SE537962C2 - Anordning för isbrytning - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG Uppfinningen avser en anordning for isbrytning med isbrytande skrov pa farkost. Enligt uppfinningen nyttjas tva funktionellt sepa- rata element (I, II) med olika bredd (B; D), varav ett ovre och bredare element (I) ar belaget intill vattenlinjen (13) fOr brytning av obruten is (14), medan ett under detta belaget smalare element (II) är avsett fOr transport av den brutna isen sidlanges och under den obrutna isen (14). Det Ovre bredare elementet (I), som ãr forsett med ett i huvudsak platt underdelsparti (11) akterom en lutande framdel (10), är anordnat att med liten anfallsvinkel (a), foretradesvis mindre an 15°, bryta isen (14) nedat vid gang framat. Med en i huvudsak platt akterdel (12), som uppvisar en liten anfallsvinkel (c), foretrades- vis mindre an 20°, ar anordnad att bryta isen (14) nedat vid gang akterut. Det undre och smalare elementet (II) har i huvudsak vertikala sidopartier (7,8,9) vilka i forskeppet (7) och akter- skeppet (9) forsetts med markant kilform som sidlanges skuffar den brutna isen (15) vars transport sidlanges och akterut paskyndas av bogpropellrar (17) och sidopropellrar (18).

Description

Anordning for isbrytning Den foreliggande uppfinningen avser anordning for 5 isbrytning med isbrytande skrov pA fartyg.

Bakgrund En vetenskaplig behandling av isbrytningsmotstAnd publicerades 1888-1889 i Storbritannien av Robert Runeberg, en finsk ingenjor, i referensen [Runeberg, Robert; "On Steamers for Winter Navigation and Ice-breaking" uppsats nr. 2371 i Proceedings of the Institution of Civil Engineers 1888-1889]. I denna refe- rens beaktas enbart det motstAnd som uppstar genom brytningen av isen och en formel presenteras far berAkning av sambandet mellan motstAndskraften, R, och den vertikala kraften, V, vid brytning av ett solitt istacke av homogen tjocklek. Bland manga andra inkluderar formeln foljande ingAngsparametrar: friktionskoefficient cpvinkel mellan den genomsnittliga lutningen av akterskeppslinjerna och vattenlinjen vinkel mellan vattenlinje och genomsnittlig lut- ning av tvarsnitt tagna vinkelratt mot akterskeppslinjen I kommentar till hur dessa vinklar pAverkar isbrytningens effektivitet framlAgger Runeberg foljande overst pA sidan 293 i mamnda ref erens [Runeberg, Robert: "On Steamers for Winter Navigation and Ice-breaking" 1 Uppsats nr. 2371 i Proceedings of the Institution of Civil Engineers 1888-18891: "Med uppmarksamhet riktad mot designen av farkosten kan ur formeln for V slutsatsen dras att far att Oka isbrytningskapaciteten ska vinklarna 0 and p vara s& sma som mojligt." Med andra ord bOr lutningen hos akterskeppslinjen och spanten mot vattenlinjen vara sa liten som mojligt fOr att maximera isbrytningens effektivitet. 10 Denna vetenskapliga insikt har varit allmant anvand pa isbrytare byggda for att bryta jamn is pa inlandsfarleder. De mest extrema exemplen har en anfallsvinkel p pa 00, vilket leder till en helt platt landnings- fartygsbog, i kombination med en akterskeppsvinkel 0 pa mindre an 0.

Isbrytare huvudsakligen avsedda for tjanst i Oppet hay, dar kraftiga vallar finns, har rant en annan utveckl- ingsprocess. Den forsta europeiska isbrytaren avsedd for drift i Oppet hay konstruerades och byggdes i Sverige for den finska regeringen 1890 och gays namnet Murtaja, vilket pa finska betyder brytare. Denna konstruktion av C.A. Lindvall hade en langd av 47,5 m, en bredd av 10,9 m, ett djupgaende av 6,7 m och ett deplacement av 930 t. Den hade en propeller och en effekt av 1 MW. Linjerna och spantrutan far denna farkost visas i referensen [Runeberg, Robert: "Steamers for Winter Navigation and Ice-breaking", uppsats nr. 3191 i Proceedings of the Institution of Civil Engineers 1900], och indikerar en skedformad bog med en genomsnittlig akterskeppsvinkel pa cirka 40° och en genom- snittlig anfallsvinkel pa cirka 60°. Vattenlinjen var 2 ganska trubbig med en oppningsvinkel pa cirka 48° vid foren.

I tung packis var Murtajas prestanda mycket otillfredsstAllande eftersom den trubbiga bogen skOt bruten is framfer sig och farkosten fastnade sa grundligt att dynamit, sAgar, yxor och isankare maste anvandas for att fa loss farkosten ur isens grepp. Denna extremt negativa erfarenhet resulterade i slutsatsen att en isbrytare avsedd for drift i Oppet hay mAste vara utstyrd med en relativt skarp kilformad bog for att undvika att skjuta is framfOr sig. 1893 byggdes en isbrytande fdrja, Saint Marie, i Detroit, Michigan med design av Frank E. Kirby. Den var utrustad med tvA propellrar, en i aktern med en effekt av 1,4 MW och en i bogen med en effekt av 1,14 MW far en total effekt av 2,54 MW. Linjerna och spantrutan for denna farkost visas i referensen [Runeberg, Robert: "Steamers for Winter Navigation and Ice-breaking", uppsats nr. 3191 i Proceedings of the Institution of Civil Engineers 1900], och utvisar ndstan identiska tAmligen skarpa kilformer i bogen och aktern, vilket Ar att forvAnta fOr att hysa propellrarna. Enligt rapporter som nAdde Finland arbetade denna fArja med stor framgAng i tung packis genom att alternativt kora bogpropellern fullt bakAt och fullt framAt under lAngsam gang. 1895 skickades en finsk ingenjar, Konstantin Jansson, fOr att dokumentera drif ten av dessa farjor och foljande Ar skickades ocksA en finsk sj6- kapten, L. MelAn, till Stora sjOarna for att tillgodogOra sig den operativa effektiviteten hos Kirbys design. Jansson och MelAn rekommenderade bAda att ndsta finska isbrytare skulle vara utrustad med tva propellrar, en vid 3 var &ride, aven am kostnaden fOr farkosten skulle Oka, referens [Ramsay, Henrik: "I kamp med ostersjOns isar" Helsingfors 1947].

