极区航行.docx

1、极区航行船舶在北极地区航行的注意事项摘要 随着全球变暖，北冰洋航线适航期会逐步延长直至最后有望终年全线贯通，这将对中国社会经济和贸易发展产生重要作用。本文以东亚至北欧航线展开讨论关于极区航行中的一些问题。叙述了开展北冰洋航线的必要性，简要介绍了极区航行的相关公约要求，着重介绍了极区航行应该注意的问题及应采取的对策，对增加驾驶人员的极区航行安全意识和安全航行能力具有一定的参考价值。关键词 北冰洋；极区航行；船舶安全1.引言随着我国对外交流的扩大, 开往北欧、北美、俄罗斯的船舶日益增加, 冰区航行的安全问题逐渐突出起来。如何保证船舶的冰区航行安全和冰区的货载安全，需要航海人员严格遵守冰区航行的相关

2、规定, 充分吸取前人的经验、教训, 总结自己的实践经验。高寒、多暴风雪，一年只分冬、夏两季，有极昼、极夜现象，是极地地区的共同特点。当水面没有全部被冰覆盖时，极区经常有雾。与普通航区比较，极地航区存在着很大的危险和不确定性。随着北极气候变暖，北极冰川融化，将在北冰洋上出现一条海上“东北通道”，这是一条连接“欧洲和亚洲之间的战略运输要道”，其意义不亚于当年苏伊士运河和巴拿马运河的开通。但是，由于极地航区存在着很大的危险和不确定性，与普通航区相比有较大的不同，这就要求船舶操作者采用不同的方法进行船舶操作，以克服困难和危险，实现极区安全航行。2. 开展北冰洋航线的必要性及重要性北冰洋位于亚洲、欧洲和

3、北美洲北岸之间，面积1475平方公里，岸线曲折，岛屿众多。以新版系列世界地图为基础，结合中国“雪龙”号4次北极科考的实际航线，北冰洋航线可分为3条：1.东起符拉迪沃斯托克，途经新西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海、巴伦支海，西至摩尔曼斯克的“东北航线”，这是连接东亚和欧洲最短的航线；2.西起白令海峡的普罗维杰尼亚，向东沿美国阿拉斯加北部海域，穿过加拿大北极群岛，直到戴维斯海峡的“西北航线”（该航线从波弗特海进入加拿大群岛时，又分为2条支线：1条穿过阿蒙森湾、多芬联合海峡、维多利亚海峡到兰开斯特海峡；另1条玛克卢尔海峡、梅尔维尔子爵海峡、巴罗海峡到兰开斯特海峡）；3.穿越北极点的航线。从白令海峡直接

4、穿过北冰洋中心区域到达格陵兰海或挪威海。只不过由于北冰洋中心区的海冰最为密集和厚实，几乎难以融化，因此，北冰洋航线一般是指“东北航线”和“西北航线”。本文将要讨论的东亚至北欧的航线即为“东北航线”。由于常年被冰雪覆盖、天气恶劣、通航条件复杂，北冰洋地区一直被认为是国际海运的禁区。但随着全球气候持续变暖，北冰洋冰盖的融化呈现出加速趋势，航线的开通不再遥不可及，该地区也因此而成为各国关注的焦点。北极理事会2009年发布的北极气候影响评估报告（ACIA），对未来几十年北冰洋海冰范围在3月和9月的变化趋势进行了预测，报告指出：到2020年，加拿大北极群岛除小部分区域的海冰密集度仍保持在70%左右外，其

5、他部分将基本无冰，“东北航线”海冰密集度均低于20%，夏季可以全线通航。到2040年，“东北航线”海冰密集度也均在10%以下，完全适合船舶航行。就目前的航运地理格局看，中国与北欧之间由于受大陆阻隔，迂回、绕航现象较为严重。北冰洋航线的开通对中国而言，将意味着开辟出1条连接中国与欧洲新的“海上丝绸之路”。北冰洋航线如能顺利开通，将成为新的“大西洋太平洋轴心航线”。资料显示，目前从上海经苏伊士运河到伦敦的总航程约1.92万公里，如果走北冰洋的“东北航线”仅为1.49万公里，缩短航程4300公里。 目前，中国的几条重要海上通道都位于国外，这些海运航线的咽喉点一旦被封锁，无疑将受制于人，而且由于过于拥

