DE2925688A1 - Verfahren zur unterstuetzung des drehens eines schiffes in vereisten gewaessern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Verfahren zur Unterstützung des

Drehens eines Schiffes in vereisten

Gewässern und Vorrichtung zur

Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung richtet sich auf ein die Drehung unterstützendes Verfahren und eine Vorrichtung für einen Eisbrecherfrachter und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen ein Ungleichgewicht der Kräfte zwischen dem Eis und den Backbord- sowie Steuerbordseiten des Rumpfes dadurch hervorgerufen wird, daß backbordseitig und steuerbordseitig im allgemeinen vertikale eisbrechende Oberflächen vorgesehen sind, wobei eine derselben wahlweise in Berührung mit der Eisabdeckung eingestellt sein kann, wobei die Drehung des Schiffes unterstützt wird.

Die Entdeckung von öl- und Naturgasgebieten in der Arktis führte zu einem vergrößerten Interesse an der Entwicklung von eisbrechenden Frachtschiffen für den Transport der dort gewonnenen Güter zu Raffinerien und Verbrauchern in entfernt angeordneten Märkten.

Frachtschiffe müssen wirksam arbeiten können, d.h. sie müssen eine ausreichende Geschwindigkeit bei recht niedrigem Kraftstoffverbrauch halten können. Diese Erfordernisse haben die Gestalt der Schiffe vorgeschrieben, und zwar mit einem niedrigen Wert des Schiffseiswiderstandes pro Frachtkapazitätseinheit. In der Vergangenheit sind Schiffe, die so ausgestaltet worden sind, daß sie diese Erfordernisse erfüllen, gekennzeich-

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net gewesen durch ziemlich große Verhältnisse zwischen Länge zu Breite des Schiffes, feine Bugformen und durch lange, parallele Mittelteile. Diese Schiffe arbeiten im Eis gut bei der Geradeausfahrt, haben aber eine schlechte Manövrierfähigkeit infolge der Einschnürung bzw. Verengung des langen parallelen Körpers in dem schmalen Kanal, der als Ergebnis der Gestalt des Schiffes durch das Eis geschnitten wird. Dieser Mangel der Möglichkeit, sich im Eis zu drehen, hat ernsthafte Probleme ergeben, da die Fähigkeit eines Schiffes, den Kurs zu ändern, um die hauptsächlich Eisgradbereiche zu vermeiden und in Docks oder Werften zu fahren, wesentlich ist sowohl für einen sicheren Betrieb als auch die Einhaltung kleinstmöglicher Transportzeiten und -kosten.

Man hat dann andere Schiffe gebaut, die in erster Linie als Eisbrecher arbeiten und die Frachter eskortieren, im Gegensatz zu den als eisbrechende Frachtschiffe dienenden Booten. Diese Schiffe mußten sowohl eine hohe Manövrierfähigkeit im Eis haben als auch einen breiten Kanal für die in diesem Kanal folgenden Frachtschiffe einschneiden. Die erforderliche Manövrierfähigkeit und der breite Kanal wurden durch die Schaffung eines dicken, runden Schiffskörpers bzw. Rumpfes mit einem ziemlich kleinen Verhältnis von Länge zu Schiffsbreite erhalten, in typischer Weise im Bereich von 4,0 bis 5,5, wie in der US-Patentschrift 857 766 beschrieben ist. Die Gesalt des Rumpfes dieser Art in der Wasserebene ermöglicht einen gewissen Grad der Drehung in der Begrenzung des Kanals, welcher durch die Schiffsbreite geschnitten ist. Ein solches großes Verhältnis zwischen Schiffsbreite zu Verschiebung macht eine solche

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Schiffskörpergestaltung jedoch als Frachtschiff ungeeignet, d.h. das große Verhältnis von Schiffsbreite zu Verschiebung führt zu einem recht hohen Energiebedarf pro Frachtkapazitätseinheit. Außerdem führt dieses große Verhältnis von Schiffsbreite zu Verschiebung auch zu einem erhöhten Offenwasserwiderstand pro Verschiebungseinheit.

