EP0260395A2 - Icebreaking ship - Google Patents
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- EP0260395A2 EP0260395A2 EP87109782A EP87109782A EP0260395A2 EP 0260395 A2 EP0260395 A2 EP 0260395A2 EP 87109782 A EP87109782 A EP 87109782A EP 87109782 A EP87109782 A EP 87109782A EP 0260395 A2 EP0260395 A2 EP 0260395A2
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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- 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 icebreaking ship.
- the supporting force which acts diagonally from the bottom to the front 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, with all floes "sticking" under the ship floor acting together twice, and firstly due to the frictional force component opposite to the thrust and secondly due to the frictional force component opposing 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 from the ice lying in front.
- the second component extinguishes part of the breaking force, so that the ship would have to be pushed even higher onto the ice by increasing the thrust than if there were no frictional force.
- EP-A 00 79 002 discloses the shape of a foredeck, 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 backwards into a middle keel, and with one Aft ship and provided with drive devices housed in it, designed in such a way that the side edges in the transition area of the fore-end side walls to the end face are curved in the longitudinal direction of the side edge and protrude laterally from the planes formed by the fore-end side walls in such a way that the distance between those below the construction waterline Side edges form the greatest width of the underwater ship, with the undersides of the frames between the two side edges from the point of the length of the ship at which the end face merges into the central keel to the point at which it
- the thermal state of this area is such that the heat of fusion is greater than the heat dissipated.
- this no longer applies to slow ship movements, ie in the limit range of 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.
- 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.
- the invention has for its object to reduce the icebreaking resistance in an ice-breaking ship by reducing the skin friction.
- an ice-breaking ship in which according to the invention to reduce the adhesive and frictional forces acting on the outer skin of the hull of snow and ice, in particular the forces of static friction when the ship gets stuck in ice obstacles, heat sources present in the hull Critical outer skin zones must be kept warm.
- One form of solution according to the invention provides: 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 the outside water and hot exhaust gases from the machine systems are 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 We take the ship's main propulsion machine. 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 fan and since the nozzles act as ejectors during operation, the fan pressure can be kept low.
- the exhaust gas temperature between the exhaust gas boiler and the muffler in the exhaust pipe coming from the main engine of the ship is over 180 ° C, depending on the type, design and load of the main engine of the ship 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 exhaust gas temperature and the amount of propellant water, the propellant water in the nozzle heats up slightly. 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 an arrangement of the nozzles in the entire hull outer skin area, ie in all critical outer skin zones, is possible, the arrangement in the area of the bow is preferred to contribute to the heating of the outer skin of the end face.
- the outer skin zones of the hull are heated from the interior of the hull.
- 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 taking place 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.
- the icebreaking ship is preferably 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, 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 already has the double effect mentioned above broken ice floes on the icebreaking resistance.
- the heat supply is carried out in such a way that a medium located above the outer skin, primarily ballast water or fuel, by means of heating directions at a constant temperature a few degrees above the melting point of the ice.
- a pontoon-shaped foredeck 10 of a hull 100 of an icebreaking ship is designated as an exemplary embodiment.
- This icebreaking ship has an essential in the foredeck 10 Part of the width of the ship extending, forward inclined front surface 12.
- 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, 3 to 5.
- 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, 3 to 5. 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 exhaust gases 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.
- energy sources present in the hull can also be used to generate higher frequency vibrations.
- 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. 2, 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 which leads into the exhaust gas line 28 and 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 returned from the three-way flap via line 28b back into the exhaust line 28, as shown in FIG. 2, between the silencer 29 and the chimney 30.
- the exhaust gas drawn off from the exhaust line 28 has a temperature which is above 180 ° C. 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. 1.
- 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.
