DE1781036C

DE1781036C - Ice-breaking bulbous bow

Info

Publication number: DE1781036C
Application number: DE19681781036
Authority: DE
Inventors: John Gordon Montreal Quebec; Scott Eric Alexander Ottawa Ont; German (Kanada)
Original assignee: Alexbow Canada Ltd
Current assignee: Alexbow Canada Ltd
Priority date: 1967-08-15
Filing date: 1968-08-14
Publication date: 1973-01-25

Description

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Die Erfindung betrifft einen eisbrechenden Bugwulst mit einer weit unterhalb der Wasserlinie nach vorne ragenden Spitze, von der aus sich Bodenflächen schräg nach unten und Seitenflächen schräg nach oben erstrecken.The invention relates to an ice-breaking bulbous bow with a far below the waterline after Point protruding in front, from which bottom surfaces are sloping downwards and side surfaces are sloping extend upwards.

Der sogenannte Bugwulst wurde für Hochseeschiffe entwickelt und weist generell den Vorteil auf, daß er dem Schiff einen geringen Fahrtwiderstand verleiht. Diese Tatsache dürfte darauf beruhen, daß der unter der Wasserlinie nach vorne ragende Teil des Wulstbuges bei Bewegung des Schiffes ein Wellensystem erzeugt, das sich mit dem vom restlichen Teil des Schiffsköipers gebildeten Wellensystem überlagert, so daß sich insgesamt eine Verringerung des mit der Wellenbildung zusammenhängenden Widerstandes des Schiffes ergibt. Ein Wulstbug dieser generellen Art ist in der USA.-Patentschrift 3 306 244 für normale Seeschiffe gezeigt.The so-called bulbous bow was developed for ocean-going ships and generally has the advantage of that it gives the ship a low drag. This fact is likely due to the fact that the part of the bulbous bow protruding forwards below the waterline creates a system of waves when the ship moves generated, which is with the wave system formed by the rest of the ship's body superimposed, so that there is an overall reduction in the associated with the wave formation Resistance of the ship results. A bulbous bow of this general type is shown in the United States patent 3 306 244 shown for normal seagoing vessels.

Aus der deutschen Patentschrift 71 354 ist ein wulstähnlicher eisbrechender Bug mit einer weit unterhalb der Wasserlinie nach vorne ragenden Spitze bekannt, von der aus sich Bodenflächen schräg nach unten und Seitenflächen schräg nach oben erstrecken. Die Bodenflächen sind konvex gewölbt und laufen in Mitte Schiff zu einer Kiellinie zusammen, die etwas höher liegt als die untersten Stellen der Bodenflächen. Die außen an die Bodenflächen anschließenden Seitenflächen sind ebenfalls konvex gewölbt und gehen in Mitte Schiff in einer Linie ineinander über, die von der Bugspitze schräg nach oben und hinten ansteigt. Bei dem bekannten Bug bestellt die eisbrechende Wirkung darin, daß sich die Spitze unter der Eisdecke nach vorne schiebt und dadurch das Eäs von unten her angehoben und aufgebrochen wird. Da dii eisbrechende Wirkung allein auf diesem Anheben de Eisdecke beruht, ergeben sich unter schwereren Eis bedingungen hauptsächlich zweierlei Schwierigkeiten Einmal bietet das Eis infolge der relaüv geringei Brechkraft der Bugoberseite einen hohen Widerstand so döß bei zunehmender Eisdicke die Geschwindig keit des Schiffes immer mehr abnimmt, bis schließlich der Impuls des Schiffes nicht mehr ausreicht, um ein /eine besonders dicke Stellen zu durchbrechen, um es steckenbleibt. ,. _. . . . From the German patent specification 71 354 a bead-like icebreaking bow is known with a tip protruding forwards far below the waterline, from which bottom surfaces extend obliquely downwards and side surfaces extend obliquely upwards. The floor surfaces are convex and converge in the middle of the ship to form a keel line that is slightly higher than the lowest points of the floor surfaces. The side surfaces adjoining the bottom surfaces on the outside are also convex and merge into one another in the middle of the ship in a line that rises obliquely upwards and backwards from the bow tip. In the case of the known bug, the ice-breaking effect is the fact that the tip is pushed forward under the ice cover and the Eäs is thereby lifted from below and broken open. Since the ice-breaking effect is based solely on this lifting of the ice cover, two types of difficulties arise under heavier ice conditions.On the one hand, the ice offers a high resistance due to the relatively low refractive power of the top of the bow, so the speed of the ship decreases more and more with increasing ice thickness, until finally the momentum of the ship is no longer sufficient to break through a particularly thick area to make it get stuck. ,. _. . . .

