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Verfahren zum Aufbrechen von Eisdecken und Eisbrecher zur Durchführung des Verfahrens
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sehen, die ihnen Stampfbewegungen aufzwingen, die etwa im Takte der natürlichen Stampfperiode erfolgen. Hiedurch gelingt es, die Kraft, die das Vorschiff beim Hinausgleiten auf das Eis ausübt, wesentlich zu steigern. Die Erfahrung hat dieses bestätigt und die mit derartigen Einrichtungen versehenen Eisbrecher können daher das Eis besser als'bisher brechen.
Es wurde nun erkannt, dass sich die natürliche
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Schiff mit seinem Vorschiff auf eine Eisdecke hinaufschiebt ; je, dicker diese Eisdecke ist, um so steifer ist sie und um so mehr trägt sie zur Erhöhung der natürlichen Stampfperiode des Schiffes bei.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, die eisbrechende Wirkung des Eisbrechers vor allem bei dickerem Eis dadurch zu verbessern, dass mit Hilfe von Einrichtungen zur Erzeugung von Stampfbewegungen periodische Stampfbewegungen erzeugt werden, deren Frequenz der durch die Steifigkeit bzw. Dicke des Eises gegebenen Stampfperiode als Eisbrecher. angenähert Ist, welche gegenüber der natürlichen, im freien Wasser vorhandenen Stampfperiode verkürzt ist ; weiter
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den Stampfbewegungen dessüberlagert werden.
Zur Durchführung dieses Verfahrens können im Vor-und/oder Hinterschiff des erfindungsgemässen Eisbrechers z. ur Erzeu- gung seiner StampTbewegungen mindestens eine vertikal schwingende Masse ader mindestens eine in vertikaler Ebene rotierende, nicht ausgeglichene Masse (Unwucht) oder beides angeordnet sein.
Ferner können zur Regelung der Frequenz der
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Wirkungsehen sein.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung zur na- türlichen Erzeugung von Stampfschwingungen, die auch bei sehr dickem Eis gut wirksam ist und zum Brechen des Eises durch das Vorschiff wesentlich beiträgt, ist also in ihrer Frequenz höher eingestellt, als sie der natürlichen Stampfperiode in eisfreiem Wasser entspricht.
Für einen Eisbrecher, der beispielsweise folgende Hauptabmessungen hat : Länge 27 m, Breite 7 m, Tiefgang 3 m, beträgt die zweckmässige Frequenz in Wasser mit sehr dünnem Eis (zirka 5 cm) etwa 171Min., in zirka 40 cm dickem Eis etwa 301Min.
Die Anpassung der Frequenz kann dadurch geschehen, dass man beispielsweise die Pumpen. die die im Vor- und Hinterschiff eingebauten Tanks füllen oder leeren, in veränderlichem Rhythmus umsteuert.
Bei Verwendung von rotierenden Unwuchtge-
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Hinterschiffder Drehzahl zu einem entsprechenden Rhythmus einer Krafräusserung auf das Schiff gebracht werden.
Wenn man die Einrichtungen nur auf das stärkste, im allgemeinen vorkommende Eis abstimmen will, kann man zur Kostenersparnis auf eine Regelung wie oben verzichten und nur die auf das stärkste Eis abgestimmte Frequenz benutzen.
Bei stärkerem Eise muss nicht nur die bereits erwähnte Verkürzung der natürlichen Stampfperiode berücksichtigt wer. den, sondern auch der Umstand, dass der Eisbrecher sich höher auf das Eis hinaufschieben muss, bis es bricht. Demzufolge kann der im Vorschiff wirksamen periodischen Kraft eine grössere Rolle zukommen, als der im Hinterschiff wirksamen. Es kann deshalb zweckmässig sein, die Einrichtung für die im Hinterschiff wirksame periodische Kraft kleiner zu halten zu Gunsten der entsprechenden Einrichtung im Vorschiff. Für den Fall, dass diese Einrichtungen als rotierende Unwuchten ausgebildet sind, kann beispielsweise die im Vorschiff angeordnete Unwucht auch eine horizontal querschiffs liegende Achse haben, wogegen im extre-
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men Fall die im Hinterschiff vorgesehene Unwucht ganz entfallen kann.