Ein anderer bekannter Versuch zum Bau eines manövrierfähigen Frachtschiffes für eisbedeckte Gewässer ist der in der kanadischen Patentschrift 947 482 beschriebene Aufbau mit großer Schiffsbreite vorn. Aufgabe der bekannten Gestaltung mit großer Schiffsbreite vorn besteht darin, daß der Schiffsbug einen ausreichend breiten Kanal durch das Eis schneidet, so daß der ziemlich enge Mittelkörper und das Heck während einer Drehung nach außen schwenken können. Dieses Konzept fand auch Anwendung in dem umgebauten Tanker SS MANHATTAN. Zwar wird durch das Konzept mit großer Schiffsbreite vorn ein gewisser Grad an verbesserter Drehmöglichkeit im Eis vorgesehen, in gewissem Maße zeigt sich hier aber die gleiche Wirkung der dicken, runden Rümpfe von Begleitschiffen, wie oben erwähnt. Das heißt, die große Schiffsbreite erfordert eine größere Antriebskraft pro Verschiebeeinheit zum Durchbrechen des Eises, als bei gleichwertigen Schiffen erforderlich ist, die ziemlich hohe Verhältnisse zwischen Länge zu Schiffsbreite, feine Bugformen und lange, parallele Mittelkörperteile haben, und folglich wird die KraftstoffWirksamkeit einer verbesserten Manövrierfähigkeit geopfert.

Eine andere bekannte Ausführungsform eines manövrierfähigeren, eisbrechenden Frachtschiffes hat eine Rumpfform, die gekenn-

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zeichnet ist durch einen ausgeschöpften Abschnitt in der Nachbarschaft der eisbrechenden Wasserlinie rückwärtig von der Stelle der maximalen Schiffsbreite, wie z.B. in der US-Patentschrift 3 727 571 beschrieben ist· Die Form dieses Rumpfes ist ähnlich der des SS MANHATTAN-Rumpfes, wie oben erwähnt, mit der Ausnahme, daß die Frachtleistung dadurch erhöht ist, daß der Rumpf unter der eisbrechenden Wasserlinie auf seine maximale Schiffsbreite ausgebaucht ist. Wenn auch zu einem kleineren Ausmaß als bei der Rumpfform der SS MANHATTAN verliert doch auch diese Rumpfform Frachtleistung und Kraftstoffwirksamkeit für eine verbesserte Manövrierfahxgkeit.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Schiffsrumpfes, der auch in mit Eis bedeckten Gewässern sehr manövrierfähig ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher die Schaffung einer Manövriervorrichtung, die geeignet derart ausgestaltet ist, daß die Schiffsbugform in der Wasserebene während des Manövrierens im Eis geändert wird.

Ein anderer Gegenstand ist die Schaffung einer Manövriervorrichtung, welche die Form eines Schiffsbuges in der Wasserebene während des Manövrierens im Eis verändert, um ein Ungleichgewicht der Kräfte auf der Backbord- und Steuerbordseite des Schiffes hervorzurufen und dadurch eine im allgemeinen senkrecht wirkende Stoßkraft auf einer Seite des Schiffsbuges zu erzeugen.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, ein Verfahren zum Manövrieren eines Schiffes in mit Eis bedeckten Gewässern vorzusehen durch Schaffung eines Ungleichgewichtes der Kräfte

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zwischen der Eisabdeckung und der Backbord- sowie Steuerbordseite des Schiffes, wodurch sich zunehmend eine Stoßkraft auf einer Seite des Schiffsrumpfes ergibt.

Vorteilhaft ist ferner die Schaffung einer Vorrichtung mit einer im allgemeinen vertikal ausgerichteten, das Eis brechenden Oberfläche, die sowohl auf der Backbord- als auch auf der Steuerbordseite des Buges über der normalen Eisabdeckungswasserlinie beim Geradeausbetrieb angeordnet ist, sowie mit einem damit zusammenwirkenden Einstellmechanismus, der geeignet derart ausgestaltet ist, daß er wahlweise eine der backbordseitigen oder steuerbordseitigen Eisbrechvorrichtungen mit der Eisdecke in Kontakt bringt.

