كاسر الجليد

قبل ظهور السفن العابرة للمحيطات، طُوّرت تقنية كسر الجليد في القنوات والأنهار الداخلية باستخدام عمال يحملون الفؤوس والخطافات. وكانت أول سفينة كسر جليد بدائية مسجلة عبارة عن بارجة استخدمتها مدينة بروج البلجيكية عام 1383 للمساعدة في إزالة الجليد من خندق المدينة. ^{[ 3 ] [ 4 ]} وقد حققت جهود بارجة كسر الجليد نجاحًا كافيًا لتبرير شراء المدينة لأربع سفن مماثلة.

استمر استخدام كاسحات الجليد خلال فصول الشتاء الباردة في العصر الجليدي الصغير ، مع تزايد استخدامها في الأراضي المنخفضة حيث كانت تُجرى كميات كبيرة من التجارة ونقل الأشخاص والبضائع. في القرن الخامس عشر، كان استخدام كاسحات الجليد في فلاندرز ( أودينارد ، كورتريك ، يبر ، فيرن ، ديكسمويد ، وهولست ) راسخًا بالفعل. وتوسع استخدام كاسحات الجليد في القرن السابع عشر، حيث استخدمت كل مدينة ذات أهمية في الأراضي المنخفضة نوعًا من كاسحات الجليد للحفاظ على ممراتها المائية سالكة.

قبل القرن السابع عشر، كانت مواصفات كاسحات الجليد غير معروفة. وتشير المواصفات المتوفرة إلى أنها كانت تُجرّ بواسطة فرق من الخيول، حيث كان وزن السفينة الثقيل يضغط على الجليد لكسره. وقد استُخدمت هذه الكاسحات بالتنسيق مع فرق من الرجال الذين يحملون الفؤوس والمناشير، ولم تشهد التقنية المستخدمة فيها تغييراً يُذكر حتى الثورة الصناعية.

استُخدمت السفن المُقوّاة لمقاومة الجليد في بدايات استكشاف القطبين. كانت هذه السفن في الأصل خشبية، ومُصممة وفقًا لتصاميم موجودة، ولكنها مُدعّمة، لا سيما حول خط الماء ، بألواح مزدوجة للهيكل وعوارض تقوية داخلية. لُفّت أشرطة من الحديد حولها من الخارج. وفي بعض الأحيان، وُضعت صفائح معدنية عند مقدمة السفينة ومؤخرتها وعلى طول عارضة القاع. صُمّم هذا التدعيم لمساعدة السفينة على اختراق الجليد، وحمايتها أيضًا في حال "انحشارها" به. يحدث الانحشار عندما تُدفع كتل الجليد المحيطة بالسفينة نحوها، فتحاصرها كما لو كانت في ملزمة، مُسببةً لها أضرارًا. وينتج هذا التأثير الشبيه بالملزمة عن قوة الرياح والمد والجزر على التكوينات الجليدية.

كانت قوارب الإسكيمو أول من استخدم في المياه القطبية . قوارب الكاياك الخاصة بهم قوارب صغيرة تعمل بقوة الإنسان، ذات سطح مغطى، ومقصورة قيادة واحدة أو أكثر، تتسع كل منها لمجدف واحد يستخدم مجدافًا أحادي أو مزدوج الشفرة . لا تمتلك هذه القوارب قدرات كسر الجليد، لكنها خفيفة الوزن ومناسبة تمامًا لحملها فوق الجليد.

في القرنين التاسع والعاشر، وصل توسع الفايكنج إلى شمال المحيط الأطلسي، ثم إلى جرينلاند وسفالبارد في القطب الشمالي. ومع ذلك، كان الفايكنج يبحرون بسفنهم في المياه الخالية من الجليد معظم أيام السنة، في ظل ظروف الفترة الدافئة في العصور الوسطى .