- FIGS. 3 to 5 shows a bow 10 for an ice-breaking 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 ice friction resistance, 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 sheet 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 in increasing 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 heating device 50 for the outer skin 13 of the end face 12 of the bow 10, as shown in FIGS. 4 and 5, can be designed in a wide variety of ways. It is particularly advantageous if the heating device 50 consists of a pipeline system 51 which is guided along the relevant outer skin zones and through which a liquid or gaseous medium flows and which is kept at a constant temperature above the melting temperature of the ice by means of a heating device 52 becomes.
- the heating device 50 consists of a chamber 51 arranged above the inclined end face 12, which extends over the entire end face, whereby this chamber 51 may have the configuration shown in FIG. 4, but there is also the possibility of the chamber 51 to give the shape indicated at 51a.
- This chamber 51 is used to hold e.g. of water, ballast water, operating materials or liquid loads; however, the chamber 51 can also be filled with another, preferably liquid, medium.
- This medium e.g. Ballast water or fuel can be heated by means of a heating device 52 arranged outside or inside the chamber 51.
- the heating device 52 is arranged in the interior of the chamber 51, so that the heat transfer from the heating device 52 to the medium in the chamber 51 takes place directly. If the heating device 52 is arranged outside the chamber 51 in the bow 10, then the medium in the interior of the chamber 51 is circulated through a pipe system, not shown in the drawing, using a pump through this heating device 52, so that the medium in a chamber 51 always has the desired temperature.
- An electrical resistance heater can be used as the heating device 52, but heat exchangers can also be used which are operated, for example, with the exhaust gas of the ship's main propulsion machine, so that no additional energy sources are required for heating the device 52.
- heat exchangers can also be used which are operated, for example, with the exhaust gas of the ship's main propulsion machine, so that no additional energy sources are required for heating the device 52.
- other types of conventional heating devices can also be used. It is essential that the entire end face 12 or its outer skin 13 is kept at a temperature above the melting point of the ice by supplying heat.
- the outer skin 13 is preferably kept at a constant temperature and a few degrees above the melting point temperature of the ice.
- the arrangement of the chamber 51 is preferably carried out in the areas of the outer skin of the hull that are to be kept warm. In addition to a single chamber, several individual chambers can also be provided. Instead of chambers, containers can also be used that have contact with the outer skin to be heated, the containers then being made of
- FIG. 5 Another embodiment of a heating device 50 for the outer skin 13 of the bow 10 is shown in FIG. 5.
- the heating device 50 consists of a pipeline system 151, through which a gaseous or liquid medium is passed in a circuit, exhaust gases being used as the gaseous medium, which are taken from the main propulsion engine of the ship, or liquid media are used, which are indicated by a heating device indicated at 152 brought to the required temperature and then kept at this temperature.
- the circuit for the medium that heats the outer skin 13 is designated 153.
- the medium is circulated by means of a pump indicated at 154.
- the pipeline system 151 can consist of pipelines arranged on the inside of the outer skin 13 in the longitudinal direction of the hull, of pipelines running transversely to the longitudinal direction of the ship or of pipelines assembled in a grid.
- 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 heater Direction is designed so that the heat supply in the side edges generates a temperature that ensures a desired lubrication film of melt water adapted to the ice conditions.
- 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 be provided with a corrugated profile or another suitable profiling, the indentations and elevations of the corrugated 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 bow 10 is preferably heated in the 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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Abstract
Zur Verminderung der an der Außenhaut (13) des Schiffskörpers eines eisbrechenden Schiffes wirkenden Adhäsions- und Reibungskräfte von Schnee und Eis, insbesondere der Kräfte ruhender Reibung bei einem Festkommen des Schiffes in Eishindernissen, werden in dem Schiffskörper vorhandene und zur Verfügung stehende Wärmequellen verwendet, um die kritischen Außenhautzonen (13) des Schiffskörpers warmzuhalten, wobei ein Gemisch aus Außenwasser (24) und heißen Abgasen (25) der Maschinenanlagen (26) in den kritischen Außenhautzonen ausgestoßen wird. To reduce the adhesive and frictional forces of snow and ice acting on the hull (13) of the hull of an ice-breaking ship, in particular the forces of static friction when the ship comes to a halt in ice obstacles, existing and available heat sources are used in the hull to keeping the critical outer skin zones (13) of the hull warm, a mixture of outer water (24) and hot exhaust gases (25) from the machine systems (26) being expelled in the critical outer skin zones.
