EP0260395B1 - Icebreaking ship - Google Patents
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- EP0260395B1 EP0260395B1 EP87109782A EP87109782A EP0260395B1 EP 0260395 B1 EP0260395 B1 EP 0260395B1 EP 87109782 A EP87109782 A EP 87109782A EP 87109782 A EP87109782 A EP 87109782A EP 0260395 B1 EP0260395 B1 EP 0260395B1
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/14—Fishing vessels
- B63B35/16—Trawlers
- B63B35/18—Trawlers adapted to dragging nets aboard
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/08—Ice-breakers or other vessels or floating structures for operation in ice-infested waters; Ice-breakers, or other vessels or floating structures having equipment specially adapted therefor
Definitions
- the invention relates to an ice-breaking ship with a pontoon-shaped fore ship lying above the water line, the side walls running parallel to one another and a flat and strongly inclined forward or arched forward or backward in the underwater ship, which extends over the entire width of the ship or which is arched downwards from front to back has a bent end face, the side edges forming the greatest width of the underwater ship penetrating the water lines which are narrowing on the bow of the ship behind them.
- the supporting force which acts obliquely from below against the unbroken ice, is opposed in its direction of action with a component of the force which is intended to crush the ice in front of the ship into the ship-wide floe described at the beginning; it therefore has a refractive power-reducing effect.
- the ship must apply the longitudinal component of this force through increased propeller thrust. Since the longitudinal component of the refractive power also has to be applied by the thrust of the propeller, the support of the broken floe and all the floes behind it affects twice in the propeller thrust, whereby all floes "sticking" under the ship floor work together twice, and first because of the frictional force component opposite to the thrust and secondly because of the frictional force component opposite to the breaking force.
- the first frictional force component thus promotes a higher propeller thrust even if the friction was absorbed in a different environment than the ice lying in front.
- the second component extinguishes part of the breaking force, so that the ship would have to be pushed onto the ice even higher by increasing the thrust than if there were no frictional force.
- EP-A-00 79 002 discloses the shape of a foredeck according to the preamble of claim 1, for example for icebreakers.
- a ship is for a trip in open or ice-covered water with a pontoon-shaped foredeck above the waterline, which has parallel side walls and a frontal surface that extends across the entire width of the ship and in the underwater ship has a flat and strongly inclined forward surface merges towards the rear into a central keel, and is provided with a stern and with drive devices accommodated in it, in such a way that the side edges in the transition region of the fore-end side walls to the end face are curved in the longitudinal direction in the longitudinal direction and protrude laterally from the planes formed by the fore-end side walls are that the distance between the side edges below the construction water line forms the greatest width of the underwater ship, the undersides of the frames between the two side edges from the point of the ski length at which the end face merges with the middle keel, to the point
- the thermal state of this area is such that the heat of fusion is greater than the heat dissipated.
- the only small frictional heat generated at such a low speed is quickly dissipated again by the very cold surrounding ice and the very cold steel of the ship's hull, so that at best dry friction occurs with the consequence of a very high frictional force.
- the ice floe can even freeze to the steel of the outer skin, so that the ice floe can only be detached from the ship with increased effort.
- WO 83/04232 discloses an ice guiding system for facilitating the passage of a ship through water carrying ice, the ship having a hull and pumping means for drawing water from the sea through an entry into the hull, with a first and a second number Outlet openings, which are formed at a mutual distance in the port and starboard side of the ship's hull under the rear sight of the ship, with a number of jet generators, each with a water inlet, a gas inlet and a gas / water outlet and which are mounted in the ship's hull, each gas / water outlet is directly associated with an outlet opening, and which have a pipe section with a constriction downstream of a converging section, and with lines for coupling the outlet of the pumping means to the water inlet in order to produce a gas / water mixture with each jet generator and through the jewe output assigned to ils.
- each jet generator is a jet pump, the suction chamber of which is at least partially is formed by the converging section and which has a nozzle arrangement with a converging nozzle, which is mounted largely concentrically in the pipe section and emits a water flow in it near the converging section, and that the nozzle arrangement has a vortex generator upstream of the converging nozzle and one not has pressurized gas source connected to each of the gas inlets.
- this ice guiding system the principle of the known water jet pump is used, in which the water pressed or flowing through the pump body entrains a gaseous medium, here air.
- the jet nozzle of this ice guiding system is provided with a vortex generating device which is designed as a vortex generator.
- This ice skating system does not heat up the outer skin. The water pressed through the outlet openings in the ship's outer skin simply keeps broken and floating ice floes away from the ship's outer skin, so that the frictional resistance between ice floes or ice cover is reduced.
- the invention has for its object to reduce the icebreaking resistance in an ice-breaking ship by reducing the adhesive and frictional forces acting on the foredeck of ice and ice provided with a blanket of snow, in particular the forces of static friction when the ship comes to a halt in ice obstacles.
- outlet openings are provided through which a mixture of external water and hot exhaust gases from the machine systems is expelled.
- air is sucked in by driving water in the nozzles acting as ejectors, so that an air / water mixture is formed at the ejector outlet
- an exhaust gas / water mixture is used according to the solution according to the invention, the exhaust gas from the machine system, ie the Main ship's engine is removed.
- the exhaust gas of the ship's main propulsion engine required for the mixture is taken from the exhaust pipe leading to the chimney between it and the muffler.
- the exhaust gas is fed to the nozzles via a blower and since the nozzles can act as ejectors during operation the blower pressure should be kept low.
- the exhaust gas temperature between the exhaust gas boiler and the muffler in the exhaust pipe coming from the ship's main propulsion engine is over 180 ° C, depending on the type, design and load of the ship's main propulsion engine kW. If the supply of motive water is stopped, the hot exhaust gas that continues to emerge from the nozzle protects the systems against freezing.
- the advantage of using an exhaust gas / water mixture is that the nozzle system is independent of the cold outside air. Depending on the amount of exhaust gas, the temperature of the exhaust gas and the amount of propellant water, there is even a slight heating of the partial water in the nozzle.
- the device for reducing the resistance to ice friction with the nozzles is preferably provided in the inclined end face of the bow, but also an arrangement of the nozzles in the entire outer hull area, i.e. in all critical outer skin zones is possible, the arrangement in the area of the fore ship being preferred in order to contribute to the heating of the outer skin of the end face.
- the exhaust gas / water mixture is fed from the interior of the hull to the outer skin zones of the hull, in which there is greater ice friction or adhesive forces.
- This heating is preferably carried out from the inside by arranging tanks or chambers for water, operating materials or liquid cargo which adjoin the outer skin of the ship's hull, the tank liquids by heating to at least a temperature slightly above the freezing point of the outside water.
- heating from the interior of the hull can also take place by passing hot machine gases along the required outer skin surfaces or by conveying hot operating fluids along the required outer skin surfaces.
- a pontoon-shaped foredeck 10 of a hull 100 of an icebreaking ship is designated as an exemplary embodiment.
- this icebreaking ship has a section that extends over a substantial part of the ship's width, front surface 12 inclined upwards.
