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核动力破冰船开路 打响极地生意经

2019-10-10 10:39:08 来源: 中国船舶报 作者:
摘要:为了更好地开发北极,改变因外部条件造成的商业步伐“停滞”局面,破冰船的更新换代时刻已经开启。

  原标题:核动力破冰船开路,打响极地“生意经”

  为了更好地开发北极,改变因外部条件造成的商业步伐“停滞”局面,破冰船的更新换代时刻已经开启。

  在技术层面,船舶常态化穿行北极圈,就意味着破冰、耐寒、船型加强等冰区造船技术的革新升级。

  目前,破冰技术的发展主要集中在新型船体、辅助破冰技术和推进装置等方面,其发展趋势主要表现在以下三方面——兼顾多任务多功能;激光切冰,破冰能力更强;低碳环保,易维护。

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  “北极”号

  近日,俄罗斯破冰船运营商Rosatom子公司Atomflot与JSC Baltic船厂签订了2艘核动力破冰船的建造合同,订单金额超过1000亿卢布(约15亿美元)。其中,部分资金将由俄罗斯政府提供,其余部分由Rosatom及Atomflot提供。这两艘船计划分别于2024年12月和2026年12月交付。

  该型船是世界上最大的破冰船,可破三米厚冰,总长173.3米,型宽34米,配有53名海员,最高航速22海节,可在北海航线全年通行。

  Atomflot有关负责人表示,北海航线对核动力破冰船的需求随着货流量的增长而增长,这也意味着全新核动力破冰船的时代仍在继续。

  近年来,俄罗斯凭借独特的地理优势,在北极地区频频发力,通过打通多条北极航线,大力开采油气和矿产资源,不断挖掘北极的商业潜力,以确保国内经济稳定发展。同时,俄罗斯制定了长远的核动力破冰船发展规划,以捍卫俄罗斯在北极地区的重要战略利益。

  除了俄罗斯,靠近北极地区的其他国家也一直视北极为重大“藏金”区。利用北极航道为商船运输铺路、深度挖掘北极油气资源以抢占商业制高点、占据北极一席之地彰显国家综合实力,这些都成为全球各国“迷恋”北极的重要原因。而要想顺利进军北极,破冰船成为开路者必备的“手杖”。在需求的刺激下,科技发展也不断推动新概念在破冰船上的应用。未来,大功率、多用途、环保型将成为新型破冰船的发展趋势。

  近水楼台先得月

  俄罗斯国界线沿北冰洋绵延近2万公里,这般独特的地理位置,让俄罗斯在北极资源开采和商船运输中占据了天时地利。

  据俄罗斯科学院评估,俄罗斯自然资源绝大部分储量集中在北极地区,其中,黄金占40%、石油占60%、天然气占60~90%,铬和锰占90%,铂族金属占47%,原生钻石占100%。根据总体评估结果,北极地下的矿产资源价值超过30万亿美元,其中三分之二是能源资源。北极地区矿产资源勘探总成本约为1.5万亿美元。就近年来俄罗斯国内生产总值看,其中的10%由本国企业在北极生产经营活动创造,且该比例在未来将会继续增长。随着全球气候变暖,冰层的不断融化也为俄罗斯更好地涉及北极资源带来了福音。就航线看,俄罗斯可以通过欧亚海港最短航线——北极航线,进行矿产开采和运输工作,从而获取可观的经济利益。

  《华尔街日报》曾报道,到2021年北极航线货运量将达1500万吨/年。而俄罗斯经济发展部表示,因南坦别伊凝析气田开发、亚马尔液化天然气(LNG)运输等工程的深入推进,2020年北极航线货运量将达到3100万吨。俄罗斯国家原子能公司也表示,2024年,该数据将达4000万吨,2029年将增长到8000万吨。

  对俄罗斯而言,近年来先后订购多艘核动力破冰船,主要是为了北极开发和北极航线,但更多的是出于经济利益考虑。有数据显示,北极航线中,来自俄罗斯国内和欧亚货物的运输总量在不断增长,从2011年不到200万吨增长到2016年的727万吨。这一增长主要归功于俄罗斯石油天然气公司和国际财团在北极地区开发大型能源。

  天然屏障是关键

  值得一提的是,经济利益虽然是一国发展的重要目的,但利用天然屏障确保一国安全,才是终极目的。

  由于俄罗斯靠近北极,北方舰队更是以科拉半岛为基地。因此,北极航线和北极地区直接关系着俄罗斯的安全。

  2008年10月17日,时任俄罗斯总理普京表示,俄罗斯必须制定长远的核动力破冰船发展规划,以捍卫俄罗斯在北极地区的重要战略利益。因此,俄联邦政府拔款170亿卢布,安排由圣彼得堡冰山设计局设计、巴尔季斯基扎沃德造船厂建造第三代核动力破冰船。为了维持“霸主地位”,2012年10月,俄罗斯起草了2030年造船计划,在造船方面着力强调海洋大陆架项目以及破冰船的建造,到2030年,俄罗斯的破冰船需求量将扩大至26艘。

  2016年6月10日,俄海军破冰船“伊里亚·穆罗梅茨”号下水,这是俄罗斯45年来首次新增大型破冰船,用以保障俄军在北极的活动。2016年6月16日,世界动力超强的破冰船“北极”号下水,该船配备极地专用的核反应堆,破冰厚度可达3米,是当今世界上最强大的破冰船,另外两艘“西伯利亚”号和“乌拉尔”号也将于2020年前建造完毕。

