DE3630578A1 - Eisbrechendes schiff - Google Patents
Eisbrechendes schiffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein eisbrechendes Schiff.
Bei Schiffen mit traditionellen eisbrechenden Schiffs
formen mit spitzen Bugen werden über die Schiffsaußen
haut, insbesondere im Wasserlinienbereich der keilförmi
gen Bugwasserlinien und der vorderen Schultern der
Schiffsform sehr hohe Außenkräfte horizontal in die
Eisfläche eingeleitet, wobei die Eisfläche durch Kompres
sions- und Biegebrüche zerstört wird. Die hohen Außen
kräfte, besonders in diesen kritischen Außenhautzonen,
führen zu sehr hohen, dem Biegebruch der Eisfläche
und der Propulsion des Schiffes entgegenwirkenden
Reibungskraft-Komponenten.
Bei Schiffen mit günstiger Bugform zum Eisbrechen werden
vor dem Schiff Bruchlinien im Eis erzeugt, die quer
zur Schiffslängsachse verlaufen und somit Eisschollen
erhalten werden, die zunächst eine Breite haben, die
der Breite des Schiffskörpers entsprechen. Diese Eisschol
len werden unter den Schiffskörper gedrückt, in einer
gewissen Tiefe planmäßig in zwei Hälften zerbrochen
und danach zu den Seiten abgeführt. Bei diesem Vorgang
wird die Eisscholle mit ihrer ursprünglichen Oberfläche
von der Außenhaut des Vorschiffs geführt. An ihrer Vorder
kante stützt sich die Scholle gegen das ungebrochene Eis.
Die Stützkraft, welche schräg von unten nach vorn gegen
das ungebrochene Eis wirkt, ist in ihrer Wirkrichtung mit
einer Komponente jener Kraft entgegengesetzt, welche das
Eis vor dem Schiff in die eingangs geschilderte schiffs
breite Scholle zerkleinern soll; sie wirkt also brechkraft
mindernd. Gleichzeitig muß das Schiff die Längskomponente
dieser Kraft durch erhöhten Propellerschub aufbringen. Da
auch die Längskomponente der Brechkraft durch den Schub
des Propellers aufgebracht werden muß, wirkt sich die
Abstützung der gebrochenen Scholle und aller hinter
ihr liegenden Schollen nach vorn gleich zweifach im
Propellerschub aus, wobei alle unter dem Schiffsboden
"klebenden" Schollen gemeinsam zweifach wirken, und
zwar erstens durch die dem Schub entgegengesetzte Reib
kraftkomponente und zweitens durch die der brechenden
Kraft entgegengesetzte Reibkraftkomponente. Die erste
Reibkraftkomponente fördert somit einen höheren Propeller
schub auch dann, wenn die Reibung einer anderen Umgebung
als von dem vorne liegenden Eis aufgenommen wurde.
Die zweite Komponente löscht einen Teil der brechenden
Kraft aus, so daß das Schiff durch weitere Erhöhung
des Schubes noch höher auf das Eis geschoben werden
müßte, als wenn keine Reibkraft vorhanden wäre.
Aus der DE-OS 21 12 334 ist ein Schiff mit Eisbrecherbug
bekannt, dessen Rumpf in ein Unterwasser-Vorschiff
mit zwei keilförmig ausgebildeten Eisbrechersteven
übergeht, die zwischen sich eine Rinne einschließen.
Am hinteren Ende der Rinne ist eine schneepflugartige
Leitvorrichtung unter dem Schiffsboden angeordnet. Die
dabei entstehenden vielen kleinen Eisschollen sind
nicht unter die seitliche feste Eisdecke schiebbar,
sondern sie schwimmen in den Zwischenraum zwischen
dem Schiffskörper und der seitlichen festen Eisdecke
auf und verursachen an der Schiffsaußenhaut eine erhöhte
Reibung bzw. sie sammeln sich in der Rinne und gleiten
mitschiffs unter dem Schiff bis in den Propellerbereich.
Daher hat ein solches Schiff einen erhöhten Leistungsbedarf
und die Propeller sind der schädigenden Wirkung von
Eisschollen ausgesetzt.