في القرن الحادي عشر، بدأت سواحل البحر الأبيض في شمال روسيا ، الذي سُمي بهذا الاسم لتغطيته بالجليد لأكثر من نصف عام، بالاستقرار. عُرفت المجموعة العرقية المختلطة من الكاريليين والروس الذين سكنوا شواطئ المحيط المتجمد الشمالي في شمال روسيا باسم البومور ("مستوطنو السواحل"). طوروا تدريجيًا نوعًا خاصًا من السفن الشراعية الخشبية الصغيرة ذات صاري واحد أو اثنين ، والتي استُخدمت في الرحلات البحرية في ظروف الجليد في بحار القطب الشمالي، ولاحقًا في أنهار سيبيريا . سُميت هذه الكسارات الجليدية الأولى باسم "كوتشي" . كان هيكل الكوتشي محميًا بحزام من الألواح الخشبية المقاومة للجليد على طول خط الماء المتغير، وكان مزودًا بعارضة زائفة للدفع على الجليد . إذا حوصر الكوتشي بين حقول الجليد، فإن خطوطه المستديرة أسفل خط الماء تسمح بدفع السفينة لأعلى خارج الماء وعلى الجليد دون أي ضرر. ^{[ 5 ]}

في القرن التاسع عشر، تم اعتماد تدابير وقائية مماثلة لكاسحات الجليد الحديثة التي تعمل بالبخار. كما تميزت بعض السفن الشراعية البارزة في نهاية عصر الإبحار بشكلها البيضاوي ، على غرار قوارب بومور ، مثل سفينة فرام التي استخدمها فريدتجوف نانسن وغيره من المستكشفين القطبيين النرويجيين العظماء . كانت فرام السفينة الخشبية التي أبحرت إلى أقصى نقطة شمالاً (85°57' شمالاً) وأقصى نقطة جنوباً (78°41' جنوباً)، وإحدى أقوى السفن الخشبية التي بُنيت على الإطلاق.

كانت إحدى السفن المبكرة المصممة للعمل في الظروف الجليدية ^{[ 6 ]} عبارة عن باخرة خشبية ذات مجاديف بطول 51 متراً (167 قدماً) ، تُدعى "قارب الجليد رقم 1" ، بُنيت لمدينة فيلادلفيا بواسطة شركة فاندوسن وبيريلين عام 1837. وكانت السفينة تعمل بمحركين بخاريين بقوة 250 حصاناً (190 كيلوواط)، وكانت مجاديفها الخشبية مُدعمة بأغطية حديدية. ^{[ 7 ]}  

بفضل شكلها الدائري وهيكلها المعدني المتين، مثّلت السفينة الروسية " بايلوت" التي بُنيت عام 1864 سلفًا هامًا لكاسحات الجليد الحديثة المزودة بمراوح. شُيّدت السفينة بناءً على طلب التاجر وباني السفن ميخائيل بريتنيف . وتم تعديل مقدمتها لتحقيق قدرة على إزالة الجليد (بارتفاع 20 درجة عن خط العارضة). سمح هذا التعديل لـ"بايلوت " بالدفع فوق الجليد وبالتالي كسره. صمّم بريتنيف مقدمة سفينته على غرار قوارب "بومور" القديمة، التي كانت تبحر في المياه الجليدية للبحر الأبيض وبحر بارنتس لقرون. استُخدمت "بايلوت" بين عامي 1864 و1890 للملاحة في خليج فنلندا بين كرونشتادت وأورانينباوم ، مما أدى إلى تمديد موسم الملاحة الصيفي لعدة أسابيع. استلهاماً من نجاح بايلوت ، بنى ميخائيل بريتنيف سفينة ثانية مماثلة هي بوي ("كسر" بالروسية) في عام 1875 وسفينة ثالثة هي بوي ("عوامة" بالروسية) في عام 1889.

تسبب شتاء 1870-1871 القارس في تجمد نهر الإلبه وميناء هامبورغ ، مما أدى إلى توقف الملاحة لفترة طويلة وخسائر تجارية فادحة. أعاد كارل فرديناند شتاينهاوس استخدام تصميم مقدمة السفينة المعدلة من تصميم بريتنيف لصنع كاسحة الجليد الخاصة به، ^{[ 8 ]} إيسبريشر 1. ^{[ 9 ]}

بُنيت أول كاسحة جليد بحرية حديثة حقيقية ^{[ 10 ]} في مطلع القرن العشرين. بُنيت كاسحة الجليد "ييرماك" عام 1899 في حوض بناء السفن "أرمسترونغ ويتوورث" في إنجلترا بموجب عقد مع البحرية الإمبراطورية الروسية . استوحت السفينة مبادئها الأساسية من كاسحة الجليد " بايلوت " وطبقتها في تصميم أول كاسحة جليد قطبية قادرة على اجتياز الجليد المتراكم وسحقه . بلغ وزن السفينة 5000 طن، وبلغت قوة محركاتها البخارية الترددية 10000 حصان (7500 كيلوواط) . أُخرجت السفينة من الخدمة عام 1963 وفُككت عام 1964، مما جعلها واحدة من أطول كاسحات الجليد خدمةً في العالم. 