6、堵，超大型船舶都无法顺利通过这些海峡要道。从长远看，北冰洋航线不仅可以绕开海运的高风险地区，而且尤为适合大吨位的船舶通行。因此在索马里海盗猖獗、苏伊士运河和巴拿马运河日益淤塞、海运成本不断上涨的情况下，开辟北冰洋航线不仅能使中国海上运输避开这些高风险海区，而且北冰洋航线还有利于打开能源与贸易的新格局，拓展国际经济合作新领域。北冰洋航线的开通，是全球气候变化带来的为数不多的积极影响，它的开通只是时间问题。随着中国航运安全面临的隐患日益增多，开通与利用北冰洋航线，将有助于缓解中国在海洋运输通道上的安全困境，关乎中国经济整体发展与总体安全。3.公约要求目前，国际海事组织（IMO）专门为在冰覆盖区域航

7、行的船舶制定的规范性文件为2002年通过的在北极冰覆盖水域船舶操作指南（MSC/Circ. 1056 - MEPC/Circ.399）。该导则意在补充SOLAS公约现存的要求，针对北极冰覆盖水域特殊的气象条件，对在冰区覆盖水域航行船舶的航行安全和防污染提出了额外的要求。3.1船舶条件需要在北极冰区航行的船舶首先要充分估计本船通过冰区的能力。船舶通过冰区的能力取决于很多因素，例如船体材料、船体结构、船体形状、排水量、吃水和吃水差、马力、冰区范围大小、冰的厚度和硬度、昼夜、潮汐、风浪、螺旋桨类型等。严格意义上讲， 在北冰洋航行的船舶应是破冰船或是抗冰船。实际经验中得知：无冰区加强级的钢质船体，可在

8、冰量为3/10 4/10 的流冰中通过；具有相当于我国冰区加强B 级的船舶,可在冰量5/10 7/10 的流冰群中通过；如该级船舶的排水量达万吨以上，海上船速达14 kn 以上,可在冰量8/10 9/10 的流冰群中艰难通过，但船体可能因此而略受损伤。如在冰量10/10和具有压力的流冰群中航行， 则需视冰的厚度和硬度而定，此时船有可能被冰困住。雪龙轮是乌克兰建造的2 万吨级B1 级破冰船，采用CPP 螺旋桨，可以保证在冰厚1.1 m（含0.2 m 雪）的状态下，以1.5 kn 航速破冰航行。船舶的冰区结构加强设计是航行在极区的船舶重点要落实的问题之一。冰区加强区域的所有肋骨应通过肘板与支撑结构

9、有效连接，船舶货舱区域设有舷侧平台，相应地外板加强肋骨与平台连接的部位均设置肘板。在首尾区域的地方肋骨穿过强框架或水平纵桁等支承结构时应在贯穿孔处加补板。肋骨或桁材腹板与外板的焊接应采用双面连续焊，不允许开任何通焊孔（外板对接缝除外）。在计算肋骨和桁材腹板的厚度时要注意，该厚度至少是该处外板厚度的一半且不小于9mm。 若该处用甲板、液舱顶或舱壁取代肋骨，则其板厚也按上述规定且须延伸至与其相邻的肋骨。在计算尾封板的板厚时，因为当船舶倒车的时候此处是直接与水面的冰块相接触，所以此处的冰压要按照舯冰带的冰压来取，而不是按照尾冰带的冰压来取。13.2船员条件船员是船舶在北冰洋通航过程中最重要的因素之一

10、，特别是船舶驾驶员除具备船舶驾驶的专业素质外，还应掌握必要的冰区航行经验和技能，并具有良好的心理素质。“雪龙”船规定：在八成以上的浮冰区或固定冰中航行时，需由船长或有冰区航行经验的驾驶员操纵。24.极区航行的危险4.1 极区对航海的影响 极区航线比普通航线的情况要复杂的多，极区的天气、水况、罗经差的测量等都与普通航线有所不同。其中对航海影响最大的便是海中的冰。因为冰与水密度比例不同，人们在航海过程中观测到的海冰水面以上部分往往只占海冰整体的十分之一，而水下部分的体积则占据了海冰整体的十分之九之多。因为海冰的存在会迫使船舶频繁转向和变速，从而影响航海人员的船尾推算。由于海冰会改变陆标特征的出现或