Des weiteren ist durch die EP-PS 00 79 002 die Form
eines Vorschiffs, z.B. für Eisbrecher, bekannt. Hierzu
ist ein Schiff für eine Fahrt in offenem oder eisbedecktem
Wasser mit einem oberhalb der Wasserlinie liegenden,
pontonförmigen Vorschiff, das parallel zueinander verlaufen
de Seitenwände und eine sich über die gesamte Schiffs
breite erstreckende und im Unterwasserschiff eine ebene
und stark nach vorn geneigt ausgebildete Stirnfläche
aufweist, die nach hinten zu in einen Mittelkiel übergeht,
und mit einem Hinterschiff und mit in diesem untergebrach
ten Antriebseinrichtungen versehen ist, in der Weise
ausgebildet, daß die Seitenkanten im Übergangsbereich
der Vorschiffsseitenwände zur Stirnfläche in Seitenkanten
längsrichtung verlaufend gekrümmt und gegenüber den
von den Vorschiffsseitenwänden gebildeten Ebenen seitlich
derart hervortretend sind, daß der Abstand zwischen
den unter der Konstruktionswasserlinie liegenden Seiten
kanten die größte Breite des Unterwasserschiffes bildet,
wobei die Unterseiten der Spanten zwischen den beiden
Seitenkanten von dem Punkt der Schiffslänge an, an
dem die Stirnfläche in den Mittelkiel übergeht, bis
zu dem Punkt, an dem dieser den Schiffsboden erreicht,
querschiffs nach unten durchgewölbt oder durchgeknickt
ausgebildet sind. Aufgrund dieser konstruktiven Ausge
staltung soll ein Schiff mit einem geringen Leistungsbe
darf für den Vortrieb ohne großen technischen, konstruk
tiven Aufwand und insbesondere mit eisbrechenden Eigenschaf
ten geschaffen sein, wobei die Bedingungen für den
Scherbruch einer einteiligen Scholle aus der festen
Eisdecke noch günstiger gestaltet und die Führung der
Scholle unter das Wasser bei verminderter Gefahr der
Schollenzerkleinerung zu vielen Bruchstücken verbessert
wird, so daß das seitliche Verbringen der Scholle unter
die feste Eisdecke noch zuverlässiger erzielt wird.
Bei allen eisbrechenden Schiffen wirkt sich die Abstützung
der gebrochenen Eisscholle und der hinter dieser liegenden
Eisschollen nach vorne mehrfach im Propellerschub aus.
Diese Abstützung nach vorne wäre nicht erforderlich,
wenn keine Reibungskräfte zwischen der Schiffshaut
und der Eisoberfläche der untergetauchten Eisschollen
vorhanden wären. Diese Reibungskräfte können nie ganz
verhindert werden, jedoch hängt ihre Größe entscheidend
von der Ausführung des Kontaktes zwischen der Eisoberflä
che und der Schiffshaut ab. Von entscheidender Bedeutung
ist dabei das Vorhandensein eines Schmierfilms zwischen
der Schiffshaut und dem Eis. Selbst wenn kein Wasser
in den Raum zwischen der Schiffshaut und dem Eis eindrin
gen kann, bildet sich bei ausreichend großer Relativbe
wegung zwischen dem Schiff und dem Eis aufgrund der
Reibungswärme von selbst ein Schmierfilm aus Schmelzwasser.
Hinzu kommt noch, daß der thermische Zustand dieses
Bereiches so beschaffen ist, daß die Schmelzwärme größer
ist als die abgeführte Wärme. Dies trifft aber bei
langsamen Schiffsbewegungen, d.h. im Grenzbereich der
Eisbrechfähigkeit des Schiffes und bei sehr tiefen
Außentemperaturen nicht mehr zu. Die bei solcher geringen
Geschwindigkeit erzeugte nur kleine Reibungswärme wird
durch das sehr kalte umgebende Eis und durch den ebenfalls
sehr kalten Stahl der Schiffshaut schnell wieder abgeführt,
so daß günstigstenfalls eine trockene Reibung mit der
Folge einer sehr hohen Reibungskraft eintritt. Bei
Stillstand der Bewegung kann es sogar zu einem Festfrieren
der Eisscholle mit dem Stahl der Außenhaut kommen,
so daß ein Lösen der Eisscholle vom Schiff nur mit
erhöhtem Aufwand möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem eis
brechenden Schiff den Eisbrechwiderstand durch Verminderung
der Außenhautreibung zu mindern.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn
zeichneten Merkmale gelöst.
Hiernach wird der Eisbrechwiderstand bei einem eisbre
chenden Schiff durch Verminderung der Außenhautreibung
gemindert, was erreicht wird, indem in die kritischen
Außenhautzonen Wärme zugeführt wird oder dort höher
frequente Schwingungen erzeugt werden. Darüber hinaus
wird durch diese Problemlösung auch eine Wasserschmierung
bei Stillstand des Schiffes erreicht.