Den andra finska isbrytaren byggdes i Newcastle upon Tyne 1898 och gays namnet Sampo, med en 1,Angd ay 61,6 m, en bredd av 13,1 m, ett djupgaende av 5,56 m och ett deplacement av 2,050 t. Den utrustades med tva propellrar, en i aktern med en effekt av 1 MW och en i bogen med en effekt av 0,88 MW for en total effekt av 1,88 MW. Linjerna och spantrutan for denna farkost visas i namnda referens [Steamers for Winter Navigation and Ice-breaking", uppsats nr. 3191 i Proceedings of the Institution of Civil Engineers 19001 och ãr i hog utstrackning i enlighet med Kirbys design fOr Stora sjOarna. Uppenbarligen var operat6rerna n6jda med en kilformad skrovform fOrsedd med propellrar i bogen liksom i aktern eftersom denna design inte andrades avsevart tills 1980-talet for isbrytare avsedda for drift i norra delen av Ostersjon.

Utvecklingen av isbrytare avsedda for polaromraden har varit nagot annorlunda an for isbrytare avsedda for mer tempererade klimat. Den forsta isbrytaren som testades i Arktis var den ryska isbrytaren Ermak sponsrad av amiral Makaroff och byggd 1898 i Newcastle upon Tyne. I namnda referens ["Steamers for Winter Navigation and Ice-breaking", uppsats nr. 3191 i Proceedings of the Institution of Civil Engineers 1900] beskrivs denna salunda: "I februari 1983 fOredrog fOrfattaren en uppsats infOr den ryska kejserliga ingenjorsvetenskapsakademin med titeln 'The Possibility of Winter Navigation to St.Petersburg.'" I denna uppsats var slutsatsen att 4 vintersjofart till Sankt Petersburg inte borde vara omajlig. Det ãr amiral Makaroff vi ska tacka for att ha framfort detta forslag till en praktisk test. DA finansdepartementet lost finansieringen bestallde amiral Makaroff isbrytaren fran Firma Armstrong, Whitworth & Company, och den 16 mars 1899 anlande hon till Kronstadt, matt av en entusiastisk folkmassa pa isen. Linjerna for detta skepp liknar mycket dem hos Sampo, fastan Ermak Ar mycket starre. Ermaks langd var 97,m, bredd 21,6 m, djupgaende 8,54 m och deplacement 7,87t. Fran barjan utrustades hon med fyra propellrar, var och en pA 1,56 MW for en total effekt av 6,24 MW. En propeller var monterad i bogen medan de tre andra med ett enda midskeppsroder var belAgna i aktern. I namnda referens ["Steamers for Winter Navigation and Ice-breaking", uppsats nr. 3191 i Proceedings of the Institution of Civil Engineers 19001 beskrivs Ermaks forsta resa salunda: Den mars seglade Ermak frAn Tyne. Fast is stottes pa i Finska Viken, mellan Reval och Hogland, varvid skeppet passerade igenom denna svarighet; men dA hon mOtte svar packis fastnade hon ibland, och maste anvanda isankare for att komma loss, tjockleken av packisen uppskattades till mellan och fot. Det tog salunda farkosten nArapa tre och en halv dagar att passera frAn starten av den sammanhangande isen till Kronstadt, men under den tiden stannade baten for att tillata viss vila fOr besattningen, vilken inte var vid full styrka. FastAn slutet framgangsrikt naddes är det uppenbart att amiral Makaroff hade ratt i att insistera pa att effekten inte skulle vara under 10 000 IHP." I en not i referensen ["Steamers for Winter Navigation and Ice-breaking", uppsats nr. 3191 i Proceedings of the Institution of Civil Engineers 19001 beskrivs Ermaks initiala provningar i arktiska vatten pa foljande satt: "Sedan det tidigare skrevs har Ermak atervant frAn sin sommartur i Norra ishavet, dar hon inte helt lyckats.

Efter ett farsok vid isen nara Spetsbergen togs hon tillbaks till Newcastle for att fa fler platspant och langsgaende stringrar insatta, nagra nya plAtar utbytta och ett antal platar omnitade. Da ett blad pa den framre propellern hade gatt sander och axeln blivit ocentrerad beslats att avlagsna den framre propellern helt och hallet, och Ermak for pa sin andra fard for att betvinga Norra ishavet; denna var dock knappast mer hoppingivande och hennes sjoegenskaper visade sig vara otillfredsstallande, vilket skulle kunna ha att forutsagts givet hennes starkt lutade sidor.

