SE507697C2 - Isbrytare - Google Patents

Description

507 697 2 och utför större delen av sin isbrytande funktion under lätta eller' medelsvåra isförhållanden. Det är' då motiverat att använda mycket speciella lösningar under svåra isförhållanden.

Ett fartyg enligt uppfinningen konstrueras därför så, att det vid speciellt svåra isförhållanden svängs runt och rör sig med akten före mot isen. Detta kan åstadkommas utan en radikal omforming av skrovet, eftersom en normal fartygsakter i rätt stor utsträckning har en form som med smärre modifikationer kan användas för isbrytning. Dessutom uppnås enligt uppfin- ningen den fördelen, att fartygets propeller eller propellrar åstadkommer kraftiga vattenströmmar, som vid gång med aktern före avsevärt reducerar friktionen mellan fartygets skrov och den omgivande isen. Tekniken att använda vatten såsom ett smörjmedel mellan fartyg och is är i och för sig känd i olika varianter.

På grund av att ett fartyg enligt uppfinningen under svåra isförhållanden rör sig med akten före, kan fartygets bogpar- ti utformas med hänsyn till helt andra krav än isbrytning.

Förskeppet kan optimeras för användning i öppet vatten, vilket inte är lämpligt vid konstruktionen av normala isbrytare.

Ett fartyg enligt uppfinningen kan inte förses med ett normalt roder, eftersom ett sådant medför problem vid rörelse bakåt i kraftig is. Speciellt oförmånliga är dubbla roder, eftersom is kan kila fast sig mellan roderbladen och där bilda en massa som lätt kan skada rodren och som gör fartyget manövrerodug- ligt samt dessutom är mycket svår att avlägsna. Dessa svårigheter elimineras i ett fartyg enligt uppfinningen genom att helt lämna bort rodren och i stället på i och för sig känt sätt använda svängbara propelleranordningar. En sådan svängbar propelleranordning, som i och för sig är känd från utlägg- ningsskriften FI 76977, kan lätt göras så starkt att den motstår också svår isbelastning.

En isbrytares manövreringsförmåga är av stor vikt. Därför förses ett fartyg enligt uppfinningen företrädesvis med minst två vridbara propelleranordningar anordnade bredvid varandra. 507 697 3 Detta arrangemang ger under alla förhållanden mycket god manövrerbarhet och alldeles speciellt vid manövrering i is med aktern före genom att: propellrarnas styreffekt då direkt påverkar fartygets i rörelseriktningen främre ände. Propel- leranordningen bör vara vridbar åtminstone 125°, företrä- desvis 250°. Fördelaktigast är dock att propelleranordningen är vridbar 360° eller något mera.

För att ge största möjliga propellereffekt skall en propel- ler vara optimerad för rotation i endast en riktning. Denna utgångspunkt ställer dock större krav på propelleranordning- ens vridbarhet än om propellerrotationens riktning är Valbar.

Det är fördelaktigast att anordna propellern såsom en dragande propeller i förhållande till propellerns drivaxel. Propellern befinner sig då väl skyddad bakom fartygets djupa mittdel, när fartyget rör sig framåt och nära fartygets akter, när fartyget rör sig bakåt. I det första fallet är propellern väl skyddad mot att koma i beröring med utrustning som, t.ex. då fartyget används för forskningsändamål, löper från fartyget ned i havet. I det andra fallet blir propellern vid gång i is riktad mot isen och kan då mala sönder isen och bidra till att upplösa isvallar. Systemet med dragande propeller är i och för sig känt från utläggningsskriften FI 76977.

Det är viktigt att det runt propellern finns tillräckligt stort utrymme för lösbrutna isstycken. Speciellt ovanför propellern bör avståndet till fartygsskrovet vara så stort att isflak av den största tjocklek som fartygets isbrytnings- förmåga är beräknad för väl ryms mellan propellern och skrovet. Ett isbrytande fartyg konstureras för att bryta plan is av en given maximal tjocklek. Denna konstuktionsparameter beaktas vid dimensioneringen och utformningen av fartyget. Med begreppet "svåra isförhållanden" avses gång i obruten is av nämnda maximala tjocklek eller av en tjocklek nära det maximala värdet. Även betydande ankopningar av is, s.k. isvallar och svår isskruvning (istryck mot fartyget) medför införhàllanden som anses vara "svåra". 507 697 4 Fartygets manövreringsförmåga kan också förbättras genom att göra fartygets mittparti relativt kort. I en föredragen utföringsform utgör längden av det mittparti där fartyget uppnår i huvudsak fullt djupgående högst 2/3,företrädesvis högst l/2 av fartygets vattenlinjelängd.

