JP4311840B2

JP4311840B2 - 砕氷船及びその操船方法

Info

Publication number: JP4311840B2
Application number: JP36610199A
Authority: JP
Inventors: 豊山内; 進岸; 一彦亀崎
Original assignee: Universal Shipbuilding Corp
Current assignee: Universal Shipbuilding Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001180581A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は砕氷船及びその操船方法に関するものであり、特に砕氷船が安全な航海をするために効果的な砕氷を行なうことができる砕氷船及びその操船方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、砕氷船には種々の形式のものが知られており、氷海を航行している。
【０００３】
図６に、従来の砕氷船の砕氷方法を示す。従来の代表的な砕氷船の砕氷方法は、砕氷船１が前進する時に、砕氷船１の船首角度θによって、氷盤３と船首２との接触部２ａに氷盤を押し下げる力が作用し、氷盤３を下向きに破壊するものであった。従って、氷盤３上に積雪が存在する場合に、上記氷盤３を押し下げる力４が乾いた雪の圧密によって吸収され、また、雪による摩擦力が増大するのを軽減するために、特開昭５２−９２８５号公報に見られるような、滑り破砕辺を備えた船首も創案されている。
【０００４】
図７は、滑り破砕辺６、７を有するポンツーン形状の船首５を有する砕氷船１の船首部の概略見取図であり、図８は、図７の砕氷船の概略正面図である。ポンツーン形状の船首５の下面の両側には滑り破砕辺６、７を備え、氷盤３上に積雪８が存在する場合でも、船首５から氷盤３への作用力が、船首部外板９と積雪８との接触により減殺されることなく、氷の破砕片を前記滑り破砕辺６、７に集中させることができる。従って、積雪にも拘らず高い砕氷作用を達成し得るとしている（以下、先行技術１という）。
【０００５】
また、別の手段として、図９に示すように、船首部に多数の散水ノズル１０を取り付け、ポンプ１１によって汲み上げた海水を散水ノズル１０から氷盤３上に連続的に散水し、船体１８と氷盤３もしくは積雪８との接触部を潤滑させてその間の摩擦抵抗を低減させる方法が実施されている（以下、先行技術２という）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、先行技術１及び２によれば、それぞれ船体と氷盤もしくは積雪との接触部の摩擦抵抗を低減させる効果はあるように思われる。しかしながら、下記の問題に対しては十分に満足すべき状況であるとは言い難い。
【０００７】
従来、氷厚が厚く氷の状況が厳しい時には、砕氷船は助走して氷盤に突入する過程を繰り返し、徐々に氷を破壊する。このように前後進を繰り返して氷盤に突入する砕氷方法を、以降、チャージング砕氷と呼ぶことにする。氷盤上の積雪深が深い場合には、チャージング砕氷を行なった場合でも、助走による運動エネルギーが乾いた雪によって吸収され、また雪との摩擦によって船体の推進抵抗が増大し、チャージング砕氷が効果的に行なえない。
【０００８】
図７及び図８に示した先行技術１の場合でも、積雪８の深さが、滑り破砕辺６、７の高さ以上に大きい場合には、船首部外板９と積雪８との接触が起こり、氷盤３への砕氷作用力の減殺を防ぐことができないという問題がある。
【０００９】
図９に示した先行技術２の場合においても、積雪深が浅い時には効果があるが、積雪深が深い場合にも同じような潤滑の効果を出すためには、多大な流量で散水を行なう必要が有り、大きな流量をもつポンプが必要となるか、又は広範囲の雪をスラリー状にするために散水に長時間を要する。