في كندا، احتاجت الحكومة إلى إيجاد حلٍّ لمنع الفيضانات الناجمة عن تراكم الجليد في نهر سانت لورانس . ولذلك، بُنيت كاسحات الجليد للحفاظ على النهر خاليًا من تراكم الجليد، شرق مونتريال . وفي الوقت نفسه تقريبًا، كان على كندا الوفاء بالتزاماتها في القطب الشمالي الكندي . ولذلك، بُنيت كاسحات جليد بخارية ضخمة، مثل كاسحتي الجليد CGS N.B. McLean (1930) و CGS D'Iberville (1952) اللتين يبلغ طولهما 80 مترًا (260 قدمًا)، لهذا الغرض المزدوج (منع فيضانات سانت لورانس وتجديد موارد القطب الشمالي).   

في بداية القرن العشرين، بدأت عدة دول أخرى بتشغيل كاسحات جليد مصممة خصيصاً لهذا الغرض. كانت معظمها كاسحات جليد ساحلية، لكن كندا وروسيا، ولاحقاً الاتحاد السوفيتي ، قامت أيضاً ببناء العديد من كاسحات الجليد العابرة للمحيطات التي تصل إزاحتها إلى 11000 طن.

قبل بناء أولى كاسحات الجليد التي تعمل بالديزل والكهرباء في ثلاثينيات القرن العشرين، كانت كاسحات الجليد إما سفنًا بخارية تعمل بالفحم أو النفط . ^{[ 11 ]} وكانت محركات البخار الترددية مفضلة في كاسحات الجليد نظرًا لموثوقيتها ومتانتها وخصائص عزم الدوران الجيدة وقدرتها على عكس اتجاه الدوران بسرعة. ^{[ 12 ]} وخلال عصر البخار، بلغت قوة دفع أقوى كاسحات الجليد البخارية التي بُنيت قبل الحرب حوالي 10000 حصان (7500 كيلوواط) . ^{[ 11 ]} 

كانت أول كاسحة جليد تعمل بالديزل والكهرباء في العالم هي كاسحة الجليد السويدية " يمِر" التي يبلغ وزنها 4330 طنًا في عام 1933. وبقوة 9000 حصان (6700 كيلوواط) موزعة بين مروحتين في المؤخرة ومروحة واحدة في المقدمة، ظلت أقوى كاسحة جليد سويدية حتى دخول "أودن" الخدمة في عام 1957. وتلتها "سيسو" الفنلندية ، أول كاسحة جليد تعمل بالديزل والكهرباء في فنلندا، في عام 1939. ^{[ 13 ] [ 14 ]} تم إخراج السفينتين من الخدمة في السبعينيات واستُبدلتا بكاسحات جليد أكبر بكثير في كلا البلدين، "سيسو" التي بُنيت عام 1976 في فنلندا و "يمِر" التي بُنيت عام 1977 في السويد.  

في عام 1941، بدأت الولايات المتحدة الأمريكية ببناء فئة "ويند" . أدت الأبحاث في الدول الاسكندنافية والاتحاد السوفيتي إلى تصميم يتميز بهيكل قصير وعريض شديد المتانة، مع مقدمة مقطوعة وقاع مستدير. وقد زُوّدت هذه الفئة بمحركات ديزل-كهربائية قوية تُشغّل مروحتين خلفيتين ومروحة أمامية مساعدة. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} وأصبحت هذه الميزات معيارًا لكاسحات الجليد في فترة ما بعد الحرب حتى ثمانينيات القرن العشرين.