- This end face 12 is delimited at its outer lateral edges by two side edges 14, which are preferably partially curved in the longitudinal direction, of which only one side edge is shown in FIGS. 1 and 3.
- These side edges 14 can protrude laterally with respect to the overlying hull.
- the end face 12 of the fore-end 10 can be increasingly arched or bent downward transversely from the front to the rear; In addition to a flat configuration of the front surface 12 of the fore-end 10, which is designed to be strongly inclined forward, this front surface 12 can also be convex or concave. Laterally, the end face 12 of the foredeck 10 merges into side walls 11; only one side wall of these two side walls is shown in FIGS. 1 and 3. The outer skin of the end face 12 of the bow 10 is indicated at 13.
- a device 20 is provided for reducing the resistance to ice friction (FIG. 1).
- This device 20 for reducing the ice friction resistance consists of a number of outlet openings 21 formed in the outer skin 13 or in the outer skin of the end face 12, through which a mixture of outside water and hot emissions from the machine system 26 is expelled.
- an outlet opening 21 is shown in the outer skin 13 of the end face 12.
- a nozzle 22 is arranged, which is designed as an ejector, which is indicated at 23.
- the propellant water is supplied to the nozzle 22 via 24, while exhaust gas is supplied in the direction of the arrow 25, specifically via provided piping, not shown in the drawing.
- the outlet openings are provided in the outer skin wherever critical outer skin zones are to be kept warm in order to reduce the frictional forces caused by snow and ice acting on the outer skin 13 of the hull 100.
- the exhaust gas for the nozzles 22 is removed from the exhaust pipe 28, which comes from the ship's main propulsion engine 26 and is guided into the chimney 30.
- an exhaust gas boiler 27 and a silencer 29 are arranged in the exhaust line 28.
- the removal of the exhaust gas to the nozzles 22 is preferably carried out between the exhaust gas boiler 27 and the muffler 29 via a line 28a opening into the exhaust gas line 28, which leads to the nozzle 22 or the nozzles 22, a fan 32 being switched on in this line 28a .
- Exhaust gas is removed from the exhaust line 28 via this fan 32 and fed to the nozzle 22.
- the supply of the exhaust gas to the nozzle 22 can be regulated via a three-way flap indicated at 33.
- the exhaust gas is recirculated from the three-way flap via line 28b back into the exhaust line 28, and as can be seen from FIG. 2, between the silencer 29 and the chimney 30.
- the exhaust gas drawn off from the exhaust pipe 28 has a temperature which is above 180 °. At higher exhaust gas temperatures, it is possible to bring the exhaust gas temperature to the respectively required or desired temperature by means of heat exchangers connected in line 28a.
- the arrangement of the nozzles 22 is preferably carried out in the outer skin 13 of the hull, namely in the critical outer zones which are to be kept warm or in the outer skin of the end face 12 of the bow 10, as shown in FIG.
- the number of nozzles 22 provided will depend in each case on the size of the zone to be kept warm or on the end face 12.
- FIG. 3 shows a bow 10 for an icebreaking ship with an inclined, preferably flat end surface 12, which can also be designed as a convex or concave surface.
- the outer skin 13 of the end face 12 of the bow 10 is also provided with a device 120 for reducing the resistance to ice friction, but this device 120 consists of a device 50 heating the inclined end face 12 or the outer skin 13 of this end face 12, so that the end face 12 insofar as this has frictional contact with broken ice, is kept at a temperature above the melting point of the ice by supplying heat.
- the solid ice cover is indicated in FIG. 3 at 60 and the broken ice floes are designated by 61, with the ice floes 61a, 61b sliding along the outer wall 13 of the end face 12 of the bow 10 of the broken ice floes 61.
- the outer skin zones of the hull in which there is greater ice friction or adhesive forces, can also be heated from the interior of the hull, this heating by arranging tanks or chambers 51 for water, fuels or liquid charge adjacent to the outer skin of the hull, the tank liquids being brought to at least slightly above the freezing point of the outside water by heating, or by passing hot machine gases along the necessary ones Outer skin surfaces are made.
- the heating can also take place from the interior of the hull by conveying hot operating fluids along the required outer skin surfaces.
- An advantageous embodiment of the invention consists of enlarging the surface area of the critical outer skin zones by means of a wave-shaped configuration of the outer skin, and thus increasing the heat input. If the wave profile is arranged appropriately in the direction of the streamlines, slamming phenomena in the sea can be alleviated at the same time.
- the end face 12 with a chamber system, not shown in the drawing, by which the heated, i.e. hot exhaust gases or a heated liquid medium is continuously passed through, which emits its heat to the outer skin 13 and this is brought to the desired temperature.
- the heated i.e. hot exhaust gases or a heated liquid medium
- the side edges can be provided with heating devices for increased heat supply.
- the heating device is designed to be controllable in such a way that the supply of heat generates a temperature in the side edges which ensures a desired lubricating film of melted water which is adapted to the ice conditions.
- the icebreaking ship is preferably provided with an approximately pontoon-shaped fore section with two side edges which form the greatest width of the underwater ship and which penetrate the water line which is narrowing behind them on the bow of the ship, such a foreship design with outlet openings for an exhaust gas / water mixture enables the overcoming of the problems in the known icebreakers caused by supplying heat. Because the entire outer skin of the ship's inclined front surface, along which broken ice floes are sliding, is heated, it is impossible to remove the frictional heat, so that even when the ship is at a standstill, a water-lubricating film is always retained, which has the double effect mentioned above broken ice floes on the icebreaking resistance. The supply of heat is carried out in such a way that a medium located above the outer skin, primarily ballast water or fuel, is kept at a constant temperature a few degrees above the melting point of the ice by means of heating devices.
- the water lubrication film thickness is optimally adapted to the respective icebreaking conditions, i.e. the temperature of the heating device can be adapted to the required lubricating film thickness.
- the water emerging from the outlet openings in the ship's bottom can be diverted and can be discharged transversely to the longitudinal axis of the ship without the addition of air or gas on the sides above the side edges.
- the end face 12 can have a corrugated profile or another suitable profile be provided, the indentations and elevations of the wave profile extending in the longitudinal direction of the hull. This increases the surface area of the outer skin and optimizes the heating of the outer skin.
- the outer skin 13 of the end face 12 of the fore ship 10 is preferably heated in that area of the outer skin in which the broken ice floes 61a, 61b slide along, but heating of the entire outer skin of the hull in the underwater area is also possible.
