FI85678B

FI85678B - Ship's hull

Info

Publication number: FI85678B
Application number: FI882143A
Authority: FI
Inventors: Kari Pulli; Kari Lohi
Original assignee: Hollming Oy Pl 14
Priority date: 1988-05-06
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1992-02-14
Also published as: FI882143A0; FI85678C; FI882143A

Description

8567885678

Aluksen runko Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen jääolosuhteissa liikkumaan tarkoitetun aluksen runko.The present invention relates to the hull of a ship for use in ice conditions according to the preamble of claim 1.

Jäätämurtavien aluksien keulamuoto on kehittynyt avoveteen tarkoitetusta terävästä keulasta viime aikoina käytettyyn kaarevamuotoiseen, enemmän tai vähemmän lusikkamaiseen keu-lamuotoon, joka murtaa jään taivuttamalla sitä alaspäin eikä enää murskaamalla jäätä pieniksi palasiksi. Tällaisen lusik-kamaisen keulan eräs sovellutus on esitetty esim. suomalaisessa patenttihakemuksessa 850862. Lähes samanlainen keula-muoto esiintyy myös kanadalaisessa Robert LeMeur-aluksessa. Tälle keulamuodolle on ominaista suhteellisen pieni jäänmur-tovastus, joka aiheutuu keulaviivan pienestä kulmasta vesi-viivatasoon nähden (esim. 18 astetta).The bow shape of ice-breaking vessels has evolved from a sharp bow for open water to a recently used curved, more or less spoon-shaped bow shape that breaks the ice by bending it down and no longer crushing the ice into small pieces. An application of such a spoon-shaped bow is disclosed, for example, in Finnish patent application 850862. An almost similar bow shape is also found in the Canadian ship Robert LeMeur. This bow shape is characterized by a relatively small icebreaking resistance due to the small angle of the bow line with respect to the waterline level (e.g., 18 degrees).

Lusikkamaisen keulamuodon haitaksi on todettu huono ohjattavuus ja suuntavakavuus jäissä ajettaessa. Tällaisen aluksen murtautumiskyky pois omasta uomastaan eli rännistä on myös todettu heikoksi.The disadvantage of the spoon-like bow shape has been found to be poor maneuverability and directional stability when driving on ice. The breaking ability of such a vessel out of its own channel, i.e. the gutter, has also been found to be weak.

Jäissä liikkuvien alusten ongelmana ovat myös jäälohkareet, jotka kulkeutuvat potkuriin vaikeuttaen sen toimintaa. Jää-lohkareita on yritetty ohjata uoman sivuun tasaisen jääken-tän alle lusikkamaisen keulan lisäksi varustamalla rungon pohja erityyppisillä auroilla, jotka ohjaavat jäälohkareet sivuun. On kuitenkin todettu, että aura ei välttämättä riitä, vaan potkuriin tuleva virtaus imee jäälohkareita takaisin laivan alle ja potkuriin.Another problem for ships moving on ice is the ice blocks that travel to the propeller, making it difficult to operate. Attempts have been made to steer the ice blocks to the side of the riverbed under a flat ice block in addition to the spoon-like bow by equipping the bottom of the hull with different types of plows that guide the ice blocks to the side. However, it has been found that the plow may not be enough, and the flow to the propeller sucks the ice blocks back under the ship and into the propeller.

• . Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatussa ! tekniikassa esiintyvät haitat ja saada aikaan aivan uuden tyyppinen aluksen runko.•. The object of the present invention is to eliminate the above! disadvantages of the technology and to provide a completely new type of hull.

Keksintö perustuu siihen, että rungon keulan keskiosaan on järjestetty aluksen pituusuuntainen ura, jonka kaltevuuskul- 2 85678 ma vesiviivatasoon nähden on suurempi kuin keulan sivuosien vastaavat kulmat ja jonka leveys on 20-60 % aluksen leveydestä, ja että keulaosan ja pohjaosan yhtymäkohdassa on kiilamainen aura.The invention is based on the fact that a longitudinal groove of the vessel is arranged in the central part of the hull, the inclination angle of which is greater than the corresponding angles of the bow sides and which is 20-60% of the width of the vessel, and that the bow and bottom intersect.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle aluksen rungolle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the hull according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