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  "西伯利亚"号图片来自俄罗斯卫星通讯社

  目前,俄罗斯是世界上拥有破冰船数量最多的国家,在北极部署有约40艘破冰船,其中4艘为核动力破冰船。据外媒报道,俄罗斯总统普京于今年4月表示,俄罗斯正在加紧建造破冰船。到2035年,俄罗斯的北极舰队将拥有至少13艘重型破冰船,其中9艘为核动力破冰船。俄罗斯副总理罗戈津·德米特里·奥列戈维奇曾公开表示,要实现北极航线全年通航,俄罗斯需要拥有5~6艘功率为60~110兆瓦的核动力破冰船、14~18艘功率为16~30兆瓦的常规动力破冰船。这些破冰船投入使用后,可以确保俄罗斯在北极地区的安全和利益。

  与此同时,俄罗斯正在研发建造更大动力的LC-100“领域”号新型核动力破冰船,载重吨达55600万吨,推进功率高达110~130兆瓦,可破除4.5米厚的冰层。

  猎奇更要进取心

  从建设能力和装备基础看,极地工程装备设计和建造能力较强的国家主要集中在北冰洋附近,主要有俄罗斯、芬兰、瑞典、美国、挪威、加拿大,同时德国、韩国、日本船企的建造能力也很强,但俄罗斯是极地工程装备发展水平最高的国家,拥有世界最大的冰区船队,其研发的高纬度导航、通讯、雷达、极地监听系统、防空导弹等均具有较高的含金量。

  在积极开发北极航线时,不少国家也遇到了一些现实问题。例如,除了破冰船队的服务费,外国船舶必须支付俄方所规定的高额过境费,这使国外航运公司利益大打折扣;由于北极通航期较短,冰级船舶运营期不足整年,影响了航运公司的收益;天气变幻莫测、气象预报服务状况不佳,航道沿途缺乏完善的基础设施、补给点和救援点。这些都在一定程度上降低了北极的商业“吸睛度”,也影响北极通航的用户体验和通航质量,但没有击退“猎奇者”的进取心。

  为了更好地开发北极,改变因外部条件造成的商业步伐“停滞”局面,破冰船的更新换代时刻已经开启。

  在连续作业模式下,传统破冰船依靠重力破冰,在推进力的作用下驶上冰面,借助船体的重量将冰压碎。传统破冰船船头为星勺形,以更好地完成压碎动作。因此,破冰船破冰的能力来自于船舶的重量(排水量)和将船推上冰面的推进力。如今,新式破冰船技术采用大功率推进器、低摩擦性的破冰船涂料、船体安装饺刀以及安装冲水系统来提高船舶的破冰能力。

  当前,除了俄罗斯,不少国家相继开启了更换破冰船的计划。美国除了更新“极星”号与“极海”号2艘现役破冰船,还计划新建2艘破冰船;欧盟已推出“北极光”号新一代极地科学调查破冰船。预计未来10~20年,全球将至少需要20~40艘新破冰船来取代退役的船舶,并满足新的需求。

  “共享北极”需实力

  在技术层面,船舶常态化穿行北极圈,就意味着破冰、耐寒、船型加强等冰区造船技术的革新升级。目前,破冰技术的发展主要集中在新型船体、辅助破冰技术和推进装置等方面,其发展趋势主要表现在以下三方面。

  兼顾多任务多功能。目前,双向动力船型正被广泛应用于冰区运输船,其在敞水航行时采用艏部前进,需破冰时采用艉部破冰,适合长途极地运输或科考活动。而随着各国在极地及冰区的人类活动愈发频繁,单纯用于航道开辟和冰区护航的破冰船,已不能满足当今世界对冰区船舶的多任务需求。为使破冰船成本效益最大化,兼具多种功能已成为冰区船舶发展的主要方向。除了开辟航道,冰区运输、浮油回收、海冰管理、旅游观光、拖曳、消防等成为新船型的“可选”功能。目前,有一款“斜向”概念船型在研发中,配合全回转推进器提供侧向推力,可斜向航行,既可以在破冰作业时用舷侧破冰,提高破冰宽度,又可以在进行海面漏油处理时,提高回收效率。

  激光切冰,破冰能力更强。目前,俄罗斯第三代核动力破冰船“K-60”级的破冰能力极强,推进功率可达60000千瓦,破冰厚度达2.8米。破冰能力的加强,不仅可提升破冰作业效率,而且能帮助破冰船开辟新的冰区航道,甚至在极地航运、资源开采及科学考察领域“一显身手”。为提高破冰船的破冰能力,目前一些大型破冰船利用强力水系统和快速侧倾技术、气泡减阻技术等辅助破冰技术来提高破冰性能。但这些技术更多是防止破冰船被冰层夹住,对破冰能力厚度的提升十分有限。如今,激光切冰成为一款全新的破冰概念。高能量的激光可轻松切开高厚度冰层,创造易于航行的航道,大幅提升破冰能力。业内专家表示,这将成为未来提升破冰能力的重要手段。

  低碳环保,易维护。2011年,国际海事组织(IMO)通过了包含能效规则(EEDI,SEEMP)的《MARPOL73/78公约》相关修正案,对船舶温室气体排放控制措施进行了立法,进一步明确了整个造船行业应承担的环境责任。之后,芬兰研发建造了世界首艘LNG燃料动力破冰船“Polaris”号,在保证动力强劲的前提下,实现低碳环保。目前,多艘不同型号的LNG动力破冰船在建。与此同时,为了解决传统吊舱推进器的传动机构和其他机械部件无法在船舶内部维修的难题,新型推进装置不断涌现,如双鳍推进系统和改进型全回转推进器“1 cepo”推进器等,均可实现船体内部维修或更换,以确保破冰船的可持续航行。

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