【００１０】
いずれの先行技術においても、積雪の深い氷盤への突入の過程で、船首部が氷盤上に乗り上がり、後進が容易に行なえない場合、最悪の事態としては氷盤の中で身動きのできない状況に陥る可能性が考えられる。
【００１１】
この発明の目的は、上述したような砕氷船の砕氷作用における積雪の問題点、特にチャージング砕氷時に氷盤上への船首部が乗り上げた時の、砕氷船の氷盤からの脱出を容易に行なうことができるようにするためになされたものであり、氷況の厳しい氷海域での、砕氷船の安全な航海と効果的な砕氷を行なうことができる砕氷船及びその操船方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した観点から鋭意研究を重ねた結果、下記知見を得た。
即ち、砕氷船の船首部の喫水線よりも高い位置であって積雪表面よりも更に高い位置に、船体のトリム調整を兼ね備えた大容量の貯水タンクを備えておき、この貯水タンクの底部で、且つ、積雪表面よりも高い位置に、船首の平面形状に沿ったスリット状の排水口を設けておく。この貯水タンク底部に設けられた排水口と当該貯水タンク本体との連結路には、開閉可能な水密扉を設けておく。また、この貯水タンクの上部給水口から当該貯水タンクに注水するための注水流路と、海水を汲み上げて注水流路に流すためのポンプとを設ける。チャージング砕氷時で船首が積雪深の深い氷盤に乗り上げ、後進が困難になった場合には、船首部の前記タンクに大量の海水を注水する。船首部に設けられた上記貯水タンクには、注水による船体のトリム調整機能を付与しているので、タンクに貯えられた海水の重量で、船首部船底に接している積雪を圧密する。次いで、貯水タンク底部の上記水密扉を開けて排水口から大量の海水を短時間に氷盤上の積雪表面に落下放水する。このとき、放水方向を船首表面と積雪との接触部に向けることができるようにするために、開口部内部に可動式の整流板を設けておき、これで放水方向を制御する。
【００１３】
このような船首部の貯水タンクから所定方向への大量海水の短時間落下による放水作用により、積雪と船体、特に船首部外板との摩擦抵抗を低減させることができる。更に、この時の貯水タンクへの大量海水の注水と、次いで行なうこの大量海水の放水操作によって貯水タンクが空になったこととにより、船首部から積雪面に対して作用していた圧力の低減効果が得られ、この際、この圧力低減にもかかわらず、一旦圧密された積雪は元の状態の雪には戻らない。このような作用・効果が複合して得られることにより、砕氷船の氷盤からの離脱・後進が容易となる。
【００１４】
この発明は、上記知見に着眼してなし得たものであり、その要旨は次の通りである。
請求項１記載の発明に係る砕氷船は、喫水線よりも高い位置であって船首部に備えられた船体のトリム調整を兼ねた貯水タンクと、当該貯水タンクの底部に連接して設けられた排水機構と、海水を汲み上げるためのポンプと、当該ポンプで汲み上げられた海水を前記貯水タンクに注水するための注水流路とが備えられた砕氷船である。しかも、前記排水機構は、排水口及び開閉弁からなり、当該排水口は前記船首部の底部であって喫水線よりも所定の距離だけ高い位置に配設され、且つ、当該排水口には前記貯水タンクの前記海水を、当該排水口から放水する流出方向を調整すると共に、当該海水の放水を整流するための可動式整流板が備えられていることに特徴を有するものである。
【００１５】
上記において、排水口の配設位置を、喫水線よりも所定の距離だけ高い位置に配設するとは、当該排水口の位置が氷盤上の積雪の表面よりも高くなるようにすることを意味する。
【００１６】
請求項２記載の発明に係る砕氷船は、請求項１記載の発明において、前記排水口の形態がスリット状を呈し、前記船首部の喫水線よりも所定の距離だけ高い位置の船首部平面形状に沿って１個又は複数個配設されていることに特徴を有するものである。
【００１７】