11、淹没，因此会对导航产生影响。海冰会阻碍助航标志的建立和维护；会影响无线电波的传播，从而对电子设备产生影响；会使物体的表面特性发生变化从而改变雷达对这些表面特性的回波特性。海冰使折射发生改变，并且直接或通过其影响下的天气间接地使地平线和天体目标变的模糊，因而对天文导航也有影响。海冰如果在港口聚集，会导致进出港的船舶受到严重影响，甚至封港封岛。海冰区航行的灾难和事故的发生并未停止过。1912年4月，豪华邮轮“泰坦尼克”号因驾驶失误撞上冰山，导致左舷水线以下部分出现长达100公尺的裂缝，并于两小时后沉入海底，造成1522人丧生的惨剧。34.2极区航行的主要危险船舶进入极区航行可能遇到很多麻烦和危险，

12、如船员工作环境恶化，操纵和控制船舶困难，船舶各项工作落实难度加大等等，现将其主要危险列举如下：4.2.1浮冰在北冰洋周围的海域， 漂浮着随季节变化的海冰和冰山，给极地海域的航行造成了极大的困难和风险。在北冰洋夏季的7 月份，海冰的平均南界在北纬75附近。进入夏季后，海冰的范围会逐渐变小，而秋季海冰又重新集结。海冰的厚度一般在1.5 m 左右，有的海区在2 m 以上。海冰大都为当年冰，有的海域存有多年冰。在可航季节里，海冰在各海区的分布不一，并随时间的变化而变化。海冰的漂移方向受该海域海流的影响，漂移速度一般在0.2 0.5 kn；在湾口、岬角和海流较大的海域， 其漂移速度可达0.5 1.0 k

13、n。在大风天气，海冰的漂移速度也随风力的加强和风时的延长而有所加快。2008 年7 月11 日至9 月24 日，“雪龙号”执行了中国第三次北极科学考察。穿过白令海峡后， 在北纬69就遇到了海冰，随着纬度的增加浮冰的面积和厚度越来越大，整个夏天在北冰洋的浮冰区中机动航行，最终到达8526N，浮冰为9 10 成冰，冰厚度也较大，航行极其缓慢。在掉头回返时遇到范围很大的冰脊，经倒车后前冲破冰，来回四次才将冰脊破开，破开的冰脊碎冰填满了整个裂缝。 4.2.2 大风 北冰洋位于咆哮西风带，大风可持续几天时间，强度可达12 级以上，大风可在海面引起10 m以上巨浪，对船只航行危害极大。船舶在大风浪中可能出

14、现以下危险： 船体在波峰浪谷里大幅度起伏，时而波峰冲击船底中部，时而架空前部或后部，则可能造成船体变形和断裂；因为船体颠簸厉害，推进器时常飞车，对船舶推进系统造成很大影响；若船体受到横浪的影响，可能会倾覆；海浪把盘结固定的缆绳打开冲入海中，缆绳可能缠绕螺旋桨，使船舶失去动力；船体由于严重震动，焊接部位可能受损，如果船体长时间扭动，焊接部位产生裂缝，则可能出现更大的危险。4.2.3 冰崩北冰洋冬季基本上全部被海冰覆盖， 随着夏季温度的升高， 周边海域海冰和陆源冰便逐步融化。冰和冰山给船舶的航行带来了许多困难和艰险。冰崩便是危害之一。当冰架或巨大冰山崩裂塌陷时，会引起海面巨浪，并出现巨大的雪雾和水

15、柱。冰崩发生时，由于冰崖的塌下，巨大的体积瞬间入海，使水位迅速增加，在产生阵浪的同时，伴有急速的水流，使浮冰顺水漂流，不到20 min 的时间，海面全部被浮冰填塞，船舶被围困在重重冰山和浮冰之中，承受着浮冰的冲击和压力。4.2.4海图、水文气象资料少由于接近极区时投影变形急剧增大， 所以高纬地区不能采用通常的墨卡托投影海图， 而是采用等角横圆柱投影、极射平面投影、心射投影、方位等距投影等投影方法制作的极区海图。在极区海图上，绘画有专供度量方向用的网格线， 图上距离和网格方向可按通常的方法确定。极区海图上的经、纬线的精度与其它海图一致。但由于极区自然条件恶劣，许多地方及水域未经系统测量， 大部分

