艦船在遭遇冰雪天氣時,採用這幾種方法清除冰雪
原標題:艦船在遭遇冰雪天氣時,採用這幾種方法清除冰雪
二戰時期,英國軍艦在執行北極護航任務時,往往因為遭遇極區嚴寒的天氣和惡劣的海況,出現艦體和武器裝備結冰的現象。軍艦「凍成冰棒」的現象並不罕見,其他國家的軍艦也曾經遭遇類似的境況,韓國「崔瑩」號導彈驅逐艦在抵達俄羅斯符拉迪沃斯托克參加訪問活動時,就出現了整個艦體上層建築被冰霜覆蓋的現象。我國海軍艦船也曾出現類似現象。
韓國軍艦訪俄被凍成「冰艦」
艦船在極地地區或高緯度地區航行時,在遭遇惡劣海況條件時,艦體和甲板容易受到海水濺淋,產生結冰、結霜現象。同時,由於海上氣溫低、濕度大,艦體露天裝備在遇到大氣中的冷氣後,結構表面也容易形成大量覆冰。如果艦體和武器裝備結冰程度嚴重。會導致艦體重心變化、負荷增大,影響艦艇航行速度和航行安全。甲板結冰會降低甲板摩擦係數,威脅艦載機在艦上起降和轉運等操作的安全,還會增加艦員滑倒的危險。
艦載機在高寒地區進行艦上航空保障作業時,除冰清雪是其中一項特殊的作業,也是必須進行的項目,是保障艦載機在甲板結冰情況下進行安全轉運、供給保障作業和安全起降的重要措施。
艦船領域常用的除冰清雪措施一般包含以下幾種:
熱力融冰 主要是利用焦耳定律,通過艦船上的電加熱設備將電能轉化成為熱能進行融冰除冰,或將船舶設備產生的熱氣輸送到結冰處,通過熱氣流進行融冰除冰。
機械除冰 是通過各種機械使冰的內部產生破壞應力,從而使冰層與艦船結構表面脫離。
被動除冰 是通過材料的特殊物理化學性能,阻止冰的凝結和附著,此種方法並不能完全起到防冰作用,一般作為船舶除冰的輔助手段,與其他主動除冰手段結合使用。
布撒融雪劑 是利用融雪劑的化學性能降低冰點,來加速積雪的融化,這種措施是早期艦船廣泛應用的除冰雪方法。但由於融雪劑對甲板、艦體、裝備表面有一定的腐蝕性,對環境也有污染,目前已不常用。
根據國外相關資料反映的情況,一般來說,美、英等國航母和驅護艦的作戰部署區域遠離極寒海域,因此軍艦很少遇到極端惡劣的冰雪天氣。另外,由於現代氣象監測技術高度發達,軍艦還可根據天氣預報提前遠離可能出現的惡劣海況區域。總的來看,艦船飛行甲板出現結冰和積雪的可能性不大。但是,各國海軍為了確保在極端惡劣的冰雪天氣下,艦船、艦載機、艦載系統和設備能夠正常運轉,一般都在艦上配備了除冰和清雪設備。
從國外公布的資料看,艦船在遭遇冰雪天氣時,目前可採取的清雪和除冰手段包含以下幾種:
用人工除冰和清雪——
如果降雪較小,可通過人工方式進行除冰和清雪作業。目前,美海軍現役的尼米茲級航母艦員超過3200人,俄羅斯「庫茲涅佐夫」號航母艦員也超過1960人,依靠如此眾多的艦員,可通過使用簡易的清雪設備,人工清理航母飛行甲板和艦載機表面的積雪。足夠多的人力是保證除冰和清雪效果的關鍵,但是人工除冰和清雪的效率很低,而且當遭遇極端惡劣天氣時,艦員無法登上甲板,人工除冰和清雪工作無法進行,所以該方式僅在非戰備狀態或無專用機械化清雪設備時使用。
用機械化除冰清雪設備——
目前,為確保艦載機全天候作戰能力,國外航母上大多配備有專用的除冰掃雪車。使用機械化除冰清雪設備可有效提升工作效率,增加清掃能力。如俄航母上使用了吹雪除冰車,該設備在車前安裝一台航空發動機,利用其開機工作後產生高溫高速氣流將飛行甲板上的冰雪快速吹除,滿足航空保障作業要求的環境條件。