Description
Die Erfindung betrifft ein eisbrechendes Schiff.The invention relates to an icebreaking ship.
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, fracture lines are created in the ice in front of the ship, which run transverse 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 as planned and then removed 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 diagonally from the bottom to the front 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, with all floes "sticking" under the ship floor acting together twice, and firstly due to the frictional force component opposite to the thrust and secondly due to the frictional force component opposing 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 from the ice lying in front. The second component extinguishes part of the breaking force, so that the ship would have to be pushed even higher onto the ice 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 that enclose a channel between them. At the rear end of the gutter, a snow plow-like guide device is 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, 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 den 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 errreicht, 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, 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 backwards into a middle keel, and with one Aft ship and provided with drive devices housed in it, designed in such a way that the side edges in the transition area of the fore-end side walls to the end face are curved in the longitudinal direction of the side edge and protrude laterally from the planes formed by the fore-end side walls in such a way that the distance between those below the construction waterline Side edges form the greatest width of the underwater ship, with the undersides of the frames between the two side edges from the point of the length of the ship at which the end face merges into the central keel to the point at which it reaches the bottom of the ship, arched transversely downwards or are formed bent. 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 eisbrechenden Schiffen wirkt sich die Abstützung der gebrochenen Eisscholle und der hinter dieser liegenden Eisschollen nach vorne mehrfach im Propellerschub aus. Diese Abstützung nach vorne wäre nicht erforderlich, wenn keine Reibungskräfte zwischen der Schiffshaut und der Eisoberfläche der untergtauchten 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 ice-breaking ships, the support of the broken ice floe and the ice floes 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 ship's hull. The presence of a lubricating film between the hull and is of crucial importance the ice. 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 no longer applies to slow ship movements, ie in the limit range of 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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem eisbrechenden Schiff den Eisbrechwiderstand durch Verminderung der Außenhautreibung zu mindern.The invention has for its object to reduce the icebreaking resistance in an ice-breaking ship by reducing the skin friction.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein eisbrechendes Schiff vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß zur Verminderung der an der Außenhaut des Schiffskörpers wirkenden Adhäsions- und Reibungskräfte von Schnee und Eis, insbesondere der Kräfte ruhender Reibung bei einem Festkommen des Schiffes in Eishindernissen, in dem Schiffskörper vorhandene Wärmequellen zur Warmhaltung kritischer Außenhautzonen verwendet werden.To solve this problem, an ice-breaking ship is proposed, in which according to the invention to reduce the adhesive and frictional forces acting on the outer skin of the hull of snow and ice, in particular the forces of static friction when the ship gets stuck in ice obstacles, heat sources present in the hull Critical outer skin zones must be kept warm.
Eine erfindungsgemäße Lösungsform sieht vor:
In den Außenhautzonen des Schiffskörpers, in denen eine verstärkte Reibung oder Adhäsionskräfte auftreten, sind Austrittsöffnungen vorgesehen, durch die ein Gemisch aus Außen wasser 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 Schiffshauptantriebsmaschine, entnommen wir. 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.One form of solution according to the invention provides:
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 the outside water and hot exhaust gases from the machine systems are 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 We take the ship's main propulsion machine. 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 fan and since the nozzles act as ejectors during operation, the fan pressure can be kept low. The exhaust gas temperature between the exhaust gas boiler and the muffler in the exhaust pipe coming from the main engine of the ship is over 180 ° C, depending on the type, design and load of the main engine of the ship 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 Treibwassers 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 Vorschiffes 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 exhaust gas temperature and the amount of propellant water, the propellant water in the nozzle heats up slightly. 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 an arrangement of the nozzles in the entire hull outer skin area, ie in all critical outer skin zones, is possible, the arrangement in the area of the bow is preferred to contribute to the heating of the outer skin of the end face.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Außenhautzonen des Schiffskörpers, in denen eine stärkere Eisreibung oder Adhäsionskräfte auftreten,vom Innenraum des Schiffskörpers her erwärmt. 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 Außenwasers 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.According to a further feature of the invention, the outer skin zones of the hull, in which there is greater ice friction or adhesive forces, are heated from the interior of the hull. 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 taking place 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.
