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Grundidee
ist die Kräfte
des Eises gegen die Fahrtrichtung (Zeichnung 1) zu reduzieren oder
zu nutzen.
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Den
Antrieb der Schiffe (Eisbrecher) zu ersetzen und oder zu entlasten
z. B. (Zeichnungen 2/3/4/6 + 7).
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Eine
Reduzierung der Gegenkräfte
aus (Zeichnung 1) mit einer vor dem Bug (1) geführten Schürze (2)
die schon vor dem Bug (1) das Wasser verdrängt und
so zwischen Bug und Schürze
(2) einen Sog unter dem Eis aufbaut oder dem Eis das Wasser
entzieht, dazu kommt das Gewicht des Eises (Zeichnung 2B) das Eis
ist so wesentlich leichter zu brechen. Die über die Schürze (2) fließende Wassermenge
ist mit einer generellen Höhenverstellung
und oder mit Kufen (3) als Abstandhalter zu regeln (Zeichnung
2A + 2D). Die Form und Stellung der Schürze (2) beeinflusst
die Strömungen
und die Sog und Wirbelkräfte
des Wassers, z. B. in flachen Gewässern kann die Stellung und
Formgebung von Schürzen
auf Dauer die Wassertiefen beeinflussen (Zeichnung 2B).
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Diese
Wasserverdrängende
Schürze
(2) mit oder ohne eigenem Auftrieb (Zeichnung 2 + 9) eignet sich
auch zum nachrüsten
für herkömmliche
Eisbrecher da das Eis zwischen der Schürze (2) und dem Bug
(1) vom Wasser nach unten gezogen wird. Eine beweglich
gebaute Schürze
(2) gleicht die Unruhen des Schiffes aus und kann auch
im Abstand zum Bug verstellbar auf Eisdicken und Geschwindigkeit
des Schiffskörpers
eingestellt werden.
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Das
innerhalb der Schürze
(2) vom Bug (1) oder anderen Mechanismen gebrochene
Eis kann nach unten und seitlich austreten (Zeichnung 2C). Dabei
kann mit der Schürzenbreite
die Fahrrinnenbreite bestimmt werden und ein Einklemmen des Schiffsrumpfes
ausgeschlossen werden. Im Extremfall kann mit einer vor dem Bug
geführten
Schürze
ein Wasserfreier Raum entstehen.
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Andere
Möglichkeiten
bieten Unterwassernasen am Bug (Zeichnung 3/4 + 8) oder bewegliche Vorschwimmer
(9) (Zeichnung 6) die das Eis unterstützen, anheben und dann mit
einer Zangenwirkung von oben und einem Eisgreifenden Räderwerk
den Eisbrecher unter und übers
Eis ziehen. Das aus dem Wasser gehobene Eis ist so wesendlich bruchempfindlicher.
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Die
dabei vor dem Bug (1) entstehende Sogwirkung des Wassers
unterm Eis biegt dieses vor (Zeichnung 7). Das leicht gebogene Eis
wird so schon beim Einzug angebrochen.
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Ein
zusätzliches
mechanisches und maschinelles Brechen des Eises (z. B. nutzen von
Vibrationen, Rädern,
Exenterschwingungen und Vakuumbereichen) auf dem Weg über den
Schiffskörper
wird nach Außen
durch das Gewicht des Eises und die Sogkräfte neben dem Schiffskörper erleichtert
ohne das Schiff durchzuschaukeln (Zeichnung 5 + 7). Eine weitere
Anwendung einer Schürze
(2) in umgekehrter Stellung, bewirkt einen Wasserauftrieb
der das Eis Hebt und unterspült
wehrend es über
den Schiffskörper
gleitet. Die Unterspülung
unterstützt
den Einsatz einer Vakuumanlege. Um eine breitere Fahrrinne zu brechen
können
seitlich Eis unterstützende
Kufen (Eisauflagen) ausgefahren werden.
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Um
ein erneutes Zufrieren der Fahrrinne zu verzögern kann das gebrochene Eis
nach links und oder rechts unter oder besser aufs Eis verschoben werden
(Zeichnung 6) unters Eis, Zeichn. 3 + 7 aufs Eis). Die Eisbruchverschiebung
in (Zeichnung 6) kann durch eine künstliche Hinterströmung durch
die Gleitgitter (7) mit Schiffsschrauben beschleunigt werden.
Der Eisauswurf aufs feste Eis auf Gleit flachen mit Vibrationen
oder maschinell getriebenen Auswurfmechanismen (Zeichnung 3).