Man bar ha i Atanke att effekten pa den framre propellern bara a" 25 % av den totala effekten, medan enligt erfarenhet frAn USA - som med framgang anammades pa Sampo - a" det onskvart att ha effekten nastan jamt fordelad, eller sag 45 % pa den framre propellern. Den farhAllandevis stora ineffektiviteten hos Ermak kan till viss del forklaras av denna dAliga avvagning." Det bar papekas att efter avlagsnandet av bogpropellern var det mojligt att Oka angtrycket i de tre AterstAende Angmaskinerna for att Oka effekten i var och en fran 1,56 MW till 1,88 MW till totalt 5,94 MW, eller enbart 5 % reduktion av den totala effekten. Runeberg gor aven en kommentar om det valkanda faktum att den kon- ventionella kilformade isbrytarskrovformen med lutade sidor ãr mycket ineffektiv i stora vagor. 6 Runebergs kommenterar att Ermak skulle ha gynnats av mer effekt i bogen ar sakert korrekt i ostersjaisbetingelser eftersom deplacementet hos Ermak var nastan fyra ganger stOrre an. det for Sampo medan effekten i bog- propellern enbart var 77 % storre. Det beskrivs att battre gang med Sampo i ostersjaisbetingelser Astadkoms genom accelerering an genom att gA sakta och med bogpropellern vaxlande mellan fullt framAt och bakAt, sAsom fOredras pA Stora sjOarna. Om man accelererar med hag fart med nastan fyrfaldigt deplacement och mer an trefaldig effekt has Ermak kommer man att tranga mycket langre in i packisen, vilket avsevart akar sannolikheten for att bli insparrad i isen i jamforelse med Sampo.

Runebergs kommentar att starre effekt pA bogpropellern kan ha varit till fordel i arktiska isbetingelser visar okunnighet am styrkan i och tjockleken av gammal flerArig is som obruten kommer i kontakt med en bogpropeller monterad pA en konventionell kilformad bog dA den erforderliga accelerationen gars med ar den enda majliga metoden f6r att tvinga farkosten igenom is som inte kan genomtrangas med en kontinuerlig framfOringsfart. Efter den negativa erfarenheten med bogpropellern has Ermak har ingen polarisbrytare seriOst fOreslagits att utrustas med bogpropeller.

Efter Ermak och Sampo genomgick designen av isbrytare avsedda for drift i 6ppet hay inte nAgra storre forandringar under nastan 70 Ar, dar den starsta farbatt- ringen var installationen av dieselelektrisk drift pA den svenska isbrytaren Ymer byggd vid Kockums i Malmo 1933. Detta var ett djarvt och framgAngsrikt experiment for att farbattra bransleeffektiviteten. Det kilformade skrovet 7 fOrblev sá gott som oforandrat med tre propellrar i aktern med ett midskeppsroder for polarisbrytare. For isbrytare avsedda for icke polar drift Okade antalet propellrar gradvis till fyra, tva i bogen och tva i aktern med ett enda midskeppsroder. Med Okande effektnivaer maste avstandet mellan de tva akterpropellrarna okas med resultatet att propellerstrommarna inte langre kunde na midskeppsrodret, vilket gjorde detta ineffektivt vid laga farter.

Efter denna period av stagnation har flera nya koncept testats i full skala varav de viktigaste fortecknas nedan. 1969 modifierade Esso oljetankfartyget Manhattan till en isbrytningsfarkost fOr att testa genomforbarheten av oljetransport aret runt igenom Nordvastpassagen. Tankfartyget utrustades med tva propellrar och tva roder i aktern vilka efter lamplig forstarkning arbetade tillfredsstallande aven i flerarig is, ehuru farkosten var forhindrad att arbeta effektivt i aktermod eftersom angturbinmaskinerna enbart kunde leverera 35 % av den totala effekten vid backning. 1974 mottog den svenska regeringen Atle, den forsta isbrytaren utrustad med tvillingroder byggd pa Wartsilas skeppsvarv i Helsingfors, Finland. Initialt var bada styrinrattningarna forbundna med varandra via stanger. Vid gang bakat i kraftiga isvallar gay skjuvringarna som var installerade pa dessa stanger efter och ett antal timmar maste agnas At att ersatta skjuvringarna.