I svåra isförhållanden måste en isbrytare ofta bogsera sådana fartyg som den assisterar. I ett fartyg enligt uppfinningen arrangeras bogseranordningarna företrädesvis så, att bogserva- jern eller motsvarande kan dras över fartygets förskepp, så att fartyget kan bogsera under rörelse med aktern före.

Bogseranordningarna kan även med fördel anordnas så, att de valfritt kan användas i riktning framåt eller bakåt. Det är likväl viktigt att fartygets bakre del i så stor utsträckning som möjligt lämnas fri för sådan extrautrustning som kan behövas när fartyget användas för forskningsändamål eller för andra specialuppgifter.

För att ett fartyg enligt uppfinningen skall kunna fungera såsom ett effektiv isbrytare när det rör sig bakåt förses fartygets akter vid och under vattenlinjen. med en snett anordnad isbrytande yta, som i :riktning från aktern. mot fartygets för sluttar nedåt i en vinkel på högst 40°, företrädesvis högst 20” i förhållande till horisontalplanet.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen omfattar den isbrytande ytan ett par i sidoriktningen snett anordnade isstyrande ytor, vilka befinner sig akter om varje propel- leranordning. De isstyrande ytorna divergerar i riktning uppåt och lutar åtminstone 7” i förhållande till horisontalplanet.

I ett vertikalt tvärsnitt av fartyget kan de isstyrande ytorna mötas i en punkt akter om den framförliggande propelleranord- ningen eller också kan en smal, i huvudsak plan yta eller en ås utformas mellan de isstyrande ytorna. En ås styr sannolikt isflak mest effektivt åt sidorna bort från propelleranordning- ef). 507 697 För att uppnå effektiv brytning av plan is är det viktigt att den sneda isbrytande ytan sträcker sig tillräckligt långt ned under vattenytan. Det lodräta avståndet från fartygets konstruktionsvattenlinje till nedre änden av den isbrytande ytan bör vara minst lika stor, men helst större än tjockleken hos den tjockaste is som fartyget är konstruerat för att bryta.

En ytterligare förbättring av fartygets isbrytningsförmåga uppnås genom att göra den aktre delen av fartygets skrov bredare i konstruktionsvattenlinjens plan än motsvarande avsnitt av fartygets mittdel.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritning, där - fig la schematiskt visar en sidovy av ett fartyg enligt uppfinningen, - fig lb schematiskt visar en förenklad sidovy av aktre delen av ett fartyg enligt uppfinningen, - fig 2 schematiskt visar främre delen av fartyget enligt fig la sedd uppifrån, - fig 3 schematiskt visar aktre delen av fartyget enligt fig lb sedd nedifràn, - fig 4 schematiskt visar fartyget enligt fig lb och 3 sett akterifrån, - figurerna 5a-5c schematiskt visar tre olika modifierade utföringsformer av en del av sektionen V-V i fig lb.

På ritningen visar 1 fartygets skrov, 2 fartygets främre del och 3 fartygets aktre del. I fartygets aktre del finns åtminstone en vridbar propelleranordning 4, som kan vara av det slag som visas i utläggningsskriften FI 76977. I fig la är fartyget färdigt för rörelse framåt och propelleranord- ningens 4 propeller 5 befinner sig då framför propelleranord- ningen. Propellern 5 är optimerad för rotation i endast en riktning och används i den visade utföringsformen normalt endast såsom dragande propeller oberoende av fartygets 507 697 6 rörelseriktning. Företrädesvis används två bredvid varandra placerade propelleranordningar såsom framgår av fig 3.

I fig 3 är den för normal styrning erforderliga maximala vridningsvinkeln hos propelleranordningarna betecknad med a.

Denna vinkel utgör ca 35”. Fartygets rörelseriktning framåt visas med pilen 6. Om samma manövrerbarhet önskas när fartyget rör sig bakåt som när det rör sig framåt, måste propeller- anordningen 4 vara svängbar till ett centralt läge som är motsatt det som visas i fig 3 och i detta läge vara vridbar :35° när fartyget rör sig bakåt.

Om propellern 5 roterar endast i en riktning, måste propeller- anordningen vara vridbar såsom visas i fig 3 för den övre propelleranordningen från det läge, som indikeras av linjen 7 via läget 9 till det läge som indikeras av linjen 8. Om vinkeln a är 35°, blir den totala vridningsvinkeln i så fall 250°. Om största möjliga sidokraft önskas, skall propeller- anordningen kunna uppnå alla de lägen som visas i fig 3 och dessutom ett läge motsatt läget 9. Propelleranordningens totala vridningsvinkel måste då utökas med en vinkel som utgör skillnaden mellan en rät vinkel och vinkeln a och blir då 305° om a är 35°. Om propellern kan rotera i Valbar riktning, är det tillräckligt att propelleranordningens ändlägen utgörs av positionerna 7 och 9. I så fall utgör den totala vridningsvin- keln endast 125°.

