冰对航运而言，始终是一个充满挑战与危险的存在。除了可能导致沉船的严重风险外，冰还可能将船只紧紧困住，使其随波逐流，穿越数百乃至数千英里的冰封之路，历经漫长的岁月，才能重获自由。然而，随着科技的飞速发展，如今的极地船舶已经具备了强大的抗冰与破冰能力，为人类的极地探索与资源开发提供了有力保障。
茫茫白冰上的一艘抗冰船
在极地探险的早期，人们就认识到了抗冰船的重要性。这些早期的抗冰船多为木制，它们在现有设计的基础上进行了显著的加固。特别是在水线周围，铺设了双层木板以增强船体的抗冲击能力，同时在船内加固了横梁，船外则安装了铁带，并在船头、船尾及龙骨处还安装了铁带或金属板以增强其抗冰能力。这种加固设计不仅有助于船舶推开冰层，还能应对船只被冰“夹住”的极端情况。所谓“夹住”，即风和潮汐驱动的浮冰猛烈撞击船只，将其紧紧困住，如同被老虎钳夹住一般，从而造成严重损坏，有时甚至将船只撕成碎片。
这种损坏可能导致船员幸存，也可能在冰层松动时导致船只沉没，如同沙克尔顿的“坚韧号”般再也无法浮起；或者从初次受压开始，短短数分钟内就导致船只沉没。在木制船舶时代，唯有弗里乔夫·南森建造的“弗拉姆号”凭借其异常坚固的结构和圆润的船体形状（能在侧面挤压时向上升起），成功经受住了这种考验。然而，即便是强大的“弗拉姆号”也曾在某一时刻面临危险，因为浮冰堆积可能压垮其上升的空间。
抗冰船在作业
如今，前往极地地区的船舶已不再是木制，而是由钢制成。但它们仍需特别加固，才能在冰况下安全作业。未加固的普通船舶绝不会冒险与冰有任何接触，无论这种接触多么轻微。一艘重达数千吨的现代船舶与重量可能相当或远超其的冰山相撞，很容易遭受严重损坏，甚至需要大修或沉没。未加固的船舶在冰的撞击下极易破损。因此，任何可能接触冰的船舶都至少进行了冰区加强设计，有些甚至像破冰船一样能够在冰中开辟道路。
当贸易路线需要保持无冰状态，或因军事原因需要在海冰密集区域巡逻，或在冰况严重的条件下作业（特别是在冬季）时，就需要破冰船。破冰船建造和维护成本高昂（有时由燃气轮机或核发电机提供动力），在公海上航行时相对不太舒适。所有为冰况设计的船舶都拥有圆润的船龙骨和缺乏突起物的设计。它们没有普通船舶那样的稳定鳍，因此即使在平静的海面上也会剧烈滚动。
圆润的船龙骨和缺乏稳定鳍的设计使船舶在冰中行驶得更快、更平稳，且不会因冰的撞击而损坏任何部件。然而，持续穿过厚厚的冰层会带来持续的振动、噪音和颠簸，这进一步加剧了不适感。破冰船通常属于对北极东北航道和西北航道感兴趣或需要在冬季保持其他航道和港口畅通的国家。
另一方面，冰区加强设计在专为北极或南极作业设计的船舶中更为常见。对于什么样的船舶才算“正式进行了冰区加强”，并没有统一的标准。这种加强设计可以应用于各种船舶，如补给船、油轮、集装箱船、军舰等。经过冰区加强的船舶通常能够应对厚度约为50厘米至1米的连续一年生冰。
值得注意的是，船舶破冰过程并非简单地将冰推开，而是让船体骑上并越过前方的冰层，利用船的重量来压碎冰层。这可能是一个连续的过程，尤其在冰层特别厚实的地方，船只可能需要频繁地来回多次移动以完成破冰任务。
破冰船的特点
破冰船不仅具有抗冰船的特点，还拥有独属于自己的一些独特设计。
冰层上的两艘破冰船
船舶的重量相对于其尺寸很大，以便在发动机将其推上冰层上方时更有效地破冰。
船首逐渐向上倾斜的设计，特别是在水线附近，有助于船首在重量压碎冰层之前骑上冰层。
船体采用专为低温下保持最佳强度而设计的特殊钢材制成。此外，还配备了空气鼓泡系统和热水喷射装置以协助破冰。空气鼓泡系统在距水面线约2米以下（与冰接触的地方）受压后喷出，帮助破碎冰层并将其移走；而热水喷射装置则在水线以下喷射热水以融化冰层。
具备快速在船体内移动大量压载水的能力，以便在需要破冰时调整船体重量分布。通过这种方式，船舶可以左右摇摆，增强破冰效果。
船体被隔板分隔成一系列水密舱室，以防船体被洞穿而导致漏水。在船首、船尾和水线处使用了特别厚的钢材以增强其抗冰能力。
为了保护倒车时的舵和螺旋桨，并保障船首在前进时的安全，这些船舶还配备了“冰角”和“冰刀”。螺旋桨采用电力驱动，当电动机不实际转动或仅缓慢转动时，可以施加扭矩以防止螺旋桨在撞到冰块时停止发动机。同时，还配备了特别坚固的螺旋桨和可更换的叶片，并设有螺旋桨检查井以便在运行中对其进行检查和维护。
船舶配备了非常强大的发动机，可能是柴油发动机、由燃气轮机提供额外动力的发动机或由核能驱动的发动机。此外，还配备了强大的探照灯以便在黑暗的冬季条件下使用。
抗冰船的特点
许多为南极基地提供补给的船只都是抗冰船，而非全功能的破冰船。这些船只具备以下特点：
正在运行的抗冰船
双层船壳结构：内外两层船壳之间存在空隙，这个空隙可能是空气填充或水压载舱。如果外层船壳被刺穿，内层船壳应该不会受损。
船体形状扁平，船头设计为圆形而非尖形。这样船头就能向前行驶，浮出冰面，然后再利用船舶自身的重量将冰层压碎。
船体采用了特制的聚合物涂料。这种涂料不仅增强了船体的强度，还减少了与冰面接触时的摩擦力。
配备特殊的发动机冷却装置。这确保用于冷却发动机的进水口不会被冰块堵塞——出水口也同样如此。
船上没有装备稳定鳍或其他可能被冰切断的突出物。
船上配备直升机。在用于科学考察工作的同时，还可用于发现冰层中的裂缝与开阔水域，以引导船舶航行。
船体形状保护着舵和螺旋桨。因此冰块向后移动时，对船体造成损坏的可能性较小。
采用比普通钢材更厚的材料， 尤其在船首和水线区域。
船体还配备了加固的“冰带”，通常沿水线上下各延伸约1米。在这一区域，船体采用更厚的钢材，并有额外的内部肋骨来辅助加固。这些肋骨的数量常常是相同类型“普通”船舶的两倍。
配备强大的船首和船尾推进器，有助于在浮冰等狭窄空间内操纵。
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译者：22级英文学院 阮均怡 22级中文学院 陈俊好 整理翻译
原文链接：
https://www.coolantarctica.com/Antarctica%20fact%20file/ships/icebreaker.php