Speziell richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Unterstützung des Drehens und eine Vorrichtung zur Durchführungs des Verfahrens zur Benutzung bei dem Rumpf eines Schiffes, welches geeignet ausgebildet ist zum Navigieren in Gewässern mit einer Eisdecke. Der Rumpf weist sowohl backbordseitige als auch steuerbordseitige Teile auf, die eine schräg ansteigende oder abgeschrägte Gestaltung haben zum Aufbringen einer im allgemeinen symmetrisch verteilten Biegekraft auf die Eisdecke auf jeder Seite des Schiffes während der Geradeausvorwartsfahrt. Die die Drehung unterstützenden Elemente sind auf jedem der backbordseitigen und steuerbordseitigen Rumpfteile angeordnet. Die die Drehung unterstützenden Elemente sind während der Geradeausvorwartsfahrt mit der Eisdecke außer Berührung angeordnet. Jedes der die Drehung unterstützenden Elemente weist im allgemeinen vertikal ausgerichtete, eisbrechende Wandteile auf. Ein Einstellme-

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chanismus ist vorgesehen zum wahlweisen Einstellen einer der die Drehung unterstützenden, allgemein vertikal ausgerichteten, eisbrechenden Wandteile in Berührung mit der Eisdecke, während das andere die Drehung unterstützende Element außer Kontakt mit der Eisdecke gehalten wird. Ein verbessertes Drehen des Schiffes wird erreicht durch die Betätigung des Einstellmechanismus, um die im allgemeinen vertikal ausgerichteten, eisbrechenden Wandteile eines die Drehung unterstützenden Elementes mit der Eisdecke in Kontakt zu bringen. Wenn die im allgemeinen vertikal ausgerichtete, das Eis brechende Wand mit der Eisdecke in Kontakt ist, übt sie eine Brechkraft auf die Eisdecke aus, und während die andere Seite des Rumpfes weiterhin eine Biegekraft auf die Eisdecke ausübt, wird ein Ungleichgewicht der Brech- und Biegekräfte erzeugt, welches die Drehung des Schiffes untertützt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen Fig. 1A die Seitenansicht von kuppelartigen oder schwalbennestartigen Rumpfvorsprüngen einer Äusführungsform der Erfindung, die an einem eisbrechenden Frachtschiff angeordnet sind, unter Darstellung ihrer Ausrichtung während der Geradeausvorwärtsfahrt,

Fig. 1B eine ähnliche Seitenansicht wie Fig. 1A, jedoch unter Darstellung der Einstellung der blasen- bzw. schwalbennestartigen Vorsprünge während einer Steuerborddrehung ,

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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht schwalbennestartiger Rumpfvorsprünge und eines Rumpfes eines eisbrechenden Frachtschiffes, wie es in Fig. 1A dargestellt ist,

Fig. 3 eine geschnittene Draufsicht in der Wasserebene der schwalbennestförmigen Rumpfvorsprünge und des Rumpfes des eisbrechenden Frachtschiffes, wie es in Fig. 1A dargestellt ist, wie sie aussehen, wenn das Schiff für eine Backborddrehung im Eis nach steuerbord auf die Seite gelegt ist,

Fig. 4 die Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Bugform mit vertikalen Oberflächen über der normalen Eisbrecherwasserlinie versehen ist,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 4 gezeigten Ausfuhrungsform unter Darstellung der Rumpfform des eisbrechenden Frachtschiffes,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Ausführungsform, die in Fig. dargestellt ist, und zwar in der Wasserebene, wie sie aussehen würde, wenn das Schiff für eine Steuerborddrehung nach backbord gekrängt oder auf die Seite gelegt ist,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer modifizierten Ausführungsform der zweiten Ausführungsform für eine verbesserte Seefahrt,

Fig. 8A die perspektivische Ansicht des Vorderteils eines eisbrechenden Frachtschiffes unter Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei bewegliche Klappen zur Veränderung der Rumpfneigung während des Manövrierens vorgesehen sind,

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Fig. 8B eine Einzelheit einer einzigen Klappe, die bei der Ausführungsform der Fig. 8A vorgesehen ist,

Fig. 9 eine Schnittansicht eines Bugrahmens der in Fig. 8A gezeigten Ausführungsform unter Darstellung der Position der Klappen während einer Steuerborddrehung,

Fig. 10 eine Schnittansicht in der Wasserebene der Ausführungsform, die in Fig. 8A dargestellt ist, wie sie während einer Steuerborddrehung aussehen würde,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine asymmetrische Rumpfform und eine vertikale Brechkraft durch die Verlängerung oder das Vorstrecken einer Klappe aus dem Rumpf des eisbrechenden Frachtschiffes vorgesehen sind,

Fig. 12 eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Fig. 11 unter Darstellung einer verlängerten oder ausgestellten Steuerbordklappe für eine Backborddrehung und

Fig. 13 eine Schnittansicht durch die in Fig. 11 dargestellte Ausführungsform, in der Wasserlinie, unter Darstellung einer ausgestellten backbordseitigen Klappe für eine steuerbordseitige Drehung.