In den Zeichnungen sind einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Längsschnitt eines Vorschiffes und darin angeordnet das Unwuchtgewicht a, das in geeigneter Weise angetrieben, um die Achse b rotiert und eine Stampfbewegung erzeugt. Bei Rotation des Gewichtes a wird sich also das Vorschiff periodisch anheben und senken und sich unter dem Einfluss des ständig wirkenden Schraubenhubes immer weiter auf das Eis schieben, bis dieses bricht. Das Schiff klettert also gewissermassen auf das Eis, besonders dann, wenn
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Pfeil entspricht.
Die Unwucht kann, anstatt gleichmässig zu rotieren, auch mit veränderlicher Winkelgeschwindigkeit oder schwingend, wie ein Pendel, arbeiten. Ebenso können an Stelle einer Unwucht mit horizontaler Querachse im Vorschiff auch je eine zweckentsprechend angetriebene Unwucht im Vor- und Achterschiff angeordnet werden.
In Fig. 2 (Längsschnitt) ist die Unwucht in zwei Teilgewichte e und f aufgeteilt, die durch Veränderung des Winkels g während des Betriebes zueinander verdreht werden können, so dass die Lage des Massenschwerpunktes, des Systems ver- änderlich ist. Auf diese Weise kann die Anlage leichter aus dem Stillstand in Drehung gebracht werden. Am leichtesten, wenn beispielsweise der Winkel g 180"beträgt. Durch Verkleinerung dieses Winkels lässt sich dann die Grösse der Unwucht steigern, u. zw. auch während des Betriebes durch an sich bekannte Mittel.
Anstatt zweier zueinander verdrehbarer Gewichte kann auch ein Einzelgewicht angeordnet sein, dessen Stellung-in axialer Richtung veränderbar ist.
Es können auch drei oder mehr Gewichte angeordnet sein, deren Stellung zu einander sternartig geändert werden kann.
Diese Vorrichtungen können gleichzeitig zur Regelung der Kraftäusserung auf das Schiff benutzt werden, so dass z. B. durch entsprechende Betätigung der Verstellung. in dünnerem Eis mit weniger Unwucht und demzufolge auch mit kleinerem Stampfwinkel des Schiffes gefahren werden kann.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, die Unwucht (oder bei mehreren, die Unwuchten) um eine Achse quer zum Schiff rotieren zu lassen, sondern dieselben können auch um Achsen par- allel zur Längsachse des Schiffes kreisen oder schwingen.
In Fig. 3 (Längsschnitt) ist ein solcher Fall als Beispiel gezeichnet. Eine in Längsrichtung des
Schiffes angeordnete Welle b'hat an den Enden im Vor- und Achterschiff je ein Unwuchtgewicht a, die um 1800 zueinander versetzt sind. Die
Welle b'wird der Zweckmässigkeit und Billig- halber in diesem Fall über eine Kupplung c, ein regulierbares Untersetzungsgetriebe d und einen Riemenantrieb e unmittelbar vom Haupt- motor f angetrieben, der gleichzeitig den Propeller h'treibt. Falls die gemeinsame Welle b', beispielsweise aus Platzgründen, nicht erwünscht ist, kann sie auch entfallen, wobei dann aber jede Unwucht ihren besonderen-in ihr zweckmässige Zusammenarbeit der bei den Unwuchten 7
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Bei Anordnung und Betrieb von Unwuchten um Längsachsen mit 1800 Winkelversetzung ergibt sich der weitere Vorteil, dass bei Anordnung der Unwuchten gemäss Fig. 3 der Antrieb sehr einfach ist und das Schiff grundsätzlich nicht nur Stampfbewegungen, sondern auch Gietbewegungen ausführt, wozu bei Anwendung von ungleich grossen Unwuchten auch Schlingerbewegungen hinzukommen. Diese kombinierten Bewegungen sind für den Eisaufbruch besonders wertvoll.