Ein weiterer Wulstbug fur Eisbrecher ist aus dei USA-Patentschrift 933440 bekannt, der ebenfalls die Eisdecke von unten her anhebt und durch seine pflugförmig gestalteten Seitenflächer nach oben aufbricht. Abgesehen davon, daß diesei Buk keinen widerstandsmindernden Bugwulst dar-Mei?« besteht die Gefahr, daß ein Schift nut einem c.,k-vjr· V. ilsiiiuj! bei den extremen Beding n, gen de« ; .,·. ν...se·- --icikenbleibt. Another bulbous bow for ice breakers is known from the USA patent specification 933440, which likewise lifts the ice cover from below and breaks it up through its plow-shaped side surfaces. Apart from the fact that this Buk does not have a bulge in the bow to reduce resistance, there is a risk that a ship will only use a c., K-vjr · V. ilsiiiuj! in the extreme conditions n, gen de «; ., ·. ν ... se · - --iciken remains.

[w i-_:f!!ui>>ng liegt die Aufgabe zugrunde, einen Biic^i.;.'·! 'U S₁ halfen, der einerseits in ei-ieien Gewi^ : η k-p. Schiff die Vorteile eines Bugw jlstes bie-It u:ul ;.v!.-ti-eits so gestaltet ist, daß e: elbst uni,. vli-vcM · i-tudinsun^en einsatzfähig .nd insbe-S(MKi-.r. .. ·.·■■.·. I -ge ist, Packeis zu dun.Schneiden.[w i- _: f !! ui >> ng is based on the task of creating a Biic ^ i.;. '·! 'US ₁ helped, on the one hand in ei-ieien Gewi ^: η kp. Ship the advantages of a boww jlstes bie- It u: ul; .v! .- ti-eits is designed in such a way that e: elbst uni ,. vli-vcM · i-tudinsun ^ en operational .nd esp-S (MKi-.r. .. ·. · ■■. ·. I -ge is to cut pack ice too thin.

Zr !■>■-·{ dieser Aufgabe ist der e· brechende liut ii-ί πι', «it unterhalb der Wassv linie nach ·.'>':!,· rja-κΐ·-- Spitze so gestaltet, daß /*ei Bodenuii.! «·■*·■■ ·Ί Stilenflächen miteinander in etwa einen •.•urer.iormitien Querschnitt umschreiber dessen hop/u'tialo DüiP't!. :le größer ist als die ver'ikale Diagonal·.·. unJ (!als die Seitenflächen in Mitte Schiff zu eit-i ι cbert.n scharfen Kante und die Bodenflächen zu einer unteren scharfen Kante zusammenlaufen.Zr! ■> ■ - · {of this task is the e · breaking liut ii-ί πι ', «it below the water line after ·.'>':!, · Rja-κΐ · - tip designed so that / * ei Bodenuii.! «· ■ * · ■■ · Ί style areas with each other in approximately a •. • urer.iormitien cross-section circumscribing the hop / u'tialo DüiP't !. : le is greater than the vertical diagonal ·. ·. unJ (! as the side surfaces in the middle of the ship to eit-i ι cbert.n sharp edge and the bottom surfaces converge to a lower sharp edge.

Bji derartiger Graining bilden die beiden Seiteniliv-ii.ii eine Pflugform, durch ·ϋε die Eisdecke von uiiti-n .Vr angehoben und umgebrochen wird, wobei die obere scharfe Kante das Spalten der Eisdecke untersiüt/.t. In ahnlicher Weise bilden die beiden Bodenflächen eine nach unten gerichtete, untere scharfe Kante, die bei besonders großen und sich weit unter die Wasseilinie erstieckenden Eisstücken die abgeschnittenen unteren I isteile nach unten drückt.With such graining, the two side ilives-ii.ii form a plow shape through which the ice cover of uiiti-n .Vr is lifted and broken, with the upper sharp edge preventing the ice cover from splitting. In a similar manner, the two bottom surfaces form a sharp downward, lower edge, which presses the cut lower isteile I the case of particularly large and far below the erstieckenden Wasseilinie ice pieces downward.

