FI76972C - Fartyg foer isfart. - Google Patents

Description

1 76972

Alus jäissä liikkumista varten Tämä keksintö koskee erityisesti jäissä kulkevia aluksia. Keksintöä voidaan hyödyntää parhaiten ydinvoimal-5 la kulkevissa jäänmurtajissa.

Laivojen kulkua arktisilla merialueilla vaikeuttaa jää, joka peittää meren suurin piirtein koko vuoden. Lumen peittämä ja uusi jää jäätyy usein kiinni laivojen runkoihin lisäten laivan liikevastusta. Tämä ilmiö liittyy jopa 10 25 %:iin laivan kulkuajasta jääalueilla alentaen laivan nopeutta ja siten laivojen toiminnan keskimääräistä tehokkuutta 50-55 %:n verran. Laivojen runkojen jäätyminen olisi vältettävä niiden kulun parantamiseksi jäissä.

Alalla tunnetaan ennestään eri menetelmiä, joilla 15 voidaan vähentää laivojen jäätymistä. Näihin kuuluvat laivan rungon lämmitys ja huuhtelu hydraulisesti ja paineilmalla. Laivan jäätymisen vähentämiseksi lämmittämällä runkoa alueella, jossa se koskettaa jäähän, syötetään lämmitetyn työvälineen lämpö tähän alueeseen sulattamaan jää-20 kerrosta alueella, jossa se koskettaa laivan runkoon, ja vesikerroksen aikaansaamiseksi laivan rungon ja jään välissä, mikä estää laivan jäätymisen.

Kun laiva kulkee eteenpäin, tätä vesikerrosta pienentävät jatkuvasti veden virtaus, laivan runkoon kohdistuvan 25 jään paineen vaihtelu jne. Vaaditun vesikerroksen aikaansaamiseksi laivan rungon ja jään välisellä kosketusalueella ja siten laivan jäätymisen vähentämiseksi on käytettävä paljon energiaa. Kun käytetään laivan hydraulista huuhtelua puretaan vettä paineen alla laivan rungon aukkojen kautta, 30 jotka ovat vesiviivan alla. Tämä vesi liikkuu pintavesiker-sokseen, vie mukanaan meriveden lähimmät kerrokset ja saa siten aikaan virtauksen laivan runkoa pitkin, mikä estää jään jäätymisen kiinni siihen. Paineen alla syötetyn veden virtausnopeus kuitenkin pienenee, kun vesi liikkuu 35 pois aukoista. Tämä pienentää nostetun meriveden kerroksen paksuutta ja vähentää siten laivan rungon hydraulisen huuh- 2 76972 telun tehokkuutta.

Joten vesivirran suuren nopeuden aikaansaamiseksi se on syötettävä suurella paineella. Tämä edellyttää huomattavia energiakustannuksia hydraulisen virtauksen kehit-5 tämiseksi sekä samalla suuritehoisia ja siten isokokoisia ja painavia pumppuja.

Paineilmavirtauksen kehittämiseksi puhalletaan ilmaa ulos laivan rungon aukkojen kautta, jotka on sijoitettu ve-siviivan alle, jolloin kuplat nostavat meriveden; tämä kos-10 tuttaa voimakkaasti laivan rungon ja jään välisen kosketus-alueen, sulattaa jään ja vähentää siten jään jäätymistä kiinni laivan runkoon. Tämä vähentää puolestaan laivan rungon jäätymistä.

Kohottavat voimat nostavat ilmakuplat pintavesikerrok-15 seen tasaisella nopeudella, jonka ylläpitämiseen ei tarvita suurta painetta. Näin ollen ei tarvita suuria energiakustannuksia tehokkaan paineilmavirtauksen aikaansaamiseksi laivaa pitkin. Siksi nykyään lupaavimmat jäätymisenestojärjestelmät ovat paineilmalla toimivat.

20 Jäässä kulkevissa laivoissa pitäisi jäätymisenestojär jestelmien saada aikaa: - mahdollisimman suuri virtaus laivan runkoa pitkin sen keula- ja keskiosissa, joissa laivan jäätyminen alkaa; - mahdollisimman paksu merivesikerros, joka huuhtelee laivan runkoa ja jota ilma nostaa; mahdolli-25 simman alhaiset energiakustannukset tehokkaan paineilma-virran kehittämiseksi; sekä luotettava toiminta.

Alalla tunnetaan ennestään jäissä kulkeva alus, jonka rungossa on jäätymisenestojärjestelmä, joka sisältää kaksi jakosarjaa, joiden aukkojen kautta puhalletaan ulos höyryn 30 ja ilman seos. Kumpikin jakosarja koostuu muoto-osasta ja rungon sisäpinnan osasta, johon se on kiinnitetty, ja on sijoitettu vesiviivan alle pitkin laivan runkoa. Molemmat jakosarjat on sijoitettu symmetrisesti suhteessa laivan viivaan keulasta perään. Jakosarjan aukot, joiden kautta 35 puhalletaan ulos ilma-höyryseos, on tehty laivan runkoon. Jäätymisenestojärjestelmä sisältää lisäksi kaksi suihku- I! 3 76972 tyyppistä kompressoria ja putkijohdot höyry-ilmaseoksen syöttämiseksi jakosarjoihin, jotka johdot on kytketty laivan höyryä kehittävään laitokseen sulkuventtiilien kautta (neuvostol. tekijän todistus nro 382 544/ julk. 1973).