16、极区海图是以空中照片为基础制作的。所以，海图上的测深点、地貌和其它航海信息十分稀少，物标在海图上的地理位置也可能不可靠。北冰洋大部分水域，尤其是北纬75以上根本没有海图，所以第三次北极科考使用的都是驾驶员自制的空白海图。由于没有海图，电子海图系统中也没有任何航海信息，给船舶航行带来了极大的风险。4正是因为极区航行有如此多的危险和麻烦，才需要船长及船员在进入冰区前后都要做好相应的应对措施，保证安全航行。5.进入极区前应采取的措施既然选择了冰中航路, 就应该做好进入冰区的准备, 冰区航行前的准备工作越充分, 则冰中航行的危险和损失就越小。一般需要准备的环节如下:5.1做好防寒防冻的准备工作船舶的稳

17、性计算应考虑到船体积冰有可能导致的影响, 增加安全系数。航次消耗的富余量要增加, 以备途中冰情带来的延误。迅速充实备齐堵漏器材和物料（堵漏毯、支撑材、木料、速干水泥、黄沙及固紧金属器材等）；备妥防寒防冻物料、物品。所有室外水管应该放空，防止水管冻裂。应急设备，如救生艇，应急发电机应该进行保温，确保及时可用。室外及舵机间液压设备尽量保温或者提前开机预热，如克令吊使用前提前半小时预热。机舱冷却水尽量使用低位海底门，避免碎冰堵塞，必要时多储备压载水，利用压载水来冷却，以保证主机冷却。卸下水线附近的铁环、排水孔盖等容易损坏的突出物。在首尖舱内加撑冰梁, 增大抗冰强度；货物应和外板离开一定间隙, 便于堵

18、漏；应备齐堵漏器材；作好排水准备, 打扫舱底排水沟和“黄蜂窝”；关闭水密门；检查救生设备和取暖设备。对所有设备进行仔细分析可能因冰冻造成的损坏, 对外部和内部的液压系统、水系统、电力系统、吊货设备、系缆设备、锚设备、救生、消防设备等, 根据不同的要求做好防护准备。5.2 做好机械设备的维修保养工作进入冰区前应对“ 四机一炉” 进行全面检查, 确保处于良好的工作状态。全面检查应急设备、通导设备、“ 四机一炉” 等的工作状况, 如有缺陷应立即着手解决。务必确保以上各项处于良好工作状态。5船舶驶入低温区前, 严密关闭液压克令吊操作室门窗；提前开启液压油电加温；使用克令吊前, 适时提前令液压油泵无载荷

19、运转, 待液压油温升高后再吊货；机舱保温，停泊时, 停用机舱风机；主机淡水冷却器加热保温；必要时主机滑油分油机工作, 保持滑油温度。甲板上的可移动重物及器具应加强固定,确保一切排水口畅通。关闭水密门、窗。水、油舱、污水井等的测量管盖要拧紧。尽可能减少一切水柜、油柜自由液面的存在。海底门的吸口滤器应进行检查, 并能易于更换, 以利到时清除可能出现的冰或雪。冰区航行时应使用低位海水门。5.3做好探照及瞭望工作安排驾驶台、船首、船尾应设探照灯；安排桅上隙望台人员、晾头和晾尾人员6 。高性能的探照灯, 有助于增加冰中航行时的夜间视距。并应备好手提摩斯灯及备用灯泡。5.4做好天气预报工作冰况预报的抄收和

20、获取进人冰区要利用一切有效手段不间断抄收气象预报和冰况预报,同时要向有关方索要目的港附近的最新冰况报告以及未来几天的变化预测。查阅无线电信号及其他相关资料,每日接收所航行区域的冰况图。熟悉所航行区域的冰情中心及援助中心的联系方法,以便冰困或不测时申请援助7 。5.5冰层比较厚的区域，要避免。以免冰层割裂船体，值班驾驶员要多留意冰层厚度。如无法避免，尽量多船编队，同航道纵队前进，减少撞击冰层可能。6.极区航行6.1极区航行一般原则冰对任何船舶来说都是一个碍航物, 即使破冰船也是如此。船员应当对所有冰的形态、强度和潜在的能量有一个清醒的认识和了解。应该说, 一条建造良好的船舶并配备有胜任资格的船员

