KR19980071750A - 쇄빙(碎氷)방법 및 쇄빙선(碎氷船) - Google Patents

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에로 메키넨
크바에르너 마사-야아드스 오이
타비 소이닌바라
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
쇄빙(碎氷)방법 및 쇄빙선(碎氷船)
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
비교적 폭이 넓은 선박이 빙원을 통과하도록 비교적 좁은 폭의 선체를 가지는 쇄빙선에 의하여 지원함.
3. 발명의 해결방법의 요지
쇄빙선에는 각각의 선체의 반대쪽 끝단에 두 개의 조타가능한 추진기구를 포함하며, 이 추진기구는 빙원을 통과하여 그 용골선에 대하여 실제각도에서의 방향으로 쇄빙선을 추진하도록 사용되며, 그에 의하여 쇄빙선이 한 번의 지나감으로 인하여, 쇄빙선의 수위선 폭보다 실제로 더 큰 폭의 통로를 가진다.
4. 발명의 중요한 용도
빙원을 통과하는 통로를 만드는 쇄빙선 또는 쇄빙방법에 이용됨.

Description

쇄빙(碎氷)방법 및 쇄빙선(碎氷船)
본 발명은 빙원을 통과하는 통로를 만드는 쇄빙방법 및 그 방법을 사용하는 쇄빙선에 관한 것이다.
쇄빙선은 겨울교통수단에 있어서 지원선박으로 설계된다. 그 지원역활은 빙원을 통과하는 통로를 만들거나 또는 유지하는 것을 포함한다. 따라서 쇄빙선은 통상적으로 특정한 겨울교통패턴에 적합하도록 설계된다. 예를 들면 핀란드만에서는 지원을 필요로 하는 선박의 수가 많고, 지원을 필요로 하는 거리는 비교적 짧다. 지원되는 선박의 크기는 다양하며, 쇄빙선이 만드는 수로의 폭에 대한 특별한 요구를 설정하게 된다. 핀란드만에서 지원되는 선박의 폭은 전형적으로 10 내지 40m이다.
종래의 쇄빙선은 쇄빙선의 폭을 초과하는 폭의 선박을 효과적으로 지원하지 못했다. 반면에 매우 넓은 선폭의 선박은 지원을 필요로 하는 경우가 별로 없기 때문에, 예를 들어 드문 경우에만 사용되는 40m폭의 쇄빙선을 건조하는 것은 경제적이지 않은 것이다. 지금까지는 넓은 통로를 만들기 위하여 한 대의 쇄빙선을 왔다갔다하게 하거나, 또는 넓은 통로를 만들도록 동시에 두 대의 쇄빙선을 함께 사용하여 넓은 폭의 선박을 지원하는 방법이 통상적인 것이었다. 전자에 쓰인 방법은, 특히 빙원이 이동하고 있다면, 느리고 효과적이지 않다. 후자의 방법은 두 대의 쇄빙선이 필요하며, 다른 곳으로부터 지원하기 위한 쇄빙선을 구하여야 한다.
미국 특허 제 5,218,917 호에 의하면, 두꺼운 얼음조건에서의 쇄빙선의 이동방향은 개방된 해상 및 얇은 얼음에서의 이동방향과는 다르다.
본 발명의 목적은 한 대의 쇄빙선만을 사용하여 빙원에서 매우 넓은 폭의 선박을 효과적으로 또한 경제적으로 지원하는 문제를 해결하는 것이다.
제 1 도는 본 발명에 따른 방법을 수행하는 쇄빙선의 저면도이며,
제 2 도는 본 발명에 따른 비대칭 쇄빙선의 배면도이며,
제 3 도는 본 발명에 따른 대칭 쇄빙선의 배면도이며,
제 4 도는 본 발명에 따른 대칭 쇄빙선의 측면도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 쇄빙선 12 : 측부
13, 14, 15 : 융기부 16 : 선체의 최하위 점
17 : 샤프트 18 : 측부
21, 22, 23, 27 : 추진기구 24 : 스크류 프로펠러
30 : 빙원 40 : 수로
50 : 용골선
본 발명에 따른 방법을 실행하는 쇄빙선은 전체적 또는 부분적으로 비스듬하게 빙원을 통과한다. 적절한 각도에서 쇄빙선의 용골선을 쇄빙선의 진행 방향으로 정하므로써, 쇄빙선의 흘수선 폭보다 실질적으로 폭이 더 크고, 쇄빙선의 흘수선의 길이 만큼 큰 극단적인 경우의 수로도 쇄빙선이 만들도록 하는 것이 가능하다.