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Description
Die Erfindung betrifft ein eisbrechendes Schiff mit einem oberhalb der Wasserlinie liegenden, pontonförmigen Vorschiff, das parallel zueinander verlaufende Seitenwände und eine sich über die gesamte Schiffsbreite erstreckende und im Unterwasserschiff eine ebene und stark nach vorn geneigte oder von vorn nach hinten zunehmend querschiffs nach unten durchgewölbte oder durchgeknickt ausgebildete Stirnfläche aufweist, wobei die die größte Breite des Unterwasserschiffs bildenden Seitenkanten die an dem Schiffsbug hinter ihnen schmaler werdenden Wasserlinien durchdringen.The invention relates to an ice-breaking ship with a pontoon-shaped fore ship lying above the water line, the side walls running parallel to one another and a flat and strongly inclined forward or arched forward or backward in the underwater ship, which extends over the entire width of the ship or which is arched downwards from front to back has a bent end face, the side edges forming the greatest width of the underwater ship penetrating the water lines which are narrowing on the bow of the ship behind them.
Bei Schiffen mit traditionellen eisbrechenden Schiffsformen mit spitzen Bugen werden über die Schiffsaußenhaut, insbesondere im Wasserlinienbereich der keilförmigen Bugwasserlinien und der vorderen Schultern der Schiffsform sehr hohe Außenkräfte horizontal in die Eisfläche eingeleitet, wobei die Eisfläche durch Kompressions- und Biegebrüche zerstört wird. Die hohen Außenkräfte, besonders in diesen kritischen Außenhautzonen, führen zu sehr hohen, dem Biegebruch der Eisfläche und der Propulsion des Schiffes entgegenwirkenden Reibungskraft-Komponenten.In ships with traditional ice-breaking ship shapes with pointed bends, very high external forces are introduced horizontally into the ice surface via the ship's outer skin, especially in the waterline area of the wedge-shaped bow water lines and the front shoulders of the ship shape, the ice surface being destroyed by compression and bending fractures. The high external forces, especially in these critical outer skin zones, lead to very high friction force components which counteract the bending fracture of the ice surface and the propulsion of the ship.
Bei Schiffen mit günstiger Bugform zum Eisbrechen werden vor dem Schiff Bruchlinien im Eis erzeugt, die quer zur Schiffslängsachse verlaufen und somit Eisschollen erhalten werden, die zunächst eine Breite haben, die der Breite des Schiffskörpers entsprechen. Diese Eisschollen werden unter den Schiffskörper gedrückt, in einer gewissen Tiefe planmäßig in zwei Hälften zerbrochen und danach zu den Seiten abgeführt. Bei diesem Vorgang wird die Eisscholle mit ihrer ursprünglichen Oberfläche von der Außenhaut des Vorschiffs geführt. An ihrer Vorderkante stützt sich die Scholle gegen das ungebrochene Eis. Die Stützkraft, welche schräg von unten nach vorn gegen das ungebrochene Eis wirkt, ist in ihrer Wirkrichtung mit einer Komponente jener Kraft entgegengesetzt, welche das Eis vor dem Schiff in die eingangs geschilderte schiffsbreite Scholle zerkleinern soll; sie wirkt also brechkraftmindernd. Gleichzeitig muß das Schiff die Längskomponente dieser Kraft durch erhöhten Propellerschub aufbringen. Da auch die Längskomponente der Brechkraft durch den Schub des Propellers aufgebracht werden muß, wirkt sich die Abstützung der gebrochenen Scholle und aller hinter ihr liegenden Schollen nach vorn gleich zweifach im Propellerschub aus, wobei alle unter dem Schiffsboden "klebenden" Schollen gemeinsam zweifach wirken, und zwar erstens durch die dem Schub entgegengesetzte Reibkraftkomponente und zweitens durch die der brechenden Kraft entgegengesetzte Reibkraftkomponente. Die erste Reibkraftkomponente fördert somit einen höheren Propellerschub auch dann, wenn die Reibung einer anderen Umgebung als von dem vorne liegenden Eis aufgenommen wurde. Die zweite Komponente löscht einen Teil der brechenden Kraft aus, so daß das Schiff durch weitere Erhöhung des Schubes noch höher auf das Eis geschoben werden müßte, als wenn keine Reibkraft vorhanden wäre.In ships with a favorable bow shape for ice breaking, break lines are created in the ice in front of the ship, which run transversely to the longitudinal axis of the ship and thus ice floes are obtained which initially have a width that corresponds to the width of the hull. These ice floes are pressed under the hull, broken in half at a certain depth and as planned then led away to the sides. In this process, the ice floe is guided with its original surface from the outer skin of the bow. At its front edge, the plaice supports itself against the unbroken ice. The supporting force, which acts obliquely from below against the unbroken ice, is opposed in its direction of action with a component of the force which is intended to crush the ice in front of the ship into the ship-wide floe described at the beginning; it therefore has a refractive power-reducing effect. At the same time, the ship must apply the longitudinal component of this force through increased propeller thrust. Since the longitudinal component of the refractive power also has to be applied by the thrust of the propeller, the support of the broken floe and all the floes behind it affects twice in the propeller thrust, whereby all floes "sticking" under the ship floor work together twice, and first because of the frictional force component opposite to the thrust and secondly because of the frictional force component opposite to the breaking force. The first frictional force component thus promotes a higher propeller thrust even if the friction was absorbed in a different environment than the ice lying in front. The second component extinguishes part of the breaking force, so that the ship would have to be pushed onto the ice even higher by increasing the thrust than if there were no frictional force.
Aus der DE-A-21 12 334 ist ein Schiff mit Eisbrecherbug bekannt, dessen Rumpf in ein Unterwasser-Vorschiff mit zwei keilförmig ausgebildeten Eisbrechersteven übergeht, die zwischen sich eine Rinne einschließen. Am hinteren Ende der Rinne ist eine schneepflugartige Leitvorrichtung unter dem Schiffsboden angeordnet. Die dabei entstehenden vielen kleinen Eisschollen sind nicht unter die seitliche feste Eisdecke schiebbar, sondern sie schwimmen in den Zwischenraum zwischen dem Schiffskörper und der seitlichen festen Eisdecke auf und verursachen an der Schiffsaußenhaut eine erhöhte Reibung bzw. sie sammeln sich in der Rinne und gleiten mitschiffs unter dem Schiff bis in den Propellerbereich. Daher hat ein solches Schiff einen erhöhten Leistungsbedarf und die Propeller sind der schädigenden Wirkung von Eisschollen ausgesetzt.From DE-A-21 12 334 a ship with an icebreaker bow is known, the hull of which merges into an underwater foredeck with two wedge-shaped icebreaker legs which enclose a channel between them. At the rear end of the gutter is a snow plow-like guide arranged under the ship's floor. The resulting many small ice floes cannot be slid under the fixed ice sheet on the side, but float into the space between the hull and the fixed ice sheet on the side and cause increased friction on the ship's outer skin, or they collect in the channel and slide underneath the ship the ship to the propeller area. Therefore, such a ship has an increased power requirement and the propellers are exposed to the damaging effects of ice floes.