Eine erfindungsgemäße Lösungsform sieht vor:
In den Außenhautzonen des Schiffskörpers, in denen
eine verstärkte Reibung oder Adhäsionskräfte auftreten,
sind Austrittsöffnungen vorgesehen, durch die ein Gemisch
aus Außenwasser und heißen Abgasen der Maschinenanlagen
ausgestoßen wird. Während bei den gebräuchlichen Eisdüsen
anlagen durch Treibwasser in den als Ejektoren wirkenden
Düsen Luft angesaugt wird, so daß am Ejektoraustritt
ein Luft/Wasser-Gemisch entsteht, wird nach der erfindungs
gemäßen Lösung ein Abgas/Wasser-Gemisch verwendet,
wobei das Abgas der Maschinenanlage, d.h. der Schiffs
hauptantriebsmaschine, entnommen wird. Das für das
Gemisch erforderliche Abgas der Schiffshauptantriebs
maschine wird zwischen dieser und dem Schalldämpfer
von der zum Schornstein führenden Abgasleitung abgenommen.
Das Abgas wird dabei über ein Gebläse den Düsen zugeführt
und da die Düsen während des Betriebes als Ejektoren
wirken, kann der Gebläsedruck niedrig gehalten werden.
Die Abgastemperatur zwischen dem Abgaskessel und dem
Schalldämpfer in der von der Schiffshauptantriebsmaschine
kommenden Abgasleitung liegt je nach Art, Auslegung
und Belastung der Schiffshauptantriebsmaschine über
180°C. Die Energiebelastung durch das verwendete Gebläse
beträgt z.B. bei 20 Düsen und einem Gebläsedruck von
100 mm WS etwa 2 kW. Wird die Treibwasserzufuhr gestoppt,
schützt das weiterhin aus der Düse austretende heiße
Abgas die Anlagen vor dem Einfrieren.
Der Vorteil der Verwendung eines Abgas/Wasser-Gemisches
liegt darin, daß das Düsensystem von der kalten Außenluft
unabhängig ist. Je nach Abgasmenge, Abgastemperatur
und Treibwassermenge tritt sogar eine geringe Erwärmung
des Treibwassers in der Düse auf. Bei geschlossenen
Treibwasserarmaturen erfolgt eine ständige Beheizung
der Düsen und der Düsenaustritte durch das austretende
Abgas als Schutz vor dem Einfrieren. Die Einrichtung
zur Herabsetzung des Eisreibungswiderstandes mit den
Düsen ist vorzugsweise in der geneigten Stirnfläche
des Vorschiffes vorgesehen, jedoch auch eine Anordnung
der Düsen im gesamten Schiffskörperaußenhautbereich,
d.h. in allen kritischen Außenhautzonen, ist möglich,
wobei die Anordnung im Bereich des Vorschiffs bevorzugt
ist, um hier zur Erwärmung der Außenhaut der Stirnfläche
beizutragen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die
Außenhautzonen des Schiffskörpers, in denen eine stärkere
Eisreibung oder Adhäsionskräfte auftreten, vom Innenraum
des Schiffskörpers her erwärmt. Diese Erwärmung erfolgt
vorzugsweise von Innen durch Anordnung von an die Außen
haut des Schiffskörpers grenzenden Tanks oder Kammern
für Wasser, Betriebsstoffe oder Flüssigladung, wobei
die Tankflüssigkeiten durch Erwärmung auf mindestens
eine etwas oberhalb des Gefrierpunktes des Außenwassers
liegende Temperatur erfolgt. Die Erwärmung vom Innen
raum des Schiffskörpers kann jedoch auch durch Entlang
führen heißer Maschinengase an den erforderlichen Außen
hautflächen oder durch Entlangfördern heißer Betriebsflüs
sigkeiten an den erforderlichen Außenhautflächen erfolgen.