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(Zeichnung
4) zeigt die Funktion eines Eisbrechenden Rades (10).
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Das
Brechrad verringert die Aufprallkräfte des Schiffes auf die Eiskante
durch abgleiten der Radzähne
und den nachfolgenden Zahn der immer ein Stück von oben aus dem Eis bricht.
Die Radzahnspitzen sollten so Ausgeformt sein das sie das Eis nicht
nur brechen sondern auch greifen für den Fall das die Räder maschinell
angetrieben werden. Außerdem
können
die Radzahnspitzen aus verschleißfestem oder gehärtetem Material
zum Nachschleifen bestückt
sein oder mit Hartmetallen, Keramik, oder Diamanten versehen werden.
Die Form und Größe der Räder muss
dem Einsatzgebiet und den Eisbrechern angepasst werden. Die Zähne können auch aus
Kufen z. B. schräg
gestellt zum abgleiten angeordnet sein, wichtig ist das die Räder nicht
blockieren.
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Werden
diese Räder
maschinell angetrieben wird der Schiffsantrieb durch die entstehende
Zugkraft unterstützt,
die Räder
greifen wie eine Kralle aufs Eis und ziehen das Schiff, das Eis
bricht und das Rad greift ins Wasser wie alte Schaufelräder.
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Mit
einem Vorschwimmer für
das Brechrad (10) ausgebaut z. B. als Verdrängerschürze (2) (Zeichnung
4 + 2) oder mit Festen Bugnasen (Zeichnung 8) oder mit einer einfachen
starren Unterstützungen
die unterm Eis vorgeführt
wird, ist das Eis noch leichter und in gleichmäßigere Stücke wie über eine Kante zu brechen.
Die Brechräder
(10) (Zeichnung 4) mit oder ohne Vorschwimmer können in
der Winterzeit auch bei Binnenschiffen am Bug angebracht werden
und so die Kanäle
schiffbar halten und den Eisbrechermangel aufheben. Mit dem Anbau
von Brechrädern
(10) am Bug (1) kann der Bug eine zusätzliche
Schutzschicht (5) (Zeichnung 4b) erhalten die das Schiff
auch bei dicken Eisschichten schützt. Packeis
kann durch die erzeugte Strömung
mit einer tiefer eingestellten Verdrängerschürze (2) aus (Zeichnung
2) auch in der Binnenschifffahrt das Eis einsaugen und je nach aufgebauter
Strömung
wegspülen,
die Brechräder
(Zeichnung 4) können
den Vorgang unterstützen.
Eine einfachere Möglichkeit die
aber mehr Schubkraft erfordert, ist das Eis in der Binnenschifffahrt
vor einem stumpfen Bug zu brechen mit schräg Vorgelagerten Stahlträgern (12) (Zeichnung
2E + F) die das Eis beim einfahren in die Schürze brechen.
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Ist
der Jeweilige Vorschwimmer mit einem eigenen Auftrieb ausgestattet
wird das Fahrverhalten und das Volumen der Zuladung kaum beeinflusst.
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(Zeichnung
7) zeigt einen Schwimmkörper der
sich auch mit der Zangenwirkung unter dem Eis bewegt. Das Eis wird
aus dem Wasser gehoben Unterstützt
durch Druckluft die in Fahrtrichtung unters Eis gepumpt wird um
die Sogwirkung des Wassers zu reduzieren. Die Auftriebskraft des
Schwimmkörpers kann
durch Gewichtsverlagerung von vorne nach hinten und oder durch Fluten
oder auspumpen des Schwimmkörpers
gesteuert werden z. B. um unters Eis zu fahren. Mit einem Eisgreifendenräderwerk zieht
sich dann der Schiffskörper
gleichmäßig durchs Eis,
das jeweilige Räderwerk
oder eine Kufenverstellung können
dann die Steuerung übernehmen.
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Mit
Eisschneidern (4) wie Glasschneider verschleißfest bestückt oder
nachschleifbar (Zeichnung 5) kann gleichmäßiges Eis schon am Bug geritzt
werden um Sollbruchstellen zu erzeugen. Wehrend dann das Eis über den
unters Eis gedrückten
Schiffskörper gleitet
(Gleitunterstützung
mit Kufen (3) und oder Rollen, Wasser, Wärme) kann
es durch ein Räderwerk (8)
(Schlagwerk) zerkleinert und am Ende nach außen auf das noch feste Eis
geschoben, geschleudert werden (Zeichnung 3 + 7). Auch ein Vakuum
kann je nach Eisbeschaffenheit zum brechen genutzt werden verbunden
mit der Drucklufterzeugung die unters Eis geblasen wird.