Die Erzeugung dieser kombinierten Bewegungen kann auch durch eine von 1800 abweichende Winkelversetzung der Unwuchten oder durch eine Kombination von Um wuchten an einer Querachse mit Unwuchten an einer Längsachse erreicht werden, wie dieses in Fig. 4 (Längsschnitt) dargestellt ist, wo beispielweise im Vorschiff die Unwucht a um die quer zur Längsachse des Eisbrechers liegende Achse b und im Achterschiff die Unwucht a um die parallel zur Längsachse des Eisbrechers liegende Achse b rotieren. Der Antrieb kann in jeder geeigneten Weise erfolgen.
Ein weiteres Beispiel der Erfindung ist in Fig. 5 im Längsschnitt dargestellt. Mit dieser Anordnung werden kombinierte Stampf-, Gier- und Schlingerbewegungen durch das Betreiben der Unwucht a an der horizontalen Querwelle b im Vorschiff im Zusammenspiel mit der Unwucht a an der vertikalen Welle b" im Achterschiff erreicht. Der Antrieb dieser Vorrichtungen kann ebenfalls in jeder geeigneten Weise erfolgen.
In Fig. 6 (Längsschnitt des Vorschiffes) ist ein Beispiel dargestellt, welches zeigt, dass auch periodisch vertikal schwingende Massen zur Erzeugung oder zur Unterstützung von mit andern
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bewegungen dienen können. Ein Kolben í wird in einem im Vor-und/oder Achterschiff angeordneten Zylinder k in entsprechendem Rhythmus auf und ab bewegt, wobei das Ansaugen des Wassers eine auf das Schiff nach unten und der Ausstoss desselben eine nach oben gerichtete Kraft ergibt.
Ausser den vorstehend schon beschriebenen sind noch zahlreiche weitere Kombinationen im Sinne der Erfindung denkbar.
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von Stampfbewegungen und von mit Gier- oder Schlingerbewegungen kombinierten Stampfbewe-
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gungen mit der jeweils zweckmässigsten Frequenz verwendet werden, wie beispielsweise zur Abgabe ihrer Energie veranlasste Kreisel, ferner in ihrem Standort in Schiffslängsrichtung und evtl. auch gleichzeitig in Querrichtung veränderbare Gewichte, die vertikale Massenwirkung anderer als der beschriebenen Einrichtung von im Vor-und/oder Achterschiff arbeitenden Maschinen oder Einrichtungen, alles auch in zweckentsprechender Kombination mit den bereits beschriebenen oder gezeichneten Ausführungsbeispielen.
Der erfindungsgemässe Eisbrecher kann auch so eingerichtet sein, dass man demselben in Resonanz mit seiner natürlichen Stampfperiode eine Stampfbewegung aufzwingt. Das kann z. B. auch geschehen, indem periodische, mengenmässig dem gewünschten Stampfwinkel entsprechende Inhaltsveränderungen von mit Flüssigkeit gefüllten Tanks im Vor-und/oder Achterschiff erzeugt werden. Dabei können auch für die Stampfbewegung im Vor- und Achterschiff sich dre- hende, um 1800 zueinander versetzte Unwuchtgewichte mit gleich grosser Unwucht oder die sonst hier beschriebenen Mittel angeordnet sein und weiter für eine kombinierte Stampf- und SchlingerbeW1egung untersclîiedliche Unwuchten der Gewichte und/oder eine Veränderung des 1800 Winkels vorgesehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Aufbrechen von Eisdecken mit Eisbrechern, welche mit Einrichtungen zur Erzeugung von Stampfbewegungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe dieser Einrichtungen periodische Stampfbewegungen erzeugt werden, deren Frequenz der durch die Steifigkeit bzw. Dicke des Eises gegebenen Stampf- periode als Eisbrecher angenähert ist, welche gegenüber der natürlichen, im freien Wasser vor- handenen Stampfperiode verkürzt ist.