Ist das eisbrechende Schiff vorzugsweise mit einem
annähernd pontonförmigen Vorschiff mit zwei die größte
Breite des Unterwasserschiffs bildenden Seitenkanten
versehen, die die an dem Schiffsbug hinter ihnen schmaler
werdende Wasserlinie durchdringen, so ermöglicht eine
derartige Vorschiffsausgestaltung mit Austrittsöffnungen
für ein Abgas/Wasser-Gemisch die Überwindung der bei
den bekannten Eisbrechern aufgezeigten Probleme durch
Zuführen von Wärme. Dadurch, daß die gesamte Schiffs
außenhaut der geneigten Stirnfläche des Vorschiffs,
an welchem bereits gebrochene Eisschollen entlanggleiten,
erwärmt werden, wird die Abfuhr der Reibungswärme unmög
lich, so daß auch im Stillstand des Schiffes stets
ein Wasserschmierfilm erhalten bleibt, der die eingangs
erwähnte doppelte Wirkung der bereits gebrochenen Eisschol
len auf den Eisbrechwiderstand herabsetzt. Die Wärmezu
fuhr wird dabei in der Weise durchgeführt, daß ein
über der Außenhaut befindliches Medium, vornehmlich
Ballastwasser oder Treibstoff, mittels Heizvorrichtungen
auf einer konstanten Temperatur einige Grade über dem
Schmelzpunkt des Eises gehalten wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 die Anordnung einer mittels eines Abgas/Treibwasser
gemisches betriebenen Düse in der Außenhaut der geneigten
Stirnfläche eines pontonförmig ausgebildeten Vorschiffs
in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 2 den Betrieb der Düse mittels Abgas, welches
der von der Schiffshauptantriebsmaschine kommenden
Abgasleitung entnommen wird, in einer schematischen
Ansicht,
Fig. 3 das Vorschiff eines eisbrechenden Schiffes
mit einer Außenhauterwärmungseinrichtung in einer Seiten
ansicht,
Fig. 4 eine Ausführungsform der Außenhauterwärmungsein
richtung, bei der die Erwärmung mittels Ballastwassers
oder Treibstoff erfolgt, teils in einer Seitenansicht,
teils in einem senkrechten Schnitt und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Vorschiffs
außenhauterwärmungsvorrichtung, die aus einem von einem
flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmten Rohrlei
tungssystem besteht, teils in Ansicht, teils in einem
senkrechten Schnitt.
In den Fig. 1, 3 bis 5 ist als Ausführungsbeispiel ein
pontonförmiges Vorschiff 10 eines Schiffskörpers 100
eines eisbrechenden Schiffes bezeichnet. Dieses eisbre
chende Schiff weist im Vorschiff 10 eine über einen
wesentlichen Teil der Schiffsbreite sich erstreckende,
nach vorn oben geneigte Stirnfläche 12 auf. Diese Stirnflä
che 12 ist an ihren äußeren seitlichen Rändern durch
zwei in Längsrichtung vorzugsweise teilweise gekrümmte
Seitenkanten 14 begrenzt, von denen in den Fig. 1, 3
bis 5 nur die eine Seitenkante sichtbar dargestellt
ist. Diese Seitenkanten 14 können gegenüber dem darüberlie
genden Schiffskörper seitlich hervortreten. Die Stirnflä
che 12 des Vorschiffs 10 kann von vorn nach hinten
zunehmend querschiffs nach unten durchgewölbt oder
durchgeknickt sein; neben einer ebenen Ausgestaltung
der stark nach vorn geneigt ausgebildeten Stirnfläche
12 des Vorschiffs 10 kann diese Stirnfläche 12 auch
konvex oder konkav gewölbt sein. Seitlich geht die
Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 in Seitenwände 11
über; von diesen beiden Seitenwänden ist in den Fig.
1, 3 bis 5 nur eine Seitenwand sichtbar dargestellt.
Die Außenhaut der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10
ist bei 13 angedeutet.
Im Bereich der Außenhaut 13 des Schiffskörpers 100
und/oder in der Außenhaut der geneigten Stirnfläche
12 des Vorschiffs 10, also im Bereich des Vorstevens,
ist eine Einrichtung 20 zur Herabsetzung des Eisreibungs
widerstandes vorgesehen (Fig. 1).
Diese Einrichtung 20 zur Herabsetzung des Eisreibungs
widerstandes besteht aus einer Anzahl von in der Außenhaut
13 bzw. in der Außenhaut der Stirnfläche 12 ausgebildeten
Austrittsöffnungen 21, durch die ein Gemisch aus Außen
wasser und heißen Abgasen der Maschinenanlage 26 aus
gestoßen wird. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungs
beispiel ist in der Außenhaut 13 der Stirnfläche 12
eine Austrittsöffnung 21 dargestellt. Im Bereich dieser
Austrittsöffnung 21 ist eine Düse 22 angeordnet, die
als Ejektor ausgebildet ist, was bei 23 angedeutet
ist. Über 24 erfolgt die Treibwasserzuführung zu der
Düse 22, während in Pfeilrichtung 25 die Zufuhr von
Abgas erfolgt, und zwar über entsprechend vorgesehene,
in der Zeichnung nicht dargestellte Rohrleitungen.