5 Edellä mainitussa, jäissä kulkevassa aluksessa run gon paineilmahuuhtelu saadaan aikaan höyry-ilmaseoksella, jonka höyrykuplat tiivistyvät noustessaan vesipintaan.

Näin ei saada aikaan tarpeeksi paksua virtaavan veden kerrosta, joten tämä vähentää paineilmavirran tehokkuutta 10 ja laivan kulkukykyä jäissä.

Höyry-ilmaseoksen saamiseksi otetaan höyry laivan höyryä kehittävästä laitoksesta. Tarvitaan paljon energiaa korvaamaan höyry, joka menetetään tässä laitoksessa ja joka alentaa sen tehoa. Laivaan asennetut suihkutyyppiset 15 kompressorit kuluttavat paljon energiaa antaakseen vaaditun paineen höyry-ilmaseokselle. Tämä alentaa lisäksi laivan höyryä kehittävän laitoksen tehokkuutta. Lisäksi höyry-ilmaseos on syövyttävä väliaine, joka saa aikaan ruostumista putkijohdoissa ja jakosarjoissa, vähentäen näiden luotet-20 tavuutta.

Edellä mainitussa jääkulkualuksessa jäätymisenestojärjestelmä ei saa aikaan laivan pään paineilmahuuhtelua siitä syystä, että vaikka aukot, joiden kautta höyry-ilmaseos puhalletaan ulos, on myös sijoitettu laivan keulaosaan, tapah-25 tuu silti nousevien ilmakuplien huomattavaa ajautumista kohti perää laivan kulkiessa eteenpäin. Tämä alentaa myös laivan rungon paineilmahuuhtelun tehokkuutta ja huonontaa siten laivan kykyä kulkea jäissä.

Aikaisemmasta tunnetaan myös jäissä kulkeva alus, 30 jonka rungosta puhalletaan ulos paineenalaista kaasua. Tällainen ratkaisu kuvataan US-patenttijulkaisussa 4 029 0345. Tässä järjestelyssä kompressorin avulla kehitettyyn paine-ilmaan sekoitetaan polttoainetta ja seos sytytetään kuuman kaasun tuottamiseksi. Kuuma kaasu puhalletaan laivan rungon 35 vesiviivan alapuolisista aukoista. Edellä kuvatut epäkohdat koskevat pääosin myös tätä ratkaisua.

4 76972

Edellä mainitut haitat poistetaan osittain jääkul-kualuksessa, jota pidetään keksinnön lähtökohtana. Tämä alus käsittää rungon, tasaus- ja kallistussäiliöt sekä jäätymisenestojärjestelmän, joka sisältää ainakin kaksi 5 jakosarjaa, joiden aukkojen kautta puhalletaan ulos ilmaa, keskipakokompressorin, jolla on dieselmoottori, ja putki-johdon, jonka kautta syötetään ilmaa ilman jakosarjoihin. Ilman jakosarjat on sijoitettu pitkin laivan runkoa symmetrisesti suhteessa keula-perä-viivaan ja vesiviivan alle 10 syvyyteen, joka on noin 50 % laivan syväyksestä, ja ne on kiinnitetty laivan rungon sisäpintaan. Aukot, joiden kautta puhalletaan ulos ilmaa, on tehty laivan runkoon (am. pat. nro 3 580 204, myönnetty 1978).

Jäätymisenestojärjestelmät eivät aikaansaa tässä 15 aluksessa eikä sitä vastaavassa aluksessa suoraa paineilma-virtausta laivan keulapäätä pitkin, koska ilmakuplat ajautuvat kohti laivan perää. Ilman jakosarjat, jotka on sijoitettu laivan rungon sisälle ja aukot, joiden kautta puhalletaan ulos ilmaa ja jotka on tehty laivan runkoon, pa-20 kottavat ilmakuplat nousemaan laivan rungon välittömässä läheisyydessä. Näin ei saada aikaan merkittävän paksua me-rivesikerrosta, jonka ilma nostaa, jolloin puolestaan ei voida parantaa paineilmavirtauksen tehokkuutta laivaa pitkin eikä sen kykyä kulkea jäissä.

25 Lisäksi ilman lämpötila alajuoksun puolella kompres sorista ei ylitä sitä tasoa, jonka määrää ilman lämmitys kompressorissa tapahtuvan puristuksen aikana, jolloin ulospuhalletun ilman ominaistilavuus, so. kohottava voima, joka määrää kompressorin käytettävällä teholla nostetun meri-30 veden nopeuden ja määrän, on hyvin pieni. Siten ei voida myöskään parantaa paineilmavirran tehokkuutta eikä siten laivan kykyä kulkea jäissä.