Nar de tva styrinrattningarna separerats arbetade tvillingrodren fullt tillfredsstallande. 8 1976 levererades amerikanska kustbevakningens isbrytare Polar Star med en gasturbinmaskin och propellrar med reglerbar stigning, ett tappert men misslyckat experiment. SA snart som propellrarna drevs i tjock polaris gay stigningsAndringsmekanismen efter och farkosten var tvungen att AtergA till hamn for omfattande reparationer. 1979 mottog Dome Petroleum i Calgary, Alberta, Kanada den kombinerade isbrytaren, ankarhanteringsbogseraren och supplyfartyget Kigoriak byggd vid Saint John Shipbuilding & Dry Dock Co Ltd i New Brunswick, Kanada. Denna farkost utrustades med en trubbig skedformad bog och en enda propeller med reglerbar stigning skyddad av ett extremt starkt munstycke omkring propellern. Genom att aggressivt arbeta i tjock flerArig is under fArd igenom NordvAstpassagen pA leveransresan frAn byggarens vary till Beauforthavet demonstrerades helt och fullt det skydd som gays av munstycket. Enbart relativt smA isstycken kan nA propellerbladen inuti munstycket och sAlunda reduceras drama- tiskt belastningarna pA stigningsAndringsmekanismen. Eftersom det dessutom inte sker nAgon fastkilning av is mellan propellerbladet och fartygsskrovet Ar det enkelt att reducera stigningen nAr is trAnger in i propellern och sAlunda bibehAlla fullt varvtal, vilket behovs for att mojliggora for dieselmotorn att leverera full effekt. Kigoriak utrustades Aven med ett bogsmOrjningssystem med pumpar som lyfte stora mangder havsvatten ovanpA isen framfOr bogen for att reducera friktionen mellan isen och skrovet. Detta, tillsammans med den avsevArda effektok- ningen jamfort med den gamla Murtaja, undanrajde bendgenheten att skjuta is framfor bogen, vilket hade resulterat i att trubbiga bogar pA isbrytare fOr oppet hay overgavs 1890. Kigoriak utrustades med ett relativt lAngt paral- 9 lellt mittskrov med vertikala sidor. FOr att g6ra det m6jligt att gira farkosten i ett solitt istacke utrustades hon med upprymmare som gjorde bogpartiet 2 m bredare an midskeppspartiet och salunda skapa utrymme for aktern att forflytta sig sidlanges i den brutna rannan. 1986 testades den modifierade ryska isbrytaren Mydyug i relativt tjock is i fjordarna vid Spetsbergen, Referens [Gunter R. Varges, Thyssen Nordseewerke GMBH: "Advances in Icebraker Design - The conversion of the Soviet Polar Icebraker Mydyug into a Thyssen/Waas Ship" 6th WEMT Symposium Travemunde, 2 till 5 juni 1987]. Farkosten hade ursprungligen byggts i Finland med en kilformad bog med en genomsnittlig akterskeppsvinkel pa 24,4° och en genomsnittlig anfallsvinkel pa 49°, en vattenlinjelangd av 79 m, en vattenlinjebredd av 20 m, ett djupgaende av 6,5 m och ett deplacement av 6 211 t. Efter konverteringen, utfOrd vid det tyska skeppsbyggnadsforetaget Thyssen Nordseewerke, är den genomsnittliga akterskepps- vinkeln 12°, den genomsnittliga anfallsvinkeln är 0° - en helt platt bog - vattenlinjelangden 93,2 m, vattenlinjebredden 20 m vid mittskrovet och 22,2 m Over bogen, djupgaendet ofOrandrat vid 6,5 m och deplacementet 6kat till 7 744 t - cirka 25 % stOrre an fOre konverteringen. Fram- drivningseffekten är densamma, 7 MW, fore och efter konverteringen. Den nya bogen resulterade i en dramatisk 6kning av den istjocklek farkosten kan bryta vid en fart av 3 knop, den Okade fran cirka 0,8 m till cirka 1,5 m. Farten i Oppet vatten forblev oforandrad vid 16,1 knop aven om deplacementet hade 6kat med cirka 25 %. Farkostens rOrelser i havslage forbattrades radikalt med den nya bogen aven om slangningen Okade. 10 Andamalet HuvudandamAlet med den foreliggande uppfinningen ãr att i forsta hand losa problemet att med rimlig effekt pa isbrytaren if raga kunna bryta en sa bred ranna i isen som kravs och aven effektivt kunna fa den brutna rannan fri frail starre delen av den brutna isen.

Losningen Sagda andamal uppnas medelst en anordning enligt den fOreliggande uppfinningen, som i huvudsak kannetecknas darav, att skrovet bildas av tva funktionellt separata element med olika bredd, varav ett ovre och bredare element ar belaget intill avsedd vattenlinje for brytning av obruten is, medan ett undre smalare element ar avsett for transport av bruten is sidlanges och under den obrutna isen, att det bredare elementet ãr forsett med en i huvudsak platt lutande framdel och uppvisar liten anfallsvinkel, foretradesvis mindre an 15°, och som .ven ar anordnad for att bryta isen nedat och med en i huvudsak platt akterdel, som ãr forsedd med en liten anfallsvinkel, faretradesvis mindre an 20° och som mellan framdel och akterdel uppvisar ett i huvudsak helt platt underparti, som ar belaget nedanfor undersidan pa den tjockast jamna is som farkosten ãr avsedd att bryta med kontinuerlig fart och samtidigt belaget utanfor den bredd som det sagda nedre smalare elementet uppvisar, med framdel, underparti och akterdel belagna vid farkostens maximala bredd och att det nedre smalare elementet är forsett med i huvudsak vertikala sidopartier och i far och i akter i korriktningen uppvisar en kilform med liten Oppningsvinkel, fOretradesvis mindre an 40°, varvid vid gang framat, tack vare kilformen ar anordnad att tvinga den darvid brutna isen sidlanges samt helt eller till en del under den obrutna jamna 11 isen och vid gang akterut, tack vare kilformen tvinga den brutna isen sidlanges utmed akterdel och underparti for att minska mangden av is att komma i kontakt med farkostens huvudpropellrar.

Figurbeskrivning Uppfinningen beskrives i det feljande sasom ett foredraget utforingsexempel, varvid hanvisas till de bifogade ritningarna pa vilka; Figur 1 och 2 visar tva olika tredimensionella vyer av en farkost med en anordning enligt foreliggande uppf inning sedda snett underifran fran aktern och toren varvid en ovre skrovdel anger element I och en nedre skrovdel anger element II varvid ovre elementet I vid dacket visar en utsvallning avsedd att minska risken for att bruten is tranger in pa dacket, Figur 3 och 4 visar i princip samma vyer som figur 1 och 2 men endast den del av ovre elementet I som bef inner sig nedanfOr vattenlinjen, narmare bestamt den del av skrovet som kommer i kontakt med bruten och obruten is.