Im folgenden wird eine ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gegeben. Die Fig. 1A bis 3 zeigen eine Rumpfform 1 der allgemein für die Navigation in mit Eis bedeckten Gewässern geeigneten Art, und zwar mit schwalbennestförmigen Vorsprüngen 2 gemäß der Erfindung, die am Vorderteil 3 eines Rumpfes angebracht sind. Wie man in Fig. sieht, sind die schwalbennestartigen Vorsprünge 3 symmetrisch

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sowohl auf der Backbordseite 4 als auch auf der Steuerbordseite 5 des Rumpfes eingestellt. Die schwalbennestförmigen Vorsprünge 2 weisen eine Vorderkante 6, eine mittige Kante 7 und eine rückwärtige Kante 8 auf. Jede der Kanten 6, 7 und weist sich im allgemein vertikal erstreckende Wandoberfläche 9, 10 bzw. 11 auf. Die unteren Kantenoberflächen 12 der schwalbennestartigen Vorsprünge 2 stehen unter einem Winkel nach oben, wie man in Fig. 1A sieht, um das Wellenstampfen oder Wellenschlagen verhindern zu helfen, wenn das Schiff im offenen Gewässer fährt.

Die Rahmenlinien 14 - 20 zeigen die allgemeine Gestaltung des Rumpfes an, der eine im allgemeinen schräg zulaufende Gestaltung hat. In Fig. 1A zeigt die Linie 16a das obere Niveau einer Wassereisdecke bezüglich des Rumpfes, wenn das Schiff in einer geraden Vorwärtsrichtung durch mit Eis bedeckte Gewässer fährt. Es sei bemerkt, daß die schwalbennestartigen Vorsprünge 2 über der Eisdecke liegen und deshalb den Eisbrechwiderstand des Rumpfes nicht beeinträchtigen, wenn man geradeaus nach vorn fährt, und deshalb kann die Rumpfform unter der Wasserlinie in jeder gewünschten Weise für eine gerade Fahrt im Eis optimal gestaltet werden.

Die präzise Gestaltung und Einstellung der schwalbennestartigen Vorsprünge 2 kann variiert werden entsprechend der jeweiligen, speziellen Rumpfgestalt, der Rumpfaufbaufestigkeit, Dockbreitenbegrenzungen, erwarteten Eisbetriebsdicke und Schiffskrängung und Trimmfähigkeit. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß die schwalbennestartigen Vor Sprünge 2 sich über die maximale Schiffsbreite des Rumpfes hinaus nach außen er-

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strecken. Die Verlängerung oder das Herausragen der schwalbennestartigen Vorsprünge 2 über die maximale Rumpfbreite erlaubt einen erhöhten Kontakt mit einer gebrochenen Eiskante, welche durch das vordere Teil 22 des Buges erzeugt ist, und gestattet auch ein vergrößertes Spiel zwischen der nichtgebrochenen Eisschicht und der Seite des Schiffes auf der Außenseite einer Kurve oder Drehung. Dieser erhöhte Freiraum erlaubt ein gewisses Schwenken des Hecks nach außen, wodurch sich eine etwas engere Drehung ergibt. In den Fällen, bei denen Dockeinrichtungen eine minimale Schiffsbreite erfordern, können die schwalbennestartigen Vorsprünge auf dem Rumpf nach vorn bewegt werden, wodurch die Wirkung der Schwalbennestartigen Vorsprünge auf die Rumpfbreite verringert wird. Es ist bevorzugt, daß die blasenartigen oder schwalbennestförmigen Teile nicht weiter nach hinten angeordnet werden als an der Stelle der maximalen Schiffsbreite, weil eine solche Einstellung die Länge des Momentenarmes verringern würde, durch welchen die Brechkräfte arbeiten, wenn sie den Rumpf zum Drehen zwingen. Ein weiterer Vorteil ist dadurch erhältlich, daß sich die schwalbennestartigen Vorsprünge über die größte Schiffsbreite hinaus erstrecken, und dieser Vorteil besteht in einer sich ergebenden vergrößerten Fähigkeit, an den Seiten eines Kanals Abschneidungen vorzusehen, welcher durch den Durchlauf des Schiffes durch das Eis erzeugt wird, und zwar während der Drehungen "back and fill", d.h. Drehungen oder Wendungen, bei denen das Schiff wiederholt in dem Raum einiger weniger Schiffslängen zurückstößt und vorfährt, wodurch die Kanalseite mit jedem Durchlauf weggebrochen wird, bis ein genügend breiter Raum für eine enge Wendung oder Drehung freigelegt ist.