Die Austrittsöffnungen sind in der Außenhaut überall
dort vorgesehen, wo kritische Außenhautzonen warm gehalten
werden sollen, um die an der Außenhaut 13 des Schiffskör
pers 100 wirkenden Reibungskräfte durch Schnee und
Eis zu vermindern. Neben in dem Schiffskörper vorhandenen
Wärmequellen können auch im Schiffskörper vorhandene
Energiequellen zur Erzeugung höherer frequenter Schwingun
gen herangezogen werden.
Die Abnahme des Abgases für die Düsen 22 erfolgt von
der Abgasleitung 28, die von der Schiffshauptantriebsma
schine 26 kommt und in den Schornstein 30 geführt wird.
In der Abgasleitung 28 sind entsprechend Fig. 2 ein
Abgaskessel 27 und ein Schalldämpfer 29 angeordnet.
Die Abnahme des Abgases zu den Düsen 22 erfolgt vorzugs
weise zwischen dem Abgaskessel 27 und dem Schalldämpfer
29 über eine an die Abgasleitung 28 mündende Leitung
28 a, die zu der Düse 22 bzw. den Düsen 22 führt, wobei
in diese Leitung 28 a ein Gebläse 32 eingeschaltet ist.
Über dieses Gebläse 32 wird Abgas der Abgasleitung
28 entnommen und der Düse 22 zugeführt. Die Zufuhr
des Abgases zu der Düse 22 ist über eine bei 33 angedeu
tete Drei-Wege-Klappe regelbar. Die Rückführung des
Abgases von der Drei-Wege-Klappe erfolgt über die Leitung
28 b wieder in die Abgasleitung 28, und zwar wie dies
aus Fig. 2 ersichtlich ist, zwischen dem Schalldämpfer
29 und dem Schornstein 30.
Das von der Abgasleitung 28 abgezogene Abgas weist in
den meisten Fällen eine Temperatur auf, die über 180°C
liegt. Bei höheren Abgastemperaturen ist die Möglich
keit gegeben, durch in die Leitung 28 a eingeschaltete
Wärmeaustauscher die Abgastemperatur auf die jeweils
erforderliche oder gewünschte Temperatur zu bringen.
Die Anordnung der Düsen 22 erfolgt vorzugsweise in
der Außenhaut 13 des Schiffskörpers, und zwar in den
kritischen Außenzonen, die warm gehalten werden sollen
oder in der Außenhaut der Stirnfläche 12 des Vorschiffs
10, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Anzahl der vorgesehenen
Düsen 22 wird sich jeweils nach der Größe der warm
zu haltenden Zone oder der Stirnfläche 12 richten.
Es besteht jedoch darüber hinaus auch die Möglichkeit,
in weiteren Vorschiffsbereichen oder in der Außenhaut
des sich an das Vorschiff anschließenden Schiffskörpers
im Unterwasserbereich Düsen anzuordnen, vermittels
der eine Herabsetzung des Eisreibungswiderstandes vorge
nommen werden kann, wobei dann auch alle diese Düsen
mit einem Gemisch aus Abgas/Treibwasser betrieben werden.
Die in Fig. 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform zeigt
ein Vorschiff 10 für ein eisbrechendes Schiff mit geneigter,
vorzugsweise ebenen Stirnfläche 12, die auch als konvex
oder konkav gewölte Fläche ausgebildet sein kann. Die
Außenhaut 13 der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 ist
ebenfalls mit einer Einrichtung 120 zur Herabsetzung
des Eisreibungswiderstandes versehen, wobei jedoch
diese Einrichtung 120 aus einer die geneigte Stirnfläche
12 bzw. die Außenhaut 13 dieser Stirnfläche 12 erwärmenden
Vorrichtung 50 besteht, so daß die Stirnfläche 12,
soweit diese Reibungskontakt mit gebrochenem Eis hat,
durch Zufuhr von Wärme auf einer Temperatur oberhalb
des Schmelzpunktes des Eises gehalten wird. Die feste
Eisdecke ist in Fig. 3 bei 60 angedeutet und mit 61
sind die gebrochenen Eisschollen bezeichnet, wobei
von den gebrochenen Eisschollen 61 die Eisschollen
61 a, 61 b an der Außenhaut 13 der Stirnfläche 12 des
Vorschiffs 10 entlanggleiten.
