不少国家在舰艇设计建造过程中,都会采取措施提高船体材料的低温韧性。一是在钢铁原料内增加不同比例的金属形成合金,这些金属元素的“联手”可以在一定程度上提高钢铁的低温韧性;二是改变钢铁本身碳、氮、氧的含量,从而提高材料的低温韧性。
“面子”工程所包含的内容很多。比如,为避免因驾驶室内外温差过大玻璃窗结霜、结冰,窗户通常会采用带电热丝的玻璃;为保证舰面装备正常运行,它们一般会被罩上既能保温又易于“穿”“脱”的“卫衣”,一方面蔽体保温,另一方面也便于防冰除雪;舱面及一些低温部位所配电箱和电控装置,带有电加热装置,以保证用电安全;位于甲板上的管道系统,通常会用保温绝缘层包裹,并配备防冻阀门,以保证在极寒环境中正常排放海水、淡水,等等。
“里子”工程的内容更加庞杂。一些重要舱室及油、水柜通常采用双层底设置,这种设置使其既可以作为压载水舱来增加船舶抗沉性,对在极寒环境中航行的船舶来说,它就如同寒冷地区房屋窗户所用的双层玻璃,能减少与外界的热量交换,起到隔冷防寒作用。
在极寒环境中航行,水舱一般会预留10%左右的体积以应对海水、淡水遇冷膨胀带来的影响。如果舱室体积较大,则存水时预留的空间比例会更大。
舵机、锚机及相关操纵装置是防寒重点“关照”对象。一般来说,这些关键部位的有关舱室都有相应加热装置。在一些关键部位,如锚机的液压管路,由于它贴近甲板位置,还要用保暖材料对管路进行包扎防冻,从而确保锚机任何时候都能正常使用。
主、副发动机及辅助机械冷却系统的海底门阀箱是防冻重点之一。一般会在阀箱内设置加热盘管,用以除冰,并保证所吸入的是低温海水,而不是碎冰。
对在厚冰封冻水域中航行的舰艇来说,仅保持体温还不够,还要有针对性地“外练筋骨皮”。舰艏及球鼻部位通常会采取防冰加固措施,以适应破冰的需要。舰艏外壳至少要采用5厘米厚的钢板,和球鼻部位内部一样,会用密集的钢构件来对其支撑。水线部位则常用合金钢来建造,以确保能应对坚冰的撞击。
应急消防系统是“保底”工程,所以其管路的位置,通常在舰艇上温度正常的地方,且消防系统的数量会确保在2套以上。对大多数舰艇配备的泡沫灭火系统,包括室外泡沫原液罐、泡沫原液管线及泵体等,也会采取一定保温措施,以确保用时安全、顺利和高效。
持续发展,向科技要防冻除冰能力
舰艇防冻技术及措施在不断提高和完善,但是面对舰艇所结的冰,大部分国家的海军如今依然在使用古老而有效的木槌碎冰法。2018年10月,美国杜鲁门号航母战斗群巡航北极圈,自以为风光无限的航程最后成了航母上的“劳动日”,水手们只好奋力挥动棒球棍和铁铲进行除冰作业。