Die eisbrechende Wirkung der von den Seitenflächen gebildeten Pflugform kann dadurch gesteigen werden, daß an der oberen scharfen Kante eine Klinge angeordnet wird. Eine solche Klinge bewirkt daß die Eisdecke von unten her angeritzt oder eingeschnitten wird, so daß sie beim Anheben leichter auf bricht.The ice-breaking effect of the plow shape formed by the side surfaces can increase as a result that a blade is placed on the upper sharp edge. Such a blade does that the ice sheet is scratched or cut from below, so that it is easier to open when it is lifted breaks.

Vorzugsweise geht der Bugwulst in der Wasserlinie der Wulstmittellinie mit seitlichen, über die normak Schiffsbreite ragenden Ausbuchtungen in den Schiffs körper über, so daß die von dem Bug gebildete Fahrt rinne im Eis etwas breiter ist als der Schiffsrumpf um dadurch ein durch die seitlich uer Fahrtrinne verblei bende Eisdecke hervorgerufener Widerstand beseitig wird.The bulge in the bow preferably merges into the hull in the waterline of the bulge center line with bulges protruding beyond the normal width of the ship, so that the channel in the ice formed by the bow is somewhat wider than the hull, thereby remaining through the lateral outer channel The resistance caused by the ice cover is eliminated.

Damit die vom Bugwulst aus der Eisdecke heraus gebrochenen Eisstücke aus der Fahrtrinne entfern werden, sind die in den Bug übergehenden Spantei des Bugwulstes vorteilhafterweise r.o gestaltet, daß si« zunehmend steiler werden und oberhalb der Lade Wasserlinie überhängen. Dadurch werden die aufge brochenen Eisschollen auf die seitlich der Fahrrinm serbleibende Eisdecke »umgeklappt«.So that the pieces of ice broken out of the ice cover by the bulge of the bow can be removed from the fairway are, the bulk of the bulge extending into the bow are advantageously designed so that they become increasingly steeper and overhang above the loading waterline. This will open the Broken ice floes "folded down" onto the ice sheet that remained on the side of the ship.

Bevorzugte Werte für das genannte Verhältnis dePreferred values for the said ratio de

horizontalen zur vertikalen Diagonale des Bugquerschnitts liegen etwa zwischen 1,25 :1 und 2:1.the horizontal to the vertical diagonal of the bow cross-section are approximately between 1.25: 1 and 2: 1.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert; darin zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to drawings of an exemplary embodiment; in it shows

Fig. 1 eine schematische perspektivische Vorderansicht des Wulstbuges,Fig. 1 is a schematic perspective front view the bulbous bow,

Fig. 2 den Längsriß des Wulstbuges nach Fig. 1,FIG. 2 shows the longitudinal view of the bulbous bow according to FIG. 1,

Fig. 3 den Spantriß des Wulstbuges nach Fig. 1 undFIG. 3 shows the bulkhead view of the bulbous bow according to FIG. 1 and

F i g. 4 den Wasserlinienriß von zwei Wasserlinien des Wulstbuges nach F i g. 1.F i g. 4 shows the waterline plan of two waterlines of the bulbous bow according to FIG. 1.