Keksinnön mukaisella rungolla varustetun aluksen jäänmurta-misen tehokkuus on hyvä erilaisissa jääolosuhteissa, aluksen suuntavakavuus ja kääntymisominaisuudet ovat hyvät jääken-tässä ajettaessa. Samalla rungon muoto estää jäälohkareiden kulkeutumisen potkureihin.The ice-breaking efficiency of a ship equipped with a hull according to the invention is good in various ice conditions, the directional stability and turning properties of the ship are good when driving on ice. At the same time, the shape of the hull prevents ice blocks from entering the propellers.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten mukaisen sovellutusesimerkin avulla.The invention will now be examined in more detail by means of an application example according to the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää perspektiivikuvantona yhden aluksen keksinnön mukaisen rungon keulapuolta vinosti alhaalta katsottuna.Figure 1 is a perspective view of the bow side of the hull of a ship according to the invention, seen obliquely from below.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti toisen aluksen keksinnön mukaisen rungon keulaosaa sivulta katsottuna.Figure 2 is a schematic side view of the bow part of the hull of another vessel according to the invention.

Kuvio 3 esittää kaaviollisesti kuvion 2 mukaisen aluksen rungon peräosaa sivulta katsottuna.Figure 3 is a schematic side view of the stern of the hull of the vessel of Figure 2.

Kuvio 4 esittää kaaviollisesti kuvion 2 mukaisen aluksen runkoa edestä katsottuna.Figure 4 is a schematic front view of the hull of the vessel of Figure 2.

Kuvio 5 esittää kaaviollisesti kuvion 2 mukaisen aluksen runkoa alta katsottuna.Figure 5 is a schematic bottom view of the hull of the vessel of Figure 2.

Kuvio 6 esittää perspektiivikuvantona kuvion 2 mukaisen ; aluksen rungon peräpuolta vinosti alta katsottuna.Fig. 6 is a perspective view of that of Fig. 2; the stern of the hull seen obliquely from below.

Kuvio 7 esittää kaaviollisesti kuvion 2 mukaisen aluksen runkoa perästä katsottuna.Figure 7 is a schematic rear view of the hull of the vessel of Figure 2.

3 856783 85678

Kuvion 1 mukaisesti aluksen 1 rungon pohjan muotoja kuvataan eri leikkauksissa aluksen poikkisuuntaisilla kaariviivoilla 2a, vaakasuuntaisilla vesiviivoilla 3a ja aluksen pituussuuntaisilla vertikaaleilla 4a. Ertyisesti sitä vesiviivaa, johon ura 5 loppuu, on merkitty 3b:llä. Konstruktiovesivii-vaa on merkitty 3c:llä ja aluksen perusviivaa tai aluksen pohjatasoa 3d:llä.According to Figure 1, the shapes of the bottom of the hull of the vessel 1 are illustrated in different sections by the transverse arc lines 2a of the vessel, the horizontal water lines 3a and the longitudinal vertical lines 4a of the vessel. In particular, the waterline into which the groove 5 ends is marked with 3b. The construction waterline is marked with 3c and the baseline of the vessel or the bottom plane of the vessel with 3d.

Kuvion 5 mukaisesti aluksen rungossa voidaan määritellä keula A, keskiosa B ja peräosa C. Keulaksi A voidaan määritellä se osa aluksen pääkulkusuunnassa olevasta päästä, jossa rungon pohjan ääriviiva keskilinjalla on kalteva horisontaali-tasoon nähden. Peräosa C on luonnollisesti vastaavasti määritelty rungon vastakkainen pää, jolloin keskiosaksi B määritellään se keulan A ja perän C väliin jäävä osa, jossa rungon pohjan keskilinjan ääriviiva L on oleellisen horison-taalitasossa.According to Figure 5, a bow A, a central part B and a stern part C can be defined in the hull of a ship. A part of the main end of the ship where the contour of the bottom of the hull at the center line is inclined with respect to the horizontal plane can be defined as a bow A. The stern part C is, of course, a correspondingly defined opposite end of the hull, the central part B being defined as the part between the bow A and the stern C where the contour L of the center line of the bottom of the hull is substantially in the horizontal plane.