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Fig. 1B veranschaulicht die Position des Rumpfes bezüglich der das Wasser bedeckenden Eisschicht, wenn das Schiff ein Steuerbordmanöver durchführt. Der backbordseitige, schwalbennestförmige Vorsprung 2 ist in Berührung mit der Eisschicht abgesenkt worden. Fig. 2 veranschaulich eine perspektivische Ansicht des Rumpfes und eines schwalbennestformigen Vorsprunges 2. Fig. 3 ist eine Schnitt-Draufsicht in der Wasserebene, und zwar bei der ersten Ausführungsform, bei welcher eine Krängung nach steuerbord für eine Backborddrehung vorgenommen ist.

Die Fig. 4 bis 7 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Ausgestaltung des Rumpfbuges so modifiziert ist, daß vertikale Oberflächen an einer Stelle am Rumpf über der Höhe der Wasserschicht 16a vorgesehen sind, wenn das Schiff gerade nach vorwärts fährt. Die Einstellung oder Anordnung der im allgemeinen vertikalen Oberflächen 24 ist durch die Rahmenlinien 25 - 31 gezeigt bzw. angedeutet. Die Gelenklinie oder diejenige Stelle, an welcher der im allgemeinen angeschrägte Aufbau zu einem im allgemeinen vertikalen Aufbau wechselt, ist bei 32 gezeigt. Die Gelenklinie ist etwas über der Wasserlinie bei gerader Fahrt angeordnet, und die vertikale Oberfläche geht vorzugsweise nach oben mindestens ein wenig über die vorhergehende Manövrierwasserlinie hinaus. über der Manövrierwasserlinie kann sich der Rumpf wieder ausbauchen (wie in Fig. 7 gezeigt wird), wenn dies für eine richtige Seefahrt notwendig ist.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher bewegliche Klappen 36 die die Drehung un-

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terstützenden, im allgemeinen vertikalen, eisbrechenden Oberflächen vorsehen. Die beweglichen Klappen 36 sind symmetrisch auf der Backbord- und Steuerbordseite des Rumpfes in einer Höhe positioniert bzw. angeordnet, welche der Höhe der Eisdecke entspricht, wenn das Schiff geradeaus nach vorwärts fährt. Während der geraden Vorwärtsfahrt werden die Klappen sowohl auf der Backbord- als auch auf der Steuerbordseite des Schiffes in ihrer zurückgezogenen Position gehalten, d.h. in einer Position, welche der allgemeinen Kontur bzw. dem Aufbau des Rumpfes folgt. Die Klappen erstrecken sich vorzugsweise nach unten von der Eisbetriebswasserlinie, und zwar um einen Abstand, der größer ist als die Dicke der erwarteten Eisdecke, die man während des Betriebes antrifft. Ein Ausfahr- und Rückziehmechanismus ist für die Bewegung der Klappen zwischen der mit dem Rumpf in Übereinstimmung stehenden zurückgezogenen Position und der ausgestellten Position vorgesehen, welche die im allgemeinen vertikale Stellung ist. Diese Klappenaussteil- und -rückzieheinrichtung kann mechanis, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt werden, wobei es hier nicht so sehr auf die spezielle Einrichtung ankommt. Die Klappenausstell- und -rückzieheinrichtung sollte in der Lage sein, die eisbrechenden Kräfte zu überwinden, welche die Klappen beim Manövrieren antreffen. Die Rumpfkammern, welche die beweglichen Klappen stützen, können abgedichtet werden, um das Hereinfließen von Wasser oder Eis in den Rumpf zu verhindern. Die Lage und Gestalt der Klappen verändert sich je nach der Form und dem Aufbau eines speziellen Rumpfes, der Innenanordnung und der vorstehenden Eisbetriebsbedingungen· Die beweglichen Klappen vermeiden in vorteilhafter Weise die Notwendigkeit zum

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Trimmen oder Krängen des Schiffes während des Drehens, und sie verringern ferner den für das Andocken notwendigen Freiraum. Die Klappen 36 sind für das Zurückziehen und für das Ausfahren um ein längs verlaufendes Gelenk 38 angelenkt.