이 명세서에서 사용된 용어 용골선의 방향이라 함은 공해 또는 얼음에서 쇄빙선이 이동할 때 선택되며 이동에 대한 최소한의 저항이 달성되는 쇄빙선의 이동방향을 의미한다.
본 발명에 따른 쇄빙선의 선체의 각 끝단에는 적어도 하나의 조타가능한 추진기구가 설치되어 있다. 용어 조타가능한 추진기구는 추진방향을 자유롭게 조정할 수 있는 추진기구를 의미한다. 이러한 특징을 가지는 가장 적절하고 공통적인 쇄빙선용 추진기구는 소위 키추진장치라고 불리우는 장치이며, 추진장치를 선회하여 추진방향이 변화되도록 대략 수직축 주위에서 선회가능한 추진장치이다. 이와 같은 장치는 예를 들어 미국 특허 제 5,403,216 호에 기재되어 있다.
선체의 각 끝단에 하나의 조타가능한 추진기구에 의하여 항상 충분한 효과를 얻을 수 있는 것은 아니다. 따라서, 적어도 세 개의 조타가능한 추진기구가 쇄빙선에 설치되는 것이 바람직하며, 그중 두 개는 두꺼운 얼음의 조건하의 운행방향의 앞쪽인 쇄빙선의 끝단에 있게 된다. 본 발명에 따른 쇄빙선의 조타를 원하는대로 하기 위하여는, 상이한 추진기구들 사이에서의 추진력 분포가, 바람직하게는 무단계적으로 상황에 따라 가변적일 것이 중요하다. 그에 의하여, 쇄빙선의 구동계의 힘은 필요에 따라 별도의 추진장치들 사이에서 적절히 항상 분포될 수 있으며, 따라서, 그 추진력 분포를 제어함으로써 운행방향과 용골선의 방향사이의 각방향 변위 및 운행방향이 영향을 받을 수 있다. 전체 추진력 P 및 추진기구의 수가 n인 쇄빙선에 있어서, 추진기구의 사용은, 필요하다면, 실질적으로 P/n보다 크게, 바람직하게는 1.5P/n 정도의 추진력레벨을 감당하고 동작할 수 있도록 각 추진기구가 설계될 수 있게 최적화되는데, 반면에 다른 추진기구는 P/n 보다 낮은 레벨을 감당하고 동작한다.
조타가능한 추진기구가 그 추진 구성요소로서 스크류프로펠러를 가지고 있다면, 추진기구는 프로펠러가 잡아당기는 풀링(pulling) 프로렐러로서의 기능, 즉 쇄빙성의 진행방향으로 추진기구의 앞끝단에 프로펠러가 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 프로펠러는 프로펠러의 흘수에서 얼음벽의 형성 및 기타 얼음방해물을 분쇄할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 쇄빙선의 선체가 대칭이며, 쇄빙영역, 즉 수면에 가까운 레벨과 쇄빙선 흘수의 약 절반정도의 레벨의 사이에서, 각 측면이 바깥방향/위쪽방향의 경사를 가지도록 설계되며, 그에 의하여 쇄빙선의 양측면이 비스듬한 방향으로 쇄빙하기에 적절하게 된다.
쇄빙선의 비스듬한 또는 측방향 이동에 의한 쇄빙동작을 위한 각 측면상에서의 유리한 쇄빙각도를 가지는 대칭형 선체의 경우에는, 선체의 수면 아래부분에 충분한 부력을 제공하기 위하여 쇄빙선은 다소 크게 되어야 할 수도 있다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따르면, 쇄빙선의 선체가 비대칭이며, 선체의 한측면은 그의 대향측면보다 쇄빙에 보다 유리하도록 설계된다. 이는 선체의 한 측면이 쇄빙선의 경사진 또는 횡방향 이동에 의한 쇄빙동작을 위한 유리한 쇄빙각을 가지도록 하는 반면, 다른 측면은 쇄빙측의 감소된 부력을 보상하기에 충분한 부력을 제공하도록 형성되는 것이다.
적어도 선체의 최저면부의 아래로 실질적으로 연장되지 않도록 하는 높이로, 선체의 양 끝단에 조타가능한 추진기구가 놓여지도록 쇄빙선의 선체를 설계하는 편이 또한 유리하다. 그에 의하여, 예를 들어 쇄빙선의 도킹이 실질적으로 편리해지고, 좌초된 경우에 매우 심각한 피해를 받을 위험이 감소된다.