Keksinnön mukainen alus murtaa jäätä pääasiallisesti taivuttamalla sitä alaspäin. Kuvion 1 mukaisesti keula A jakautuu kolmeen osaan siten, että keulan keskellä on tasalevyinen, oleellisen tasapohjainen ura 5, jonka laivan pituussuuntainen vertikaalileikkaus on kiilamainen kuvion 2 mukaisesti. Uran 5 kummallekin puolelle jäävät sivuosat 6, joiden ulkopinta vastaa normaalin jäätämurtavan aluksen lusikkamaista -·- : keulaa. Ura 5 on muodostettu siten, että se alkaa aluksen * keulasta ja jatkuu kohti rungon keskiosaa B tasaisesti ma- daltuen, kunnes se alempana rungon keskiosan läheisyydessä yhtyy jouhevasti keulan sivuosien 6 muodostamaan pintaan. Uran pituutta on merkitty symbolilla 1. Edullisimmillaan ura 5 jatkuu ainakin siihen vesiviivaleikkaukseen 3b, joka on konstruktiovesiviivan 3c ja aluksen perusviivatason 3d puolessa välissä. Uran 5 leveys b on 20...60 % aluksen rungon \ .* maksimileveydestä vesiviivatasossa. Uran 5 leveys b on riip puvainen aluksen käyttöprofiilista. Mitä enemmän aluksella : murretaan tasaista jääkenttää, sitä edullisempi on leveä ura. Avovedessä ja vaihtelevissa jääolosuhteissa kapea ura on parempi.The vessel according to the invention breaks the ice mainly by bending it downwards. According to Fig. 1, the bow A is divided into three parts so that in the middle of the bow there is a flat-width, substantially flat-bottomed groove 5, the longitudinal vertical section of which is wedge-shaped according to Fig. 2. On each side of the groove 5 there are side parts 6, the outer surface of which corresponds to the spoon-like bow of a normal icebreaking vessel. The groove 5 is formed so as to start from the bow of the vessel * and continue towards the central part B of the hull, descending evenly, until it, in the vicinity of the lower part of the hull, smoothly joins the surface formed by the side parts 6 of the bow. The length of the groove is denoted by the symbol 1. Most preferably, the groove 5 continues at least to the waterline section 3b which is halfway between the construction waterline 3c and the baseline plane 3d of the vessel. The width b of the groove 5 is 20 ... 60% of the maximum width of the hull \. * In the waterline plane. The width b of the groove 5 depends on the operating profile of the vessel. The more on board: breaking a flat ice field, the cheaper the wide groove. In open water and varying ice conditions, a narrow groove is better.

4 856784 85678

Kuvion 2 mukaisesti sivuosien 6 keulaviivan 4b kulma oC ve-siviivatasoon nähden voi olla välillä 30 ± 15°, joka kulma-alue on havaittu hyväksi jäänmurtajille. Energiatalouden kannalta pienempi kulma on parempi. Tällöin tulee rajoittavaksi tekijäksi kuitenkin keulan pituus. Edullisimmillaan kulma on 17 - 18 astetta. Uran 5 keulaviivan kulma /3 on sivuosien 6 kulmaa 2-10 astetta suurempi. Ura 5 liittyy sivuosiin 6 olakkeella 7 joko terävästi tai sopivilla pyöristyksillä 2b.According to Figure 2, the angle oC of the bow line 4b of the side parts 6 with respect to the ve line plane may be between 30 ± 15 °, which angular range has been found to be good for icebreakers. From an energy point of view, a smaller angle is better. In this case, however, the length of the bow becomes a limiting factor. At its most preferred, the angle is 17 to 18 degrees. The angle / 3 of the bow line of the groove 5 is 2-10 degrees larger than the angle of the side parts 6. The groove 5 is connected to the side parts 6 by a shoulder 7 either sharply or with suitable roundings 2b.

Kuvion 4 mukaisesti jään murtaminen tapahtuu siten, että ura 5 jakaa jääkentän kolmeen osaan, jolloin reunimmaiset taipuvat alaspäin ja liukuvat rungon muodon ja nopeuden vaikutuksesta keulan pintoja 6 pitkin sivuille ja nousevat nosteen vaikutuksesta murtamattoman jääkentän alle. Keskimmäinen osa jäästä liukuu alaspäin uran 5 pintaa pitkin, kunnes kohtaa aluksen pohjan tasolla rungon keskiosassa olevan auran 8, jonka tarkoituksena on ohjata jäälohkareita sivuun aluksen potkurivirrasta. Aura 8 alkaa sopivimmin keulapinnasta uran 5 päättymiskohdan läheisyydessä. Auran maksimileveys on suunnilleen yhtä suuri kuin uran 5 leveys. Auran pohjataso yhtyy aluksen rungon keskiosan B pohjatasoon 3d. Jään saavuttaessa auran jää murskautuu pienemmiksi osasiksi ja ohjautuu aluksen molemmille sivuille murtmattoman jääkentän alle. Osa jäälohkareista liukuu kuitenkin aluksen pintaa pitkin kohti perää.According to Fig. 4, the breaking of the ice takes place in such a way that the groove 5 divides the ice field into three parts, the outermost bending downwards and sliding along the bow surfaces 6 due to the shape and speed of the hull to the sides and rising under the unbreakable ice field. The middle part of the ice slides down along the surface of the groove 5 until it meets the plow 8 in the middle of the hull at the bottom level of the vessel, the purpose of which is to direct the ice blocks aside from the propeller current of the vessel. The plow 8 preferably starts from the bow surface in the vicinity of the end point of the groove 5. The maximum width of the plow is approximately equal to the width of the groove 5. The bottom plane of the plow coincides with the bottom plane 3d of the central part B of the hull. As the ice arrives, the ice of the plow crushes into smaller particles and is directed to both sides of the ship under an unbreakable ice field. However, some of the ice blocks slide along the surface of the ship towards the stern.

