雪龙船上的物理知识雪龙船上的物理知识

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2013年圣诞前夜，一艘载有74名人员的俄罗斯船只“绍卡利斯基院士号”因天气状况骤然恶化，在南极洲沿岸被厚冰困住动弹不得.中国极地考察船“雪龙号”、澳大利亚“南极光号”和法国的“星盘号”先后抵达遇险地准备救援，但因为冰层太厚和天气原因，救援船一时无法靠近.2014年1月2日，中国“雪龙号”科考船出动“雪鹰”直升机，将被困乘客分批次从俄罗斯“绍卡利斯基院士号”撤离到澳大利亚“南极光号”救援船附近的冰面上.然而，受强大气旋影响浮冰范围迅速扩大，此时的雪龙船周围被密集海冰包围，前方、右后方各有冰山阻挡，海冰堆积很高，远超雪龙船的破冰能力.

雪龙船的被困牵动着全国亿万人民的心，也引起了全世界的极大关切.直至1月7日，雪龙船所在海域风向发生变化，边缘冰有松动现象.当天下午，雪龙船自主脱困，驶向清水区.那么雪龙船到底是一艘什么样的船？它又是如何自主脱困的呢？

首先介绍一下雪龙号的基本情况.雪龙号(图1)是1993年3月25日，由乌克兰赫尔松船厂建造下水的极地运输船，经过初步的改造成为我国目前唯一的极地科学考察破冰船.雪龙船的总排水量21250吨，船长167米，宽22.6米，满载吃水9米，最大续航能力为12000海里.最大航速17.9节，抗风能力为12级以上，能以1.5节的速度连续破1.2米厚的冰(含20 cm的雪).核定乘员128人. 船上拥有较为齐备的导航仪器设备和气象观测设备.为船舶的安全航行和科学考察提供服务.那么，雪龙船与一般的船只相比有什么特别的地方呢？

下面，本文就从八个方面介绍一下雪龙船的特别之处，并从物理的角度加以分析.

1鱼探仪

我国在雪龙船的水文资料采集室中，安装了可以用来探寻磷虾以及其它极区水生动物的鱼探仪.鱼探仪工作时首先由某种传感器发射信号，信号在水域里传播.当发射出去的信号在水中传播，碰到不同于水的介质(这里主要是鱼群、海底岩石等)时一部分信号会沿原路反射回来被传感器接收到，由此便可以确定水底的构造、水深、鱼群位置、鱼的大小等.

分析鱼探仪工作时传感器发出的是超声波，超声波的频率比较高，人耳一般听不到，它具有方向性好，在水中传播距离远等特点，常用来测距、定位等.又由于声音的传播是需要介质的，因此它不能用于天体间距离的侧量.

应用到的物理知识有：超声波的特点和性质、声音的传播条件、回声定位.

2特种钢

破冰船船体一般使用特殊的低温高性能的钢材制成(雪龙船使用的是E级特殊钢)，并且在船首、船尾和吃水线附近进行了额外的加厚.

分析当雪龙船破冰航行时，船体会对冰块产生巨大的撞击力，根据力的作用是相互的，冰块也会同时对船体产生同样大小的撞击力，这就要求船体材料必须具有足够大的硬度.要耐撞，一般的钢材是很难胜任的.

应用到的物理知识有：力的作用是相互的、材料的物理属性(硬度).

3抗冰漆

雪龙号船壳涂有特殊的涂料，当水滴接触到该涂料表面时，会因为涂层的渗水作用(反映材料耐水渗透的性能，也