또한 본 발명은 빙원을 통과하는 넓은 폭의 선박용의 통로를 만들기에 적절한 쇄빙선에 관한 것으로, 여기에서 쇄빙선의 선체의 흘수선 폭이 넓은 폭의 선박의 흘수선 폭이 실질적으로 더 작다.
(실시예)
본 발명을 첨부된 개략도면을 참조하여 설명한다.
제 1 도는 화살표 A 방향으로 이동하므로써 쇄빙선의 뒤를 따르는 넓은 폭의 선박(도시않됨)을 위한 통로 또는 수로(40)를 쇄빙선(10)이 열게되는 단단한 빙원(30)을 나타낸다. 쇄빙선(10)의 수면폭은 지원되는 선박의 수위폭보다 실질적으로 더 작다. 쇄빙선의 선체의 한 끝단에는 두 개의 조타가능한 추진기구(21, 22)가 설치되며, 선체의 반대쪽 끝단에는 한 개의 조타가능한 추진기구(23)가 설치된다. 추진기구(23)가 설치된 끝단은 얼어있지 않은 해수에서 항해하기 위한 뱃머리로 간주될 수 있으며, 용골선(50)은 이동방향과 일치될 수도 있으나, 쇄빙목적을 위하여는, 화살표 A 방향으로 쇄빙선이 빙원(30)을 통과하여 측방향으로 이동하도록, 즉 화살표 A가 지시하는 이동방향이 용골선(50)의 방향에 대하여 대략 각도(V)가 되도록 각 추진기구의 추진방향을 선택한다.
제 1 도에 따른 실시예에 있어서, 쇄빙선(10)의 선체는 비대칭이며, 쇄빙선의 진행방향 A를 향하여 돌아간 그의 한 측부가 다른 측부(12)보다 비스듬하게 쇄비하기에 더 유리하도록 되어 있다. 선체의 저면부의 형태는 제 1 도에 나타낸 수평단면의 형태곡선으로 나타난다. 진행방향으로 앞쪽에 있는 비대칭 쇄빙선의 끝단은 그 반대쪽 끝단보다 폭이 넓다.
제 2 도에 있어서, 비대칭 쇄빙선은 제 1 도의 화살표 B에 따른 방향으로 도시하여 나타냈다. 제 2 도에서 나타낸 도면은 본 발명에 따른 전형적인 비대칭 쇄빙선이며, 제 1 도에 나타낸 쇄빙선에 한정되지 않는다. 제 2 도에 나타낸 바와 같이, 건조흘수선 및 아래쪽 레벨에서의 쇄빙용으로 사용되는 쇄빙선의 측부는, 쇄빙에 유리한 아래쪽/위쪽으로의 경사도를 가진다. 반대쪽 측부(12)는 거의 수직이다. 선체의 형상은 마찬가지로 수직단면 (0, 1, 2, 3, 4, 및 5)의 설계곡선으로 이루어진다.
제 1 도에 따르면, 더 넓은 끝단은 얼어있지 않은 해수상에서 항해하기 위한 목적의 선미로서 고려될 수도 있지만, 빙원에서는 쇄빙선의 운행방향의 앞쪽에 있게되며, 두 개의 추진기구(21 및 22)가 설치되는 반면, 반대쪽 끝단에는 하나의 추진기구(23)가 설치된다. 그러한 구성은 예를 들어 두꺼운 얼음 조건하에서 충분한 쇄빙효과를 얻게 한다. 또한, 선체의 수직측부(12)로부터 떨어져 있는 용골선으로부터 옆쪽으로 간격을 둔 추진기구(22)의 프로펠러류는, 쇄빙하는 측부(11)를 세정하는데 사용하기에 유리할 수 있으며, 선체와 얼음사이의 마찰을 줄인다. 동시에 프로펠러류는 선체를 따라 분쇄된 얼음을 밀어낸다. 이는, 추진기구(22)를 제 1 도에서 나타낸 방식으로 방향을 잡게 함으로써 가장 효과적으로 행해진다. 선체의 저면부는 제 1 도 및 제 2 도에서 나타낸 방식으로 바람직하게 설계되며, 따라서 추진기구(22)의 추진류는 파괴되지 않은 얼음 아래쪽에 난류를 발생하고 물을 빼냄으로써 쇄빙을 촉진한다.