I ett fartyg med två propelleranordningar bör avståndet mellan dem göras så stort, att de kan vridas oberoende av varandra och utan att stöta mot varandra. Vidare är det lämpligt att propelleranordningarna befinner sig så långt från fartygets yttre sida, att propellern inte i något läge kommer utanför fartygsskrovets projektion nedåt. Om fartyget skall användas i uppgifter som kräver dynamisk positionering, måste det även förses med en eller flera sidostyrpropellrar 13 i förskeppet.

I fig 1 visar 10 fartygets konstruktionsvattenlinje. Fartygets vattenlinjelängd utgörs av avståndet mellan linjerna ll och 7 12. Fartygets mittparti K utgör det parti av fartyget som når åtminstone i huvudsak ned till fartygets maximala djupgående.

Detta parti har en längd som är mindre än hälften av fartygets vattenlinjelängd. Om avståndet K är stort, blir fartygets manövreringsförmåga sämre. Manövreringsförmågan förbättras, om fartyget nedanför vattenlinjen har inåt/nedåt lutande sidor. Ju mera sidorna lutar inåt/nedåt desto längre kan avståndet K vara utan att fartygets manövreringsförmåga avsevärt försämras.

I fartygets överbyggdnad l4 finns en vinschanordning 15, som omfattar ett flertal vinschtrummor eller motsvarande.

Vinscharna kan användas för bogsering såväl vid rörelse bakåt som vid rörelse framåt. I det förstnämnda fallet löper bogservajern såsom siffran 16 visar, i det senare fallet såsom siffran 17 visar. I fartygets för finns en s.k. bogsergaffel 18, som upptar ett bogserat fartygs stävparti vid bogsering under gång bakåt i svåra isförhållanden. Bogsering i samma riktning är lämplig också vid utförande av geofysiska forsk- ningsarbeten, eftersom det då vanligen är viktigt att propellerbullret och -virvlarna så litet som möjligt stör det bogserade objektet. Det är då av fördel att propellrarna i det bogserande fartyget är så långt borta från bogseringsobjektet som möjligt.

Såsom framgår av fig 1 kan den betydande del av fartyget som befinner sig akter om överbyggnaden 14 fritt användas för speciella ändamål. På akterdäcket kan anordnas en land- ningsplats för' helikoptrar, rumsenheter för forskningsut- rustning, vinschar, last, mätutrustning m.m. Dessa anordningar visas inte på ritningen, eftersom de kan vara av mycket olika slag. Väsentligt är att fartygets hela aktre del är fritt disponibel för önskad specialutrustning.

I fartygets akter, vid och under konstruktionsvattenlinjen finns en snedställd isbrytande yta 20, vars lutningsvinkel b i förhållanden till horisontalplanet är ca 20°. Denna vinkel kan vara ännu mindre men bör lämpligen inte överstiga 40°. 507 697 8 Fartygets isbrytande akterparti måste givetvis i sin helhet vara förstärkt och dimensionerat för sin isbrytande uppgift.

Såsom visas i fig lb finns det ett huvudsakligen horisontalt plant bottenparti 19 ovanför propelleranordningarna 4. Planet 19 befinner sig på ett avstånd A från konstruktionsvattenlin- jen 10. Avståndet A är lika stort eller företrädesvis större än den maximala tjockleken av den is som fartyget är konst- ruerat för att bryta.

Mellan propellern 5 och fartygsskrovet l bör finnas ett fritt område B som är lika stort eller större än den maximala tjockleken av den is som fartyget är konstruerat för att bryta. Den vertikala vridbara axeln 4a i varje propeller- anordning är, såsom visas i fig 3, omgiven av ett strömlinje- format skal som följer propelleranordningens vridrörelse. Det strömlinjeformade skalet har ett droppformigt tvärsnitt med den trubbiga delen vänd mot propellern 5.

Såsom framgår av fig 3 och 4 omfattar skrovets aktre del 3 ett åt sidorna utvidgat parti. Denna partis maximibredd vid konstruktionsvattenlinjen är företrädesvis ca llO° av bredden hos skrovets mittparti. Det utvidgade partiet bör lämpligen inte vara mera än 25 % bredare än skrovets mittparti, eftersom det då ger ett onödigt stort rörelsemotstånd. Även större bredder är dock tänkbara inom ramen för uppfinningen, om ökat rörelsemotstånd av något skäl är acceptabelt.

Fig 5a-5c visar detaljer hos isbrytningsytan 20. I en föredragen utföringsform modifieras ytan 20 så, att den omfattar två åt sidorna lutande isstyrande ytor 20a, som i ett tvärsnitt av fartyget divergerar uppåt och har en lutningsvin- kel c på åtminstone 7° i förhållande till horisontalplanet.