Die Fig. 11 bis 13 veranschaulichen eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Vorteile der schwalbennestartigen Vorsprünge 2 und der beweglichen Klappen 36 kombiniert sind. Der Aufbau 40 mit der beweglichen Klappe, der in den Fig. 11 bis 13 dargestellt ist, erlaubt die Benutzung einer einzigen Klappe auf jeder der Backbord- und Steuerbordseite des Rumpfes, im Gegensatz zu dem Vielfachklappenaufbau, wie er in den Fig. 8 bis 10 gezeigt ist. Gemäß Darstellung in den Fig. 11 und 13 ist die bewegliche Klappe 40 sowohl um eine vertikale Schwenkstelle 41 als auch um eine horizontale, sich längs erstreckende Schwenkstelle 42 angelenkt. Zwei Betätigungseinrichtungen 43 und 44 sind auf jeder Seite des Rumpfes vorgesehen zum Schwenken der Klappe 40 um die betreffende Vertikalschwenkstelle 41 und horizontale Schwenkstelle 42. Um eine Klappe zu veranlassen, ihre vertikale Eisbrechstellung einzunehmen, werden die Betätigungseinrichtungen 43 und 44 so betätigt, daß sie die rückwärtige Kante einer Klappe um die vordere Vertikalschwenkstelle 41 nach außen schwenken und das Bodenteil· der Klappe um die oben angeordnete, sich horizontal· erstreckende SchWenkste^e 42 nach außen schwenken. Alternativ können die beweglichen Klappen 40 nach hinten auf dem sich parallel erstreckenden Teil des Rumpfes angeordnet werden, wodurch nur eine einzige vordere vertikale Schwenkstelle erforderlich ist.

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Um das Schiff gemäß den Fig. 1A - 3 zu drehen, wird es auf eine Seite gelegt, wie z.B. in Fig. 1B veranschaulicht ist, und. zwar durch Verschieben des Schiffs gewichtes auf eine Seite, z.B. durch einen Krängungstank oder durch irgendein anderes bekanntes Verfahren. Um also ein Schiff bei einer Steuerborddrehung zu manövrieren, wird die Backbordseite des Schiffes abgesenkt, um den schwalbennestförmigen Vorsprung auf der Backbordseite des Rumpfes mit der Eisdecke in Berührung zu bringen. Das Ruder des Schiffes würde in der üblichen Weise betätigt, um das Boot zu wenden. Die im allgemeinen vertikalen Wände 9, 10 und 11 des backbordseitigen, schwalbennestartigen Vorsprunges 2 üben eine Brechkraft auf das Eis aus, während der steuerbordseitige, im allgemeinen gekrümmte Rumpfaufbau weiter eine Biegekraft auf das Eis ausübt. Es ist bekannt, daß die Biegefestigkeit des Eises viel geringer ist als die Kompressions- oder Brechfestigkeit des Eises, und sobald deshalb das Schiff nach vorn gedrückt wird, erzeugen die auf den im allgemeinen vertikalen Wänden des backbordseitigen, schwalbennestartigen Vorsprunges ausgeübten Kräfte eine Nettokraft bzw. eine sich ergebende Kraft, die den Schiffsbug nach rechts zu stoßen versucht, wodurch das Steuerbordmanöver unterstützt wird.

Die im allgemeinen vertikalen Wandteile 9, 10 und 11 des schwalbennestförmigen Vorsprunges 2 brauchen nicht perfekt vertikal zu sein, so lange die Veränderung aus der Vertikalen während der Eisberührung unter dem kritischen Winkel ist, d.h. dem Winkel, bei welchem die auf das Eis ausgeübte Kraft vom Brechen zum Biegen wechselt. Der kritische Winkel ist eine

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Funktion des Rumpf/Eiskoeffizienten der Gleitreibung. Speziell gilt für den kritischen Winkel " = tan (■< ) . Wenn also " = 0,20 gilt, dann würde ~ eine Veränderung von 11,3° aus der Vertikalen erlauben.

Die zweite, in den Fig. 4 bis 7 veranschaulichte Ausführungsform wird im wesentlichen in derselben Weise betrieben, wie oben unter Bezugnahme auf die Ausfuhrungsform nach den Fig. 1A bis 4 erwähnt, nämlich beim Wenden in mit Eis bedeckten Gewässern. Fig. 6 veranschaulicht das Aussehen des Rumpfes in der Wasserebene, wenn er backbordseitig gekrängt bzw. auf die Backbordseite gelegt ist, um eine Steuerborddrehung durchzuführen.