각 추진기구(21, 22, 23)는 임의의 방향으로 회전가능하고, 추진 구성요소로서 기능하는 스크류 프로펠러(24)가 설치된다. 각 프로펠러(24)의 구성 및 배치는 잡아당기는 프로펠러로서 통상 기능하도록, 즉 프로펠러(24)가 쇄빙선의 진행 방향으로 추진기구의 앞끝단에 있도록 된다. 이러한 방식으로, 프로펠러는 예를 들어 얼음벽 형성을 분쇄하도록 사용하기에 유리하다. 제 1 도에서, 추진기구(21 및 22)는 그 합성 추진력이 다소 화살표 A의 방향에 있도록 선회된다.
상술한 바와 같이, 쇄빙선은 용골선의 방향에 대하여 어느 정도의 각도를 둔 방향으로 이동하면서 쇄빙하도록 설계되고 건조된다. 상황에 따라서는, 쇄빙선은 추진기구(21 및 22)를 앞쪽에 두거나 또는 추진기구(23)를 앞쪽에 둔 용골선의 방향으로 이동할 때 쇄빙하도록 사용될 수도 있다.
빙원을 통과하여 쇄빙선이 이동함에 따라 추진기구의 회전가능한 샤프트(17)가 큰 얼음덩어리를 파괴하면, 빙원을 통과하는 이동의 저항이 증가되는 결과가 된다. 회전가능한 샤프트(17)에 의해 얼음덩어리들이 파괴되기 전에 이러한 얼음블록을 부수기 위하여, 쇄빙선의 선체는 각각 추진기구(21, 22, 23)의 최근방에 적어도 쇄빙선의 선체의 건조 흘수선 CWL의 레벨로부터 연장되는 융기부(13, 14, 15)가 형성된다.
제 2 도, 제 3 도 및 제 4 도에 나타낸 바와 같이, 추진기구 및 그 프로펠러(24)는 쇄빙선의 선체의 최하위 점(16) 위에 있다.
제 3 도에서, 쇄빙선의 선체는 대칭이며, 두 측부(18)는 쇄빙선의 건조흘수선 CWL의 레벨에서 또한 그것으로부터 아래쪽으로 바깥쪽/위쪽 경사를 가지며, 그에 의하여, 양 측면은 쇄빙선이 빙원을 통과하여 비스듬히 이동할 때 쇄빙하기에 적합하다. 쇄빙선은, 그 자체로 알 수 있는 바와 같이 측부의 설계와 함께 효과적인 경사체계가 마련되어 있으며, 선체는 압축 또는 굳어진 얼음이나 얼음덩어리를 흐트러지게 하여, 쇄빙선이 어려운 얼음조건에서라도 정방향 운항을 유지하고 얼음에 달라붙지 않도록 한다. 제 3 도에 따른 대칭적인 실시예에 있어서, 쇄빙선은 한 끝단에 적어도 두 개의 조타가능한 추진기구(27)를 가진다. 추진기구의 구조, 배치 및 기능은 제 1 도를 참조한 상기 설명과 실질적으로 일치한다.
제 4 도는 본 발명에 따른 더 작은 쇄빙선의 측면도이다. 쇄빙선의 선체의 각 끝단에는 두 개의 조타가능한 추진기구가 설치되어 있다. 쇄빙선의 구성은, 최대길이 약 32m, 흘수선 길이 약 29m 및 최대폭 약 12.5m이다. 실제로 발트해에서의 어려운 얼음조건에서 동작하는 쇄빙선의 규격은 제 4 도에서 나타낸 쇄빙선의 2배로 되는 것이 바람직하다. 그러한 쇄빙선은 그 용골선에 대하여 예각으로 운항함에 의한 한번의 통과로 40m폭의 통로를 만들 수 있다.
이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 적절한 각도에서 쇄빙선의 용골선을 쇄빙선의 진행 방향으로 정하므로써, 쇄빙선의 흘수선 폭보다 실질적으로 폭이 더 크고, 쇄빙선의 흘수선의 길이 만큼 큰 극단적인 경우의 수로도 쇄빙선이 만들도록 하는 것이 가능하다.