Jotta edelleen varmistettaisiin jäälohkareiden pysyminen aluksen sivuilla ja kulkeutuminen ohi potkurin, on alus kuvioiden 5, 6 ja 7 mukaisesti varustettu kahdella poikittaista virtausta rajoittavalla skegillä 9. Skegi on pystysuora, aluksen pituussuuntainen kölimäinen uloke, jonka pohja on aluksen perusviivan 3d tasolla, ja joka aluksen poikittais-suunnassa sijoittuu siten, että sen sisäreuna 10 on vähintään yhtä etäällä aluksen keskiviivasta kuin potkurin siiven 11 liikeradan uloin kohta. Skegien 9 välinen alue on tasomainen, mutta myös muut muodot voivat tulla kyseeseen. Aluksen pituussuunnassa skegi alkaa peräosan C ja keskiosan BIn order to further ensure that the ice blocks remain on the sides of the vessel and pass past the propeller, the vessel is equipped with two transverse flow restricting skegs 9 as shown in Figures 5, 6 and 7. The skeg is a vertical, longitudinal keel protruding at the base of the ship's base line 3d. is located so that its inner edge 10 is at least as far from the center line of the vessel as the outermost point of the trajectory of the propeller blade 11. The area between the skegs 9 is planar, but other shapes may also be considered. In the longitudinal direction of the vessel, the skeg begins at the stern C and the center B

5 85678 yhtymäkohdasta, siis oleellisesti kohdasta, jossa aluksen rungon muoto alkaa nousta perusviivasta 3d, ja skegi 9 ulottuu niin pitkälle, että sen korkeus on 30 - 60 % aluksen konstruktiosyvyydestä. Skegin 9 leveys on edullisimmillaan 0,8 - 2,0 metriä, mutta se voi olla myös kapea levyrakenne.5 85678 from the junction, i.e. substantially from the point where the shape of the hull begins to rise from the baseline 3d, and the skeg 9 extends so far that its height is 30-60% of the structural depth of the vessel. The width of the Skeg 9 is at most 0.8 to 2.0 meters, but it can also be a narrow plate structure.

Skegien käytön mahdollistaa se, että alus varustetaan niin kutsutulla alavirtausperällä eikä perinteisesti U-muotoisel-la perällä, jonka potkurivirtaus tulee aluksen sivuilta. Alavirtausperän käytön tekee mahdolliseksi se, että käytetään käännettävää propulsiolaitetta eli niinkutsuttua Z-vetolaitetta. Esitetyssä ratkaisussa niitä on kaksi, mutta lukumäärä voi vaihdella välillä 1-3. Z-vetolaittessa voima välitetään pystysuuntaisen akselin kautta potkuriyksikköön, joka käsittää kulmavaihteen. Potkuriyksikkö on käännettävissä pystysuuntaisen akselinsa ympäri aluksen ohjaamiseksi.The use of skegs is made possible by the fact that the vessel is equipped with a so-called downstream stern and not with a traditionally U-shaped stern whose propeller flow comes from the sides of the vessel. The use of a downstream stern is made possible by the use of a reversible propulsion device, i.e. a so-called Z-traction device. In the solution shown, there are two, but the number can vary between 1-3. In a Z-drive, the force is transmitted through a vertical axis to a propeller unit comprising a bevel gear. The propeller unit is pivotable about its vertical axis to steer the vessel.

Skegien 9 taakse voidaan kuvioiden 6 ja 7 mukaisesti järjestää tasomainen, peräosan pinnan tasosta hiukan koholla oleva, skegien välisen alueen levyinen tasomainen koroke 12, joka vielä osaltaan tehostaa jäälohkareiden ohjautumista potkureiden 11 ohitse. Koroke alkaa välittömästi skegien 9 takaa. Korokkeen 12 ulkoreuna yhtyy skegien 9 ulkoreunaan, mutta korkeus on vain 5 - 30% skegien 9 suurimmasta korkeudesta.Behind the skegs 9, according to Figures 6 and 7, a planar planar platform 12, slightly elevated from the level of the surface of the stern, with a width between the skegs, can be arranged, which further contributes to the steering of the ice blocks past the propellers 11. The podium starts immediately behind the skegs 9. The outer edge of the platform 12 coincides with the outer edge of the skegs 9, but the height is only 5 to 30% of the maximum height of the skegs 9.