Aukot, joiden kautta puhalletaan ulos ilmaa ja jotka on tehty vesiviivan alle tasolle, joka on noin 50 % laivan 35 syväyksestä, eivät mahdollista virtauksen aikaansaamista rungon pintaa pitkin syvyydestä, joka on jopa 100 % laivan tl 5 76972 syväyksestä. Tämä vähentää myös paineilmavirran tehokkuutta. Koska kompressorin voimanlähteenä käytetään dieselmoottoria, on joko varustettava jääkulkualus ylimääräisellä dieselkoneistolla tai voima on otettava laivan liikevoiman 5 antavasta koneistosta.

Lähtökohdan mukaisen jääkulkualuksen jäätymisenesto-järjestelmä ei siis saa aikaan tehokasta paineilmavirtaa runkoa pitkin, joten se ei estä jäätymistä. Laivan rungon jäätyminen voi johtaa veden jäätymiseen tasaus- ja kallis-10 tussäiliöissä, mikä alentaa laivan toimintatehoa.

Keksinnön päätavoitteena on kehittää jäissä kulkeva alus, jossa jäätymisenestojärjestelmä on tehty sellaiseksi, että se suurentaa sen merivesikerroksen paksuutta, jonka ilma syrjäyttää lähellä laivan runkoa, samalla kun se alen-15 taa paineilmavirran aiheuttamia energiakustannuksia.

Keksinnölle on näinollen tunnusomaista, että jäätymisenesto järjestelmän ilman jakosarjat on kiinnitetty aluksen rungon ulkopintaan sen palleköliosassa ja aukot, joiden kautta puhalletaan ulos ilmaa, on tehty ilman jakosarjan 20 alaosaan ja jäätymisenestojärjestelmä on varustettu kahdella ylimääräisellä ilman jakosarjalla, jotka on sijoitettu rungon vannasta pitkin vesiviivan alapuolella ja kiinnitetty runkoon symmetrisesti suhteessa vannakseen sen välittömässä läheisyydessä ja yhdistetty ilmaa syöttävään putki-25 johtoon ja varustettu aukoilla ilman puhaltamiseksi ulos, joiden aukkojen halkaisijat kasvavat lähempänä rungon pohjaa, ja ainakin yksi ilman kuumennin on asennettu kompressorin tuloaukkoon.

Ilman jakosarjat, jotka on sijoitettu laivan runkoa 30 pitkin sen ulkopinnalle, ja aukot, jotka on sijoitettu ilman jakosarojen alaosaan, mahdollistavat sen merivesikerroksen paksuuden suurentamisen, joka virtaa laivan runkoa pitkin ja jonka ilma nostaa, arvolla, joka vastaa ilman jako-sarjan leveyttä, mikä tehostaa laivan paineilmahuuhtelua ja 35 siten sen kykyä kulkea jäissä.

Lisäksi voidaan estää jäätä tukkimasta aukkoja sijoit- 6 76972 tamalla aukot ilman ulospuhallusta varten jakosarjojen alaosaan, mikä parantaa kompressorin ja koko jäätymisenes-tojärjestelmän luotettavuutta. Jakosarjat, jotka sijoitetaan laivan rungon palleköliosaan, saavat aikaan laivan ko-5 ko pinnan huuhtelun vesiviivan alle, so. 100 %:n osalla syväyksestä, mikäs tehostaa paineilman virtausta. Ylimääräiset ilman jakosarjat, jotka on sijoitettu pitkin laivan vannasta sen välittömään läheisyyteen, saavat aikaan laivan rungon keulapään huuhtelun kohdassa, jossa laivan jäätymi-10 nen on yleensä alkanut. Tämä parantaa lisäksi laivan kykyä kulkea jäissä. Sijoittamalla aukot ilman ulospuhallusta varten lisäjakosarjoihin ja suurentamalla aukkojen halkaisijaa lähempänä rungon pohjaa jaetaan ilma tasaisesti aukkojen kesken.

15 Ilman lämmittimen avulla, joka on ilmaa syöttävässä putkijohdossa, voidaan suurentaa ilman tilavuusvirtausta, samalla kun sen painovirtaus pidetään tasaisena, mikä edelleen suurentaa nostetun merivesikerroksen paksuutta. Tämä voimistaa edelleen paineilmavirtaa laivan runkoa pitkin ja 20 parantaa siten laivan kykyä kulkea jäissä. Lisäksi on erityisen tärkeää puhaltaa ulos lämmitetty ilma, jos ilman jakosarjat kiinnitetään laivan ulkopintaan, koska ulkoiset jakosarjat jäähtyvät nopeammin kuin ne, jotka ovat laivan sisäpinnalla, jos puhalletaan ulos kylmää ilmaa, niiden au-25 kot todennäköisesti jäähtyvät. Tämä voi johtaa paineilmavir-tauksen heikompaan tehokkuuteen.

On suositeltavaa sijoittaa ilman lisäjakosarjät jääty-misenestojärjestelmässä laivan rungon sisäpinnalle ja sijoittaa niiden aukot ilman ulospuhallusta varten laivan runkoon. 30 Laivan rungon sisäpintaan kiinnitettävät lisäjakosarjät ovat edullisia laivoille, jotka toimivat erityisen vaikeissa jääolosuhteissa, joissa runkorakenteilta vaaditaan hyvin suurta luotettavuutta.