Die dritte Ausführungsform, die in den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist, sowie die vierte Ausführungsform nach den Fig. 11 bis 13 werden im wesentlichen in derselben Weise betrieben, so daß sie das Schiff bei der Durchführung eines Wendemanövers unterstützen. Das heißt, die Klappe oder die Klappen auf der Seite des Schiffen gegenüber der Wenderichtung werden so ausgefahren, daß sie eine im wesentlichen vertikale, eisbrechende Oberfläche bieten, welche gegen die Eisdecke drückt, wenn sich das Schiff in Vorwärtsrichtung bewegt. Wie oben erläutert, ist die Kraft des brechenden Eises auf der Seite des Schiffes gegenüber der Richtung der gewünschten Drehung größer als die Biegekräfte, die auf den gegenüberliegenden Seiten des Schiffes aufgebracht werden, und deshalb wird ein sich ergebendes oder Nettodrehmoment entwickelt, wodurch das Schiff bei seinem gewünschten Wendemanöver unterstützt wird. Die Fig. 9 bis 11 und 13 veranschaulichen die ausgefahrenen Klappen, wie sie

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das Schiff bei der Durchführung einer Steuerbordwendung untersützen, während Fig. 12 die ausgefahrene Klappe zeigt, wie sie stehen würde, wenn sie das Schiff bei der Durchführung eines Backbordmanövers unterstützen würde.

Die vorliegende Erfindung kann auch bei anderen speziellen Formen angewendet werden. Die hier beschriebenen Ausführungsformen sind deshalb lediglich zur Darstellung und nicht im Sinne der Beschränkung der Erfindung gedacht.

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Claims (13)

Dr. Hans-Heinrich Willrath f D - 6200 Wiesbaden 1 25.6.1979 Dr. Dieter Weber Postfach 6145 Τ-.· ι -J^i Tr ΐ η TC ~. Gustav-Freytag-Straße 25 Sf/Wh. DipL-Phys. Klaus Seifert 2925688 (0 6121) 37 2720 Telegrammadresse: WILLPATENT PATENTANWÄLTE Tdes 4 - Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd., 6-4, Tsukiji, 5-chome, Chuo-ku, Tokyo, 104 Japan Verfahren zur Unterstützung des Drehens eines Schiffes in vereisten Gewässern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Priorität: Serial No. 920 797 vom 30. Juni 1978 in USA Patentansprüche

1. Verfahren zum Drehen des Rumpfes eines Schiffes, wobei der Rumpf an der Backbord- und Steuerbordseite im allgemeinen vertikal ausgerichtete Eisbrecherexnrichtungen und Einstell-

Postsdiedi: Frankfurt/Main 67 63-602 Bank: Dresdner Bank AG, Wiesbaden, Konto-Nr. 276

einrichtungen aufweist für das wahlweise Einstellen einer der im allgemeinen vertikal ausgerichteten Eisbrecheroberflächen in Berührung mit einer Eisbedeckung oder außer Berührung mit dieser, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtungen derart betätigt werden, daß eine der im allgemeinen vertikal ausgerichteten Eisbrecheroberflächen mit der Eisdecke in Berührung gebracht wird und das Schiff in einer Vorwärtsrichtung vorgefahren wird, wodurch ein Ungleichgewicht der Kräfte zwischen der Eisdecke und den Backbord- und Steuerbordseiten des Rumpfes erzeugt wird und dieser gedreht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere zur Unterstützung der Drehung des Rumpfes eines Schiffes, gekennzeichnet durch im allgemeinen vertikal ausgerichtete Eisbrechereinrichtungen, die auf Backbord- und Steuerbordrumpfteilen eingestellt sind, und durch Einstelleinrichtungen zum wahlweisen Inberührungbringen einer der auf Backbord und Steuerbord im allgemeinen vertikal ausgerichteten Eisbrechereinrichtungen mit der Eisdecke zum Aufbrechen derselben, wobei ein Ungleichgewicht der Kräfte zwischen dem Eis und den Backbord- und Steuerbordseiten des Rumpfes erzeugt wird, wodurch eine sich ergebende Drehbewegung erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2) dadurch gekennzeichnet, daß die im allgemeinen vertikal ausgerichtete Eisbrechereinrichtung symmetrisch an jedem der Backbord- und Steuerbordrumpfteilen angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadarch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung zum wahlweisen Inbrechkontaktbringen