Die Außenhautzonen des Schiffskörpers, in denen eine
stärkere Eisreibung oder Adhäsionskräfte auftreten,
können auch vom Innenraum des Schiffskörpers her erwärmt
werden, wobei diese Erwärmung durch Anordnung von an
die Außenhaut des Schiffskörpers grenzenden Tanks oder
Kammern 51 für Wasser, Betriebsstoffe oder Flüssigladung,
wobei die Tankflüssigkeiten durch Erwärmung auf mindestens
eine etwas oberhalb des Gefrierpunktes des Außenwassers
liegende Temperatur gebracht wird, oder durch Entlangfüh
ren heißer Maschinengase an den erforderlichen Außenhaut
flächen erfolgt. Auch kann die Erwärmung vom Innenraum
des Schiffskörpers aus durch Entlangfördern heißer
Betriebsflüssigkeiten an den erforderlichen Außenhautflä
chen erfolgen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht
darin, die kritischen Außenhautzonen durch eine wellen
förmige Ausgestaltung der Außenhaut flächenmäßig zu
vergrößern, und damit die Wärmeeinbringung zu verstärken.
Bei zweckmäßiger Anordnung des Wellenprofils in Richtung
der Stomlinien können gleichzeitig Slamming-Erscheinungen
im Seegang gemildert werden.
Die Erwärmungsvorrichtung 50 für die Außenhaut 13 der
Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 kann, wie die Fig.
4 und 5 zeigen, in verschiedenster Weise ausgebildet
sein. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die
Erwärmungsvorrichtung 50 aus einem entlang der betreffen
den Außenhautzonen geführten Rohrleitungssystem 51
besteht, das von einem flüssigen oder gasförmigen Medium
im Kreislauf durchflossen ist und das mittels einer
Heizvorrichtung 52 auf einer konstanten und über der
Schmelztemperatur des Eises liegenden Temperatur gehalten
wird.
Nach Fig. 4 besteht die Erwärmungsvorrichtung 50 aus
einer über der geneigten Stirnfläche 12 angeordneten
Kammer 51, die sich über die gesamte Stirnfläche er
streckt, wobei diese Kammer 51 die in Fig. 4 gezeigte
Ausgestaltung aufweisen kann, jedoch besteht auch die
Möglichkeit, der Kammer 51 die bei 51 a angedeutete
Form zu geben.
Diese Kammer 51 dient zur Aufnahme z.B. von Wasser,
Ballastwasser, Betriebsstoffe oder Flüssigladungen;
jedoch kann die Kammer 51 auch mit einem anderen, vorzugs
weise flüssigen Medium gefüllt sein. Dieses Medium,
z.B. Ballastwasser oder Treibstoff, ist mittels einer
außerhalb oder innerhalb der Kammer 51 angeordneten
Heizvorrichtung 52 aufheizbar. Bei dem in Fig. 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel ist die Heizvorrichtung 52 im Innenraum
der Kammer 51 angeordnet, so daß der Wärmeübergang
der Heizvorrichtung 52 auf das Medium in der Kammer
51 direkt erfolgt. Ist die Heizvorrichtung 52 außerhalb
der Kammer 51 im Vorschiff 10 angeordnet, dann wird
das Medium in dem Innenraum der Kammer 51 über ein
in der Zeichnung nicht dargestelltes Rohrleitungssystem
im Kreislauf unter Verwendung einer Pumpe durch diese
Heizvorrichtung 52 geleitet, so daß das Medium in einer
Kammer 51 immer die jeweils gewünschte Temperatur aufweist.
