FI74672C - Fartygsskrov. - Google Patents

Description

74672

LAIVAN RUNKO - FARTYGSSKROV

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen jäisissä vesissä liikkumaan tarkoitettuun laivan runkoon.

Jäätämurtavien laivojen keulamuotojen suunnittelussa on lähtökohtana yleensä sellaiset ominaisuudet kuin jäänmurta-misen tehokkuus suhteessa energian käyttöön, laivan ohjail-tavuus ja merikelpoisuus, sekä edullinen sisätilojen muotoilu ja lastinottokyky. Keulamuotojen kehitys on tällöin alkanut avoveteen tarkoitettujen alusten terävästä V-keulas-ta, jonka aiheuttamaa vastusta jääkentässä on pyritty pienentämään loiventamalla keulaviivan kulmaa vesiviivaan nähden, säilyttäen kuitenkin sen terävä muoto. Joukko erilaisia muunnelmia tällaisesta keulamuodosta tunnetaan, esimerkiksi suomalaiset patenttijulkaisut n:o 50853 ja 50400 esittävät pääasiassa V-muotoisia keuloja. Keulan kärki on joko tylpistetty suhteellisen kapeaksi jalakseksi tai pyöristetty pulleaksi. Pyrkimys leveämpään keulan kärkeen perustuu siihen, että jään murtaminen taivuttamalla jäätä alaspäin vaatii vähemmän energiaa kuin jään murskaaminen pikkupaloiksi terävän keulan avulla. Pisimmilleen tämä pyrkimys on viety nk. maihinnousutyyppisellä keulalla varustetuissa jäänmurtajissa, joiden ohjailtavuus ja merikelpoisuus avovedessä kuitenkin on sen verran huono, että tällaiset keulat soveltuvat lähinnä ainoastaan jokijäänmurtajiin. Tällainen maihinnousukeulan eräs sovellutus on esitetty esim. suomalaisessa patenttijulkaisussa n:o 62649.

Laivan pääasiallinen kulkuvastus jääajossa on laivan keulapuolen aiheuttama jääajovastus. Tämän vastuksen pienentämisen lisäksi on kiinnitetty huomiota myös murrettujen jääloh-kareiden laivan kylkeen kohdistuvaan kitkatyöhön, joka etenkin pitkissä laivoissa saattaa muodostua huomattavan suureksi. Ohjaamalla ainakin suuri osa jäälohkareista pois ajorännistä kiintojään reunojen alle tämä kitka pienenee. Samalla saavutetaan myös se etu, että laivan potkurit suojataan murretuilta jäälohkareilta, sekä helpotetaan murretussa 2 74672 uomassa eli ajorännissä jäijessätulevien laivojen kulkua. Tässä tarkoituksessa on ehdotettu hinattavaa tai työnnettävää proomua, joka on varustettu vedenalaisella auralla, t esim. SU-keksijäntodistuksessa n:o 1009884. Patenttijulkaisussa DE 21 12 334 on esitetty alus, jossa esim. kahden rinnakkaisen jyrkän keularangan ja niiden välisen uran takana on kiilamainen aura, joka on tehty kapeista listoista.

Tunnetuista auraratkaisuista ajorännin puhdistamiseksi mainitut tai vastaavat proomut ovat tarkoitetut lähinnä jokiväylien avauksen jälkeiseen puhdistamiseen heikoille aluksille keväällä pakkasten loppuessa. Tämän vuoksi ei painoa ole pantu energiankäyttöön, merikelpoisuuteen tai ohjailtavuuteen. Mainittu jyrkän urakeulan ja listamaisen auran yhdistelmä taas ei olisi kunnolla toimiva. Jyrkkä keula kasaisi jäitä eteensä. Koska keulaviivalla on jyrkkä kulma auran edessäkin, jäät toisaalta menisivät paljolti auran reunan alitse laivan pohjan alle ohjautumatta sivuille. Tätä haittaa lisää virtaus, joka korostuu siitä ettei auralla ole pohjaa. Aura näin toteutettuna lisäisi myös tarpeettoman paljon aluksen syväyttä.