Des weiteren ist durch die EP-A-00 79 002 die Form eines Vorschiffs gemäß dem oberbegriff des Anspruchs 1, z.B. für Eisbrecher, bekannt. Hierzu ist ein Schiff für eine Fahrt in offenem oder eisbedecktem Wasser mit einem oberhalb der Wasserlinie liegenden, pontonförmigen Vorschiff, das parallel zueinander verlaufende Seitenwände und eine sich über die gesamte Schiffsbreite erstreckende und im Unterwasserschiff eine ebene und stark nach vorn geneigt ausgebildete Stirnfläche aufweist, die nach hinten zu in einen Mittelkiel übergeht, und mit einem Hinterschiff und mit in diesem untergebrachten Antriebseinrichtungen versehen ist, in der Weise ausgebildet, daß die Seitenkanten im Übergangsbereich der Vorschiffsseitenwände zur Stirnfläche in Seitenkantenlängsrichtung verlaufend gekrümmt und gegenüber der von den Vorschiffsseitenwänden gebildeten Ebenen seitlich derart hervortretend sind, daß der Abstand zwischen den unter der Konstruktionswasserlinie liegenden Seitenkanten die größte Breite des Unterwasserschiffes bildet, wobei die Unterseiten der Spanten zwischen den beiden Seitenkanten von dem Punkt der Schiffslänge an, an dem die Stirnfläche in den Mittelkiel übergeht, bis zu dem Punkt, an dem dieser den Schiffsboden erreicht, querschiffs nach unten durchgewölbt oder durchgeknickt ausgebildet sind. Aufgrund dieser konstruktiven Ausgestaltung soll ein Schiff mit einem geringen Leistungsbedarf für den Vortrieb ohne großen technischen, konstruktiven Aufwand und insbesondere mit eisbrechenden Eigenschaften geschaffen sein, wobei die Bedingungen für den Scherbruch einer einteiligen Scholle aus der festen Eisdecke noch günstiger gestaltet und die Führung der Scholle unter das Wasser bei verminderter Gefahr der Schollenzerkleinerung zu vielen Bruchstücken verbessert wird, so daß das seitliche Verbringen der Scholle unter die feste Eisdecke noch zuverlässiger erzielt wird.Furthermore, EP-A-00 79 002 discloses the shape of a foredeck according to the preamble of claim 1, for example for icebreakers. For this purpose, a ship is for a trip in open or ice-covered water with a pontoon-shaped foredeck above the waterline, which has parallel side walls and a frontal surface that extends across the entire width of the ship and in the underwater ship has a flat and strongly inclined forward surface merges towards the rear into a central keel, and is provided with a stern and with drive devices accommodated in it, in such a way that the side edges in the transition region of the fore-end side walls to the end face are curved in the longitudinal direction in the longitudinal direction and protrude laterally from the planes formed by the fore-end side walls are that the distance between the side edges below the construction water line forms the greatest width of the underwater ship, the undersides of the frames between the two side edges from the point of the ski length at which the end face merges with the middle keel, to the point at which it reaches the ship's bottom, transversely downwards are arched or buckled. Due to this design, a ship with a low power requirement for propulsion should be created without great technical, constructive effort and in particular with ice-breaking properties, the conditions for the shear fracture of a one-piece floe from the solid ice sheet being made even more favorable and the guidance of the floe under the water with reduced risk of clod crushing is improved to many fragments, so that the lateral placement of the floe under the solid ice sheet is achieved even more reliably.
Bei allen diesen eisbrechenden Schiffen wirkt sich die Abstützung der gebrochenen Eisscholle und der hinter dieser liegenden Eisscholle nach vorne mehrfach im Propellerschub aus. Diese Abstützung nach vorne wäre nicht erforderlich, wenn keine Reibungskräfte zwischen der Schiffshaut und der Eisoberfläche der untergetauchten Eisschollen vorhanden wären. Diese Reibungskräfte können nie ganz verhindert werden, jedoch hängt ihre Größe entscheidend von der Ausführung des Kontaktes zwischen der Eisoberfläche und der Schiffshaut ab. Von entscheidender Bedeutung ist dabei das Vorhandensein eines Schmierfilms zwischen der Schiffshaut und dem Eis. Selbst wenn kein Wasser in den Raum zwischen der Schiffshaut und dem Eis eindringen kann, bildet sich bei ausreichend großer Relativbewegung zwischen dem Schiff und dem Eis aufgrund der Reibungswärme von selbst ein Schmierfilm aus Schmelzwasser. Hinzu kommt noch, daß der thermische Zustand dieses Bereiches so beschaffen ist, daß die Schmelzwärme größer ist als die abgeführte Wärme. Dies trifft aber bei langsamen Schiffsbewegungen, d.h. im Grenzbereich der Eisbrechfähigkeit des Schiffes und bei sehr tiefen Außentemperaturen nicht mehr zu. Die bei solcher geringen Geschwindigkeit erzeugte nur kleine Reibungswärme wird durch das sehr kalte umgebende Eis und durch den ebenfalls sehr kalten Stahl der Schiffshaut schnell wieder abgeführt, so daß günstigstenfalls eine trockene Reibung mit der Folge einer sehr hohen Reibungskraft eintritt. Bei Stillstand der Bewegung kann es sogar zu einem Festfrieren der Eisscholle mit dem Stahl der Außenhaut kommen, so daß ein Lösen der Eisscholle vom Schiff nur mit erhöhtem Aufwand möglich ist.In all of these ice-breaking ships, the support of the broken ice floe and the ice floe behind it has multiple effects in the propeller thrust. This forward support would not be necessary if there were no frictional forces between the ship's skin and the ice surface of the submerged ice floes. These frictional forces can never be completely prevented, but their size depends crucially on the execution of the contact between the ice surface and the hull. The presence of a lubricating film between the hull and the ice is of crucial importance. Even if no water can penetrate the space between the ship's skin and the ice, if the relative movement between the ship and the ice is sufficiently large, a lubricating film of melted water will automatically form due to the frictional heat. In addition, the thermal state of this area is such that the heat of fusion is greater than the heat dissipated. However, this applies to slow ship movements, ie in the border area the icebreaking ability of the ship and at very low outside temperatures. The only small frictional heat generated at such a low speed is quickly dissipated again by the very cold surrounding ice and the very cold steel of the ship's hull, so that at best dry friction occurs with the consequence of a very high frictional force. When the movement stops, the ice floe can even freeze to the steel of the outer skin, so that the ice floe can only be detached from the ship with increased effort.