In dem Längs-, Spant- und Wasserlinienriß sind die Spanten mit 16-20 sowie A-D und die Schnitte mit 2j, 5,10 und IS bezeichnetIn the longitudinal, frame and waterline plan the frames are marked 16-20 as well as AD and the sections with 2j, 5,10 and IS

Zunächst ist aus F i g. 3 ersichtlich, da3 die Querschnittsform des Bugwulstes 29, d. h. der Teil vor dem Spant 20 nicht kreisförmig ist. Wenn man SpantC als Beispiel heranzieht, sieht man, daß der Querschnitt an beiden Seiten des Scnnittes auf Mitte Schiff CL eine verhältnismäßig flache Seitenfläche 30 und eine verhältnismäßig flache Bodenfläche 31 umfaßt, d^e sich längs einer abgerundeten Kante 32 vereinigen. An der Unterseite vereinigen sich die Boaenflächen 31 mit einer beträchtlichen Aufkimmi. ig zu einer scharfen Kante 33. Gemäß einer Alternativlösung können die Bodenflächen 31 eine gewisse konvexe Krümmung aufweisen, während die Seitenflächen 30 eine gewisse konkave Krümmung aufweisen können. Auf der Oberseite des Bugwulstes gehen die Seitenflächen 30 in eine fast senkrecht vorstehende Klinge 36 über, wobei die beiden Seiten 34 der Klinge längs ihres oberen Randes zu einer Schneide 35 zusammenlaufen, dv durch eine starke Stange gebildet wird. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, bildet die Klinge 36 einen zusätzlichen Teil an der Querschnittsform des Wulstbuges, dessen Hauptteil zu der Wasserlinie BCL der WuistmUtellinie zumindest ganz vorn an der Stelle des Spantes C im wesentlichen symmetrisch ist. ^v First of all, from FIG. 3 it can be seen that the cross-sectional shape of the bulge 29, ie the part in front of the bulkhead 20, is not circular. Taking SpantC as an example, it can be seen that the cross-section on both sides of the cut in the middle of the ship CL comprises a relatively flat side surface 30 and a relatively flat bottom surface 31, which unite along a rounded edge 32. On the underside, the boa areas 31 unite with a considerable rise. ig to a sharp edge 33. According to an alternative solution, the bottom surfaces 31 can have a certain convex curvature, while the side surfaces 30 can have a certain concave curvature. On the upper side of the bulge, the side surfaces 30 merge into an almost vertically protruding blade 36, the two sides 34 of the blade converging along its upper edge to form a cutting edge 35, which is formed by a strong rod. As can be seen from the drawing, the blade 36 forms an additional part of the cross-sectional shape of the bulbous bow, the main part of which is essentially symmetrical to the waterline BCL of the bulging line, at least at the very front at the point of the former C. ^v

Die Klinge 36 ist vorzugsweise vorgesehen.Blade 36 is preferably provided.

Ein zweites Merkmal de. Spantes C und in starkein Maße auch der Spanten B und A und teilweise noch des Spantes 20 besteht darin, daß die horizontale Diagonale W bedeutend größer ist als die vertikale Diagonale//. Bei dieser Betrachtung ist die zusätzliche Klinge 36 außer acht gelassen.A second feature de. Frame C and, to a large extent, frames B and A and partly also frame 20 consists in the fact that the horizontal diagonal W is significantly larger than the vertical diagonal //. In this consideration, the additional blade 36 is disregarded.

¥ i g. 2 zeigt, daß die Klinge 36 (schraffiert) von der Seite gesehen von einem vorderen Bereich 40. an dem sie in einen scharfen Nasenteil 41 des Bugwulstes (im Spant D) übergeht, bis zu einem mittleren Bereich 42 ansteigt und ihre maximale Höhe zwischen den Spanten A und 20 hat. Ein hinterer Bereich 43 der Klinge geht in den Vorsteven 44 über. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Vorsteven 44 konkav gewölbt ist und nach vorn überhängt. ¥ i g. 2 shows that the blade 36 (hatched) seen from the side from a front area 40. at which it merges into a sharp nose portion 41 of the bulge (in the bulkhead D), rises to a central area 42 and its maximum height between the Has frames A and 20. A rear area 43 of the blade merges into the stem 44. From Fig. 2 it can be seen that the stem 44 is concave and overhangs to the front.

Unterhalb des Nasenteils 41 läuft der Vorsteven sanft nach unten und nach hinten in einer Bodenlinie 46 aus.Below the nose part 41, the stem runs gently downwards and backwards in a bottom line 46 off.