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 Waserlinie 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 Schiffsaußenhäut 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, däß ein über der Außenhaut befindliches Medium, vornehmlich Ballastwasser oder Treibstoff, mittels Heizvor richtungen 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-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, 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 already has the double effect mentioned above broken ice floes on the icebreaking resistance. The heat supply is carried out in such a way that a medium located above the outer skin, primarily ballast water or fuel, by means of heating directions at a constant temperature a few degrees above the melting point of the ice.
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 nähër 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,
- Fig. 3 in einer Seitenansicht das Vorschiff eines eisbrechenden Schiffes mit einer Außenhauterwärmungseinrichtung,
- Fig. 4 teils in einer Seitenansicht, teils in einem senkrechten Schnitt eine Ausführungsform der Außenhauterwärmungseinrichtung, bei der die Erwärmung mittels Ballastwassers oder Treibstoff erfolgt und
- Fig. 5 teils in Ansicht, teils in einem senkrechten Schnitt eine weitere Ausführungsform einer Vorschiffsaußenhauterwärmungsvorrichtung, die aus einem von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmten Rohrleitungssystem besteht.
- 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,
- 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,
- 3 is a side view of the bow of an icebreaking ship with an outer skin heating device,
- Fig. 4 partly in a side view, partly in a vertical section, an embodiment of the outer skin heating device, in which the heating takes place by means of ballast water or fuel and
- 5 partly in view, partly in a vertical section, a further embodiment of a foredeck outer skin heating device which consists of a pipeline system through which a liquid or gaseous medium flows.
In den Fig. 1, 3 bis 5 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, 3 bis 5 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, 3 bis 5 nur eine Seitenwand sichtbar dargestellt. Die Außenhaut der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 ist bei 13 angedeutet.1, 3 to 5, 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 Abgasen 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. Neben in dem Schiffskörper vorhandenen Wärmequellen können auch im Schiffskörper vorhandene Energiequellen zur Erzeugung höherer frequenter Schwingungen herangezogen werden.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°C 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 Eisreibungswiederstandes 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 bis 5 dargestellte Ausführungsform zeigt ein Vorschiff 10 für ein eisbrechendes Schiff mit geneigter, vorzugsweise ebenen 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 FIGS. 3 to 5 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
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 in increasing 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.