Durch die WO 83/04232 ist ein Eisgleitsystem zum Erleichtern des Durchganges eines Schiffes durch Eis führendes Wasser bekannt, wobei das Schiff einen Schiffsrumpf und Pumpmittel zum Einziehen von Wasser aus der See durch einen Eintritt in den Schiffsrumpf aufweist, mit einer ersten und einer zweiten Anzahl Austrittsöffnungen, die mit gegenseitigem Abstand in der Backbord- und der Steuerbordseite des Schiffsrumpfes unter der Kimme des Schiffes ausgebildet sind, mit einer Anzahl Strahlerzeuger, die jeweils einen Wassereintritt, einen Gaseintritt und einen Gas/Wasser-Austritt aufweisen und in dem Schiffsrumpf montiert sind, wobei jeder Gas/Wasser-Austritt jeweils einer Austrittsöffnung unmittelbar zugeordnet ist, und die einen Rohrabschnitt mit einer Verengung stromabwärts eines konvergierenden Abschnitts aufweisen, und mit Leitungen zur Kopplung des Austritts der Pumpmittel mit dem Wassereintritt, um mit jedem Strahlerzeuger eine Gas/Wassermischung zu erzeugen und sie durch die jeweils zugeordnete Austrittsöffnung auszugeben. Dieses Eisgleitsystem ist dabei so ausgebildet, daß jeder Strahlerzeuger eine Strahlpumpe ist, deren Saugkammer zumindest teilweise durch den konvergierenden Abschnitt gebildet ist und die eine Düsenanordnung mit einer konvergierenden Düse aufweist, welche weitgehend konzentrisch in dem Rohrabschnitt montiert ist und in ihm eine Wasserströmung nahe dem konvergierenden Abschnitt abgibt, und daß die Düsenanordnung einen Vortex-Generator stromaufwärts der konvergierenden Düse und eine nicht unter Druck stehende Gasquelle aufweist, die mit jedem der Gaseintritte verbunden ist.WO 83/04232 discloses an ice guiding system for facilitating the passage of a ship through water carrying ice, the ship having a hull and pumping means for drawing water from the sea through an entry into the hull, with a first and a second number Outlet openings, which are formed at a mutual distance in the port and starboard side of the ship's hull under the rear sight of the ship, with a number of jet generators, each with a water inlet, a gas inlet and a gas / water outlet and which are mounted in the ship's hull, each gas / water outlet is directly associated with an outlet opening, and which have a pipe section with a constriction downstream of a converging section, and with lines for coupling the outlet of the pumping means to the water inlet in order to produce a gas / water mixture with each jet generator and through the jewe output assigned to ils. This ice guiding system is designed so that each jet generator is a jet pump, the suction chamber of which is at least partially is formed by the converging section and which has a nozzle arrangement with a converging nozzle, which is mounted largely concentrically in the pipe section and emits a water flow in it near the converging section, and that the nozzle arrangement has a vortex generator upstream of the converging nozzle and one not has pressurized gas source connected to each of the gas inlets.
Bei diesem Eisgleitsystem wird vom Prinzip der bekannten Wasserstrahlpumpe Gebrauch gemacht, bei der das durch den Pumpenkörper gedrückte bzw. strömende Wasser ein gasförmiges Medium, hier Luft, mitreißt. Zusätzlich ist die Strahldüse dieses Eisgleitsystems mit einer Wirbel erzeugenden Einrichtung versehen, die als Vortex-Generator ausgebildet ist. Eine Außenhauterwärmung wird mit diesem Eisgleitsystem nicht erreicht. Das durch die Austrittsöffnungen in der Schiffsaußenhaut gedrückte Wasser bewirkt lediglich ein Fernhalten gebrochener und aufschwimmender Eisschollen von der Schiffsaußenhaut, so daß der Reibungswiderstand zwischen Eisschollen bzw. Eisdecke verringert wird.In this ice guiding system, the principle of the known water jet pump is used, in which the water pressed or flowing through the pump body entrains a gaseous medium, here air. In addition, the jet nozzle of this ice guiding system is provided with a vortex generating device which is designed as a vortex generator. This ice skating system does not heat up the outer skin. The water pressed through the outlet openings in the ship's outer skin simply keeps broken and floating ice floes away from the ship's outer skin, so that the frictional resistance between ice floes or ice cover is reduced.
Nach der US-A-4,029,035 ist eine kombinierte Anordnung von Außenhauterwärmung von innen und Abgaserwärmung von außen durch Ausblasen von komprimierten Verbrennungsgasen bekannt. Für diese Erwärmung ist eine separate Heizeinrichtung vorgesehen. Die vorhandenen Abgase der Schiffsantriebsmaschine werden nicht zur Beheizung der Außenhaut des Schiffskörpers herangezogen. Derartige Heizeinrichtungen stellen Zusatzeinrichtungen dar, für die eine gesonderte Energieversorgung erforderlich ist. Derartige zusätzliche Heizeinrichtungen sind unwirtschaftlich. Hinzu kommt, daß ausschließlich eine Erwärmung der Außenhaut vorgesehen ist und keine Erwärmung der Stirnfläche eines pontonförmig ausgebildeten Vorschiffes bei einem eisbrechenden Schiff.According to US-A-4,029,035, a combined arrangement of outer skin heating from the inside and exhaust gas heating from the outside by blowing out compressed combustion gases is known. A separate heating device is provided for this heating. The existing exhaust gases from the ship's engine are not used to heat the outer skin of the ship's hull. Such heating devices represent additional devices for which a separate energy supply is required. Such additional heaters are uneconomical. In addition, there is only heating of the outer skin and no heating of the end face of a pontoon-shaped foredeck in an icebreaking ship.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem eisbrechenden Schiff den Eisbrechwiderstand durch Verminderung der auf das Vorschiff einwirkenden Adhäsions- und Reibungskräfte von Eis und von mit einer Schneedecke versehenen Eis, insbesondere der Kräfte ruhender Reibung bei einem Festkommen des Schiffes in Eishindernissen, zu verringern.The invention has for its object to reduce the icebreaking resistance in an ice-breaking ship by reducing the adhesive and frictional forces acting on the foredeck of ice and ice provided with a blanket of snow, in particular the forces of static friction when the ship comes to a halt in ice obstacles.
Dieser Aufgabe wird bei einem eisbrechenden Schiff gemäß der eingangs beschriebenen Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in an ice-breaking ship according to the type described above by the features specified in claim 1.
In den Außenhautzonen des Schiffskörpers, in denen eine verstärkte Reibung oder Adhäsionskräfte auftreten, sind Austrittsöffnungen vorgesehen, durch die ein Gemisch aus Außenwasser und heißen Abgasen der Maschinenanlagen ausgestoßen wird. Während bei den gebräuchlichen Eisdüsenanlagen durch Treibwasser in den als Ejektoren wirkenden Düsen Luft angesaugt wird, so daß am Ejektoraustritt ein Luft/Wasser-Gemisch entsteht, wird nach der erfindungsgemäßen Lösung ein Abgas/Wasser-Gemisch verwendet, wobei das Abgas der Maschinenanlage, d.h. der Schiffshauptantiebsmaschine, entnommen wird. Das für das Gemisch erforderliche Abgas der Schiffshauptantriebsmaschine wird zwischen dieser und dem Schalldämpfer von der zum Schornstein führenden Abgasleitung abgenommen. Das Abgas wird dabei über ein Gebläse den Düsen zugeführt und da die Düsen während des Betriebes als Ejektoren wirken, kann der Gebläsedruck niedrig gehalten werden. Die Abgastemperatur zwischen dem Abgaskessel und dem Schalldämpfer in der von der Schiffshauptantriebsmaschine kommenden Abgasleitung liegt je nach Art, Auslegung und Belastung der Schiffshauptantriebsmaschine über 180° C. Die Energiebelastung durch das verwendete Gebläse beträgt z.B. bei 20 Düsen und einem Gebläsedruck von 100 mm WS etwa 2 kW. Wird die Treibwasserzufuhr gestoppt, schützt das weiterhin aus der Düse austretende heiße Abgas die Anlagen vor dem Einfrieren.In the outer skin zones of the hull, in which increased friction or adhesive forces occur, outlet openings are provided through which a mixture of external water and hot exhaust gases from the machine systems is expelled. While in conventional ice nozzle systems, air is sucked in by driving water in the nozzles acting as ejectors, so that an air / water mixture is formed at the ejector outlet, an exhaust gas / water mixture is used according to the solution according to the invention, the exhaust gas from the machine system, ie the Main ship's engine is removed. The exhaust gas of the ship's main propulsion engine required for the mixture is taken from the exhaust pipe leading to the chimney between it and the muffler. The exhaust gas is fed to the nozzles via a blower and since the nozzles can act as ejectors during operation the blower pressure should be kept low. The exhaust gas temperature between the exhaust gas boiler and the muffler in the exhaust pipe coming from the ship's main propulsion engine is over 180 ° C, depending on the type, design and load of the ship's main propulsion engine kW. If the supply of motive water is stopped, the hot exhaust gas that continues to emerge from the nozzle protects the systems against freezing.