منذ منتصف سبعينيات القرن الماضي، كانت كاسحات الجليد التي تعمل بالديزل والكهرباء هي كاسحات الجليد السوفيتية السابقة، ثم الروسية، إرماك ، وأدميرال ماكاروف، وكراسين، والتي تضم تسعة مولدات ديزل ذات 12 أسطوانة تولد الكهرباء لثلاثة محركات دفع بقدرة إجمالية تبلغ 26500 كيلوواط (35500 حصان) . ^{[ 11 ]} بعد عام 2030 ، من المتوقع تسليم كاسحات الجليد القطبية الكندية CCGS Arpatuuq و CCGS Imnaryuaq ، بقدرة دفع إجمالية تبلغ 34000 كيلوواط (46000 حصان) .      

كندا

بدأ بناء كاسحات الجليد التي تعمل بالديزل والكهرباء في كندا عام 1952، وكانت أولها سفينة HMCS Labrador (التي نُقلت لاحقًا إلى خفر السواحل الكندي)، باستخدام تصميم فئة Wind التابع لخفر السواحل الأمريكي ، ولكن بدون مروحة القوس. ثم في عام 1960، جاءت الخطوة التالية في تطوير كاسحات الجليد الكبيرة في كندا مع اكتمال بناء سفينة CCGS John A. Macdonald  في لوزون، كيبيك. كانت John A. Macdonald سفينة أكبر حجمًا وأكثر قوة من Labrador ، وهي كاسحة جليد عابرة للمحيطات قادرة على مواجهة أقسى الظروف القطبية. رُتبت آلاتها التي تعمل بالديزل والكهرباء بقوة 15000 حصان (11000 كيلوواط) في ثلاث وحدات تنقل الطاقة بالتساوي إلى كل من المحاور الثلاثة. 

تم تسليم كاسحة الجليد الكندية الأكبر والأقوى، وهي كاسحة الجليد الكندية "لويس إس. سانت لوران" (CCGS Louis S. St-Laurent ) التي يبلغ طولها 120 متراً (390 قدماً) ، في عام 1969. كان نظامها الأصلي، المؤلف من ثلاث توربينات بخارية وتسعة مولدات وثلاثة محركات كهربائية، يُنتج 27000 حصان (20000 كيلوواط) . وشهد مشروع تحديث شامل استمر لعدة سنوات (1987-1993) تزويد السفينة بمقدمة جديدة ونظام دفع جديد. يتكون نظام الطاقة الجديد من خمسة محركات ديزل وثلاثة مولدات وثلاثة محركات كهربائية، مما يوفر قوة دفع مماثلة تقريباً.   

في 22 أغسطس 1994، أصبحت السفينة "لويس إس. سانت لوران" وسفينة خفر السواحل الأمريكية "بولار سي"  أول سفينتين سطحيتين من أمريكا الشمالية تصلان إلى القطب الشمالي. كان من المقرر في الأصل إخراج السفينة من الخدمة عام 2000، إلا أن عملية تجديدها أدت إلى تمديد تاريخ إخراجها من الخدمة إلى عام 2017. ومن المخطط الآن إبقاؤها في الخدمة حتى نهاية العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين، ريثما يتم إدخال كاسحتي جليد قطبيتين جديدتين، هما "سي سي جي إس أرباتوك"  و "سي سي جي إس إمناريواك"  ، إلى الخدمة لدى خفر السواحل. ^{[ 18 ]}

تشغل روسيا حاليًا جميع كاسحات الجليد العاملة بالطاقة النووية الموجودة بالفعل . ^{[ 24 ]} أُطلقت أول كاسحة جليد، وهي كاسحة الجليد " لينين" ، في عام 1957 ودخلت الخدمة في عام 1959، قبل أن تُخرج من الخدمة رسميًا في عام 1989. وكانت أول سفينة سطحية تعمل بالطاقة النووية في العالم ، وأول سفينة مدنية تعمل بالطاقة النووية .