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Um
den unterschiedlichen Aufgaben der Eis und Witterungsverhältnissen
gerecht zu werden ist ein Austauschbarer Vorsatz möglich z.
B. Brechräder (Zeichnung
7 + 7a), eine einfache Bugspitze oder ein Eisräumer der das Packeis aus der
Fahrrinne schiebt oder hebt wie man es von Erntemaschinen kennt.
Mit Gleitgittern die unters Eis greifen auf denen dann die Eisschollen
aus dem Wasser dahin gleiten wo man sie hinführt.
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(Zeichnung
9) zeigt vereinfachte Schürzen (2)
die verschiedene Strömungen
erzeugen, z. B. kann eine Bugwelle wesendlich reduziert werden.
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Eine
andere Möglichkeit
ist Schürzen
als Schutzschild zu nutzen z. B. im Eismeer. Bei einer Anbindung
mit einer Röre
unter dem Kiel wie in (Zeichnung 2A) ist eine optimale Dämpfung integrierbar
um Aufprallkräfte
abzufangen. Die zusätzliche Drehbewegung
durch die Röre
bietet so auch noch einen seitlichen abgleitenden Effekt und fängt die schaukelnden
Bewegungen des Schiffes ab.
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Eisbrecher
Dieter Fenz
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(Zeichnung
1) zeigt wie das Wasser das Eis unterstützt.
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(Zeichnung
2) zeigt eine Perspektive zu Zeichnung 2A bis 2D.
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(Zeichnung
2B) zeigt wie ein Sog (13) unter dem Eis entsteht und die
stützenden
Kräfte
des Wassers wie in (Zeichnung 1) aufgehoben werden.
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(Zeichnung
2A + 2C + 2D) zeigt eine Schürze (2)
in drei Ansichten.
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(Zeichnung
2E + 2F) zeigt eine Schürze
(2) für
Kanalschiffe und schrägen
Brecheisen (12) die im Winter angebracht werden können ebenso
wie die Räder
(10) aus (Zeichnung 4).
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(Zeichnung
3) zeigt einen Eisbrecher wie eine Zange und Brechräder (8).
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(Zeichnung
4) zeigt Eisbrechende Räder (10).
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(Zeichnung
5 + 5a) zeigt Eisschneider (4) für Sollbruchstellen.
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(Zeichnung
5b) zeigt wie das Eis auf dem Schwimmkörper gebrochen wird.
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(Zeichnung
6) zeigt einen Eisbrecher wie eine Zange und Brechkanten.
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(Zeichnung
7) zeigt einen Eisbrecher wie eine Zange, der Luft unters Eis bläst (19)
um den Sog (13) abzubauen.
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(Zeichnung
8) zeigt Varianten mit festen Bugnasen (18), Schwimmkufen
(24), Eisschneidern (4), Rädern (8) + (10)
und einer Scheerwirkung zum Eisbrechen.
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(Zeichnung
9) zeigt Entwicklungsmodelle verschiedener Schürzen (2) z. B. zum
Abbau der Bugwelle.
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Eisbrecher
Dieter Fenz
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Nummern – Beschreibung
für die
Zeichnungen
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- 1
- Bug
- 2
- Schürzen
- 3
- Kaufen
- 4
- Schneidrad
- 5
- Schutzschicht
in Verbindung mit der Nachrüstung
von Eisbrechenden Rädern
- 6
- Brechkanten
- 7
- Gleitgitter
für den
Eisauswurf
- 8
- Eisgreifendes
Räderwerk
und Eisbrechende Räder
- 9
- Eisheber,
Eisunterstützer,
Vorschwimmer
- 10
- Eisbrechende
Räder mit
Zähnen
- 11
- Schneepflug
zum glätten
und Räumen
des Eises
- 12
- Eisbrechende
Nachrüstung
(Einlaufschräge)
- 13
- Sog
- 14
- Fahrtrichtung
- 15
- Eisauswurf,
Eisaustritt, Eisbruchverschiebung
- 16
- Anschlag
(Begrenzung)
- 17
- Drehpunkt
Zange
- 18
- Feste
Bugnase zum Eisbrechen
- 19
- Druckluft
- 20
- Austauschwerkzeug
- 21
- Gewichtsausgleich
- 22
- Auftauchlinie
in Zeichnung 7
- 23
- Brechkante
für dünnes Eis
- 24
- Schwimmkufen