Der Vorteil der Verwendung eines Abgas/Wasser-Gemisches liegt darin, daß das Düsensystem von der kalten Außenluft unabhängig ist. Je nach Abgasmenge, Abgastemperatur und Treibwassermenge tritt sogar eine geringe Erwärmung des Teibwassers in der Düse auf. Bei geschlossenen Treibwasserarmaturen erfolgt eine ständige Beheizung der Düsen und der Düsenaustritte durch das austretende Abgas als Schutz vor dem Einfrieren. Die Einrichtung zur Herabsetzung des Eisreibungswiderstandes mit den Düsen ist vorzugsweise in der geneigten Stirnfläche des Vorschiffs vorgesehen, jedoch auch eine Anordnung der Düsen im gesamten Schiffskörperaußenhautbereich, d.h. in allen kritischen Außenhautzonen, ist möglich, wobei die Anordnung im Bereich des Vorschiffs bevorzugt ist, um hier zur Erwärmung der Außenhaut der Stirnfläche beizutragen.The advantage of using an exhaust gas / water mixture is that the nozzle system is independent of the cold outside air. Depending on the amount of exhaust gas, the temperature of the exhaust gas and the amount of propellant water, there is even a slight heating of the partial water in the nozzle. When the motive water fittings are closed, the nozzles and the nozzle outlets are constantly heated by the escaping exhaust gas as protection against freezing. The device for reducing the resistance to ice friction with the nozzles is preferably provided in the inclined end face of the bow, but also an arrangement of the nozzles in the entire outer hull area, i.e. in all critical outer skin zones is possible, the arrangement in the area of the fore ship being preferred in order to contribute to the heating of the outer skin of the end face.
Das Abgas/Wasser-Gemisch wird den Außenhautzonen des Schiffskörpers, in denen eine stärkere Eisreibung oder Adhäsionskräfte auftreten, vom Innenraum des Schiffskörpers her zugeführt. Diese Erwärmung erfolgt vorzugsweise von Innen durch Anordnung von an die Außenhaut des Schiffskörpers grenzenden Tanks oder Kammern für Wasser, Betriebsstoffe oder Flüssigladung, wobei die Tankflüssigkeiten durch Erwärmung auf mindestens eine etwas oberhalb des Gefrierpunktes des Außenwassers liegende Temperatur erfolgt. Die Erwärmung vom Innenraum des Schiffskörpers kann jedoch auch durch Entlangführen heißer Maschinengase an den erforderlichen Außenhautflächen oder durch Entlangfördern heißer Betriebsflüssigkeiten an den erforderlichen Außenhautflächen erfolgen.The exhaust gas / water mixture is fed from the interior of the hull to the outer skin zones of the hull, in which there is greater ice friction or adhesive forces. This heating is preferably carried out from the inside by arranging tanks or chambers for water, operating materials or liquid cargo which adjoin the outer skin of the ship's hull, the tank liquids by heating to at least a temperature slightly above the freezing point of the outside water. However, heating from the interior of the hull can also take place by passing hot machine gases along the required outer skin surfaces or by conveying hot operating fluids along the required outer skin surfaces.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
- Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht die Anordnung einer mittels eines Abgas/Treibwassergemisches betriebenen Düse in der Außenhaut der geneigten Stirnfläche eines pontonförmig ausgebildeten Vorschiffs,
- Fig. 2 in einer schematischen Ansicht den Betrieb der Düse mittels Abgas, welches der von der Schiffshauptantriebsmaschine kommenden Abgasleitung entnommen wird, und
- Fig. 3 in einer Seitenansicht das Vorschiff eines eisbrechenden Schiffes mit einer Außenhauterwärmungseinrichtung.
- 1 is a schematic side view of the arrangement of a nozzle operated by means of an exhaust gas / propellant mixture in the outer skin of the inclined end face of a pontoon-shaped foredeck,
- Fig. 2 is a schematic view of the operation of the nozzle by means of exhaust gas, which is taken from the exhaust pipe coming from the main engine of the ship, and
- Fig. 3 is a side view of the bow of an icebreaking ship with an outer skin heating device.