Als Heizvorrichtung 52 kann eine elektrische Widerstands
heizung Verwendung finden, jedoch auch Wärmeaustauscher
können zur Anwendung gelangen, die z.B. mit dem Abgas
der Schiffshauptantriebsmaschine betrieben werden,
so daß keine zusätzlichen Energiequellen für das Beheizen
der Vorrichtung 52 erforderlich werden. Jedoch auch
andersartig ausgebildete herkömmliche Heizvorrichtungen
können zur Anwendung gelangen. Wesentlich ist, daß
die gesamte Stirnfläche 12 bzw. deren Außenhaut 13
durch Zufuhr von Wärme auf einer Temperatur oberhalb
des Schmelzpunktes des Eises gehalten wird. Vorzugsweise
wird die Außenhaut 13 auf einer konstanten und einige
Grade über der Schmelzpunkttemperatur des Eises liegenden
Temperatur gehalten. Die Anordnung der Kammer 51 erfolgt
vorzugsweise in den Bereichen der Außenhaut des Schiffs
körpers, die warm gehalten werden sollen. Neben einer
einzigen Kammer können auch mehrere einzelne Kammern
vorgesehen sein. Anstelle von Kammern können auch Behälter
zur Anwendung gelangen, die mit der zu erwärmenden Außenhaut
Kontakt haben, wobei dann die Behälter aus einem Material
bestehen, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Eine weitere Ausführungsform einer Erwärmungsvorrichtung
50 für die Außenhaut 13 des Vorschiffs 10 ist in Fig. 5
dargestellt. Hier besteht die Erwärmungsvorrichtung
50 aus einem Rohrleitungssystem 151, durch das im Kreis
lauf ein gasförmiges oder flüssiges Medium hindurchge
leitet wird, wobei als gasförmiges Medium Abgase verwendet
werden, die der Schiffshauptantriebsmaschine abgenommen
werden, oder es werden flüssige Medien verwendet, die
über eine bei 152 angedeutete Heizvorrichtung auf die
jeweils erforderliche Temperatur gebracht und auf dieser
Temperatur dann auch gehalten werden. Der Kreislauf
für das die Außenhaut 13 erwärmende Medium ist mit
153 bezeichnet. Der Umlauf des Mediums erfolgt mittels
einer bei 154 angedeuteten Pumpe. Das Rohrleitungssystem
151 kann aus in Schiffskörperlängsrichtung auf der
Innenseite der Außenhaut 13 angeordneten Rohrleitungen,
aus quer zur Schiffslängsrichtung verlaufenden Rohrleitungen
oder auch aus gitterförmig zusammengesetzten Rohrleitun
gen bestehen.
Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Stirnfläche
12 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Kammer
system zu versehen, durch das erwärmte, d.h. heiße
Abgase oder ein erwärmtes flüssiges Medium ständig
hindurchgeleitet wird, welches seine Wärme an die Außen
haut 13 abgibt und diese auf die jeweils gewünschte
Temperatur gebracht wird.
Ist das eisbrechende Schiff mit einem annähernd ponton
förmigen Vorschiff mit zwei die größte Breite des Unter
wasserschiffs bildenden Seitenkanten, die die an dem
Schiffsbug hinter ihnen schmaler werdende Wasserlinie
durchdringen, versehen, so können die Seitenkanten
mit Heizeinrichtungen für eine erhöhte Wärmezufuhr
versehen sein. Die Heizeinrichtung ist derart regelbar
ausgebildet, daß die Wärmezufuhr in den Seitenkanten
eine Temperatur erzeugt, die einen den Eisverhältnissen
angepaßten gewünschten Schmierfilm aus Schmelzwasser
sicherstellt.
Vorzugsweise ist die Wasserschmierfilmdicke den jeweiligen
Eisbrechzuständen optimal angepaßt, d.h. die Temperatur
der Erwärmungseinrichtung ist in Anpassung an die jeweils
erforderliche Schmierfilmdicke anpaßbar. Das aus den
Austrittsöffnungen im Schiffsboden austretende Wasser
ist umleitbar und kann ohne Luftzusatz oder Gaszusatz
an den Seiten oberhalb der Seitenkanten querab zur
Längsachse des Schiffes ausgestoßen werden.
Um mit einem möglichst kleinen Wärmebedarf eine optimale
Wirkung zu erzielen, kann die Stirnfläche 12 mit einem
Wellenprofil oder einer anderen geeigneten Profilierung
versehen sein, wobei sich die Einziehungen und Erhebungen
des Wellenprofils in Schiffskörperlängsrichtung erstrecken.
Dadurch wird die Oberfläche der Außenhaut vergrößert
und die Erwärmung der Außenhaut optimiert.
Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung der Außenhaut 13
der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 in demjenigen
Bereich der Außenhaut, in dem die gebrochenen Eisschollen
61 a, 61 b entlanggleiten, jedoch auch eine Erwärmung
der gesamten Außenhaut 13 der Stirnfläche 12 und der
Außenhaut des Schiffskörpers im Unterwasserbereich
ist möglich.