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, befindet sich hinter dem Bugwulst 29 an beiden Seiten des Schiffsrumpfes eine sogenannte »ein Überschlagen des Eises verursachende« (»tumble-home«) Bugfläche 47, die eine rückwärtige Verlängerung der Seitenfläche bzw. Bugüberschlag-Obci fläche 30 darstellt und sich nach hinten und außen erstreckt, um in die seitliche Außenhaut 48 überzugehen. Diese Bugflächc 47 erstreckt sich auch nach oben und außen, so daß sie geeignet ist, das Eis zu führen, welches sie ablenkt, wenn sich das Schiff vorwärts bewegt und eine Rinne bricht. Die Folge hiervoi: ist, daß die nach oben undAs shown in FIG. 3, is located behind the bulbous bow 29 on both sides of the ship's hull a so-called "tumble-home" bow surface 47, the one rear extension of the side surface or bow flap obci represents surface 30 and extends back and forth to the side Outer skin 48 to pass over. This bow surface 47 also extends upward and outward so that it is suitable is to guide the ice that distracts them as the ship moves forward and a gully breaks. The consequence here: is that the top and

außen längs den Bugflächen 47 abgelenkten und schließlich sich überschlagenden gebrochenen Eisstücke auf die Eisdecke neben dem Schiff fallen, anstatt unterzutauchen und in der gebrochenen Rinne wieder aufzutauchen. Durch diese Wirkung wird einebroken pieces of ice deflected outside along the bow surfaces 47 and finally overturning fall onto the ice sheet next to the ship instead of submerging and falling into the broken gully to reappear. Through this effect becomes a

ίο sauberere Rinne hinter dem Schiff geschaffen, in der weniger Eisstucke herumschwimmen als bisher bei den herkömmlichen Eisbrechern. Die Bugfläche 47 geht in der Nähe des Spantes 18| in eine die maximale Breite des Schiffsrumpfes übersteigende Ausbuchtung 49 über (s. F i g. 3 und 4). Die Figur 4 zeigt auch, wie die Ausbuchtung 49 ungefähr beim Spant 16& in die seitliche Außenhaut 48 übergeht. Die seitlichen Ausbuchtunpcn 49 können jedoch auch weggelassen werden.ίο cleaner channel created behind the ship in which fewer pieces of ice swim around than with conventional ice breakers. The bow surface 47 goes near the frame 18 | in one the maximum Bulge 49 over the width of the hull (see Figs. 3 and 4). Figure 4 shows also how the bulge 49 merges into the lateral outer skin 48 approximately at frame 16 &. The lateral bulges 49 can, however, also be omitted.

ao Mit Hilfe der seitlichen Ausbuchtungen 49 ist es aber möglich, den Rumpf mit Seitenfläche 51 von starker Überschlagswirkung für das F.is in größerer Nähe der maximalen Breite des Hauptrumpfes auszubilden, als ohne seitliche Vorsprünge möglich wäre.ao With the help of the side bulges 49, it is possible to construct the fuselage with side surface 51 from to develop a strong rollover effect for the F.is closer to the maximum width of the main trunk, than would be possible without lateral protrusions.

as Das hat zur Folge, daß eine breitere Rinne als die maximale Breite des Hauptrumpfes in dem Eis geöffnet wird, ehe diese maxima's Breite des Hauptrumpfes in die Rinne gelangt, wodurch Beschädigungen verringert und das Wenden erleichtert wird.as This has the consequence that a wider groove than the maximum width of the main hull in the ice is opened before this maxima's width of the main hull gets into the gutter, which reduces damage and makes turning easier.

Die Bugflächen 47 gehen an jeder Seite nach oben in überhängende Flächen über.The bow surfaces 47 go up on each side into overhanging surfaces.

Es ist ferner zu beachten, daß die Ladewasserlinie WL vorne (abgesehen von der Klinge 36) verhältnismäßig spitz einläuft und spitzer zuläuft als die Wasserlinie BCL der Wulstmittellinie (s. F i g. 4).It should also be noted that the loading waterline WL at the front (apart from the blade 36) is relatively pointed and tapered more than the waterline BCL of the bulge center line (see FIG. 4).