Figurerna 1-4 visar en version av fartyget dar huvudpropellrarna genom axelledningar drivs av maskinerier monterade inuti nedre elementet II samt en version dar de vertikala sidopartierna av nedre elementet II loper kontinuerligt langs hela elementet, 12 Figur 5 visar en linjeritning av farkosten sedd ovanifran, Figur 6 visar en linjeritning av farkosten sedd fran sidan dar det framgar hur de mat lutande sidopartierna midskepps och i akterskeppet loper parallellt med vattenlinjen medan de i f5rskeppet bojs uppat eftersom de foljer det platta bogpartiets lutning, Figur 7 visar en linjeritning av farkosten sedd underifran som anger en version av uppfinningen dar de vertikala sidopartierna av nedre elementet II inte loper kontinuerligt langs hela elementet utan dar de i akterskeppet avskar en skrovdel som car smalare an motsvarande skrovdel i midskeppet, Figur 8 visar en spantruta av farkostens forskepp sett framifran, Figur 9 visar en spantruta av farkostens forskepp sett akterifran, Figur 10 visar en spantruta av farkostens akter- skepp sett akterifran dar det anges hur bogens fulla bredd Astadkommer en bruten 'Anna som ar bredare an vattenlinjeportionerna i midskeppet och akterskeppet vilket i sin tur minskar friktionen mellan skrov och is samt aven bidrar till gir- ningsformagan i is genom att ge plats fOr akter- skeppet att accelerera sidlanges tills den uppatbrytande sidoportionen kommer i kontakt med den 13 obrutna isen for att genom sidlanges isbrytning astadkomma en bredare ranna for akterskeppet, Figur 11 och 12 visar linjeritningarna presenterade i figur 6 och 7 utakade med propellrar och roder, Figur 13 visar sido- eller bogpropellern sedd framifran, Figur 14 visar sido- eller bogpropellern sedd fran sidan, Figur 15 visar sido- eller bogpropellern sedd upp- ifran, och Figur 16-18 visar hur fartygets forskepp vid gang framat i obruten is transporterar den brutna isen under den obrutna isen vid sidan om fartyget.

Uppfinningen Ett nytt skrovkoncept har utvecklats som bestar av tva element 1,11 som funktionellt ãr totalt olika. I den ovre delen I ar ett parti 10 som kommer i kontakt med obruten is 14 vid rorelse fOrut i en rak linje helt platt - anfallsvinkeln ãr noll - vilket bryter isen och tvingar de brutna styckena tillrackligt langt ner sã att de kan transporteras sidlanges under det obrutna istacket pa bada sidor om isbrytaren. Det undre elementet ãr kilformat i bogen och aktern och har vertikala sidor - anfallsvinkeln ãr 90° mot horisonten - for att effektivt skjuta bruten is 14 under det solida istacket pa bada sidor och aven tillhandahalla stod for propellrar och roder. Vid rorelse akterut fungerar den nya skrovformskombinationen, som presenteras i figurerna 6,7 och 10, praktiskt taget samma &att.

Den nya skrovformskombinationen är aven forsedd med en ny typ av upprymmare sasom kan ses i figurerna 510. Upprymmare som hittills anvants pa isbrytare eller isbrytningsfarkoster är belagna vid eller nara skarningen mellan bog och mittskrov for att tillhandahalla en bruten ranna som ar bredare an mittskrovet, vilken salunda kan gira i denna bredare ranna. Den nya typen av upprymmare som presenteras liar tacker hela avstandet fran det framsta partiet av bogen hela vagen till det bakersta partiet av aktern. For att gara det mojligt att gira i ett solitt istacke är det ovre partiet av upprymmaren lutat pa ett sadant satt att den kan bryta isen uppat nar farkosten girar, sasom visas i figur 10 och salunda skapa utrymme for sidlanges forflyttning av farkosten. For att forhindra att bruten is nar dacksniva under en girning kan en utsvallning anordnas ett gott stycke ovanfOr vattenlinjen sasom visas i figur 18.

En framdrivningskonfiguration som forstarker funktionerna hos skrovkombinationen som presenteras ovan visas i figurerna 11-18. Den radikalaste nyheten är att anordna bogpropellrar pa isbrytare avsedda f6r drift i flerarig is och att aterinfora dem pa isbrytare avsedda far drift i ettarig is. De foreslagna bogpropellrarna är dock mycket annorlunda an bogpropellrar som anvants tidi- gare. PA de fern isbrytarna av typen At/e som levererades pa 1970-talet, de senaste isbrytarna fOrsedda med propellrar fram, a" bogpropellrarna monterade pa axlar som car direkt forbundna med de elektriska propellermotorerna och salunda kommer propellerstrammen att traffa sidan av den kilformade bogen innan den vrids till en riktning som foljer farkostens vattenlinjer. Detta reducerar i hog grad nettodragkraften has propellern och begrAnsar betankligt majligheten att transportera bruten is inom isvallar mot aktern av farkosten nAr det tjockaste partiet av isvallen ãr belaget vid eller nAra den bredaste delen av farkosten. Vid rammning in i kraftiga vallar kommer bada bogpropellrarna pa en isbrytare av At/e-typ att fastna nar isen pressas ihop omkring bogen, vilket mycket effektivt kommer att stoppa farkosten. DArefter kommer det att ta tid att fa propellrarna att rotera igen och sedan ytterligare tid att fa loss farkosten ur isens grepp.