21、, 是能够成功地穿越冰区的。穿越冰区的成功航路之最重要的一点就是保障在冰区操纵自如。一旦船舶被困, 形成船走冰随的困扰局面, 冰区操纵就需要极大的耐心, 无论有否破冰船都可能会是一件很麻烦的事情。如果已知冰区界限所在, 采用绕避的办法虽然会增加航程, 但无疑这常常是最快捷最安全的方法。在冰积聚的区域里航行, 船舶操纵有三条基本原则：一是保持船舶移动, 哪怕是很缓慢的移动。二是尽量保持与冰的运动方向一致, 不要反其道而行之。三是速度不可过快, 过快的速度将导致冰对船舶的损坏。86.2冰区航行冰区航行是很危险的, 若是有可能应尽量绕过冰区, 避免冰区航行。只有在万不得已的情况下才进入冰区。冰区的冰

22、量在6/10以下, 冰厚在30cm以下时方可行驶。航行中接近冰区,气温下降较快,风力逐渐减弱,起初遇到的都是些较薄的浮冰或冰块,接着遇到成片浮冰,面积大小不等,由于有一定的水域,片冰容易破开,这种情况下航行对船体没有多大影响。当进入全冰区时,冰层渐厚,厚度达到510cm,船速明显下降,冰厚薄不一靠船冲力破开大面积冰时,船体会发生激烈抖动或轻微左右摇摆的感觉。这是因为船首破开的冰排向两侧造成左右压力的不等所致。空载航行时,压载舱内有压载水,船壳能承受外界一定的压力。如满载状态, 船壳极易被冰压凹,因此要特别注意和小心。现将一些冰区航行中的注意事项列举如下：6.2.1接近冰区时应先开慢车。破冰前进

23、时应首柱正对冰缘, 直角撞冰, 防止船首被冰弹开, 使推进器和舵叶受损。6.2.2选择深水无冰区域的航线, 船舶航行离海岸足够远。尽早发现可航水域及航道, 适时调头驶入。在寻找航道时, 可以用航道映在低云底的影象作为线索, 一般呈黑色条纹。实践证明, 冰缝及可行航道多出现在有雾的早上，或有海豹、海鸟出没的浮冰处。丘冰脉或冰褶皱是受风的挤压形成的, 所以有丘冰脉和冰褶皱的地方有强大冰压, 千万勿驶进。6.2.3冰中航速应视冰情而定, 通常采用35kn, 即有舵效所保持的最低速, 碰到大冰块航速应再降低。6.2.4转向时应用小舵角, 常采用小于30, 在大同江冰区航行时常用20舵角。6.2.5冰区

24、航行尽可能不用倒车, 为防止确需倒车时车叶损坏, 有冰时的港内航行必须有人在娓部了望, 确认娓部水面无浮冰才能倒车。港内有冰时：船舶前进时, 船体将冰块分开, 舰部车叶不会打到冰块。倒车时,车叶产生的推力向前, 车叶吸人夹杂浮冰的娓部海水, 必然打到冰块。车叶若打到大的冰块,叶片就会变形甚至折断。以往, 不少船舶的车叶损伤,都是倒车时车叶打到叠积较厚的冰块造成的。6.2.6冰区航行, 应尽可能保持较大的吃水差,这样可以增大排水量, 使船舶具有更大的破冰能力；能提高稳性, 保护推进器、舵叶和海水阀门，便于调节船首吃水线, 使强度最大的外板接触冰块。前后吃水差以1m为宜, 有利于保护舵和推进器。吃

25、水差过大, 船首容易随风偏转, 船尾挤压两侧冰块而损坏推进器和舵叶；吃水差太小, 推进器和舵正处在冰的深度, 危险性更大。6.2.7冰区航行, 压载水舱内存有的压载水不得超过舱容的90%, 主要是防止压载水在舱内严重结冰, 而胀裂船体。如采取拨水或注/排的方法防止压载水结冰,少数舱室是可行的, 如舱室多了是行不通的。即使采取这样措施防冻, 还是要打开压载舱的倒门, 定时检查和测量。一些散货船压载舱的测量管是通过货舱进入底柜, 由于装、卸货时开舱时间较长, 室外气温低测量管极易被冻住。为防止这类事情发生可在抵冰冻港前购置氯化钙“Calcium Chalride” 撒在测量管内防止结冰,如已经结冰