Keksinnön toisessa toteutusmuodossa jäätymisenesto-35 järjestelmän ilman lisäjakosarjät kiinnitetään laivan rungon ulkopinnalle ja aukot, joiden kautta ilma puhalletaan 7 76972 ulos, ovat kohti laivan rungon pohjaa. Lisäjakosarjojen kiinnittäminen laivan rungon ulkopinnalle on edullista kuljetuslaivoissa ja toimivissa jäänmurtajissa.

Keksinnön eräässä toteutusmuodossa jäätymisenestojär-5 jestelmän ilmaa syöttävään putkijohtoon asennettu ilman lämmitin sijoitetaan kompressorin tuloaukkoon. Tällainen ilman lämmittimen sijainti on eduksi laivoille, jotka toimivat korkeintaan 0°C ympäristön lämpötilassa, koska ilman lämmitys kompressorin vastaanottojohdossa vähentää vaaraa 10 jään muodostumisesta kompressorin tulo-osiin, mikä parantaa koko kompressorin luotettavuutta.

Keksinnön toisessa toteutusmuodossa jäätyrnisenesto-järjestelmän ilmaa syöttävään putkijohtoon asennettu ilman lämmitin on sijoitettu kompressorin lähtöaukkoon. Ilman läm-15 mittimen tämä sijainti on eduksi laivoissa, jotka toimivat ympäröivän ilman 0 - +10°C lämpötilassa eli kun ei juuri ole vaaraa jään muodostumisesta kompressorin tulo-osiin.

Keksinnön toisessa toteutusmuodossa on jäätymisenesto-järjestelmän toinen ilman lämmitin, joka on asennettu ilmaa 20 syöttävään putkijohtoon, sijoitettu kompressorin tuloaukkoon ja toinen sen lähtöaukkoon. Ilman lämmittimien sijoittaminen kompressorin tulo- ja lähtöaukkoon on eduksi laivoissa, jotka toimivat ympäröivän ilman -50 - +10°C lämpötiloissa.

Keksinnön mukaisesti on suositeltavaa, että jäätymi-25 senestojärjestelmän kompressorin käytin toteutetaan höyry-turbiinin muodossa, joka liitetään esim. poistohöyryn osalta ilman jakosarjoihin syötetyn ilman lämmittimeen. Höyry-turbiiniksi tehty kompressorin käytin mahdollistaa sen höyryn käytön, joka on laivan päähöyrylaitoksessa. Tämä vähen-30 tää umpinaisen kompressorikäyttimen asennukseen liittyvän paineilmahuuhtelun aiheuttamia kuluja ja energian kulutusta. Lisäksi höyryturbiinin käyttö kompressorin käyttimenä mahdollistaa poistohöyryn lämmön hyödyntämisen, mikä parantaa laivan päähöyrylaitoksen tehokkuutta.

35 Keksinnön toisessa toteutusmuodossa on jäätymisenes to järjestelmän höyryturbiini lisäksi kytketty poistohöyryn 8 76972 osalta tasaus- ja kallistussäiliöihin, mikä mahdollistaa veden lämmityksen näissä säiliöissä, mikä estää sen jäätymisen- Tämä parantaa laivan tasauksen ja kallistuksen luotettavuutta. Lisäksi veden lämmitys tasaus- ja kallistus-5 säiliöissä mahdollistaa laivan rungon lämpötilan nostamisen. Tämä vähentää puolestaan laivan rungon jäätymistä ja parantaa sen kykyä kulkea jäissä.

Keksintöä kuvataan nyt lähemmin viitaten sen määrättyihin toteusmuotoihin, jotka liittyvät oheisiin piirustuk-10 siin, joissa: kuvio 1 esittää kaaviomaista kuvantoa ylhäältä keksinnön mukaisesta, jäissä kulkevasta aluksesta; kuvio 2 esittää sivukuvantoa kuvion 1 aiheesta; kuvio 3 esittää poikkileikkauskuvantoa ilman jakosar-15 jän toteutusmuodosta; kuvio 4 esittää poikkileikkauskuvantoa ilman jakosar-jan toisesta toteutusmuodosta; kuvio 5 esittää kaaviomaista sivukuvantoa jäissä kulkevan aluksen toisesta muodosta; 20 kuvio 6 esittää kaaviomaista sivukuvantoa jäissä kul kevan aluksen toisenlaisesta muodosta; kuvio 7 esittää kuvantoa ylhäältä kuvion 6 aiheesta; ja kuvio 8 esittää kuvantoa ylhäältä kuvion 5 aiheesta. 25 Oheisissa piirustuksissa ja erityisesti kuvion 1 mu kaisesti jääkulkualus käsittää rungon 1, jossa on kaksi ta-saussäiliötä 2, kaksi kallistussäiliötä 3, laivan päähöyry-laitos 4, joka sisältää kuristimen 5 ja ilmanpoistimen 6, ja jäätymisenestojärjestelmä, joka sisältää kompressorin 7, 30 jonka käytin on tehty höyryturbiinin 8 muodossa, kaksi ilman jakosarjaa 9, joiden aukkojen 10 kautta puhalletaan ulos ilma, jotka aukot on sijoitettu vesiviivan (WL) alle symmetrisesti suhteessa keula-perä-viivaan pitkin laivan runkoa 1, kaksi ilman jakosarjaa 11, joiden aukkojen 12 kautta puhal-35 letaan ilma ulos ja jotka on sijoitettu laivan rungon 1 vannasta 13 pitkin, putkijohto 14 väliotoksella 15, jolla syö- 9 76972 tetään ilmaa ilman jakosarjoihin 9, 11 kompressorista 7, ja ilman lämmitin 16.