Bogpropellrarna i denna uppf inning arbetar mycket annorlunda eftersom propellerstrOmmen riktas utmed kilen och bort fran midskeppspartiet av det undre skrovet sasom visas i figurerna 11 och 12. Propellerstrommen riktas ¥ uppat for att mota batten av det ovre skrovet i en vinkel och salunda tvinga den brutna isen under det solida istacket vid arbete i jamn is. Vid isbetingelser dAr det finns mer is omkring farkosten kommer propellerstrommen att tvingas mot aktern dAr det finns utrymme for den brutna isen. Transporten av is mot aktern kommer att forstArkas av propellerstrommarna fran ett eller flera par sidopropellrar, sasom ocksA visas i figurerna 11 och 12. Propellerstrommen som Astadkommes av huvudpropellrarna belAgna i den aktre Anden av det undre skrovet kommer att skapa utrymme for den brutna isen akterom farkosten. Utan istransporten som Astadkommes av bog- och sidopropellrarna kommer tjockisen i vallar att stanna kvar ddr den har brutits av isbrytaren och kommer salunda att stanna kvar sasom ett start hinder for farkoster som foljer efter 16 isbrytaren. Bog- och sidopropellrarna som visas har kommer att fordela isvallen over ett mycket storre avstand och gor det salunda lattare far de assisterade farkosterna att folja efter i den ranna som oppnats av isbrytaren.

Konfiguration av bog- och sidopropellrarna visas i figurerna 13-15. For att uppna den nadvandiga styrkan fOr att klara kollisioner med stora och tjocka flerariga isstycken är propellern installd i en fix vinkel mot botten av det ovre skrovet som propellern spolar nar farkosten är verksam i riktning framat. Munstycket är fast vid en rang ansats utrustad med ett vingliknande parti vid dess framre kant for att rotera stora isstycken bort fran framsidan av munstycket. Skyddad av munstycket finns en propeller med reglerbar stigning som kan justera propellerstigningen pa ett sadant satt att ett konstant propellervarvtal liksom den lampliga effektnivan uppratthalls aven nar isstycken tvingas igenom propellerskivan. Genom att halla propellervarvtalet h6gt ar det enkelt far pro- pellerbladen att effektivt skara isen till stycken som är tillrackligt sma for att passera mellan bladen for att forena sig med propellerstrommen akterom propellern.

En spantruta av bogen i riktning mot aktern visas i figur 8. En spantruta av bogen i riktning mot den framre delen visas i figur 9 och en spantruta av aktern i riktning mot den framre delen visas i figur 10. Bredden pa det ovre skrovet maste alltid vara tillracklig for att tillhandahalla skydd far bog- och sidopropellrarna. Skrovform- kombinationen som presenteras i figurerna 6-10 visar ett Ovre skrov som ar cirka tva ganger bredare an det undre skrovet men det ovre skrovet kan vara avsevart bredare an detta for att effektivt assistera stora farkoster. Det bor. 17 papekas att den maximala bredden for existerande isbrytare ar cirka 30 m, vilket ãr avsevart mindre an bredden pa stora lastfartyg som behover isbrytarassistans. Anledningen till detta är att en konventionell kilformad isbry- tare med 60 m bredd och 12 m djupgaende kommer att skjuta det mesta av den brutna isen under botten av farkosten och in i drivanlaggningen. Formkombinationen som presenteras ha" uppvisar inte detta problem och salunda kan den maximala bredden valjas for att passa de farkoster som assisteras.

Framdrivningsarrangemanget som visas i figurerna 11 och 12 inkluderar tva huvudpropellrar i aktern tillsammans med tva stora roder, tva sidopropellrar och tva bog- propellrar. Normalt skulle effekten has huvudpropellern valjas att vara ungefar lika med den kombinerade effekten has bog- och sidopropellrarna pa en sida av farkosten for att underlatta sidlanges forflyttning av farkosten vid lag hastighet pa samma satt som anvands pa konventionella isbrytare med fyra propellrar. Propellrar med reglerbar stigning har nackdelen att am stigningen reverseras utan att aven reversera rotationsriktningen sá kommer den reverserade dragkraften att bli lidande eftersom ett parti av bladen kommer att arbeta i tel riktning vid full rever- serad effekt. Men nar propellrarna drivs av en elektrisk motor sa kan rotationsriktningen enkelt reverseras vilket gar att propellern med reglerbar stigning ar lika effektiv som en propeller med fix stigning i den reverserade riktningen.