Die Erwärmungsvorrichtung 50 für die Außenhaut 13 der Stirnfläche 12 des Vorschiffs 10 kann, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, in verschiedenster Weise ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Erwärmungsvorrichtung 50 aus einem entlang der betreffenden Außenhautzonen geführten Rohrleitungssystem 51 besteht, das von einem flüssigen oder gasförmigen Medium im Kreislauf durchflossen ist und das mittels einer Heizvorrichtung 52 auf einer konstanten und über der Schmelztemperatur des Eises liegenden Temperatur gehalten wird.The
Nach Fig. 4 besteht die Erwärmungsvorrichtung 50 aus einer über der geneigten Stirnfläche 12 angeordneten Kammer 51, die sich über die gesamte Stirnfläche erstreckt, wobei diese Kammer 51 die in Fig. 4 gezeigte Ausgestaltung aufweisen kann, jedoch besteht auch die Möglichkeit, der Kammer 51 die bei 51a angedeutete Form zu geben.According to FIG. 4, the
Diese Kammer 51 dient zur Aufnahme z.B. von Wasser, Ballastwasser, Betriebsstoffen oder Flüssigladungen; jedoch kann die Kammer 51 auch mit einem anderen, vorzugsweise flüssigen Medium gefüllt sein. Dieses Medium, z.B. Ballastwasser oder Treibstoff, ist mittels einer außerhalb oder innerhalb der Kammer 51 angeordneten Heizvorrichtung 52 aufheizbar. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Heizvorrichtung 52 im Innenraum der Kammer 51 angeordnet, so daß der Wärmeübergang der Heizvorrichtung 52 auf das Medium in der Kammer 51 direkt erfolgt. Ist die Heizvorrichtung 52 außerhalb der Kammer 51 im Vorschiff 10 angeordnet, dann wird das Medium in dem Innenraum der Kammer 51 über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Rohrleitungssystem im Kreislauf unter Verwendung einer Pumpe durch diese Heizvorrichtung 52 geleitet, so daß das Medium in einer Kammer 51 immer die jeweils gewünschte Temperatur aufweist.This
Als Heizvorrichtung 52 kann eine elektrische Widerstandsheizung Verwendung finden, jedoch auch Wärmeaustauscher können zur Anwendung gelangen, die z.B. mit dem Abgas der Schiffshauptantriebsmaschine betrieben werden, so daß keine zusätzlichen Energiequellen für das Beheizen der Vorrichtung 52 erforderlich werden. Jedoch auch andersartig ausgebildete herkömmliche Heizvorrichtungen können zur Anwendung gelangen. Wesentlich ist, daß die gesamte Stirnfläche 12 bzw. deren Außenhaut 13 durch Zufuhr von Wärme auf einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Eises gehalten wird. Vorzugsweise wird die Außenhaut 13 auf einer konstanten und einige Grade über der Schmelzpunkttemperatur des Eises liegenden Temperatur gehalten. Die Anordnung der Kammer 51 erfolgt vorzugsweise in den Bereichen der Außenhaut des Schiffskörpers, die warm gehalten werden sollen. Neben einer einzigen Kammer können auch mehrere einzelne Kammern vorgesehen sein. Anstelle von Kammern können auch Behälter zur Anwendung gelangen, die mit der zu erwärmenden Außenhaut Kontakt haben, wobei dann die Behälter aus einem Material bestehen, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.An electrical resistance heater can be used as the
Eine weitere Ausführungsform einer Erwärmungsvorrichtung 50 für die Außenhaut 13 des Vorschiffs 10 ist in Fig. 5 dargestellt. Hier besteht die Erwärmungsvorrichtung 50 aus einem Rohrleitungssystem 151, durch das im Kreislauf ein gasförmiges oder flüssiges Medium hindurchgeleitet wird, wobei als gasförmiges Medium Abgase verwendet werden, die der Schiffshauptantriebsmaschine abgenommen werden, oder es werden flüssige Medien verwendet, die über eine bei 152 angedeutete Heizvorrichtung auf die jeweils erforderliche Temperatur gebracht und auf dieser Temperatur dann auch gehalten werden. Der Kreislauf für das die Außenhaut 13 erwärmende Medium ist mit 153 bezeichnet. Der Umlauf des Mediums erfolgt mittels einer bei 154 angedeuteten Pumpe. Das Rohrleitungssystem 151 kann aus in Schiffskörperlängsrichtung auf der Innenseite der Außenhaut 13 angeordneten Rohrleitungen, aus quer zur Schiffslängsrichtung verlaufenden Rohrleitungen oder auch aus gitterförmig zusammengestzten Rohrleitungen bestehen.Another embodiment of a
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 Temeperatur gebracht wird.Furthermore, there is the possibility of providing the
Ist das eisbrechende Schiff mit inem 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 Heizein richtung 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 heater Direction is designed so that the heat supply in the side edges generates a temperature that ensures a desired lubrication film of melt water adapted to the ice conditions.
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
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