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einer der an Backbord und Steuerbord angeordneten, im allgemeinen vertikal ausgerichteten Eisbrechexnrxchtungen mit der Eisdecke Ballasteinrichtungen bzw. Einrichtungen, um ein Schiff in Gleichgewicht zu bringen, zum Krängen des Schiffes auf eine Seite aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im allgemeinen vertikal ausgerichtete Eisbrechereinrichtung eine Backbord- und Steuerbordklappeneinrichtung aufweist, die zwischen einer zurückgezogenen, nicht vertikalen Position und einer herausragenden, im wesentlichen vertikalen Position bewegbar ist, und daß die Einstelleinrichtung eine Verlängerungseinrichtung aufweist zum wahlweisen Herausstrecken einer der backbordseitigen oder steuerbordseitigen, beweglichen Klappeneinrichtungen zwischen der nichtvertikalen und der im wesentlichen vertikalen Position.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im allgemeinen vertikal ausgerichtete Eisbrechereinrichtung blasen- bzw. schwalbennestförmige Vorsprünge an den backbordseitigen und steuerbordseitigen Rumpfteilen über der Höhe der Eisdecke während der geraden Fahrt nach vorn aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im allgemeinen vertikal ausgerichtete Eisbrechereinrichtung im allgemeinen sich vertikal erstreckende obere Rumpfteile aufweist, die während der geraden Fahrt nach vorn über der Eisdecke angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei insbesondere der Schiffsrumpf für die Navigation in eisbedecketen Ge-

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wässern geeignet ist und backbordseitige sowie steuerbordseitige Teile aufweist, die eine schräge Gestaltung haben zum Aufbringen einer im allgemeinen symmetrisch verteilten Biegekraft auf die Eisdecke auf jeder Seite des Schiffes während der geraden Vorausfahrt, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Drehen unterstützende Einrichtung an jedem der backbordseitigen und steuerbordseitigen Rumpfteile angeordnet ist, wobei die die Drehung unterstützende Einrichtung während der Geradeausfahrt außer Berührung mit der Eisdecke eingestellt wird und im allgemeinen vertikal ausgerichtete Eisbrecherwandteile aufweist, und daß die Einstelleinrichtungen geeignet ausgestaltet sind für das wahlweise Einstellen einer der die Drehung unterstützenden Einrichtungen in Berührung mit der Eisdecke, während die andere der die Drehung unterstützenden Einrichtungen außer Berührung mit der Eisdecke gehalten wird, wobei beim Drehen des Schiffes die Einstelleinrichtung derart betätigbar ist, daß das im allgemeinen vertikal ausgerichtete Eisbrecherwandteil einer der die Drehung unterstützenden Einrichtungen in Kontakt mit der Eisdecke gebracht wird, die im allgemeinen vertikal ausgerichtete eisbrechende Wand in Berührung mit der Eisdecke eine Brechkraft auf die Eisdecke aufbringt, während die andere Seite des Rumpfes weiterhin eine Biegekraft auf die Eisdecke aufbringt, so daß das Ungleichgewicht der brechenden und Biegekräfte das Drehen des Schiffes untersützen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehung unterstützenden Einrichtungen symmetrisch auf jeder Seite der steuerbordseitigen und backbordseitigen Rumpfteile angeordnet sind.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtungen zum wahlweisen Einstellen der die Drehung unterstützenden Einrichtungen in Berührung mit der Eisdecke Ballasteinrichtungen bzw, Belastungseinrichtungen derart aufweisen/ daß das Schiff zum Krängen bzw. sich auf die eine Seite zu legen gebracht wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehung unterstützende Einrichtung backbordseitige und steuerbordseitige Klappeneinrichtungen aufweist, die zwischen zurückgezogenen und ausgestellten Positionen bewegbar sind und daß die Einstelleinrichtung Verlängerungseinrichtungen aufweist für die wahlweise Verlängerung einer der backbordseitigen oder steuerbordseitigen, beweglichen Klappeneinrichtungen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehung unterstützende Einrichtung schwalbennestartige bzw. kuppelartige Vorsprünge aufweist, die auf jedem der backbordseitigen und steuerbordseitigen Teile über der Eisdecke während der Geradeausfahrt positioniert sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehung unterstützende Einrichtung im allgemeinen sich vertikal erstreckende obere Rumpfteile aufweist, die während der geraden Vorausfahrt über der Eisdecke angeordnet sind.

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