UPPFINNINGEN DETALJERAD Enligt uppfinningen bildas en anordning som ar anordnad fOr isbrytning med ett isbrytande skrov 2 pa ett fartyg 3 med speciell utformning av skrovet 2. Nar- 18 mare bestAmt bildas ett skrov 2 av tvA funktionellt separata element I, II, vilka uppvisar olika bredd. Ett Ovre och bredare element I Ar belAget intill vattenlinjen 13 och är anordnat for brytning av obruten is 14. Ett under detta element I belAget smalare element II Ar anordnat for transport av den brutna isen 15 sidlAnges och under den obrutna isen 14. Det byre bredare elementet I Ar forsett med ett i huvudsak platt underdelsparti av en lutande framdel 10 och uppvisar liten anfallsvinkel a, foretrAdes- vis mindre an 15°, och som är anordnad for att bryta isen 14 nedAt vid gang framAt 9. Vidare Ar elementet I forsett med en i huvudsak platt akterdel 12, som Ar fOrsedd med en liten anfallsvinkel C, fbretradesvis mindre an 20° och som är anordnad att bryta isen 14 nedAt vid gang akterut, Vidare är anordnat ett mellan framdel 10 och akterdel 12 beldget helt platt underparti 11, som är belAget nedanfor undersidan pA den tjockast jAmna is som fartyget 3 Ar avsett att bryta med kontinuerlig fart, och samtidigt ben-get utanfor den bredd D som det nedre smalare elementet II uppvisar. Utanfor den bredd D som det sagda nedre smalare elementet II uppvisar, med framdel 10 underparti 11 och akterdel 12 är vid farkostens maximala bredd B anordnade inAt lutande sidopartier 4, 5 med en relativt star anfallsvinkel e, foretradesvis mellan 45 och 60° som vid girning ãr anordnade att bryta isen uppAt vid gang i obruten is 14. Det nedre smalare elementet II ãr forsett med i huvudsak vertikala sidopartier 7, 8, 9 och som i for 10 och i akter 12 i korriktningen uppvisar en kilform med liten Oppningsvinkel n,r foretradesvis mindre an 40°, var- vid vid gang framAt 7 tack vare kilformen Ar anordnad att tvinga den dArvid brutna isen sidlAnges samt helt eller till en del under den obrutna jAmna isen 14 och vid Ong akterut 9, tack vare kilformen tvinga den brutna isen sid- 19 langes utmed akterdel 12 och underparti 11 fOr att minska mdngden av is att komma i kontakt med farkostens huvudpropellrar och roder 19, 20.

F6r manovrering i is ãr framdel, under- parti och akterdel vid skrovets maximala bredd saledes forsedda med mat lutande sidopartier med en relativt stor anfallsvinkel mot vattenlinjen, foretradesvis mellan 45 och 60°, anordnat att bryta isen sidlanges och uppat vid girning i obruten is.

Farkosten är forsedd med Atminstone tva sidopropellrar 18 som är monterade nertill pa sidopartierna 8 av skrovets smalare element II, och som ãr riktade sá att propellerstrommen uppAt med liten vinkel u, foretradesvis mindre an 10°, traffar underpartier 11 av det Ovre elementet I for att darvid vid gang framAt accelerera den brutna isen akterOver och fOrhindra att denna is kommer i kontakt med fartygets huvudpropellrar 19.

Forkosten är fOrsedd med Atminstone tva bogpropellrar 17, vilka dr monterade nertill pa de forliga sidopartierna 7 av det nedre smalare elementet II sA riktade att propellerstrommen uppAt med liten vinkel s, fOretradesvis mindre an °, och sidlanges med liten vinkel x, fOretr&desvis halften av oppningsvinkeln n, traffar underpartiet 11 av sagda bredare element I, fOr att vid gang framAt i jamn is accelerera den darvid brutna isen sidlanges under obruten is 14 och ddrigenom vasentligen eller helt gora den brutna rannan bakom fartyget isfri vid gang i jamn is och med kontinuerlig hastighet. Vid gang till exempel i isvallar vars undre del stracker sig under den platta delen 11 av Ovre elementet I riktas propellerstrOmmen skapad av bogpropellrarna 17 akterut, varvid denna tillsammans med den akterut riktade propellerstrOmmen skapad av sidopropellrarna 18 flyttar mestadelen av isvallen till omradet akterom farkosten och som salunda sprids over ett storre omrade och minskar ismotstandet for efterfoljande farkost. Sido- och bogpropellrarna 17, 18 är monterade pa en ansats 21 for att minska propellerstrom- mens kontakt med de vertikala sidopartierna 7, 8 och ett vingliknande utskjutande element 22, fOretradesvis med sidolangd som Atminstone stracker sig till propellerns center, är anordnat framfor sido- och bogpropellrarna 17, 18, for att tillsammans med ansatsen 21 astadkomma rota- tion av brutna isflak samt forhindra dessa att blockera propellrarna 17, 18.

Propellrar 17, 18 är anordnade att rotera kring en stOdjepunkt vid sidorna av farkosten pa satt som mojliggor riktning av propellerstrommen framat eller 15 akteraver, uppat eller nedat.

Farkostens huvudpropellrar 19 ar anordnade att roteras kring stadjepunkter under aktern av farkosten pa satt som mojliggar riktning av propellerstrommen framat eller akteraver, samt godtyckligt at bagge sidor vilket gor att rodren 20 kan elimineras. Farkostens drivpropellrar 23, 24 ar anordnade att drivas medelst axel flan en drivanlaggning som ãr belagen framfor sagda propellrar i sagda nedre smalare element II.

PA dacksnivan är skapad en utsvallning 23 25 som minskar risken for att bruten is hamnar pa fartygets clack 14.

Funktion och beskaffenhet av uppfinningen torde ha forstatts klart av det ovan angivna och med kannedom aven am det pa ritningarna visade men uppfin30 ningen ãr naturligtvis inte begransad till de ovan beskrivna och pa de bifogade ritningarna visade utforandena. Modifieringar ar mojliga, sarskilt nar det galler de olika delarnas beskaffenhet, eller genom anvandande av 21 likv&rdig teknik, utan att man frAngar skyddsomrAdet far uppfinningen, s&som den definieras i patentkraven. 22

Claims (10)