본 발명은 개시된 각각의 실시예에만 한정되지 않고, 첨부된 특허청구의 범위 및 그의 등가물에 규정된 바와 같은 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않고서 변형이 가능함을 알 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 쇄빙선은 주로 빙원에서 통로를 만드는 것과 관련하여 기술되었지만, 기존의 통로를 유지하거나 또는 불충분한 폭의 통로를 확장할 때 또한 사용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 비교적 넓은 폭의 선박이 빙원을 통과하도록 쇄빙하는 방법에 있어서,
    용골선 과 제 1 및 제 2 의 대향하는 끝단들을 가지는 비교적 폭이 좁은 선체를 가지며, 선체의 제 1 및 제 2 의 끝단에 각각 제 1 및 제 2 의 조타가능한 추진기구를 포함하는 쇄빙선을 마련하는 단계와,
    추진기구가, 용골선에 대하여 각도를 둔 방향으로 쇄빙선이 빙원을 통과하도록 추진하도록 채택함으로써, 쇄빙선의 흘수선 폭보다 더 큰 폭을 가지는 통로가 쇄빙선의 일회 통과로 개방되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 쇄빙선은 선체의 제 1 끝단에 두 개의 조타가능한 추진기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 쇄빙선은 선체의 각 끝단에 두 개의 조타가능한 추진기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 각각의 조타가능한 추진기구는 쇄빙선의 이동방향으로 잡아당기는 풀링(pulling) 프로펠러로서 작동하는 스크류 프로펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 쇄빙선의 선체는, 용골선의 대향하는 양 측부에 제 1 및 제 2 측부를 가지며, 선체의 각 측부는 위쪽 및 바깥쪽으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 쇄빙선의 선체는, 용골선의 대향하는 양 측부에 제 1 및 제 2 측부를 가지며, 선체는 비대칭으로 되어 있어서 제 1 측부는 제 2 측부보다 쇄빙에 보다 유리하며, 선체의 제 1 측면을 제 2 측면보다 앞쪽에 두고 쇄빙선이 빙원을 통과하도록 추진기구가 쇄빙선을 추진하는 단계를 더욱 포함하여 구성되는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 조타가능한 추진기구는 쇄빙선의 선체의 최저점의 위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 용골선과 제 1 및 제 2의 대향하는 끝단을 가진 비교적 좁은 선체를 가지며, 선체의 제 1 및 제 2 끝단에서 제 1 및 제 2 의 조타가능한 추진기구를 포함하며,
    추진기구는 이들이 쇄빙선을 용골선에 대하여 각도를 둔 방향으로 빙원을 통과하여 추진될수 있도록 하도록 추진방향이 제어가능함으로써, 쇄빙선은, 쇄빙선의 흘수폭보다 큰 폭을 가지는 통로를 쇄빙선의 1회의 통과에 의하여 개방하도록 채택되는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  9. 제 8 항에 있어서, 최대 추진력 P를 제공하는 구동기구를 포함하며, 조타가능한 추진기구의 수는 n이며, 각 추진기구는 P/n보다 실제로 큰 최대추진력을 받아들이고 동작되는 크기로 설정되는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  10. 제 9 항에 있어서, 각 추진기구는 1.5P/n의 최대 추진력을 받아들이고 동작되는 크기로 설정되는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  11. 제 8 항에 있어서, 선체의 제 1 끝단에 제 3 의 조타가능한 추진기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  12. 제 11 항에 있어서, 제 3 의 조타가능한 추진기구는 선체의 용골선으로부터 이격되어 있으며, 선체는 선체의 흘수선으로부터 제 3 의 조타가능한 추진기구를 향하여 연장되는 융기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  13. 제 8 항에 있어서, 선체의 제 1 및 제 2 끝단이 각각에 제 3 및 제 4 의 조타가능한 추진기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  14. 제 8 항에 있어서, 각 조타가능한 추진기구는 풀링 프로펠러로서 기능하도록 구성 및 배치되는 스크류 프로펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  15. 제 8 항에 있어서, 조타가능한 추진기구가 쇄빙선의 선체의 최저점의 위에 있는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  16. 제 8 항에 있어서, 쇄빙선의 선체는 용골선의 각 대향하는 측부에 제 1 및 제 2 측부를 가지며, 선체의 각 측부가 위쪽 및 바깥쪽으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  17. 제 8 항에 있어서, 쇄빙선의 선체는, 용골선의 대향하는 양 측부에 제 1 및 제 2 측부를 가지며, 선체는 비대칭으로 되어 있어서 쇄빙선이 용골선에 대하여 각도를 둔 방향으로 추진될 때, 제 1 측부는 제 2 측부보다 쇄빙에 보다 유리한 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  18. 제 8 항에 있어서, 선체는 선체의 흘수선으로부터 제 1 조타가능한 추진기구를 향하여 연장된 융기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
  19. 제 8 항에 있어서, 선체는 선체의 흘수선으로부터 각각 제 1 및 제 2 의 조타가능한 추진기구를 향하여 연장된 제 1 및 제 2 의 융기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙선.
KR10-1998-0006110A 1997-02-27 1998-02-26 쇄빙(碎氷)방법및쇄빙선(碎氷船) KR100493510B1 (ko)

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