كانت كاسحة الجليد النووية السوفيتية الثانية هي "إن إس أركتيكا" ، وهي السفينة الرائدة في فئة "أركتيكا" . دخلت الخدمة عام 1975، وكانت أول سفينة سطحية تصل إلى القطب الشمالي، في 17 أغسطس 1977. كما بُنيت عدة كاسحات جليد تعمل بالطاقة النووية خارج الاتحاد السوفيتي. ففي أواخر ثمانينيات القرن العشرين، بُنيت كاسحتا جليد نوويتان من فئة "تايمير" ذات غاطس ضحل في فنلندا لصالح الاتحاد السوفيتي. ^{[ 11 ]}

في مايو/أيار 2007، اكتملت التجارب البحرية لكاسحة الجليد الروسية التي تعمل بالطاقة النووية، NS 50 Let Pobedy . وقد دخلت السفينة الخدمة لدى شركة مورمانسك للشحن، التي تدير جميع كاسحات الجليد النووية الثماني المملوكة للدولة الروسية. وُضع عارضة السفينة في الأصل عام 1989 في أحواض بناء السفن البلطيقية في لينينغراد ، ودُشّنت السفينة عام 1993 باسم NS Ural . ومن المقرر أن تكون هذه الكاسحة السادسة والأخيرة من فئة أركتيكا . ^{[ 25 ]}

من المخطط أن تحل فئتان جديدتان من كاسحات الجليد النووية محل سفن فئة أركتيكا : المشروع 22220 والمشروع 10510. وتمتلك هذه الفئات إزاحة أكبر من سفن فئة أركتيكا .

غالبًا ما تُوصف كاسحات الجليد بأنها سفن تدفع مقدمتها المائلة على الجليد وتكسره تحت وطأة وزنها. ^{[ 28 ]} في الواقع، لا يحدث هذا إلا في الجليد السميك جدًا، حيث تتقدم كاسحة الجليد ببطء شديد، أو قد تضطر إلى الرجوع للخلف عدة مرات لمسافة تعادل طول السفينة، ثم تصطدم بالجليد بكامل قوتها. في أغلب الأحيان، ينكسر الجليد، الذي يتميز بمقاومة انحناء منخفضة نسبيًا ، بسهولة ويغمر تحت هيكل السفينة دون تغيير ملحوظ في توازنها، بينما تتحرك السفينة للأمام بسرعة عالية وثابتة نسبيًا. ^{[ 29 ]}

عند تصميم كاسحة جليد، يتمثل أحد الأهداف الرئيسية في تقليل القوى الناتجة عن سحق الجليد وكسره، وغمر الكتل الجليدية المكسورة تحت السفينة. يُطلق على متوسط ​​قيمة المركبات الطولية لهذه القوى اللحظية اسم مقاومة السفينة للجليد. يستخدم مهندسو تصميم السفن الذين يصممون كاسحات الجليد ما يُسمى بمنحنى h - v لتحديد قدرة السفينة على كسر الجليد. يُظهر هذا المنحنى السرعة ( v ) التي يمكن للسفينة بلوغها كدالة لسمك الجليد ( h ). ويتم ذلك عن طريق حساب السرعة التي تتساوى عندها قوة دفع المراوح مع المقاومة الهيدروديناميكية ومقاومة الجليد مجتمعتين للسفينة. ^{[ 1 ]} ثمة وسيلة بديلة لتحديد قدرة السفينة على كسر الجليد في ظروف جليدية مختلفة، مثل حواف الضغط ، وهي إجراء اختبارات نموذجية في حوض جليدي . وبغض النظر عن الطريقة، يتم التحقق من الأداء الفعلي لكاسحات الجليد الجديدة في تجارب جليدية بالحجم الكامل بمجرد بناء السفينة.

لتقليل قوى كسر الجليد، تُصمَّم خطوط هيكل كاسحة الجليد عادةً بحيث يكون اتساعها عند خط الماء في حده الأدنى. ونتيجةً لذلك، تتميز كاسحات الجليد بمقدمة مائلة أو مستديرة، وجوانب مائلة، وجزء وسطي قصير متوازٍ لتحسين قدرتها على المناورة في الجليد. ^{[ 29 ]} ومع ذلك، فإن المقدمة المقعرة والهيكل المستدير يتميزان بكفاءة ديناميكية مائية ضعيفة وخصائص إبحار غير مستقرة ، مما يجعل كاسحة الجليد عرضةً للارتطام ، أو اصطدام هيكلها السفلي بسطح البحر. ^{[ 1 ]} لهذا السبب، غالبًا ما يكون تصميم هيكل كاسحة الجليد حلاً وسطًا بين الحد الأدنى من مقاومة الجليد، والقدرة على المناورة في الجليد، والمقاومة الديناميكية المائية المنخفضة، وخصائص مناسبة في المياه المفتوحة. ^{[ 11 ]}