Claims (15)
1. Eisbrechendes Schiff, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Verminderung der an der Außenhaut (13) des Schiffskör
pers (100) wirkenden Adhäsions- und Reibungskräfte
von Schnee und Eis, insbesondere der Kräfte ruhender
Reibung bei einem Festkommen des Schiffes in Eishinder
nissen, in dem Schiffskörper (100) vorhandene Wärme
quellen zur Warmhaltung kritischer Außenhautzonen
verwendet werden.
2. Eisbrechendes Schiff, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Verminderung der an der Außenhaut (13) des
Schiffskörpers (100) wirkenden Adhäsions- und Reibungs
kräfte von Schnee und Eis, insbesondere der Kräfte
ruhender Reihung bei einem Festkommen des Schiffes
in Eishindernissen, in dem Schiffskörper vorhandene
Energiequellen zur Erzeugung höher-frequenter Schwin
gungen verwendet werden.
3. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß in kritischen Außenhautzonen Austritts
öffnungen (21) vorgesehen sind, durch die ein Gemisch
aus Außenwasser und heißen Abgaben der Maschinenan
lagen (26) ausgestoßen wird.
4. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das für das Gemisch erforderliche
Abgas der Schiffshauptantriebsmaschine (26) zwischen
dieser und dem Schalldämpfer (29) von der zum Schorn
stein (30) führenden Abgasleitung (28) abgenommen
wird.
5. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß kritische Außenhautzonen des Schiffskör
pers (100) vom Innenraum des Schiffskörpers her
erwärmt werden.
6. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Erwärmung von innen durch Anordnung
von an die Außenhaut des Schiffskörpers grenzenden
Tanks oder Kammern (51) für Wasser, Betriebsstoffe
oder Flüssigladung erfolgt, wobei die Tankflüssig
keiten durch Erwärmung auf mindestens eine etwas
oberhalb des Gefrierpunktes des Außenwassers liegende
Temperatur gebracht wird.
7. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Erwärmung vom Innenraum des Schiffs
körpers aus durch Entlangführen heißer Maschinen
gase an den kritischen Außenhautzonen erfolgt.
8. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Erwärmung vom Innenraum des Schiffs
körpers an den kritischen Außenhautzonen
erfolgt.
9. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Erwärmungsvorrichtung (50) aus
einem entlang der kritischen Außenhautzonen geführten
Rohrleitungssystem (151) besteht, das von einem
flüssigen oder gasförmigen Medium im Kreislauf
durchflossen ist und das mittels einer Heizvorrichtung
(152) auf einer konstanten und einige Grade über
der Schmelztemperatur des Eises liegenden Temperatur
gehalten wird.
10. Eisbrechendes Schiff nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
im Bereich der Wasserlinie im Vorschiff (10) des
Schiffskörpers (100) ein Wellenprofil angeordnet
ist, dessen Wellentäler in etwa Stromlinienrichtung
verlaufen.
11. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 1, insbesondere
mit einem annähernd pontonförmigen Vorschiff mit
zwei die größte Breite des Unterwasserschiffs bildenden
Seitenkanten, die die an dem Schiffsbug hinter
ihnen schmaler werdende Wasserlinie durchdringen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkanten mit
Heizeinrichtungen für eine erhöhte Wärmezufuhr
versehen sind.
12. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung derart
regelbar ausgebildet ist, daß die Wärmezufuhr in
den Seitenkanten eine Temperatur erzeugt, die einen
den Eisverhältnissen angepaßten gewünschten Schmier
film aus Schmelzwasser sicherstellt.
13. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 1, insbesondere
mit einem annähernd pontonförmigen Vorschiff mit
zwei die größte Breite des Unterwasserschiffs bildenden
Seitenkanten, die die Wasserlinie am Schiffsbug
hinter ihnen schmaler werdende Wasserlinie durchdrin
gen, mit einem Außenhaut-Schmiersystem mit Austritts
öffnungen für ein Luft/Wasser- oder Gas/Wasser-
Gemisch im Schiffsboden unterhalb der Wasserlinie,
dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Austritts
öffnungen im Schiffsboden austretende Wasser umleit
bar und ohne Luftzusatz oder Gaszusatz an den Seiten
oberhalb der Seitenkanten querab zur Längsachse
des Schiffes ausstoßbar ist.
14. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in kritischen Außenhautzonen
Austrittsöffnungen vorgesehen sind, die nur heiße
Abgase der Maschinenanlagen ausstoßen.
15. Eisbrechendes Schiff nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in kritischen Außenhautzonen
Austrittsöffnungen vorgesehen sind, die nur heißes
bzw. erwärmtes Seekühlwasser der Maschinenanlagen
ausstoßen.
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