Jäätymisenestojärjestelmän kompressori 7 on tehty aksiaalivirtauksella, mutta toisenlaista kompressoria 7 5 voidaan myös käyttää. Höyryturbiini 8, jota käytetään jäätymisenesto järjestelmän kompressorin 7 käyttimenä jäissä kulkevissa aluksissa, joissa päävoimanlähde toimii höyryllä, mahdollistaa laivan päähöyrylaitoksen 4 höyryenergian käytön paineilmavirtauksen aikaansaamiseksi pitkin laivan 10 runkoa 1. Höyryturbiini 8 on kytketty rinnan laivan päähöyrylaitoksen kuristimen 5 kanssa.

Kuvion 2 mukaisesti ilman jakosarjat 9 kooostuvat muoto-osista, jotka on kiinnitetty jäykästi laivan rungon 1 ulkopintaan sen kölivesiosassa ja rungon 1 vieressä. II-15 man jakosarjojen 9 pituus on suunnilleen 2/3 laivan rungon pituudesta. Ilman jakosarjoilla voi olla kolmiomainen tai puolisoikea poikkileikkaus (kuviot 3 ja 4). Ilman jakoasar-jan 9 poikkileikkausmuoto valitaan jääkulkualuksen tarkoi-tukesta riippuen. Esim. aluksissa, jotka toimivat vaikeissa 20 jääolosuhteissa, on suositeltavaa käyttää ilman jakosarjoja 9 (kuvio 4), joilla on puolisoikea poikkileikkaus, mikä antaa suuremman lujuuden ja paremman virtaviivamuodon. Jäissä kulkevissa kuljetusaluksissa, jotka toimivat helpommissa jääolosuhteissa ja usein jopa avovedessä, on suositeltavaa 25 käyttää ilman jakosarjoja 9 (kuvio 3), joilla on kolmiomainen poikkileikkaus, joka on vähemmän vahva, mutta helppo valmistaa. Kuljetusaluksissa ilman jakosarjat 9 voivat toimia laivan passiivisina vakaajina - palleköleinä. Ilman ja-kosarjojen 9 leveys valitaan ottaen huomioon parhaat hydrau-30 liset vastukset ja ilman tasainen jakaantuminen.

Ilman jakosarjojen 9 (kuvio 1 ja 2) aukot 10, joiden kautta puhalletaan ulos ilmaa, on sijoitettu ilman jakosar-jan 9 koko pituudella sen alaosaan. Aukot 10 ovat kohti laivan rungon 1 pohjaa 18. Näin estetään jäätä tukkimasta auk-35 koja 10. Aukkojen 10 halkaisijat ovat 0,1 - 1,0 ilman ja- kosarjojen 9 leveydestä (H). Aukkojen 10 (kuvio 1) keskinäi- 10 76972 nen välimatka on 0,2 - 0,4 laivan syväyksestä. Näin saadaan aikaan laivan koko rungon 1 täydellinen huuhtelu vesi-viivan (WL) alueella. Ilman jakosarjat 9 on liitetty kompressoriin 7 ilmaa syöttävällä putkijohdolla 14.

5 Kuten kuvio 5 näyttää, jos jääkulkualuksessa on jää- laatikoita 19, jotka ottavat vastaan vettä rungon 1 palle-köliosan 17 yläpuolella, niin ilman jakosarja 9 ulottuu jää-laatikoiden 19 ympärillä. Jos aluksessa on jäälaatikoita 19, jotka ottavat vastaan vettä rungon 1 palleköliosassa 17, 10 asennetaan kolme erillistä ilman jakosarjaa 9 (kuviot 6 ja 7) symmetrisesti suhteessa keula-perä-viivaan ja jäälaati-kot 19 sijoitetaan niiden väliin.

Jäätymisenestojärjestelmän edellä mainitussa toteutusmuodossa on ilmaa syöttävä putkijohto 14 kytketty ilman 15 jakosarjoihin 9 väliotoilla 15. Ilman jakosarjat 11, jotka on sijoitettu laivan rungon 1 vannasta 13 pitkin, koostuvat muoto-osista, jotka on kiinnitetyt laivan rungon 1 sisäpintaan symmetrisesti suhteessa vannakseen 13 sen välittömään läheisyyteen, ja laivan rungon 1 pinnoista. Ilman jakosar-20 joilla 11 on sama leveys ja poikkileikkaus kuin ilman jako-sarjoilla 9. Ilman jakosarjojen 11 pituus on sama kuin välimatka vesiviivasta (WL) palleköliosaan 17.