In den Fig. 1 und 3 ist als Ausführungsbeispiel ein pontonförmiges Vorschiff 10 eines Schiffskörpers 100 eines eisbrechenden Schiffes bezeichnet. Dieses eisbrechende Schiff weist im Vorschiff 10 eine über einen wesentlichen Teil der Schiffsbreite sich erstreckende, nach vorn oben geneigte Stirnfläche 12 auf. Diese Stirnfläche 12 ist an ihren äußeren seitlichen Rändern durch zwei in Längsrichtung vorzugsweise teilweise gekrümmte Seitenkanten 14 begrenzt, von denen in den Fig. 1 und 3 nur die eine Seitenkante sichtbar dargestellt ist. Diese Seitenkanten 14 können gegenüber dem darüberliegenden Schiffskörper seitlich hervortreten. Die Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 kann von vorn nach hinten zunehmend querschiffs nach unten durchgewölbt oder durchgeknickt sein; neben einer ebenen Ausgestaltung der stark nach vorn geneigt ausgebildeten Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 kann diese Stirnfläche 12 auch konvex oder konkav gewölbt sein. Seitlich geht die Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 in Seitenwände 11 über; von diesen beiden Seitenwänden ist in den Fig. 1 und 3 nur eine Seitenwand sichtbar dargestellt. Die Außenhaut der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 ist bei 13 angedeutet.1 and 3, a pontoon-
Im Bereich der Außenhaut 13 des Schiffskörpers 100 und/ oder in der Außenhaut der geneigten Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10, also im Bereich des Vorstevens, ist eine Einrichtung 20 zur Herabsetzung des Eisreibungswiderstandes vorgesehen (Fig.1).In the area of the
Diese Einrichtung 20 zur Herabsetzung des Eisreibungswiderstandes besteht aus einer Anzahl von in der Außenhaut 13 bzw. in der Außenhaut der Stirnfläche 12 ausgebildeten Austrittsöffnungen 21, durch die ein Gemisch aus Außenwasser und heißen Abgaben der Maschinenanlage 26 ausgestoßen wird. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Außenhaut 13 der Stirnfläche 12 eine Austrittsöffnung 21 dargestellt. Im Bereich dieser Austrittsöffnung 21 ist eine Düse 22 angeordnet,die als Ejektor ausgebildet ist, was bei 23 angedeutet ist. Über 24 erfolgt die Treibwasserzuführung zu der Düse 22,während in Pfeilrichtung 25 die Zufuhr von Abgas erfolgt, und zwar über entsprechend vorgesehene, in der Zeichnung nicht dargestellte Rohrleitungen.This
Die Austrittsöffnungen sind in der Außenhaut überall dort vorgesehen, wo kritische Außenhautzonen warm gehalten werden sollen, um die an der Außenhaut 13 des Schiffskörpers 100 wirkenden Reibungskräfte durch Schnee und Eis zu vermindern.The outlet openings are provided in the outer skin wherever critical outer skin zones are to be kept warm in order to reduce the frictional forces caused by snow and ice acting on the
Die Abnahme des Abgases für die Düsen 22 erfolgt von der Abgasleitung 28, die von der Schiffshauptantriebsmaschine 26 kommt und in den Schornstein 30 geführt wird. In der Abgasleitung 28 sind entsprechend Fig.2 ein Abgaskessel 27 und ein Schalldämpfer 29 angeordnet. Die Abnahme des Abgases zu den Düsen 22 erfolgt vorzugsweise zwischen dem Abgaskessel 27 und dem Schalldämpfer 29 über eine in die Abgasleitung 28 mündende Leitung 28a, die zu der Düse 22 bzw. den Düsen 22 führt, wobei in diese Leitung 28a ein Gebläse 32 eingeschaltet ist. Über dieses Gebläse 32 wird Abgas der Abgasleitung 28 entnommen und der Düse 22 zugeführt. Die Zufuhr des Abgases zu der Düse 22 ist über eine bei 33 angedeutete Drei-Wege-Klappe regelbar. Die Rückführung des Abgases von der Drei-Wege-Klappe erfolgt über die Leitung 28b wieder in die Abgasleitung 28, und zwar wie dies aus Fig.2 ersichtlich ist, zwischen dem Schalldämpfer 29 und dem Schornstein 30.The exhaust gas for the
Das von der Abgasleitung 28 abgezogene Abgas weist in den meisten Fällen eine Temperatur auf, die über 180° liegt. Bei höheren Abgastemperaturen ist die Möglichkeit gegeben, durch in die Leitung 28a eingeschaltete Wärmeaustauscher die Abgastemperatur auf die jeweils erforderliche oder gewünschte Temperatur zu bringen.In most cases, the exhaust gas drawn off from the
Die Anordnung der Düsen 22 erfolgt vorzugsweise in der Außenhaut 13 des Schiffskörpers, und zwar in den kritischen Außenzonen, die warm gehalten werden sollen oder in der Außenhaut der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10, wie in Fig.1 dargestellt. Die Anzahl der vorgesehenen Düsen 22 wird sich jeweils nach der Größe der warm zu haltenden Zone oder der Stirnfläche 12 richten. Es besteht jedoch darüber hinaus auch die Möglichkeit, in weiteren Vorschiffsbereichen oder in der Außenhaut des sich an das Vorschiff anschließenden Schiffskörpers im Unterwasserbereich Düsen anzuordnen, vermittels der eine Herabsetzung des Eisreibungswiderstandes vorgenommen werden kann, wobei dann auch alle diese Düsen mit einem Gemisch aus Abgas/Treibwasser betrieben werden.The arrangement of the
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform zeigt ein Vorschiff 10 für ein eisbrechendes Schiff mit geneigter, vorzugsweise ebener Stirnfläche 12, die auch als konvex oder konkav gewölbte Fläche ausgebildet sein kann. Die Außenhaut 13 der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 ist ebenfalls mit einer Einrichtung 120 zur Herabsetzung des Eisreibungswiderstandes versehen, wobei jedoch diese Einrichtung 120 aus einer die geneigte Stirnfläche 12 bzw. die Außenhaut 13 dieser Stirnfläche 12 erwärmenden Vorrichtung 50 besteht, so daß die Stirnfläche 12, soweit diese Reibungskontakt mit gebrochenem Eis hat, durch Zufuhr von Wärme auf einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Eises gehalten wird. Die feste Eisdecke ist in Fig.3 bei 60 angedeutet und mit 61 sind die gebrochenen Eisschollen bezeichnet, wobei von den gebrochenen Eisschollen 61 die Eisschollen 61a,61b an der Außenwand 13 der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 entlanggleiten.The embodiment shown in FIG. 3 shows a
Die Außenhautzonen des Schiffskörpers, in denen eine stärkere Eisreibung oder Adhäsionskräfte auftreten, können auch vom Innenraum des Schiffskörpers her erwärmt werden, wobei diese Erwärmung durch Anordnung von an die Außenhaut des Schiffskörpers grenzenden Tanks oder Kammern 51 für Wasser, Betriebsstoffe oder Flüssigladung, wobei die Tankflüssigkeiten durch Erwärmung auf mindestens eine etwas oberhalb des Gefrierpunktes des Außenwassers liegende Temperatur gebracht wird, oder durch Entlangführen heißer Maschinengase an den erforderlichen Außenhautflächen erfolgt. Auch kann die Erwärmung vom Innenraum des Schiffskörpers aus durch Entlangfördern heißer Betriebsflüssigkeiten an den erforderlichen Außenhautflächen erfolgen.The outer skin zones of the hull, in which there is greater ice friction or adhesive forces, can also be heated from the interior of the hull, this heating by arranging tanks or chambers 51 for water, fuels or liquid charge adjacent to the outer skin of the hull, the tank liquids being brought to at least slightly above the freezing point of the outside water by heating, or by passing hot machine gases along the necessary ones Outer skin surfaces are made. The heating can also take place from the interior of the hull by conveying hot operating fluids along the required outer skin surfaces.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die kritischen Außenhautzonen durch eine wellenförmige Ausgestaltung der Außenhaut flächenmäßig zu vergrößern, und damit die Wärmeeinbringung zu verstärken. Bei zweckmäßiger Anordnung des Wellenprofils in Richtung der Stromlinien können gleichzeitig Slamming-Erscheinungen im Seegang gemildert werden.An advantageous embodiment of the invention consists of enlarging the surface area of the critical outer skin zones by means of a wave-shaped configuration of the outer skin, and thus increasing the heat input. If the wave profile is arranged appropriately in the direction of the streamlines, slamming phenomena in the sea can be alleviated at the same time.
Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Stirnfläche 12 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Kammersystem zu versehen, durch das erwärmte, d.h. heiße Abgase oder ein erwärmtes flüssiges Medium ständig hindurchgeleitet wird, welches seine Wärme an die Außenhaut 13 abgibt und diese auf die jeweils gewünschte Temperatur gebracht wird.Furthermore, there is the possibility of providing the
Ist das eisbrechende Schiff mit einem annähernd pontonförmigen Vorschiff mit zwei die größte Breite des Unterwasserschiffs bildenden Seitenkanten, die die an dem Schiffsbug hinter ihnen schmaler werdende Wasserlinie durchdringen, versehen, so können die Seitenkanten mit Heizeinrichtungen für eine erhöhte Wärmezufuhr versehen sein. Die Heinzeinrichtung ist derart regelbar ausgebildet, daß die Wärmezufuhr in den Seitenkanten eine Temperatur erzeugt, die einen den Eisverhältnissen angepaßten gewünschten Schmierfilm aus Schmelzwasser sicherstellt.If the icebreaking ship is provided with an approximately pontoon-shaped fore-ship with two side edges which form the greatest width of the underwater ship and which penetrate the water line which is narrowing behind them on the bow of the ship, the side edges can be provided with heating devices for increased heat supply. The heating device is designed to be controllable in such a way that the supply of heat generates a temperature in the side edges which ensures a desired lubricating film of melted water which is adapted to the ice conditions.
Ist das eisbrechende Schiff vorzugsweise mit einem annähernd pontonförmigen Vorschiff mit zwei die größte Breite des Unterwasserschiffes bildenden Seitenkanten versehen, die die an dem Schiffsbug hinter ihnen schmaler werdende Wasserlinie durchdringen, so ermöglicht eine derartige Vorschiffsausgestaltung mit Austrittsöffnungen für ein Abgas/Wasser-Gemisch die Überwindung der bei den bekannten Eisbrechern aufgezeigten Probleme durch Zuführen von Wärme. Dadurch, daß die gesamte Schiffsaußenhaut der geneigten Stirnfläche des Vorschiffs, an welchem bereits gebrochene Eisschollen entlanggleiten, erwärmt werden, wird die Abfuhr der Reibungswärme unmöglich, so daß auch im Stillstand des Schiffes stets ein Wasserschmierfilm erhalten bleibt, der die eingangs erwähnte doppelte Wirkung der bereits gebrochenen Eisschollen auf den Eisbrechwiderstand herabsetzt. Die Wärmezufuhr wird dabei in der Weise durchgeführt, daß ein über der Außenhaut befindliches Medium, vornehmlich Ballastwasser oder Treibstoff, mittels Heizvorrichtungen auf einer konstanten Temperatur einige Grade über dem Schmelzpunkt des Eises gehalten wird.If the icebreaking ship is preferably provided with an approximately pontoon-shaped fore section with two side edges which form the greatest width of the underwater ship and which penetrate the water line which is narrowing behind them on the bow of the ship, such a foreship design with outlet openings for an exhaust gas / water mixture enables the overcoming of the problems in the known icebreakers caused by supplying heat. Because the entire outer skin of the ship's inclined front surface, along which broken ice floes are sliding, is heated, it is impossible to remove the frictional heat, so that even when the ship is at a standstill, a water-lubricating film is always retained, which has the double effect mentioned above broken ice floes on the icebreaking resistance. The supply of heat is carried out in such a way that a medium located above the outer skin, primarily ballast water or fuel, is kept at a constant temperature a few degrees above the melting point of the ice by means of heating devices.
Vorzugsweise ist die Wasserschmierfilmdicke den jeweiligen Eisbrechzuständen optimal angepaßt, d.h. die Temperatur der Erwärmungseinrichtung ist in Anpassung an die jeweils erforderliche Schmierfilmdicke anpaßbar. Das aus den Austrittsöffnungen im Schiffsboden austretende Wasser ist umleitbar und kann ohne Luftzusatz oder Gaszusatz an den Seiten oberhalb der Seitenkanten querab zur Längsachse des Schiffes ausgestoßen werden.Preferably, the water lubrication film thickness is optimally adapted to the respective icebreaking conditions, i.e. the temperature of the heating device can be adapted to the required lubricating film thickness. The water emerging from the outlet openings in the ship's bottom can be diverted and can be discharged transversely to the longitudinal axis of the ship without the addition of air or gas on the sides above the side edges.
Um mit einem möglichst kleinen Wärmebedarf eine optimale Wirkung zu erzielen, kann die Stirnfläche 12 mit einem Wellenprofil oder einer anderen geeigneten Profilierung versehen sein, wobei sich die Einziehungen und Erhebungen des Wellenprofils in Schiffskörperlängsrichtung erstrecken. Dadurch wird die Oberfläche der Außenhaut vergrößert und die Erwärmung der Außenhaut optimiert.In order to achieve an optimal effect with the smallest possible heat requirement, the
Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung der Außenhaut 13 der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 in demjenigen Bereich der Außenhaut, in dem die gebrochenen Eisschollen 61a, 61b entlanggleiten, jedoch auch eine Erwärmung der gesamten Außenhaut des Schiffskörpers im Unterwasserbereich ist möglich.The
Claims (4)
- Icebreaking ship with a pontoon-like foreship (10) lying above the waterline, which has sidewalls that proceed parallelly to each other and, extending across the entire width of the ship in the underwater hull, a plane frontal area (12) strongly inclined toward the front, or, from the front to the rear, constructed athwartships so as to be increasingly downwardly curved or downwardly bent, in which the lateral edges (14) form the greatest width of the underwater hull, which, on the ship's bow, penetrate waterlines that become narrower behind them, characterized in that, in order to reduce the forces of adhesion and the frictional forces acting upon the skin (13) of the inclined frontal area (12) of the foreship (10) produced by ice and by ice with a snow cover, more particularly the latent frictional forces when the ship is caught in ice obstacles, the waste gases of the waste gas-generating heat sources in the hull are supplied to the skin (13) or to the critical skin zones for the production of a film of liquid or a lubricating film on the ship's skin, the waste gases of the ship's main propelling engine (26) between the latter and the muffler (29) of the waste gas main (28) leading to the stack (30) being collected and supplied either unmixed or mixed with sea water to the skin (13) at such a temperature that the skin is maintained at a constant temperature which lies a few degrees above the melting point of the ice, and in which, in the skin (13), discharge orifices (21) for the waste gases or the waste gas and sea water mixture are provided.
- Icebreaking ship according to Claim 1, characterized in that critical skin zones of the hull (100) are heated from the interior of the hull.
- Icebreaking ship according to Claim 2, characterized in that the heating from the interior of the hull is effected by hot engine gases being conducted along the critical skin zones.
- Icebreaking ship according to any of Claims 1 to 3, characterized in that, within the area of the waterlines in the foreship (10) of the hull (100), a wave-like profile is disposed, whose wave troughs proceed in the streamline direction.
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