請求項３記載の発明に係る砕氷船の操船方法は、氷海中で砕氷船を前進又は後進させる過程で、船首が氷盤上に乗り上げた当該砕氷船を当該氷盤から離脱後進させる操船方法である。即ち、前記船首部の所定容器内に注水することにより、当該船首から前記氷盤及び当該氷盤上の積雪に対して下方に圧力を作用させ、次いで、前記所定容器内に注水された前記水を、当該容器の排水口から重力落下により前記氷盤上に放水しながら当該砕氷船の後進操作を行なうことにより、前記船首から氷盤及び積雪に対する前記圧力を低減すると共に、前記積雪と前記船首部の外板との摩擦抵抗を低減させることに特徴を有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を、図面を参照しながら説明する。
図１〜３は、本発明の一実施例に係る砕氷船の船首要部の説明図であり、図１は、船体中心線における概略鉛直断面図であって、図２は概略平面図、そして図３は概略正面図である。
【００１９】
図１に示すように、上記砕氷船１には、喫水線１７よりも高い位置に、船体のトリム調整を兼ねた貯水タンク１２が船首２部に設けられており、ポンプ１１で汲み上げた海水を貯水タンク１２に注水可能となっている。貯水タンク１２の底部には排水口１３が設けられており、排水口１３と貯水タンク１２との連結路には、水密扉１５が設けられており、水密扉１５と排水口１３で排水機構１４を構成している。排水口１３は、喫水線１７よりも所定の距離ｈだけ高い位置（氷盤３上の積雪８の表面よりも高い位置）に設けられており、その形態は、図２に示すように、船首の平面形状に沿って複数個に分割して設けられており、スリット状を呈するものである。更に、この排水口１３の内部には、排水口１３からの放水の方向を、船首２部の外側方向と内側方向の間で調整するための可動式整流板１９が取り付けられている。この可動式整流板１９を放水方向制御盤２１によりコントロールして、所望の方向に放水する。可動式整流板１９は、整流板動力機２０に連結されており、放水方向制御機構を構成している。そして、上述した砕氷補助装置は、図１に示したように、水密扉１５を閉めた状態で、ポンプ１１で海水を汲み上げ、貯水タンク１２に海水１２ａを十分に貯え、次いで、水密扉１５を開き、短時間に大量の海水を氷盤３上に、排水口１３からの流出方向をコントロールしつつ放水することができる。
【００２０】
本発明の砕氷船１は、上述した通りの砕氷補助装置を装備し、氷盤３上の積雪８の状態に応じて、適切な放水を行なうことができる。即ち、砕氷船１がチャージング砕氷を行なう過程で、積雪８深が非常に深く、氷盤３上に乗り上げた船首２が積雪８との摩擦で後進が困難となった場合、図４に示すように、ポンプ１１によって海水を汲み上げ、注水流路２２を通して船首２部の貯水タンク１２に海水１２ａを貯える。貯水タンク１２は船首２部に位置しているので、トリム調整作用により船体１８には貯水タンク１２の海水１２ａの重量で船首２を下に押し下げる力Ｆが働き、船首２部の船底は氷盤３上の積雪８を圧密する。
【００２１】
次に、図５に示すように、貯水タンク１２の底部にある水密扉１５を開いて、氷盤３上の積雪８の上に一気に海水１２ｂを放水し、短時間の間に積雪８の深部に至るまで大量の海水で湿潤化させる。同時に船首２部の貯水タンク１２は空になり、船首２部の船底から積雪８に作用していた圧力が低減する。この過程で砕氷船１を後進（矢印Ｂ）させると、積雪８の湿潤化による摩擦力Ｇの低減と、圧密後の積雪８からの反力Ｈの低減との相乗効果により、砕氷船１の氷盤３からの離脱、後退をより容易に行なうことができる。この氷盤３からの脱出を目的とした操船方法においては、放水の方向を可動式整流板１９によって氷盤３と船首２部との接触部に向けると、その放水は一層効果的である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、船首部喫水線より高く氷盤上の積雪表面よりも更に高い位置に排水口を配設し、船首部貯水タンクからの大量で短時間の落下放水ができるようにしたので、積雪の十分な浸潤化を行ない、その積雪と船首部外板との摩擦抵抗を低減させて効果的に氷盤の砕氷を行なうことが可能である。