Keksinnön tarkoituksena on luoda jäissäkulkevan laivan runko, jonka jäänmurtamisen tehokkuus suhteessa energiankäyttöön on edullinen jäissäkulun vaihtelevissa olosuhteissa. Tavoitteena on samalla runko, jonka ohjailtavuus ja merikelpoisuus on hyvä. Tarkoituksena on lisäksi luoda sellainen laivan runko, joka tehokkaasti ohjaa murretut jää-lohkareet sivuille estäen täten laivan perässä sijaitsevia potkureita tulemasta kosketukseen jääpalojen kanssa sekä helpottaen samalla jäijessätulevien laivojen kulkua. Edelleen on tarkoituksena aikaansaada em. runko kiinnittäen huomiota aluksen matalakulkuisuuteen ja muodon helppoon rakennettavuuteen.

Keksinnön tunnusmerkit käyvät ilmi patenttivaatimuksesta 1.

Il 3 74672 Tällä tavalla rakennettu laiva täyttää keksinnön tarkoituksen.

Tutkimukset erimuotoisten keulojen vaikutuksesta jäänmurto-tapahtumaan ovat osoittaneet, että jos aluksen keulan kulma vedenpintaan nähden on pieni, on aluksen kokonaisvastus jää-ajossa edullisen pieni myös silloin kun keulan muoto vaaka-leikkauksissa on laaja käyräviivan muotoinen kaari, jonka pyöristymissäde keulan keskialueella on jopa alle puolet aluksen leveydestä tällä korkeudella. Näin voidaan korjata loivan keulan terävämmässä keulan muodossa uppoamaa ja sisätiloja pienentävää vaikutusta. Tällaista muotoa on käytetty hyväksi keksinnön mukaisessa aluksessa. Samalla .tällä keula-muodolla aikaansaadaan jääpalojen pääosan hyvä kulku rungon alle niiden nousematta ylös laivan sivuille ja kasaantumatta keulan eteen vaikeissakaan olosuhteissa. Keulaviivan kaltevuuskulma jäänmurtamisvyöhykkeellä on valittu siten, että jääajon kokonaisvastus pysyy mahdollisimman pienenä, ja keulan pituus kuitenkin kohtuullisena. Keksinnön mukaiselle rungolle on myös olennaista, että keulaviivan kulma jäänmur-tamisvyöhykkeen alapuolella on hyvin loiva, mikä hidastaa riittävästi jääpalojen liikettä alaspäin, ennen kuin palat kohtaavat aluksen pohjaan liittyvän auran. Tämä heti keula-viivan pohjasta alkava kiilanmuotoinen, takapäästään lähinnä aluksen pohjan levyiseksi laajeneva aura antaa jääpaloille riittävän alhaalla vauhdin ulospäin. Jääpalat siirretään tällä tavoin pois aluksen potkureiden tai vastaavien ulottuvilta ja suurelta osalta ajorännin jääreunojen alle. Tällöin ajoränni muodostuu perässä tuleville heikommillekin aluksille helpompikulkuiseksi ja energiaa säästävämmäksi. Keksinnön mukaisen rungon auran pohja liittyy olakkeettomasti auran takana jatkuvaan aluksen pohjaan, ja auran sivuilla keulaan-päin oleva pohja on auran korkeuden verran ylempänä ja liittyy keulaan. Tällä auran muodolla on saatu aikaan suhteellisen pieni avovesivastus. Tämä yhdessä keulaviivan kaksi loivaa osaa käsittävän muodon kanssa aikaansaa jääpalojen ohjautumisen sivuille, jolloin jääpalat eivät joudu “ 74672 auran alapuolelle. Samoin auran vastus on kohtuullinen aluksen peruuttaessa. Kun aura on sijoitettu keksinnön mukaan niin lähelle keulaa kuin mahdollista, potkurien imu i ei häiritse sen toimintaa.