. . Tunnettujen runkomuotojen suurena ongelmana on ollut alusten huono ohjattavuus ja suuntavakavuus. Kuvatunlainen ura 5 tuo ongelmiin ratkaisun. Esimerkiksi aluksen kääntyminen pois murretusta uomasta eli rännistä helpottuu uran 5 ja muun keulapinnan välisen olakkeen 7 avulla.. . A major problem with known hull shapes has been the poor maneuverability and directional stability of ships. A groove 5 as described provides a solution to the problems. For example, the turning of the vessel out of the broken channel, i.e. the gutter, is facilitated by the shoulder 7 between the groove 5 and the other bow surface.

Keksinnön puitteissa voidaan ajatella edellisistä esimerkeistä poikkeaviakin ratkaisuja patenttivaatimusten mukai- 1 sesti. Niinpä esimerkiksi uran 5 reunoihin ja auraan 8 voi daan ajatella sinänsä tunnettuja vesi- tai ilmapuhallusauk-koja 13, joilla voidaan pienentää jään aiheuttamaa kitkaa.Within the scope of the invention, it is also possible to consider solutions that differ from the previous examples in accordance with the claims. Thus, for example, water or air blowing openings 13 known per se can be thought of for the edges of the groove 5 and the plow 8, with which friction caused by ice can be reduced.

Uran 5 tasapohjaisuuden vaihtoehtona voidaan ajatella myös kuperaa tai koveraa uraa. Jopa pituussuuntaiset muotoulok- 6 85678 keet/syvennykset voivat tulla kyseeseen. Tasalevyisen uran 5 sijasta saattaa myös alaosastaan levenevä ura tulla kyseeseen.A convex or concave groove can also be considered as an alternative to the flatness of the groove 5. Even longitudinal shaped protrusions / recesses 6 85678 are possible. Instead of a flat plate groove 5, a groove widening at its lower part may also be considered.

Claims

1. Hull construction for a vessel intended to sail in iced water, comprising - a beak shaped, so-called. spoon-shaped spout portion (A), whose bottom surface at the vessel's center line (L) angles at an angle to the waterline's slope, - a center portion (B) that joins the spout portion and whose bottom surface (3d) at the vessel's center line (L) is substantially parallel to - the water line's slope, - a wedge-shaped plow (8) applied to the ice block to the side of the vessel, in the vicinity of the junction between the spray portion (A) and the center portion (B) of the bottom line (L), and - a tile to the center portion ( B) behind the same connected rear portion (C), whose bottom surface at the center line angles at an angle to the waterline's slope, and in connection with which a propeller device (11) driving the vessel is arranged, characterized in that - a lock (5) is arranged in the center portion the bottom of the stem (A) extending in the longitudinal direction of the vessel from the tip of the stub portion (A) to the proximity of the stub portion (A) and the center portion (B), whereby the stub divides the stub portion into two sides. (6), the angle of inclination (β) of the bottom of the barrel (5) relative to the waterline's pane is about 2-10 degrees, preferably 5 degrees larger than the corresponding angles of the side portions (6), the longitudinal direction of the barrel (5) vertical section is wedge-shaped and the width of the barrel (5) is about 20 - 60%, preferably about 30% of the maximum width of the hull of the ship at the level of the structural water line (3c).

Hull structure for a vessel according to claim 1, characterized in that a barrier (5) comprising a substantially flat bottom extends from the rod at least to the waterline plane which is halfway between the structural water line (3c) and the vessel's baseline (3d). ).

Hull construction for a ship according to claim 1, provided with a plow (8) extending to the plane of the ship's baseline, characterized in that the beard (9) extends to the level of the ship's baseline (3d), wherein the beard (9) and the plow (8) can thus function as docking blocks.

Hull structure for a ship according to claim 1, characterized in that the extension of the beard (9) is made up of a uniform elevation, the outer edges of which are the extensions of the beard and which extend towards the stern of the ship in the area between the intended extensions of the beard ( 9) outer edges.

Hull structure for a ship according to claim 1, characterized in that air or water blowing heels are arranged at the edges of the bar's catch (5) or in the vicinity thereof.