【００２３】
また、船体のトリム調整を兼ねた大量の海水を放水するための貯水タンクを船首部に設けているので、貯水タンクに貯めた大量の海水重量で積雪を圧密化することができると共に、次いで、その貯水タンク内の海水を放出するので、船首船底から積雪へ作用する圧力を低減させ得る。これら一連の過程により、船首船底が積雪表面から離脱し易くなるという効果が、大量の海水の放出による積雪表面の摩擦力低減の効果に併せて得られるので、チャージング砕氷の場合の氷盤上への船首乗り上げ時の脱出には極めて効果的である。従って、砕氷船がチャージング砕氷時に氷盤に乗り上げて身動きできなくなるという、砕氷船の運行上、最大の危険の回避に大きく寄与し得る。この発明によれば、このような効果が得られる砕氷船及びその操船方法を提供することができ、工業上極めて有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る砕氷船の船首部の船体中心線における概略鉛直断面図である。
【図２】図１の砕氷船の概略平面図である。
【図３】図１の砕氷船の概略正面図である。
【図４】この発明の一実施例に係る砕氷船の、乗り上げた氷盤からの離脱、脱出操船時の貯水タンクへの海水の注水状態を説明する概略縦断面図である。
【図５】この発明の一実施例に係る砕氷船の、乗り上げた氷盤からの離脱、脱出操船時の貯水タンクから氷盤上への海水の放水状態を説明する概略縦断面図である。
【図６】従来の砕氷船による砕氷方法の説明図である。
【図７】砕氷作用への積雪の影響を低減するために、従来創案された滑り破砕辺を有する砕氷船の船首部全体図である。
【図８】図７の砕氷部の概略正面図である。
【図９】船体と氷盤又は雪との接触部に潤滑を与えるために従来創案された散水方法の説明図である。
【符号の説明】
１砕氷船
２船首
２ａ氷盤と船首との接触部
３氷盤
４氷盤を押し下げる力
５ポンツーン形状船首
６、７滑り破砕辺
８積雪
９船首部外板
１０散水ノズル
１１ポンプ
１２貯水タンク
１２ａ、１２ｂ海水
１３排水口
１４排水機構
１５水密扉
１６開閉バルブ
１７喫水線
１８船体
１９可動式整流板
２０整流板動力機
２１放水方向制御盤
２２注水流路
θ 船首角度
ｈ所要距離
Ｆ船首押し下げ力
Ｇ摩擦力
Ｈ積雪から船首への反力

Claims

喫水線よりも高い位置であって船首部に備えられた船体のトリム調整を兼ねた貯水タンクと、当該貯水タンクの底部に連接して設けられた排水機構と、海水を汲み上げるためのポンプと、当該ポンプで汲み上げられた海水を前記貯水タンクに注水するための注水流路とが備えられた砕氷船であって、
前記排水機構は、排水口及び開閉弁からなり、当該排水口は前記船首部の底部であって喫水線よりも所定の距離だけ高い位置に配設され、且つ、当該排水口には前記貯水タンクの前記海水を、当該排水口から放水する流出方向を調整すると共に、当該海水の放水を整流するための可動式整流板が備えられていることを特徴とする砕氷船。
前記排水口は、その形態がスリット状を呈し、前記船首部の喫水線よりも所定の距離だけ高い位置の船首部平面形状に沿って１個又は複数個配設されていることを特徴とする、請求項１記載の砕氷船。
氷海中で砕氷船を前進又は後進させる過程で、船首が氷盤上に乗り上げた当該砕氷船を当該氷盤から離脱後進させる操船方法であって、
前記船首部の所定容器内に注水することにより、当該船首から前記氷盤及び当該氷盤上の積雪に対して下方に圧力を作用させ、次いで、前記所定容器内に注水された前記水を、当該容器の排水口から重力落下により前記氷盤上に放水しながら当該砕氷船の後進操作を行なうことにより、前記船首から氷盤及び積雪に対する前記圧力を低減すると共に、前記積雪と前記船首部の外板との摩擦抵抗を低減させることを特徴とする、砕氷船の操船方法。