据不完全统计,自2012年夏季开始平均每年通过东北航道的商船约有60多艘,通行时间主要集中在7月上旬至11月上旬。总体而言,北极航道作为连接亚欧交通新干线的雏形已经显现。然而,北极海域内所特有的严寒、风暴与极昼极夜的环境特点决定了未来的极地船舶将具有很多不同于目前国际航运市场上主流船型的全新特点。

极地船舶设计的特点

毗邻北极圈的俄罗斯在极地海域航行方面拥有非常丰富的经验。前苏联在上世纪80年代建造的一批极地船舶目前依然在北极地区从事货运,这些船舶有望成为未来极地船舶的雏形。这批极地船舶在布局上类似于干杂货船(船型 船厂 买卖),沿船长方向布置有3~4个货舱,舱内可载运杂货,部分货舱可载运集装箱,舱口盖(产品库 求购 供应)上也可载运集装箱。这批船舶根据载重量主要可分为两个系列。载重量2万吨左右、折合载箱量1200TEU左右的中型极地船舶,船长170米、型宽22米、设计航速在18节左右,基本采用柴油机(产品库 求购 供应)动力装置推进,具备一定的破冰能力;载重量3.4万吨左右、折合载箱量2500TEU左右的大型极地船舶,船长260米、型宽32米、设计航速20节,受当时柴油机技术的限制,大多采用蒸汽轮机动力装置推进,一些船舶还采用核动力,破冰能力较强。

北极圈内复杂的气象条件与极昼极夜的特点给船舶航行过程中的瞭望增加了不小的难度,为确保航行安全,未来的极地船舶很可能会选择将驾驶室布置在船首。相对于绝大部分将驾驶室布置在船尾的设计方案相比,首驾驶舱的设计将减少船舶前进过程中的驾驶盲区,有利于船员在恶劣的天气下对冰情进行观察,缩短船员到达船首锚机(产品库 求购 供应)所需要的时间,对于确保船舶航行安全有着非常重要的作用。与此同时,将驾驶室设置在船首的方案可以让船舶甲板货物的装载不受驾驶盲区的限制,增加甲板载货数量,提升船舶的综合经济性。对于采用核动力的极地船舶而言,前置驾驶室的设计方案还能够有效地减少船员在船上受到的核辐射。然而由于船舶机舱不可避免地需要布置在船尾,因此将驾驶室设计在船首的方案将导致船上管系(产品库 求购 供应)与电缆(产品库 求购 供应)的数量显著增加,由此而导致的空船重量增加与建造成本的提升将在一定程度上抵消由此带来的优势。另外,极地海域内特有的严寒与暴风天气决定了相对于装载在货舱内的货物而言,那些装载在露天甲板上的货物更容易发生货损。因此,绝大部分航行在北冰洋内的船舶都不会选择装载甲板货。

目前助航设备的迅速发展也让未来极地船舶继续保留后驾驶舱的设计成为了可能。与将驾驶室整体迁移到船首的方案相比,未来船员完全可以通过安装在船首的高清摄像头观察浮冰的状况。

与前置驾驶舱的设计方案相比,双壳结构将成为未来极地航行船舶的标配。双壳结构能够有效地减少船壳由于受到海冰冲击而破损的风险,提高船舶遇险后的生存能力,还能对油舱等破损后容易发生污染事故的部位进行特殊的保护。受破舱稳性衡准的影响,未来1万DWT以下级小型极地船舶的双舷侧部分可能全部作为压载舱或隔离空舱,而1万DWT以上级中大型极地船舶的双舷侧空间通常会采用下部作为压载舱,上部作为甲板下通道的布置方案。对于油轮、散货船等载重型船舶而言,实际营运过程中的空载航行将是难以避免的,需要大量的压载水以确保船舶空载航行时的稳性,此时压载舱内的加热设置就显得非常必要了。不过,从目前经北极航道运输的货物类型来看,未来北极航道航行的载重型船舶不会太多。

在推进器方面,导管螺旋桨也将成为未来极地航行船舶的标配。对于推进效率要求较高的船舶都会选择螺旋桨的周围增加一圈导管,使得推进器附近的伴流集中,提升整体推进效率。通常情况下增加导管后的螺旋桨能够在同样的尺寸下增加30%左右的推力。导管螺旋桨的这一特点对于极地航行船舶而言具有非常重要的意义。一方面,极地海域内特有的大范围浮冰为船舶航行增加了额外的阻力,而增加导管后的螺旋桨所获得的额外推力能在一定程度上增加船舶推力,克服额外阻力对于船舶航行速度的影响。另一方面,导管能够有效地保护螺旋桨叶梢在船舶轻载航行时不至与周边的浮冰发生碰撞而损坏,提升船舶在极地航行的安全性。通常情况下在拖轮、渡轮等小型船舶上采用导管螺旋桨的成本与技术难度都不是很高。然而对于螺旋桨尺寸较大的大型船舶而言,过于笨重的大型导管在制造成本与安装的工艺性方面都会存在较大的难度。因此,这类船舶将更倾向于选择通过调整浮态的方式避免螺旋桨在转动过程中受到浮冰的影响。

是否需要具备破冰能力是未来极地航行船舶设计方案中最大的悬念。一般来说,自身具备破冰能力的船舶在极地海域内航行时受天气和冰情的影响较小,理论上能够实现全季节通航,且航行过程中无需雇佣专业破冰船开道,在极地海域内可航行的时间长,航行总成本相对较低。然而具备破冰能力的货船建造难度较高,初始投资较大。与此同时,船舶破冰需要专门的操作技巧,船舶营运过程中的管理也更为复杂,对于缺乏极地海域航行经验的船员团队而言,单独驾驶破冰船在极地海域内航行的风险很高。相对而言,采用专业破冰船开道的模式在北极航道运营初期的实践性更强。这主要是由于对于非极地国家的船员而言,北极航道是非常陌生的海域,在海面浮冰密度较大的情况下,有专业的破冰船引导将大大降低船舶操作的难度与船员的心理压力。与此同时,在破冰船开辟的航道内航行的模式能够有效避免船体受大块浮冰的撞击,提升船舶在极地海域航行的安全性。更为重要的是,一旦船舶在北极航道内发生险情,开道的破冰船能够提供及时而专业的应急,大大提升船舶在北极航行的安全性。因此,目前航行在北极海域内的大部分船舶都采用了雇佣专业破冰船开道的运营模式。

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