تتميز بعض كاسحات الجليد بهيكل أعرض في المقدمة منه في المؤخرة. تعمل هذه المثاقب على زيادة عرض قناة الجليد، مما يقلل من مقاومة الاحتكاك في مؤخرة السفينة، ويحسن من قدرتها على المناورة في الجليد. بالإضافة إلى الطلاء منخفض الاحتكاك، تستخدم بعض كاسحات الجليد حزامًا جليديًا من الفولاذ المقاوم للصدأ، ملحومًا بالانفجار، مما يقلل الاحتكاك بشكل أكبر ويحمي هيكل السفينة من التآكل. تُستخدم أنظمة مساعدة، مثل أنظمة رش المياه القوية وأنظمة ضخ الهواء، لتقليل الاحتكاك عن طريق تكوين طبقة تشحيم بين الهيكل والجليد. يؤدي ضخ المياه بين الخزانات على جانبي السفينة إلى دوران مستمر يقلل الاحتكاك ويسهل اختراق الجليد. وقد جُرِّبت على مر السنين تصاميم تجريبية للمقدمة، مثل مقدمة تيسن-واس المسطحة والمقدمة الأسطوانية، لتقليل مقاومة الجليد بشكل أكبر وإنشاء قناة خالية من الجليد. ^{[ 11 ]}

تتطلب كاسحات الجليد والسفن الأخرى العاملة في المياه الجليدية تعزيزات هيكلية إضافية لمقاومة الأحمال المختلفة الناتجة عن احتكاك هيكل السفينة بالجليد المحيط. ونظرًا لاختلاف ضغط الجليد بين مناطق الهيكل المختلفة، فإن أكثر المناطق تدعيمًا في هيكل السفينة العاملة في المياه الجليدية هي مقدمة السفينة، التي تتعرض لأعلى أحمال الجليد، وحول خط الماء، مع تعزيزات إضافية أعلى وأسفل خط الماء لتشكيل حزام جليدي متصل حول السفينة. ^{[ 2 ]}

تُبنى كاسحات الجليد القصيرة والسميكة عمومًا باستخدام هياكل عرضية، حيث تُدعّم ألواح الهيكل بإطارات موضوعة على مسافة تتراوح بين 400 و1000 مليمتر (1 إلى 3 أقدام)، على عكس الهياكل الطولية المستخدمة في السفن الأطول. بالقرب من خط الماء، تعمل الإطارات الممتدة عموديًا على توزيع أحمال الجليد المركزة محليًا على ألواح الهيكل إلى عوارض طولية تُسمى الأوتار، والتي بدورها مدعومة بإطارات شبكية وحواجز تحمل أحمال الهيكل الأكثر انتشارًا. ^{[ 2 ]} في حين أن سمك ألواح الهيكل، الملامسة للجليد مباشرة، قد يصل إلى 50 مليمترًا (2.0 بوصة) في كاسحات الجليد القطبية القديمة، فإن استخدام الفولاذ عالي المقاومة بقوة خضوع تصل إلى 500 ميجا باسكال (73000 رطل لكل بوصة مربعة) في كاسحات الجليد الحديثة يُحقق نفس القوة الهيكلية بسماكات مواد أقل ووزن فولاذي أخف. بغض النظر عن قوة الفولاذ المستخدم في هياكل كاسحة الجليد، يجب أن يكون قادراً على مقاومة التصدع الهش في درجات الحرارة المحيطة المنخفضة وظروف التحميل العالية، وكلاهما أمر شائع في العمليات التي تتم في المياه المليئة بالجليد. ^{[ 2 ] [ 30 ]}    