De isstyrande ytorna 20a kan mötas akter om propelleranord- ninggen 4, såsom visas i fig 5a, eller det kan finnas ett plant parti 2la eller en às 2lb mellan ytorna 20a, såsom visas i fig 5b, respektive 5c. 507 697 9 Eftersom ett fartyg enligt uppfinningen i svåra isförhàl- landen rör sig med aktern före, är det inte nödvändigt att optimera bogpartiet för isbrytning, utan det kan fritt utformas med tanke på andra önskemål och funktioner.

Uppfinningen begränsar sig inte till de visade utföringsfor- merna, utan ett flertal varianter och modifikationer är tänkbara inom ramen för nedanstående patentkrav.

Claims (13)

507 697 PATENTKRAV

1. l. Isbrytande fartyg omfattande ett skrov (l) med en främre del (2) och en aktre del (3) och i aktre delen fartygets huvuddrivanordning omfattande åtminstone en väsentligen i ett horisontalplan vridbar propelleranordning (4) med en av ett maskineri drivbar roterande propeller (5), varvid propeller- anordningen (4) även är anordnad att fungera sàsom fartygets huvudstyranordning, kännetecknat därav, att fartygets propelleranordning (4) och skrov (l) är dimensionerade och utformade så, att fartyget i svåra isförhàllandena kan röra sig med aktern före mot isen och bana sig väg genom den.

2. Fartyg enligt patentkravet l, kännetecknat därav, att det har två vridbara propelleranordningar (4), vilka är anordnade bredvid varandra så att de kan vridas fritt i förhållande till varandra.

3. Fartyg enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat därav, att propellranordningens propeller är en dragande propeller (5) anordnad framför propelleranordningen (4) i. fartygets rörelseriktning, oavsett i vilken riktning fartyget rör sig.

4. Fartyg enligt något av de ovanstående patentkraven, känne- tecknat därav, att propelleranordningens (4) propeller (5) är optimerad att rotera endast i en riktning.

5. Fartyg enligt något av de ovanstående patentkraven, känne- tecknat därav, att ovanför propelleranordningen (4) finns en väsentligt horisontal skrovbottenyta (19) på ett minsta avstånd (B) från propellern (5) som är lika stort eller större än tjockleken hos den tjockaste is som fartyget är konstruerat för att bryta.

6. Fartyg enligt något av de ovanstående patentkraven, känne- tecknat därav, att det i sin aktern vid och under konstruk- tionsvattenlinjen (10) har en snedställd isbrytande yta, vars 507 697 lutningsvinkel i förhållande till horisontalplanet är högst 40°, företrädesvis högst 20°.

7. ^7. Fartyg enligt patentkravet 6, kännetecknat därav, att den isbrytande ytan (20) omfattar ett par snedställda isstyrande ytor (20a) aktern om var och en av fartygets propelleranord- ningar (4), att lutningsvinkeln (c) hos de isstyrande ytorna (20a) i ett vertikalt tvärsnitt av fartyget uppgår till åtminstone 7° i förhållande till horisontalplanet och att de isstyrande ytorna (20a) i varje par divergerar i riktning uppåt.

8. Fartyg enligt patentkravet 7, kännetecknat därav, att mellan de isstyrande ytorna (20a) i varje par finns en ås (2lb) eller en i huvudsak plan yta (2la).

9. Fartyg enligt något av' patentkraven 6-8, kännetecknat därav, att den isbrytande ytan (20) sträcker sig nedåt till en nivå under konstruktionsvattenlinjen (10) vars avstånd från konstruktionsvattenlinjen är lika stort eller företrädesvis större än tjockleken hos den tjockaste is som fartyget är konstruerat för att bryta.

10. Fartyg enligt något av de ovanstående patentkraven, känne- tecknat därav, att fartygets aktre del i området vid konstruk- tionsvattenlinjen (10) är väsentligen bredare än på motsvaran- de ställe i ett centralt tvärsnitt av fartygets skrov.

11. ll. Fartyg enligt något av de ovanstående patentkraven, känne- tecknat därav, att mellan fartygets främre och aktre del finns en mittdel (K) som åtminstone i huvudsak når ner till fartygets största djupgående, varvid längden av denna mittdel utgör högst 2/3 företrädesvis högst l/2 av fartygets vatten- linjelängd.

12. Fartyg enligt något av de ovanstående patentkraven, känne- tecknat därav, att det har en bogseringsvinsch (15) eller liknande som är anordnad att fungera över fartygets främre del (2) när fartyget rör sig med aktern före, företrädesvis 507 697 alternativt kan användas för bogsering över fartygets främre del (2) eller över fartygets aktre del (3).

13. Fartyg enligt något av de ovanstående patentkraven, känne- tecknat därav, att i eller nära fartygets aktre del (3) finns ett område som fritt kan användas för installation av utrustning avsedd för annan användning av fartyget än isbrytarverksamhet.