PATENTKRAV

1. Anordning for isbrytning med isbrytande skrov pa farkost lannetecknad darav, att skrovet bildas av tva funktionellt separata element (I,II) med olika bredd, varav ett ovre och bredare element (I) ãr belaget intill avsedd vattenlinje (13) for brytning av obruten is (14), medan ett undre smalare element (II) ãr avsett for transport av bruten is sidlanges och under den obrutna isen (14), att det bredare elementet (I) ãr forsett med en i huvudsak platt lutande framdel (10) och uppvisar liten anfallsvinkel (a), fOretradesvis mindre an 15°, och som ¥ ar anordnad fOr att bryta isen (14) nedat och med en i huvudsak platt akterdel (12), som är forsedd med en liten anfallsvinkel (c), fOretradesvis mindre an 0 och som mellan framdel (10) och akterdel (12) uppvisar ett i huvudsak helt platt underparti (11), som ar belaget nedan- for undersidan pa den tjockast jamna is som farkosten är avsedd att bryta med kontinuerlig fart och samtidigt belaget utanfor den bredd (D) som det sagda nedre smalare elementet (II) uppvisar, med framdel (10), underparti (11) och akterdel (12) belagna vid farkostens maximala bredd (B) och att det nedre smalare elementet (II) ãr forsett med i huvudsak vertikala sidopartier (7,8,9) och i for (10) och i akter (12) i karriktningen uppvisar en kilform med liten Oppningsvinkel (n,r), foretradesvis mindre an 40°, varvid vid gang framat (7), tack vare kilformen ãr anordnad att tvinga den darvid brutna isen sidlanges samt helt eller till en del under den obrutna jamna isen (14) och vid gang akterut (9), tack vare kilformen tvinga den brutna isen sidlanges utmed akterdel (12) och underparti 23 (11) far att minska mangden av is att komma i kontakt med farkostens huvudpropellrar (19).

2. Anordning enligt patentkrav 1, kannetecknad darav, att farkosten ãr forsedd med Atminstone tva sidopropellrar (18) som är monterade nertill pA sidopartierna (8) av skrovets smalare element (II), och som ãr riktade sA att propellerstrOmmen uppAt med liten vinkel (u), foretradesvis mindre an 0, traffar underpartier (11) av det ovre 10 elementet (I) for att darvid vid gang framAt accelerera den brutna isen akterover och forhindra att denna is kommer i kontakt med fartygets huvudpropellrar (19).

3. Anordning enligt nAgot av patentkraven 1-2, kAnnetecknad d&rav, att farkosten är forsedd med Atminstone tvA bogpropellrar (17), vilka är monterade nertill pd de forliga sidopartierna (7) av det nedre smalare elementet (II) sa riktade att propellerstrOmmen uppAt med liten vinkel (s), foretradesvis mindre an 0, och sid- Langes med liten vinkel (x), foretradesvis halften av oppningsvinkeln (n), ar anordnad att traffa underpartiet (11) av sagda bredare element (I), fOr att vid gang framAt i jamn is accelerera den darvid brutna isen sidlanges under obruten is (14) och darigenom vasentligen eller helt gera den brutna rannan bakom fartyget isfri vid gang i jamn is och med kontinuerlig hastighet, samt som vid gang till exempel i isvallar, vars undre del stracker sig under den platta delen (11) av Ovre elementet (I) och sAlunda ar anordnat att rikta propellerstrOmmen skapad av bogpropell- rarna (17) akterut, sA att denna tillsammans med den akterut riktade propellerstrOmmen skapad av sidopropell- rarna (18) flyttar mestadelen av isvallen till omrAdet 24 akterom farkosten som s&lunda sprids over ett star-re omrade och minskar ismotstandet for efterfoljande farkost.

4. Anordning enligt patentkrav 2 och 3, kannetecknad darav, att sido- och bogpropellrarna (17,18) Or monterade p& en ansats (21) for att minska propellerstrommens kontakt med de vertikala sidopartierna (7,8).

5. Anordning enligt patentkrav 4, kannetecknad darav, att ett vingliknande utskjutande element (22), foretrOdesvis med sidolOngd som Atminstone stracker sig till propellerns center, är anordnat framfor sido- och bogpropellrarna (17,18), for att tillsammans med ansatsen (21) &stadkomma rotation av brutna isflak samt forhindra dessa att blockera propellrarna (17,18).

6. Anordning enligt patentkrav 2-3, kannetecknad darav, att sidopropellrar (18) Or anordnade roterbara kring stodjepunkt vid sidorna av farkosten p& sOtt som mojliggor riktning av propellerstrommen framAt eller akterOver, uppat eller nerat.

7.

8. Anordning enligt patentkrav 1, kannetecknad darav, att farkostens huvudpropellrar (19) Or anordnade roterbara kring stodjepunkter under aktern av farkosten p& satt som mojliggor riktning av propellerstrommen framat eller akterover, samt godtyckligt At bOgge sidor, vilket gor att rodren (20) kan elimineras. 30 8.Anordning enligt patentkrav 1, kannetecknad darav, att farkosten uppvisar drivpropellrar som Or anordnade att drivas medelst axel fran en drivanlOggning som ar bel&gen framfor sagda propellrar i sagda nedre smalare element (II).

9. Anordning enligt patentkrav 1, kannetecknad darav, att pa dacksnivan är skapad en utsvallning (23) som ar anordnad att minska risken for att bruten is hamnar pa dacket.

10. Anordning enligt nagot av ovan angivna patentkrav, kannetecknad darav, att det bredare element (I) pa skrovet ar pa sidorna forsett med mat lutande sidopartier (4,5) med en relativt stor anfallsvinkel (e), foretradesvis mellan 45 och 60°, anordnat att vid girning bryta isen uppat vid gang i obruten is (14), 26 1/9 2/9 o c .1 C \I CD LL 3/9 CO 0 U- 4/9 '1- 0 LL 5/9 FIG. R F 12