冰冻对船舶的主要影响
冰冻对船舶的影响可以概括为以下几个核心方面：航行操纵性、结构强度、机械设备、人员安全以及港口作业。
对航行操纵性的影响
这是冰冻最直接、最危险的影响之一,直接关系到船舶的航行安全。
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- 增加船舶重量和吃水： 船体、甲板、上层建筑、桅杆、货舱盖等部位结冰后，会增加船舶的总重量，导致吃水增加，这不仅减少了船舶的储备浮力,还可能使船舶低于安全航道的水深限制。
- 改变船舶重心和稳性：
- 重心升高： 冰层通常形成在船舶的上部结构（甲板、栏杆、桅杆等）,这会导致船舶的重心显著升高。
- 稳性恶化： 重心升高会急剧降低船舶的初稳性高度（GM值），使船舶变得非常“不稳定”，在风浪中，船舶更容易发生剧烈摇摆，甚至导致倾覆，历史上著名的“自由企业先驱号”（Herald of Free Enterprise）翻沉事故，部分原因就是车辆甲板上的水没有及时排出，导致自由液面效应和重心升高,稳性丧失。
- 舵效失灵： 舵叶如果结冰，会增加其重量和表面粗糙度，导致舵的水动力性能下降，航向控制能力减弱，船舶转向困难,航迹难以保持。
- 螺旋桨效率下降： 螺旋桨桨叶和毂部结冰会增加其旋转阻力，同时改变桨叶的剖面形状，导致推力严重下降，航速降低,主机负荷异常。
- 增加风压侧面积： 上层建筑和桅杆上的冰层，极大地增加了船舶的受风侧面积，在强风下，船舶更容易发生偏航,保向和转向变得更加困难。
对船体结构的影响
- 增加结构负荷： 船体和甲板上积累的厚冰重量，会直接对船体梁、甲板板、舱口盖等结构产生额外的应力,长期或过量的积冰可能导致结构变形甚至损坏。
- 冰载荷冲击： 在航行于冰区或遭遇浮冰时，船体直接与冰块发生碰撞和挤压，这种冰载荷会对船体壳板、舷侧结构造成巨大的冲击压力，可能导致凹陷、裂缝甚至板架破裂，对于非破冰船而言,这是非常危险的。
- 腐蚀加剧： 融化的冰水（尤其是含盐分的冰）会长时间滞留在船体结构的角落和缝隙中，形成潮湿环境,加速船体钢板的腐蚀。
对机械设备的影响
- 主机和辅机：
- 冷却系统故障： 海水冷却系统的海底阀格栅容易被冰块堵塞，导致冷却水供应不足，使主机和辅机因过热而停车或损坏,这是冰区航行中最常见的机械故障之一。
- 燃油系统： 燃油中的水分在低温下可能结冰，堵塞滤器,导致供油中断。
- 甲板机械：
- 锚机和绞缆机： 锚链和缆绳上会结冰，使其变得沉重且难以操作，增加了锚机和绞缆机的负荷,甚至可能导致其过载损坏。
- 舵机系统： 舵机液压管路在低温下可能变得粘稠，影响响应速度；舵机本身也可能因过冷而启动困难或运行不畅。
- 安全设备：
- 救生设备： 救生艇、救生筏的存放和释放设备可能因结冰而被冻结,导致在紧急情况下无法正常使用。
- 消防设备： 消防栓、水龙带等如果结冰,将无法在火灾时正常使用。
对人员安全和作业的影响
- 甲板湿滑： 甲板、梯子、通道等处结冰或结霜，变得异常湿滑，极易导致船员滑倒、摔伤等工伤事故。
- 视线受阻： 船桥的窗户、瞭望台、导航灯和信号灯可能被冰霜覆盖，严重影响驾驶台的视线，增加了碰撞、搁浅等事故的风险。
- 作业困难： 甲板上的任何作业，如系泊、带缆、货物装卸、设备维护等,都会因结冰而变得极其困难和危险。
对港口和锚地的影响
- 码头设施结冰： 码头上的系缆桩、输油臂、梯子等设施结冰,给船舶靠离泊作业带来巨大困难。
- 航道堵塞： 锚地或航道内形成的冰山或大面积浮冰，会堵塞航道,阻碍船舶航行和锚泊。
- 装卸作业中断： 港口起重机、输油管路等设备可能因低温和结冰而无法正常工作,导致货物装卸作业中断。
应对措施与预防方法
为了应对冰冻带来的威胁,船舶和港口通常会采取一系列预防和管理措施：
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航行前准备：
- 制定冰区航行计划： 避开已知的严重冰区,或在安全时机通过。
- 检查和保养： 对主机、辅机、舵机、锚机等关键设备进行全面检查,确保其处于良好状态。
- 备足物料： 准备好足够的融冰剂（如盐）、防滑垫、保暖衣物、个人防护装备等。
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航行中措施：
- 调整航速和航向： 减速航行可以减少浪花飞溅到甲板上，从而减缓结冰速度,必要时调整航向以避开最严重的结冰区域。
- 连续除冰作业：
- 人工除冰： 船员使用大锤、撬棍等工具敲打甲板、上层建筑和桅杆上的冰块,这是最直接但也是最危险和耗时的方法。
- 机械除冰： 使用蒸汽、热水或高压水枪冲刷结冰部位，这效率较高,但需注意不要损坏油漆和设备。
- 化学除冰： 在关键部位（如甲板、通道）撒布融雪盐或化学除冰剂,但需注意其对环境和船体结构的腐蚀性。
- 加强瞭望和沟通： 保持不间断的瞭望,及时向全船通报结冰情况和除冰进展。
- 监控船舶状态： 密切关注船舶的稳性、吃水、主机负荷等参数,发现异常及时处理。
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设计与技术应对：
（图片来源网络，侵删）- 破冰船： 具有特殊加厚和加强的船体，以及大功率主机，能够开辟航道,为其他船舶护航。
- 冰级船舶： 根据不同的冰级符号（如Finland-Swedish Ice Class 1A Super, Russian Ice Class Arc5等），船舶在结构强度、主机功率、稳性等方面有相应的设计要求,以适应不同程度的冰区航行。
- 防冰涂层： 在船体、甲板等部位使用特殊涂料,使冰层难以附着或易于脱落。
冰冻是船舶航行中一个不可忽视的严重威胁，它不仅会严重影响船舶的操纵性能和稳性，直接威胁航行安全，还会对船体结构、机械设备和人员安全造成多重损害，对于在寒冷海域航行的船舶而言，充分的事前准备、航行中的严密监控和及时的除冰作业是确保安全的关键，了解并应对冰冻影响,是每一位海员和航运管理者的必备技能。
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