利用彈射、攔阻或甲板噴淋等特種裝置除雪——
根據美海軍「斯坦尼斯」號公共事務辦公室公布的信息,航母蒸汽彈射裝置、艦載機著艦攔阻裝置等設備安裝在飛行甲板的正下方,這些設備在運行過程中散發出大量熱能,可以將飄落在飛行甲板上的雪溶解。此外,如果雪量較大,航母艦員還可啟動飛行甲板噴淋系統,通過向飛行甲板噴洒加熱後的海水,溶解和清洗飛行甲板上的積雪。
資料圖:美國海軍「尼米茲」級核動力航母「約翰·斯坦尼斯」號
飛行甲板清潔系統——
2009年4月,據美海軍網站公布的資料,美海軍成功研製了航母飛行甲板移動式清潔回收與循環系統(MCRRS)。目前,MCRRS系統已在「林肯」號航母以及「好人理查德」號兩棲攻擊艦上進行了相關試驗,從試驗結果來看,這種新型飛行甲板清潔系統具有較小的工作雜訊,可大幅提高航母飛行甲板清潔作業的工作效率。據報道,MCRRS系統將取代老式的清洗機,裝備在現役航母及兩棲戰艦艇上。
由於薄雪、碎屑、燃料、油料以及液壓油等會對艦載機甲板作業和起降產生較大的安全隱患,因此必須及時對飛行甲板上的廢棄物進行清潔。以往的清潔方式主要採用人工刷洗方式,採用的清洗材料是鹽水和特種清潔劑,但這些物質會對飛行甲板造成一定程度的腐蝕。MCRRS系統主要利用水力旋流技術進行清洗,這種技術不需要清潔劑,只需要高壓水流即可對飛行甲板進行大面積的清潔,而且可循環利用高壓水流。從MCRRS試驗結果看,飛行甲板上的薄雪、油料、燃料以及甲板上鬆動的螺栓都能夠被MCRRS回收清理。同時,油料和其他有毒物質可以被分類存放,以確保這些物質能夠妥善處理。根據美海軍公布的資料,MCRRS不僅能高效地清除甲板上的碎屑,還可增加飛行甲板防滑塗層的摩擦係數,提高艦載機起降作業的安全性。
電斥力分離系統——
現代軍艦大多數裝有除冰的電加熱或蒸汽加熱設備,但這些設備通常需要消耗大量電能,同時融化的冰雪在甲板上囤積,可能重新造成結冰現象,難以達到徹底除冰的效果。美國國家航空航天局(NASA)研製的電斥力分離系統是一種非常有效的除冰系統,已經成功應用於部分軍艦。電斥力分離系統利用一種除冰導體構件,電流從導體構件的一臂流入,從另一臂留出;當電容嚮導體構件快速充放電時,兩臂中的電流產生瞬時的相反磁場,嵌入艦上的除冰帶進行除冰。電斥力分離系統與一般的電加熱系統相比,能耗僅為後者的千分之一,重量僅為其十分之一。這種系統可在小於1毫秒的時間內推斥25毫米厚的冰層,並可根據使用環境的不同形狀進行改裝。
未來技術發展展望
隨著除冰清雪設備自動化程度的提高,以及防冰材料科學的不斷發展,艦船除冰清雪技術已經逐漸從傳統概念上的除冰技術向主動除冰與防冰結合的方向發展。
近年來,微波加熱、氣流牽引循環升溫等具有低能耗、高除冰效率的新型除冰技術不斷發展,記憶合金、納米超疏水塗層等冰粘附強度小、環境適應度好的防冰塗層已經得到了廣泛研究,在艦船領域具有很好的應用前景。這些新技術將在未來艦船航空保障技術及除冰清雪作業上發揮重要作用。(艦船知識)
資料圖:美國海軍「黃蜂」級兩棲攻擊艦「好人理查德」號
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