Paitsi keksinnön mukaisen rungon rakentamista uuteen alukseen, myös olemassaolevan aluksen runko voidaan edullisesti muuttaa keksinnön mukaiseksi tekemällä tarpeelliset muutokset pidennyksineen keulapuolella.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen laivan erään rungon keulapuolta sivulta katsottuna, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista runkoa alta katsottuna, kuviossa 3 havainnollistetaan kuvion 1 mukaisen rungon vasenta keulapuolta katsottuna vinosti alta, havainnollistus käsittäen vaaka- ja pystyleikkauksia aluksen poikittais- ja pituussuunnassa, kuvio 4 esittää kaaviona ylhäältäpäin rungon keulan leikkausta vesiviivaa myöten keksinnön toisessa suoritusmuodossa, ja kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaista rungon keulaa sivulta katsottuna.

Piirustuksessa viite 1 tarkoittaa laivan kylkiä, 2 konstruk-tiovesiviivatasoa, 3 keulaviivan yläosaa jäänmurtovyöhyk-keellä vesiviivan molemmin puolin, 4 keulaviivan loivempaa alaosaa ja 2a rungon keulan muotoja eri vaakatasoleikkauk-sissa. Kyljet ovat pääasiallisesti pituussuunnassa yhdensuuntaisia, ja niiden kaltevuuskulma pystytasoon nähden ylös ulospäin on edullisesti 0...15°. Keulan ulkopinnan muodon (2,2a) vaakatasoissa määrittää sellainen pääasiallisesti jatkuva käyräviiva, jonka kaarevuussäde laivan pituussuun- li 5 74672 nassa keulan keskialueella on 0,4...2,5 kertaa laivan rungon leveys samassa tasossa, edullisesti 0,5...1,5 kertaa. Keulaviivan osan 3 kaltevuuskulma f vesiviivaan nähden on korkeintaan 40°, edullisesti korkeintaan 18°. Jotta liian pitkästä keularakenteesta vältyttäisiin on keulakulman kuitenkin edullisesti oltava vähintään 13°.

Keulaviivan yläosa 3 liittyy taitekohdassa 5 terävästi tai pienellä pyöristyksellä keulaviivan loivempaan alaosaan 4, jonka kaltevuuskulma c vesiviivatasoon nähden on korkeintaan 15°, edullisesti alueella 5°...10°. Tämä hidastaa jäälohka-reiden liikenopeutta alaspäin pitkin laivan keulaa ennenkuin ne kohtaavat auran 7 kyljet 9a. Taitekohdan 5 pyöristys voi myös olla sen verran laaja-alainen, että keulaviiva 3>4 kokonaisuudessaan on oleellisesti kaareva. Yleensä on kuitenkin valmistusteknillisesti edullisempaa rakentaa keula siten, että taitekohdan 5 pyöristys on pienialainen. Keula-viivan alaosan 4 pituus taitekohdasta 5 auran 7 etusärmän ylänurkkaan 6 on vähintään 30 % keulaviivan 3>4 pituudesta rakenteellisen vesiviivan 2 kohdalta lukien etusärmän ylänurkkaan 6, siten, että osan 4 pituus kuitenkin on vähintään 3 m. Auran kylkien 9a välinen kulma b on alueella 30...90°. Viite Z tarkoittaa aluksen pituussuuntaista verti-kaalisymmetriatasoa. Auran kyljet 9a voivat olla pituussuunnassa joko suoria tai lievästi kaarevia. Sisäänpäin kaarevista kyljistä on se hyöty, että jäälohkareiden kiihtyvyys pitkin auran kylkeä pysyy enemmän vakiona, kun sen sijaan lievästi ulospäin kaarevat kyljet lisäävät aluksen uppoumaa.

