随着美国与俄罗斯在破冰船之间的巨大差距日益引起关注以及美国对替换仅有的重型破冰船的迫切需求使得美国海岸警卫队向加拿大寻求帮助设计下一代极地重型破冰船。
美国海岸警卫队与加拿大国家研究院 (NRC)合作是借助位于纽芬兰(岛)，圣约翰的著名的冰槽设备，对设计新型破冰船的技术参数进行建模和评估。
美国仅有一艘可使用的重型破冰船：399英尺的“极地星”号，于1976年开始服役，预计2023年服役期满。第二艘重型破冰船“极地海”号不具备适航性，是其姊妹船的一部分。
他们年轻的表妹，美国海岸警卫队420英尺的中型破冰船的“希利”号，于2000年服役，仅能击破八英尺厚的冰层，不能满足美国在南北极极海域航行的需要。
可执行多种任务
美国海岸警卫队极地破冰船收购项目的技术主管尼尔·梅斯特(Neil Meister)表示，美国政府于2018年3月2日公布了建造一艘重极地破冰船的征求建议书，以替代“北极星”号。
Meister说，新的重型破冰船必须是一艘可执行多种任务的船只，能够执行11项海岸警卫队任务中的9项，并可以以每小时3海里的速度击破6英尺的坚冰。
美国前海岸警卫队司令、海军上将保罗·祖孔夫特(Paul Zukunft)在2017年5月的一次众议院国土安全听证会上表示，如果我们需要在上面加上巡航导弹组件，新的设计还需要“保留空间、重量和动力”。
Meister说，海岸警卫队是美国的一支军事部队，执行海军和国家安全任务。
指示性设计
加拿大国家研究院的研究人员John Wang说，搞清楚新型破冰船需要具备的所有这些能力并非易事，尤其是美国上一次建造重型破冰船已早在上世纪70年代中期。
在美国海岸警卫队对重型破冰船提出竞标之前，它需要了解自己需要什么样的船，以及它可能是什么样的。
这时圣约翰的冰槽设备帮上了忙。
Meister说，美国和加拿大的研究人员正在对海岸警卫队的指示性设计进行模型冰测试。
“海岸警卫队确定了对重型破冰船的要求，破冰船的设计团队，是由政府领导的内部造船工程师组成，他们开发了几种不同的船舶结构，以满足规定的要求，”Meister说。“然后与圣约翰的朋友们合作，他们建立了这个指示性设计的几个比例模型。”
他说，研究人员去年夏天对这些指示性设计进行了大范围的测试，以获得一些关键技术和工程问题的反馈。
世界级的设备
加拿大国家研究院的冰槽长达90米，是世界上最大的冰槽之一。
Wang说，这个冰槽组可以模拟各种各样的冰况，包括一年冰和多年冰、浮冰、脊冰和冰川冰。
“我们模拟了北极的情况，测量了冰层厚度和冰层强度，测量了模型和速度，这样我们就可以在运行模型的过程中测量出所需力量来进行全面的推测和评估，”Wang说。
这艘由美国海岸警卫队设计的船体长达5米的设计模型中，装满了几十个传感器，可以让研究人员监测几十个参数， Wang在2012年曾为加拿大的重型破冰船“约翰·迪芬贝克”号（CCGS John G. Diefenbaker）做过类似的测试项目。
Meister说，他对这个实验室能够重新制造成比例的冰和船模型感到敬畏。
他还说道:“冰的变化是无限的，它们能够不断重复地创造出具有一致特征的冰盖，这是非常令人印象深刻的。”“他们的模型构建能力也令人印象深刻。”
检测全部比例模型
在去年夏天的模型测试之后，美国海岸警卫队和加拿大国家研究院正在用海岸警卫队的“麦基诺级”破冰船做所有规模的设备相关测试数据，对相同冰槽的破冰船数据进行对比。
“它让你更好地理解从模型规模到原规模，”Meister说。
在圣约翰加拿大国家研究院冰槽的测试已经导致了一些对船舶能力标准的重大改变。
Meister说:“我们证实，通过现代破冰船的船体外形和推进结构设计，我们可以降低预计所需的功率。”与安装了60,000马力的极地破冰船相比，现在可以以大约40%的功率满足同样的破冰能力要求。”
两国的利益
但Meister表示，美加合作是利益共赢。
Meister说:“我们发现的一些东西可能被应用到加拿大破冰船项目中，加拿大在模型规模和原规模上测试破冰船的信息将有助于我们的项目进展。”
与加拿大国家研究院的合作也让美国海岸警卫队降低了新破冰船的成本。
美国海岸警卫队收购局的交流主任埃里克内格尔表示，如果政府决定开始建造，设计和建造破冰船的成本目标预计将为7.46亿美元左右，而第二艘和第三艘船的成本目标则明显低于首艘。
Meister说，政府预计将在今年年底前收到行业建议书，然后在评估期之后，在2019年春季授予合同。他补充说，海岸警卫队的目标是不迟于2023年建成新的破冰船。这艘新船预计使用寿命约为30年。
翻译：王丛丛