FI85678C - Fartygsskrov - Google Patents

Description

85678

Aluksen runko Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen jääolosuhteissa liikkumaan tarkoitetun aluksen runko.

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).

Lusikkamaisen keulamuodon haitaksi on todettu huono ohjattavuus ja suuntavakavuus jäissä ajettaessa. Tällaisen aluksen murtautumiskyky pois omasta uomastaan eli rännistä on myös todettu heikoksi.

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.

• . Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatussa ! tekniikassa esiintyvät haitat ja saada aikaan aivan uuden tyyppinen aluksen runko.

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.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle aluksen rungolle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

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.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten mukaisen sovellutusesimerkin avulla.

Kuvio 1 esittää perspektiivikuvantona yhden aluksen keksinnön mukaisen rungon keulapuolta vinosti alhaalta katsottuna.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti toisen aluksen keksinnön mukaisen rungon keulaosaa sivulta katsottuna.

Kuvio 3 esittää kaaviollisesti kuvion 2 mukaisen aluksen rungon peräosaa sivulta katsottuna.

Kuvio 4 esittää kaaviollisesti kuvion 2 mukaisen aluksen runkoa edestä katsottuna.

Kuvio 5 esittää kaaviollisesti kuvion 2 mukaisen aluksen runkoa alta katsottuna.

Kuvio 6 esittää perspektiivikuvantona kuvion 2 mukaisen ; aluksen rungon peräpuolta vinosti alta katsottuna.

Kuvio 7 esittää kaaviollisesti kuvion 2 mukaisen aluksen runkoa perästä katsottuna.

3 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.

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.

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.

4 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.

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.

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 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.

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.

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.

. . 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.

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.

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.

Claims (5)

85678 7

1. Jääpeitteisissä vesissä kulkemaan tarkoitetun aluksen runkorakenne, joka käsittää - kaarevamuotoisen, ns. lusikkamaisen keulaosan (A), jonka pohjan pinta aluksen keskiviivan (L) kohdalla on kulmassa vesiviivatasoon nähden, - keulaosaan (A) yhtyvän keskiosan (B), jonka pohjan pinta (3d) keskiviivan (L) kohdalla on oleellisesti vesiviivatason suuntainen, - keulaosan (A) ja keskiosan (B) yhtymäkohdan lä- : heisyyteen pohjan keskiviivalle (L) sovitetun kii lamaisen auran (8) jäälohkareiden ohjaamiseksi aluksen sivuille, ja • - keskiosan (B) taakse tähän yhtyvästi sovitetun peräosan (C), jonka pohjan pinta keskiviivan kohdalla on kulmassa vesiviivatasoon nähden ja jonka yhteyteen on sovitettu ainakin yksi alusta työntävä potkurilaite (11), tunnettu siitä, että - keulan (A) pohjan keskiosaan on järjestetty aluksen pitkittäissuuntainen, keulaosan (A) kär- . . jestä alkava ja keulaosan (A) ja keskiosan (B) yh tymäkohdan läheisyyteen ulottuva ura (5), joka jakaa keulaosan kahteen sivuosaan (6), - uran (5) pohjan kaltevuuskulma (β) vesiviivatasoon nähden on n. 2-10 astetta, sopivimmin n. 5 astetta suurempi kuin sivuosien (6) vastaavat kulmat, jolloin uran (5) pitkittäisuuntainen verti-kaalileikkaus on kiilamainen, ja 8 85678 - uran (5) leveys on n. 20-50 %, sopivimmin n. 30 % aluksen rungon maksimileveydestä konstruktiove-slviivatason (3c) kohdalla.

2. Patenttivaatimuksien 1 mukainen aluksen runkorakenne, tunnettu siitä, että olennaisen tasapohjainen ura (5) keulasta alkaen jatkuu ainakin siihen vesiviivatasoon, joka on konstruktiovesiviivatason (3c) ja aluksen perusviivan (3d) puolessa välissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aluksen runkorakenne, joka on varustettu aluksen perusviivan (3d) tasolle ulottuvalla auralla (8), tunnettu siitä, että skegit (9) ulottuvat aluksen perusviivan (3d) tasalle, jolloin skegit (9) ja aura (8) voivat näin toimia telakointipukkeina.

4. Patenttivatimuksen 1 mukainen aluksen runkorakenne, tunnettu siitä, että skegin (9) jatkeena on tasomainen koroke (12), jonka ulkoreunat ovat skegien ulkoreunojen jatkeena ja joka ulottuu kohti aluksen perää skegien (9) ulkoreunojen kuvitteellisten jatkeiden välisellä alueella.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aluksen runkorakenne, tunnettu siitä, että keulan uran (5) nurkkiin tai nurkkien läheisyyteen on järjestetty ilma- tai vesipuhallus-aukkoj a. 9 0, fV 85678