Aukot 12, joiden kautta puhalletaan ulos ilmaa ilman jakosarjoista 11, on tehty runkoon 1 ilman jakosarjojen 11 25 koko pituudella ja niiden keskinäinen välimatka on yhtä kuin 0,1 - 0,3 laivan syväyksestä. Aukkojen 12 halkaisijat kasvavat lähempänä rungon 1 pohjaa 18 ja vastaavat 0,04 - 1,0 ilman jakosarjojen 11 leveydestä (H). Näiden aukkojen 12 ansiosta ilma voi jakaantua tasaisesti eri syvyyksiin sijoitet-30 tujen aukkojen kesken.

Ilman jakosarjat 11, jotka on kiinnitetty laivan rungon 1 sisäpintaan, ovat edullisia aluksissa, jotka toimivat erityisen vaikeissa jääolosuhteissa, joissa runkorakenteiden on oltava erityisen luotettavia. Ilman jakosarjat 11 on yh-35 distetty putkijohtoon 14 väliotoilla 15. Jos on asennettava 11 76972 ilman jakosarjät 11 aluksiin, jotka ovat jo käytössä ja joissa rungon 1 rakenteen ominaisuudet ja vannaksen 13 kehyksen mitat eivät salli kahden ilman jakosarjan 11 sijoittamista huonontamatta laivan lujuutta, asennetaan ilman yksi jako-5 sarja 11 (ei näytetty). Tällöin aukot 12 tehdään runkoon 1 molemmin puolin suhteessa vannakseen 13. Ilman jakosarjät 11 on yhdistetty ilmaa syöttävään putkijohtoon 14 väliotoil-la 15. Keksinnön mukaisesti voidaan ilman jakosarjät 11 (kuviot 5-8) kiinnittää laivan rungon 1 ulkopintaan. Tämä on 10 edullista jäissä kulkevissa kuljetusaluksissa ja jäänmurtajissa, jotka ovat jo käytössä.

Kuvioissa 5-8 ja 1-4 samat viitenumerot osoittavat jääkulkualuksen samanlaisia osia. Ilman jakosarjoilla 11, jotka on kiinnitetty aluksen rungon 1 ulkopintaan, on puoli-15 soikea poikkileikkaus, mikä antaa suuremman lujiuuden. Erilaiset toteutusmuodot ovat mahdollisia ilman jakosarjoille 11, jotka kiinnitetään aluksen rungon 1 ulkopintaan. Esim. kuviot 5,8 näyttävät ilman jakosarjät kiinnitettyinä rungon 1 ulkopintaan ja jäykästi kytkettyinä yhteyteen ilman jako-20 sarjojen 9 kanssa, joiden kanssa niillä on yhteinen ilma- lähde. Kuviot 6,7 näyttävät jääkulkualuksen toteutusmuodon, jossa ei ole yhteenkytkettyjä ilman jakosarjoja 9 ja 11. Ilman jakosarjat 11 on yhdistetty putkijohtoon 14 väliotoilla 15. Ilman jakosarjoissa 11, jotka on kiinnitetty rungon 1 25 ulkopintaan, ovat aukot 12 kohti rungon 1 pohjaa 18 ja niiden halkaisijat ja välimatka ovat samat kuin aukkojen 12 (kuvio 2) ilman jakosarjoissa 11, jotka on kiinnitetty rungon 1 sisäpintaan. Mutta kun ilman jakosarjat 11 (kuviot 5, 8) kiinnitetään rungon 1 ulkopintaan ja yhdistetään ilman 30 jakosarjoihin 9, on kunkin jakosarjan 11 isomman aukon 12 halkaisijan oltava pienempi kuin ilman jakosarjojen 9 aukkojen 10 halkaisija. Näin saadaan aikaan tasainen jako aukkojen 10, 12 kesken.

Jäätymisenestojärjestelmän ilmaa syöttävään putkijoh-35 toon 14 asennettava ilman lämmitin 16 (kuvio 1) tehdään 76972 12 esim. lämmitetyn, levytyyppisen erottimen muodossa ja sijoitetaan kompressorin 7 tuloaukkoon sekä kytketään höyry-turbiiniin 8 poistohöyryn osalta. Näin saadaan aikaan lämmittäneen 16 lämmitys turbiinin 8 poistohöyryllä, so. käyte-5 tään hyödyksi aluksen päähöyrylaitosta 4. Lämmittimen 16 sijoitus kompressorin 7 tuloaukkoon on eduksi jääkulkualuk-sissa, jotka toimivat ilman lämpötilassa, joka on korkeintaan o°c.

Keksinnön mukaisesti on mahdollista sijoittaa ilman 10 lämmitin 16 toisin putkijohdossa 14, jolla syötetään ilmaa ilman jakosarjoihin 9, 11. Kuvion 7 mukaisesti on aluksen ilman lämmitin 16 sijoitettu kompressorin 7 lähtöaukkoon. Tämä on eduiksi aluksille, jotka toimivat ilman 0 - +10°C lämpötilassa. Keksinnön toisessa toteutusmuodossa, joka näy-15 tetään kuviossa 8, sijoitetaan jäätymisenestojärjestelmän ilman lämmittimet 16 kompressorin 7 tuloaukkoon ja lähtö-aukkoon. Tämä on eduksi aluksille, jotka toimivat ilman -50 - +10°C lämpötilassa. Keksinnön toisenlaisen toteutus-muodon mukaan on suositeltavaa yhdistää höyryturbiini 8 20 (kuvio 8) tasaussäiliöihin 2 ja kallistussäiliöihin 3 poistohöyryn osalta. Tämä estää veden jäätymisen näissä.