26、千万不要使用。96.2.8如果被冰阻, 可增加主机转数, 反复使用左右舵破开冰面再前进。若冰块大而厚, 可以倒车后退一定距离, 再向前撞。后退距离可由冰情、排水量、船首结构, 主机马力大小而定。一般、小于船长13倍。倒车时应保持正舵, 减小冰块撞坏舵叶的机会。薄而硬的冰较容易撞碎, 而冰雪混合的软冰, 冲撞时困难较大, 如朝鲜大同江所遇冰系属于软而厚的软冰, 厚达2m。6.2.9抵达港口后直插码头, 尽量缩短冰区航行距离。船舶靠泊或锚泊时, 水舱不要装满。4 的水体积最小, 结冰时体积变大。水舱过满, 结冰后会胀坏水舱。7. 冰困后应采取的措施冰区航行, 在坚冰区随时都有被冰困住的危险。冰困后

27、航海人员不要慌乱，应注意以下几点：7.1被冰困住后, 应立即利用船上一切有效通信工具通知船东和有关各方, 把气象、冰况、位置、离最近陆地和港口的距离、船况、危险程度、已采取的行动等作详细报告, 以求岸基各方的援助, 争取及早脱离危险。7.2 船体镶嵌在冰中, 应趁船没被冻住之前, 抓紧开倒车退出。开倒车时应正舵常速, 通常经过510min, 向前推动的水漫过船两侧水面, 船体即能脱出。7.3 交替排灌压载水, 使船体产生左右交替倾斜, 防止船两侧冻结。同时船侧板也可以起到压碎侧冰的作用。使用船上吊车, 吊起舱盖板等重物, 将船周围的冰砸碎。在船尾后方下好冰锚, 倒车绞锚, 使船体在坚冰中退出。

28、用适当剂量的炸药, 炸开一条通道。7.4 如果用尽各种办法不能摆脱冰困, 只好请破冰船或等待风、流、天气变化来解围。但主机应该继续开动, 否则船尾部水道、推进器、舵也会冻结。10 8. 离开冰区后的措施在船舶离开冰区后，应及时对船体、货舱、压载舱、机器设备、机械设备等进行详细的检查，也应核查船舶的燃料、淡水等，以保证船舶续航的需求，发现损坏或故障应妥善修理。在风浪条件下的极区航行，船体和上层建筑极易造成积冰现象。由于北冰洋地处咆哮西风带，这种情况经常发生。这种情况对于船舶来说是很危险的。船舶满载航行时将造成船舶超载，浮力减少，稳性变差，应尽量避免这种情况的发生。在条件具备时，若船舶有大量结冰，

29、应选择避风的安全水域停航除冰；不具备条件停航时，船舶结冰严重时应组织船员及时除冰。除冰时一般采用开甲板水，接上消防龙头冲洗除冰的方法，这种方法快捷而有效。9. 结论 本文针对北极海域的航行，以东亚至北欧航线展开讨论关于极区（包括冰区）航行中的一些问题。本文叙述了开展北冰洋航线的必要性，概述了北极海域船舶航行的主要困难，简要介绍了极区航行的相关公约要求，着重介绍了极区航行应该注意的问题及应采取的对策，并简要探讨了在极区航行的主要措施和方法，希望可作为冰区航行的参考。但由于实践经验有限，错误和不妥之处在所难免，希望各位同行批评指正。参考文献1陈永.船舶冰区加强船体结构设计要点初研J.广船科技,2005(02).2顾维国,张秋荣,胡志武.北冰洋冰区航行的船舶操纵J.航海技术，2011(01).3刘博,蔡锋.冰区航行若干问题的探讨A.气象海洋环境与船舶航行安全论文集C2010.4席永涛,耿鹤军.船舶极地航行及操纵方法探讨J.航海技术,2009(06).5李文平.冰区航行需注意的几个问题J.航海技术,2003(06).6 孙凤羽.冰区船舶操纵J.中国航海,1995(01).7潘浩.冰区航行J.航海技术,1998(01).8徐子春.冰区航行J.天津航海,2002(04).9同5.10同6.