷入两难境地。1.危及航行的冰情极地水域航行船舶基本培训一存在冰和冰山时的安全航速应对冻结有多年冰浮冰块(floes)的一年冰——冰上经常会覆盖有雪，更难判断。解决方案是把海域分为不同的区域，指导船舶降速。这是在加拿大极地水域使用的方法。雷达（SAR）卫星也能够探测到冰的寿命，因此也是一种非常好的判断方法，对值班人员来说。通常需要冰清数据已经经过专家的诠释。1.危及航行的冰情极地水域航行船舶基本培训一存在冰和冰山时的安全航速1.危及航行的冰情极地水域航行船舶基本培训一存在冰和冰山时的安全航速应对含有多年冰的浮冰群（packice）——将会更加危险除非在此类型冰中航行的船舶带有必要的冰级（ICE或DNV的POLAR）。也会产生局部和全面的冰压力，快速冻结的危险和随之而来浮冰危险迫在眉睫。1.危及航行的冰情极地水域航行船舶基本培训一存在冰和冰山时的安全航速通过冰区的速度控制

船速太慢，船舶容易被冰困住；船速太快，船舶存在与浮冰碰撞受损的危险。

船舶撞击冰产生的冲击力的大小，与其吨位和速度有关，与速度的平方成正比。

2.安全航速海况船速选择冰量小于4/10~5/10可常速航行冰量6/10~7/10应慢速航行冰区夜航应较白天为低能见度不良应降速至保持舵效极地水域航行船舶基本培训一存在冰和冰山时的安全航速破冰船护航护航编队船舶的航速由破冰船决定。在稀疏冰区域航行，如果能够确定不会与浮冰发生碰撞，航速可以维持在6-7kn。当冰量为4/10时，航速可维持8kn，冰量每增加1/10就减速1kn。在密集冰区域航行，当编队船舶间距变小，船舶航速不应超过5kn。除了冰的密集程度，冰的厚度和硬度、积雪层、冰上融池以及承受压力的冰也应考虑在内。

2.安全航速极地水域航行船舶基本培训一存在冰和冰山时的安全航速一存在