Jääkulkualuksen jäätymisenestojärjestelmä toimii seuraavasti. Aluksen päähöyrylaitoksen 4 (kuvio 1) höyry syötetään kompressoria 7 pyörittävän höyryturbiinin 8 tuloputki-25 haaraan (ei näytetty). Höyryturbiinin 8 poistohöyry syötetään hyödynnettäväksi: ilman lämmittämiseksi lämmittimessä 16, veden lämmittämiseksi tasaussäiliöissä2 ja kallistussäi-liöissä 3 ja veden lämmittämiseksi ilmanpoistimessa 6. Ympäristön ilma, joka kulkee ilmansyöttöjohdon 14 ja ilman läm-30 mittimen 16 kautta, syötetään kompressoriin 7 lämpötilalla, joka ylittää ilmakehän lämpötilan 5-40°C verran. Jos ilman lämmitintä 16 ei asenneta kompressorin 7 (kuvio 7) tuloaukkoon, syötetään ilma kompressoriin ulkoilman lämpötilalla.

Ilman puristuksen aikana sen lämpötila kompressorin 35 7 (kuvio 1) lähtöaukossa ylittää ilman lämpötilan kompresso- 13 76972 rin 7 tuloaukossa 60-100°C verran ja ilman paine nousee 1,8-2,5 ik. arvoon (abs. paine). Kompressori 7 syöttää paineilmaa syöttävään putkijohtoon 14. Jos komporessorin 7 lähtöaukkoon (kuviot 7, 8) asennetaan ilman lämmitin 16, 5 niin puristettu ilma lämpenee vielä 5-40°C verran ennen kuin se tulee putkijohtoon 14. Tämän tuloksena ilman tila-vuusvirtaus kasvaa sen painovirtauksen kasvamatta. Paine-ilma, jonka lämpötila on 110-180°C, paine 1,8-2,5 ik.

(abs.) ja määrä 10-30 m"3/s, syötetään putkijohdon 14 (kulo vio 1) kautta ilman jakosarjoihin 9, jotka on sijoitettu aluksen runkoa 1 pitkin, ja väliottojen 15 kautta ilman jakosarjoihin 11, jotka on sijoitettu aluksen vannaksen 13 kohdalle.

Kuvioiden 5-8 näyttämissä toteutusmuodoissa ilma 15 syötetään jakosarjoihin 9,11 putkijohdosta 14 väliottojen 15 kautta. Ilma, joka jakaantuu tasaisesti aukkojen 10,12 kesken, puhalletaan ulos ilman jakosarjojen 9,11 vastaavien aukkojen 10,12 kautta vesiviivan alapuolella, jolloin ilma ympäröi aluksen koko pintaa vannaksesta 13 perään. Ilma-20 kuplat nousevat vesipintaan ja kehittävät voimakkaan meri-vesivirtauksen ylöspäin rungon 1 luona aluksen koko syväystä pitkin. Itse syvän meriveden lämpötila on korkeampi kuin pintaveden lämpötila, joten syvä merivesi, jota kuumat ilma-kuplat lämmittävät ja nostavat pintaan, kostuttaa ja sulat-25 taa jäätä sitä paremmin sen kosketusalueella aluksen kanssa, mikä estää jään ja lumen tarttumisen runkoon 1 ja siten aluksen jäätymisen. Lisäksi pienenee kitka jään ja aluksen rungon 1 välillä.

Nostetun syvän meriveden kerroksen paksuus on mahdol-30 lisimman suuri, koska ilmakuplat eivät nouse rungon 1 välittömässä läheisyydessä, kuten lähtökohdan kohdalla, vaan välimatkan päässä, joka vastaa ilman jakosarjojen 9,11 leveyttä. Lisäksi ilman lämmittimen 16 lämmittämän ilman ti-lavuusvirtaus on suurempi. Aluksen runkoa 1 voimakkaasti 35 huuhtelevat merivesikerroksen mahdollisimman suuri paksuus 14 76972 mahdollistaa aluksen kulkukyvyn parantamisen jäissä. Joten jääkulkualuksessa tapahtuu rungon 1 täydellinen huuhtelu ja nostetun meriveden kerrokselle saadaan mahdollisimman suuri paksuus. Näin voidaan huomattavasti parantaa aluksen 5 kykyä kulkea jäissä.

Kuten edellä mainittiin, käytetään jääkulkualuksen jäätymisenestojärjestelmässä hyödyksi höyryturbiinin 8 poistohöyryä. Joten kun höyryturbiini 8 yhdistetään ilman lämmittimeen 15, lämmittää tätä poistohöyry. Näin vähenne-10 tään energiakustannuksia, jotka aiheutuvat ilman lämmityksestä aluksen rungon 1 paineilmavirtaushuuhtelua varten.