إذا بُنيت كاسحات الجليد وفقًا لقواعد هيئة تصنيف مثل المكتب الأمريكي للشحن ، أو ديت نورسك فيريتاس ، أو لويدز ريجستر ، فقد تُصنّف ضمن فئة جليدية بناءً على مستوى تقوية هيكل السفينة ضد الجليد. ويُحدد هذا التصنيف عادةً بناءً على أقصى سُمك للجليد في المنطقة التي يُتوقع أن تعمل فيها السفينة، بالإضافة إلى متطلبات أخرى مثل القيود المحتملة على الاصطدام. وبينما تُشير الفئة الجليدية عمومًا إلى مستوى تقوية الهيكل ضد الجليد، وليس إلى قدرة كاسحة الجليد الفعلية على كسر الجليد، فإن بعض هيئات التصنيف، مثل السجل البحري الروسي للشحن، تضع متطلبات للقدرة التشغيلية لفئات جليدية مُحددة. ومنذ العقد الأول من الألفية الثانية، اقترحت الرابطة الدولية لهيئات التصنيف (IACS) اعتماد نظام موحد يُعرف باسم الفئة القطبية (PC) ليحل محل رموز الفئات الجليدية الخاصة بكل هيئة تصنيف.

منذ الحرب العالمية الثانية ، بُنيت معظم كاسحات الجليد بنظام دفع ديزل-كهربائي، حيث تُنتج محركات الديزل الموصولة بمولدات كهربائية الطاقة اللازمة لمحركات الدفع التي تُدير المراوح ذات الخطوة الثابتة. بُنيت أولى كاسحات الجليد التي تعمل بنظام الديزل-الكهربائي بمولدات ومحركات دفع تعمل بالتيار المستمر، ولكن مع مرور الوقت، تطورت هذه التقنية أولًا إلى مولدات التيار المتردد ، ثم إلى أنظمة التيار المتردد المُتحكم في ترددها. ^{[ 11 ]} في كاسحات الجليد الحديثة التي تعمل بنظام الديزل-الكهربائي، يُبنى نظام الدفع وفقًا لمبدأ محطة توليد الطاقة، حيث تُزود المولدات الرئيسية جميع الأجهزة الكهربائية على متن السفينة بالكهرباء، ولا حاجة لمحركات مساعدة.

على الرغم من أن نظام الدفع الكهربائي-الديزل هو الخيار المفضل لكاسحات الجليد نظرًا لعزم الدوران الجيد عند السرعات المنخفضة لمحركات الدفع الكهربائية، فقد تم أيضًا بناء كاسحات جليد بمحركات ديزل موصولة ميكانيكيًا بصناديق تروس تخفيض السرعة ومراوح ذات زاوية ميل قابلة للتحكم . يتميز نظام الدفع الميكانيكي بعدة مزايا مقارنةً بأنظمة الدفع الكهربائي-الديزل، مثل انخفاض الوزن وكفاءة استهلاك الوقود. مع ذلك، تتأثر محركات الديزل بالتغيرات المفاجئة في سرعة دوران المروحة، وللتغلب على هذه المشكلة، تُزود أنظمة الدفع الميكانيكية عادةً بعجلات توازن كبيرة أو وصلات هيدروديناميكية لامتصاص تغيرات عزم الدوران الناتجة عن تفاعل المروحة مع الجليد. ^{[ 11 ]}

كانت كاسحة الجليد القطبية الكندية " لويس إس. سانت لوران"، التي بُنيت عام 1969، من بين كاسحات الجليد القليلة المجهزة بمراجل بخارية ومولدات توربينية لتوليد الطاقة لثلاثة محركات دفع كهربائية. أُعيد تجهيزها لاحقًا بخمسة محركات ديزل، والتي توفر كفاءة أفضل في استهلاك الوقود مقارنةً بالتوربينات البخارية. بُنيت كاسحات الجليد الكندية اللاحقة بنظام دفع ديزل-كهربائي. ^{[ 11 ]}

تمتلك كاسحتا جليد من فئة "بولار" تابعتان لخفر السواحل الأمريكي نظام دفع مشتركًا يعمل بالديزل والكهرباء والميكانيكا، ويتألف من ستة محركات ديزل وثلاثة توربينات غازية . بينما تُوصل محركات الديزل بمولدات تُنتج الطاقة لثلاثة محركات دفع، تُوصل التوربينات الغازية مباشرةً بأعمدة المراوح التي تُشغل مراوح ذات زاوية ميل قابلة للتحكم. ^{[ 11 ]} تستطيع محطة توليد الطاقة الكهربائية التي تعمل بالديزل إنتاج ما يصل إلى 13000 كيلوواط (18000 حصان)، بينما تبلغ القدرة الإجمالية المستمرة للتوربينات الغازية 45000 كيلوواط (60000 حصان) . ^{[ 31 ]}    