Im Betrieb verhält sich der Bugwulst unter normalen Hochseebedingungen im wesentlichen ebenso wie bekannte Bugwulstausfühningen, d. h. er trägt dazu bei, eine gute Lage bei starkem Seegang, einen geringeren Widerstand beim Fahrer* und eine zusätzliche Steigerung des Auftriebes des Wasserfahrzeugs zu erzielen. Darüber hinaus hat der Bugwulst wegen seiner j riachen« Gestalt, d. h. daß das Verhältnis W : H bei 1: 1,5 liegt, und wegen der konkaven, das Über-In operation, the bulbous bow behaves essentially in the same way as known bulbous bow designs under normal sea conditions, ie it helps to achieve a good position in heavy seas, less resistance for the driver * and an additional increase in the buoyancy of the watercraft. Moreover, the bulbous bow due to its j riachen "shape, that is that the ratio of W: H is 1: 1.5, and because of the concave, the over-

schlagen des Eises bewirkenden Bugflächen sowie der Anordnung der Schlitzklinge ausgezeichnete Eisbrechereigenschaften. Bei Eisdecken in einer Dicke bis zu etwa einem Drittel des Ladetiefgangs fährt der Bugwulst 29 unter das Eis, welches durch die Wir-hitting the bow surfaces causing the ice as well as the arrangement of the slitting blade have excellent ice breaker properties. In the case of ice sheets with a thickness of up to about a third of the loading depth, the drives Bulge of the bow 29 under the ice, which

kung der Klinge 36 und der Seitenflächen 30 aufgebrochen wird.effect of the blade 36 and the side surfaces 30 is broken.

Wenn der Wulstbug auf Eis trifft, das so dick ist, daß es sich nach unten bis unterhalb der Wasserlinie BCL der Wulstmittellinie erstreckt, dann wirkt die von dt.i Bodenflächen 3t gebildete Unterseite des Bugwulstes in der gleichen Weise wie bei einem herkömmlichen Eisbrecherbug, d. h. sie drückt auf das Eis, bricht es und lenkt datin die gebrochenen Eisstücke auf Grund der Neigung der Bodenflächen 31If the bulbous bow meets ice that is so thick that it extends down to below the waterline BCL of the bulge center line, then the underside of the bulge formed by the bottom surfaces 3t acts in the same way as in a conventional icebreaker bow, ie it presses on the ice, breaks it and then directs the broken pieces of ice on the basis of the inclination of the floor surfaces 31

seitlich nach außen ab. Normalerweise dringt der Bugwulst unter das Eis, so daß die Hauptbrech- und Ablenkwirkung nach oben gerichtet ist. Auf jeden Fall hat der Bugwulst in beiden Richtungen scharfe, das Eis schneidende Kanten 33 und 38. Die V-Form der Unterseite des Wulstbuges trügt auch dazu bei, das heftige Aufschlagen des Wulstes in eisfreiem Wasser zu dämpfen.sideways outwards. Usually the bulbous bow penetrates under the ice, so that the main break and Deflection is directed upwards. In any case, the bulge has sharp, the ice-cutting edges 33 and 38. The V-shape of the underside of the bulbous bow also contributes to to dampen the violent impact of the bead in ice-free water.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Ice-breaking bulbous bow with a tip protruding forward far below the waterline, from which bottom surfaces extend obliquely S downward and side surfaces obliquely upward, characterized in that two bottom and two side surfaces (30,31) with each other approximately one Describe a diamond-shaped cross-section, the horizontal diagonal (W) of which is greater than the vertical diagonal (H) , and that the side surfaces (30) in the middle of the ship to an upper sharp edge (38) and the bottom surfaces (31) to a lower sharp edge ( 33) converge. ¹ p

2. Bulge according to claim 1, characterized in that the ratio of the horizontal diagonal (W) to the vertical diagonal (H) is approximately between 25: 1 and 2: 1.

3. bulbous bow according to claim 1 or 2, characterized in ·%> that a blade (36) is arranged on the upper sharp edge (38).

4. Bulge of the bow according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it merges into the hull in the waterline (BCL) of the bulge center line nit lateral protrusions (49) projecting beyond you aj normal ship width.

5. Bulge according to one of claims 1 to 4, characterized in that the slope of the ribs merging into the bow of the bulges s jo increases and that the spa .ten overhang above the La dewasserlinie (WL) upwards.