- Jos auran kyljet ovat kaarevia jompaankumpaan suuntaan, mainittu kylkien välinen kulma b lasketaan auran 7 kylkien alku- ja loppupisteiden muodostaman kulman mukaisesti.

Auran 7 kyljet 9a ovat pääasiallisesti pystysuuntaiset, ja auran korkeus h on 50-120 %, edullisesti vähintään 8θί, laivan jäänmurto-ominaisuuden rajapaksuudesta. Tällä käsitteellä tarkoitetaan paksuinta tasaista jäätä, jonka alus jatkuvalla liikkeellä pystyy murtamaan. Tämä ominaisuus on 6 74672 uuden aluksen suunnittelun lähtökohtana. Keksinnön mukaisella jäätämurtavalla laivalla rajapaksuus on yleensä vähintään 0,5 m. Auran 7 sivuilla oleva pohjan osa 8 on pääasiallisesti auran yläreunan tasalla, ja liittyy laivan kylkiin 1 ja edullisesti pyöristyksin eteen ylöspäin kohoavaan keulapin-taan. Auran pohja 9 on pääasiallisesti tasapohjainen siten, että pohja taaempana olakkeettomasti jatkuu aluksen rungon pohjana.

Keksinnön mukaisen rungon yhteydessä voidaan sen alaosassa myös käyttää esim. suomalaisesta patentista n:o 47061 tunnettuja paineilman puhallusaukkoja kulkuvastuksen pienentämiseksi ja jäistä irrottautumisen helpottamiseksi. Puhallus-aukot 11 voidaan edullisesti sijoittaa auran 7 kylkiin 9a kuvion 1 ja 3 mukaisesti. Auran sivujen takakärkiin tai välittömästi niiden taakse runkoon voidaan sijoittaa veden ulossuihkutusaukkoja 12 kuvion 1 ja 3 mukaisesti. Näillä voidaan tehostaa auran ohjaamien jääpalojen poistumista rännistä varsinkin vaikeissa olosuhteissa ja hitaalla nopeudella ajettaessa.

Kuvion 4 mukaisesti keksinnön mukainen runko voidaan myös tehdä siten, että keulan ja keskilaivan liittymäkohtaan muodostuu sinänsä tunnettu olake 10, niin että keula murtaa jäähän vähän leveämmän uoman, joka pienentää keskilaivaosan vastusta ja helpottaa ohjailua varsinkin pitkässä suorin yhdensuuntaisin sivuin varustetussa aluksessa.

Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa. On esimerkiksi mahdollista muodostaa esitetty laivan runko liittämällä olemassaolevaan runkoon kiinteästi tai irrotettavasti proomu ilman omaa työntövoimalaitetta siten, että uusi runko keulanosan auroineen vastaa patenttivaatimusten mukaista laivan runkoa.

li

Claims (12)

1. Jäisissä vesissä liikkumaan tarkoitettu laiva, jonka runko käsittää pääasiallisesti vaakasuoran pohjaosan (9) ja molemmilla sivuilla pystysuoran tai suunnassa ylöspäin ulospäin kaltevan kylkiosan (1) sekä edessä pyöreän keula-osan, tunnettu siitä, että rungon keulan muodot (2a) vaakaleikkauksissa jäänmurtamisvyöhykkeen alueella sekä tämän alapuolella ovat pääasiallisesti jatkuvan käyräviivar. muotoisia rungon kyljeltä (1) toiselle, siten että käyrävii-van pääkaarevuussäde keulan keskialueella on 0,4...2,5, mieluiten 0,5...1,5 kertaa laivan rungon leveys samassa tasossa, että sanotun keulaosan keulaviiva (3,4) sivulta katsottuna jäänmurtamisvyöhykkeen alueella sekä tämän alapuolella on alaspäin ja taaksepäin loiva siten, että kulma (f) vesiviivatasoon (2) nähden on korkeintaan 40°, edullisesti korkeintaan 18°, ja että rungossa alimpana on suunnassa taaksepäin laajeneva kiilamainen aura (7), joka ulottuu pääasiallisesti pystysuuntaisesta alaspäin sanotun keulavii-van (3>*0 alimman osan alueella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laiva, tunnettu siitä, että kiilamaisen auran (7) pohja on laivan pohjaosan (9) tasolla muodostaen olakkeettomasti mainitun pohjan (9) jatkeen laivan keulaan päin.

3· Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen laiva, tunnettu siitä, että sanottu aura (7) ulottuu ainakin pääasiallisesti yli koko sanotun vaakatasoisen pohjaosan (9) leveyden.

4. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen laiva, tunnettu siitä, että sanotun auran (7) pääasiallisesti pystysuuntaiset kyljet (9a) muodostavat keskenään kylkien välisellä alalla 30...90° kulman (b). 1 Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen laiva, 8 74672 tunnettu siitä, että auran (7) kyljet (9a) ovat lievästi joko sisäänpäin tai ulospäin kaarevia siten, että kylkien alku- ja loppupisteet muodostavat sanotun kulman (b).

6. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen laiva, tunnettu siitä, että auran (7) korkeus (h) on 50... 120 %, edullisesti vähintään 80% laivan jäänmurto-ominaisuuden rajapaksuudesta.

7. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen laiva, tunnettu siitä, että mainitun keulaviivan alimman osan (4) kulma (c) mainitun auran (7) edessä on vesiviivatasoon (2) nähden korkeintaan 15°, edullisesti korkeintaan 10°, alueella joka on vähintään 30% keulaviivan pituudesta vesi-viivatasolta auran (7) kylkeen, siten että loivempi alaosa (4) kuitenkin on vähintään 3 m.

8. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen laiva, tunnettu siitä, että keulan ja keskilaivan liittymäkohdassa on sinänsä tunnettu olake (10), josta taaksepäin laivan leveys ainakin jäänmurtovyöhykkeellä on pienempi kuin keulan suurin leveys.

9. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen laiva, tunnettu siitä, että rungon alaosassa, edullisesti sanotun auran (7) kyljissä (9a) on paineilman ulospuhallusaukkoja (11).

10. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen laiva, tunnettu siitä, että auran (7) sivujen takakärjissä ja/tai välittömästi niiden takana on veden ulossuihkutusaukkoja U2) .

11. Jonkin ylläolevan patenttivaatimuksen mukainen laiva, tunnettu siitä, että laivan runko on muodostettu liittämällä laivan keulaan uutta keulaosaa muodostava proomu tai vastaava ilman omaa työntövoimalaitetta. 1 9 74672

12. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laiva, tunnettu siitä, että proomu tai vastaava on liitetty laivan keulaan irrotet-tavasti.

13. Jäisissä vesissä liikkumaan tarkoitetun laivan keulaan kiinteästi tai irrotettavasti liitettävä proomu tai vastaava ilman omaa työntövoimalaitetta, tunnettu siitä, että proomun keulan muodot vaakaleikkauksissa jäänmurtamisvyöhykkeen alueella sekä tämän alapuolella ovat pääasiallisesti jatkuvan käyräviivan muotoisia proomun rungon kyljeltä toiselle, että sanotun keulan keulaviiva sivulta katsottuna jäänmurtamisvyöhykkeen alueella sekä tämän alapuolella on alaspäin ja taaksepäin loiva siten, että kulma vesiviivata-soon (2) nähden on korkeintaan 40°, edullisesti korkeintaan 18°, ja että proomun rungossa alimpana on suunnassa taaksepäin laajeneva kiilamainen aura, joka ulottuu pääasiallisesti pystysuuntaisesti alaspäin sanotun keulaviivan alimman osan alueella. 10 74672