يعتمد عدد المراوح ونوعها وموقعها على قوة السفينة وغاطسها والغرض المقصود منها. قد تكتفي كاسحات الجليد الصغيرة وسفن كاسحات الجليد ذات الأغراض الخاصة بمروحة واحدة، بينما تحتاج كاسحات الجليد القطبية الكبيرة عادةً إلى ما يصل إلى ثلاث مراوح كبيرة لامتصاص كامل الطاقة وتوفير قوة دفع كافية. وقد بُنيت بعض كاسحات الجليد النهرية ذات الغاطس الضحل بأربع مراوح في المؤخرة. يمكن استخدام الفوهات لزيادة قوة الدفع عند السرعات المنخفضة، ولكنها قد تُسدّ بالجليد. ^{[ 11 ]} حتى ثمانينيات القرن الماضي، كانت كاسحات الجليد التي تعمل بانتظام في حقول الجليد المتعرجة في بحر البلطيق تُزود في البداية بمروحة واحدة، ثم بمروحتين في المقدمة لاحقًا، لخلق تدفق قوي على طول هيكل السفينة. وقد زاد هذا بشكل كبير من قدرة السفن على كسر الجليد عن طريق تقليل الاحتكاك بين الهيكل والجليد، وسمح لكاسحات الجليد باختراق سلاسل الجليد السميكة دون الاصطدام. ومع ذلك، فإن مراوح القوس غير مناسبة لكاسحات الجليد القطبية التي تعمل في وجود جليد متعدد السنوات أكثر صلابة، وبالتالي لم يتم استخدامها في القطب الشمالي. ^{[ 32 ]}

تُغني دافعات السمت عن الحاجة إلى المراوح والدفات التقليدية، إذ تُركّب المراوح في حُجيرات قابلة للتوجيه تدور 360 درجة حول محور رأسي. تُحسّن هذه الدافعات كفاءة الدفع، وقدرة السفينة على كسر الجليد، وقدرتها على المناورة. كما يُتيح استخدام دافعات السمت للسفينة التحرك للخلف في الجليد دون فقدان قدرتها على المناورة. وقد أدى ذلك إلى تطوير سفن مزدوجة الفعل ، وهي سفن ذات مؤخرة مُصممة على شكل مقدمة كاسحة جليد، ومقدمة مُصممة للأداء في المياه المفتوحة. وبهذه الطريقة، تظل السفينة اقتصادية التشغيل في المياه المفتوحة دون المساس بقدرتها على العمل في ظروف الجليد الصعبة. كما مكّنت دافعات السمت من تطوير كاسحات جليد تجريبية جديدة تعمل جانبياً لفتح قناة واسعة عبر الجليد.

الطاقة النووية

أُعيد إحياء كاسحات الجليد البخارية في أواخر خمسينيات القرن الماضي عندما كلف الاتحاد السوفيتي ببناء أول كاسحة جليد تعمل بالطاقة النووية ، وهي "لينين" ، عام 1959. كانت هذه الكاسر مزودة بنظام دفع نووي توربيني كهربائي، حيث استُخدم المفاعل النووي لتوليد البخار اللازم لتشغيل التوربينات ، التي بدورها أنتجت الكهرباء لمحركات الدفع. ابتداءً من عام 1975، كلف الروس ببناء ست كاسحات جليد نووية من فئة "أركتيكا ". كما بنى السوفيت سفينة شحن كاسحة جليد تعمل بالطاقة النووية، وهي "سيفموربوت" ، التي احتوت على مفاعل نووي واحد وتوربين بخاري موصول مباشرة بعمود المروحة. ولا تزال روسيا المشغل الوحيد لكاسحات الجليد التي تعمل بالطاقة النووية، وهي تبني حاليًا كاسحات جليد من مشروع 22220 بقدرة 60,000 كيلوواط (80,000 حصان) لتحل محل فئة "أركتيكا" المتقادمة . وقد دخلت أول سفينة من هذا النوع الخدمة عام 2020.