Jos höyryturbiini 8 (kuvio 8) yhdistetään tasaussäiliöihin 2 ja kallistussäiliöihin 3, niin höyryturbiinin 8 poisto-höyry lämmittää näiden säiliöiden veden. Tämä estää veden 15 jäätymisen, parantaa aluksen tasauksen ja kallistuksen tehokkuutta ja siten aluksen toiminnan tehokkuutta paksussa jäässä. Lisäksi säiliöiden 2, 3 lämmitetty vesi nostaa hieman aluksen rungon 1 lämpötilaa. Tämä vähentää myös aluksen jäätymistä ja parantaa siten sen kykyä kulkea jäissä.

20 Kytkemällä höyryturbiini 8 (kuviot 1, 7, 8 ) rinnan kuristimen 5 kanssa voidaan käyttää höyryturbiinin 8 poisto-höyryä ilmanpoistimen 6 veden lämmitykseen. Aluksen päähöyry-laitoksen 4 välitöntä höyryä käytetään veden lämmitykseen ilmanpoistimessa 6 vain silloin, kun kehitetään aluksen pää-25 höyrylaitoksen 4 enimmäisteho. Näin ollen höyryturbiinin 8 poistohöyryn hyväksikäyttö nostaa aluksen päähöyrylaitoksen 4 käyttöastetta ja alentaa alusta pitkin tapahtuvan paine-ilmavirtauksen energiakustannuksia.

Vaikka edellä on näytetty ja esitelty keksinnön mää-30 rättyjä toteutusmuotoja, ovat näiden erilaiset muunnokset ilmeisiä alan asiantuntijoille, joten keksintö ei rajoitu sen esiteltyihin toteutusmuotoihin tai niiden yksityiskohtiin, vaan näistä voidaan poiketa keksinnön ajatuksen ja suojapiirin puitteissa, jotka määritetään patenttivaatimuk-35 sissa.

15 76972 Jäätymisenestojärjestelmällä varustetun, jäissä kulkevan aluksen ehdotettu rakenne tekee mahdolliseksi sen kulkukyvyn parantamisen jäissä, niiden energiakustannusten alentamisen, jotka aiheutuvat paineilmavirtauksen aikaan-5 saamisesta aluksen runkoa pitkin ja aluksen päähöyrylai-toksen käyttöasteen nostamisen.

Claims (6)

16 76972

1. Jäissä kulkeva alus, joka käsittää rungon (1), tasaussäiliöt (2), kallistussäiliöt (3) ja jäätymisenes- 5 tojärjestelmän, joka sisältää kompressorin (7) käyttimi- neen, ainakin kaksi ilman jakosarjaa (9), joiden aukkojen (10) kautta puhalletaan ulos ilmaa, jotka aukot on sijoitettu vesiviivan alle symmetrisesti keula-peräviivaan nähden aluksen runkoa (1) pitkin ja yhdistetty kompressoriin 10 (7) ilmaa syöttävällä putkijohdolla (14) , tunnettu siitä, että jäätymisenestojärjestelmän ilman jakosarjat (9) on kiinnitetty aluksen rungon (1) ulkopintaan sen pal-leköliosassa ja aukot (10), joiden kautta puhalletaan ulos ilmaa, on tehty ilman jakosarjan (9) alaosaan ja jäätymisen-15 estojärjestelmä on varustettu kahdella ylimääräisellä ilman jakosarjalla (11), jotka on sijoitettu rungon (1) vannasta (13) pitkin vesiviivan (WL) alapuolella ja kiinnitetty runkoon (1) symmetrisesti suhteessa vannakseen (13) sen välittömässä läheisyydessä ja yhdistetty ilmaa syöttävään putki-20 johtoon (14) ja varustettu aukoilla (12) ilman puhaltamiseksi ulos, joiden aukkojen (12) halkaisijat kasvavat lähempänä rungon (1) pohjaa (18), ja ainakin yksi ilman kuumen-nin (16) on asennettu kompressorin (7) tuloaukkoon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäissä kulkeva 25 alus, tunnettu siitä, että jäätymisenestojärjes- telmän ilman jakosarjat (11) on kiinnitetty aluksen rungon (1) sisäpintaan ja sen aukot (12), joiden kautta puhalletaan ulos ilmaa, on tehty aluksen runkoon (1).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäissä kulkeva 30 alus, tunnettu siitä, että jäätymisenestojärjes- telmän ylimääräiset ilman jakosarjat (11) on kiinnitetty rungon (1) ulkopintaan ja sen aukot (12), joiden kautta puhalletaan ulos ilmaa, ovat aluksen rungon (1) pohjaa (18) kohti.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäissä kulkeva alus, tunnettu siitä, että jäätymisenestojärjes- 17 76972 telmän ilman kuumentimet (16) on sijoitettu siten, että toinen on kompressorin (7) tuloaukossa ja toinen sen läh-töaukossa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäissä kulkeva 5 alus, tunnettu siitä, että jäätymisenestojärjes- telmän kompressorin (7) käytin on tehty höyryturbiinin (8) muodossa, joka on yhdistetty poistohöyryn osalta ilman ja-kosarjoihin (9, 11) syötetyn ilman kuumentimeen (16).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen jäissä kulkeva 10 alus, tunnettu siitä, että jäätymisenestojärjes- telmän höyryturbiini (8) on lisäksi yhdistetty tasaus- ja kallistussäiliöihin (2, 3) poistohöyryn osalta. 18 76972