FI79066B - Bubblingssystem. - Google Patents

Description

79066

PULPUTUSJÄRJESTELMÄ - BUBBLINGSSYSTEM

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen pulputusjärjestelmään.

Suomalaisessa patenttijulkaisussa 47061 selostetaan jäissä 5 kulkeville laivoille tarkoitettua ilmanpulputusjärjes telmää. Tämän tunnetun järjestelmän toiminta perustuu siihen, että syvällä vedenpinnan alla olevista aukoista puhalletaan suuria ilmamääriä, jolloin nousevat ilmakuplat aikaansaavat ylöspäin suunnatut vesivirrat. Nämä vesivirrat 10 toimivat laivan rungon ja ympäröivän jään välisenä voiteluai neena, joka pienentää laivan jäissäkulkuvastusta. On käytettävä niin suuria ilmamääriä, että nousevien ilmakuplien synnyttämät vesivirrat ovat selvästi havaittavissa veden pintaan muodostuvan harjanteen muodossa. Pulputusväliaineena 15 voidaan tietenkin käyttää muuta kaasua kuin ilmaa, esimerkik si pakokaasua, mikäli riittävän suuria määriä tällaista kaasua on käytettävissä. Mainitusta pulputusjärjestelmästä käytetään ammattikielessä lyhennelmää WABS (Wärtsilä Air Bubbling System) ja tätä lyhennelmää käytetään myös 20 seuraavassa.

Siitä huolimatta, että WABS-järjestelmää käytetään lähes kaikissa nykyaikaisissa jäänmurtajissa sekä myös suuressa määrässä vaikeissa jääolosuhteissa liikkuvissa kauppalaivoissa, järjestelmässä on myös haittapuolia. Tärkeimmät niistä 25 ovat suuri tehontarve ja vaikeus aikaansaada tehokasta pulputusta laivan kaikkein etummaisimmilla keula-alueella.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada entistä tehokkaammin toimiva WABS-järjestelmä, joka samalla antaa laivansuunnitteli j alle entistä suuremman vapauden sijoittaa pulputusaukkoja 30 haluamiinsa kohtiin. Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella ratkaisulla. On todettu, että rajoittamalla samanaikaisesti tapahtuvaa pulputusta 2 79066 vain tiettyihin pulputusaukkoihin, joiden aktivoiminen pulputukseen ohjataan esimerkiksi sekvenssimaisesti laivan pituussuunnassa, saadaan ainakin yhtä hyvä vaikutus ja tietyissä olosuhteissa jopa parempi vaikutus kuin tavanmukai-5 sella WABS-ratkaisulla. Keksinnön mukainen ratkaisu vaatii kuitenkin vähemmän pulputustehoa ja kompressoreiden lukumäärää voidaan pienentää esimerkiksi kolmesta yhteen. Koska kaikki pulputusaukot eivät samanaikaisesti suorita pulputusta, voidaan aukkoja sijoittaa ryhmittäin eri 10 korkeudelle, mikä tavanmukaisessa WABS-järjestelmässä on mahdollista vain rajoitetusti. Keksinnölle tyypillinen jaksottainen pulputus aiheuttaa sen, että ei-aktivoidut pulputusaukot täyttyvät vedellä, joka pulputuksen alkuvaiheessa työntyy ulos pulputusaukosta aiheuttaen tällöin 15 voimakkaan ympäröivään jäähän vaikuttavan impulssin. Veden impulssi on noin kaksi sataa kertaa ilman impulssia suurempi.

Paras tapa aikaansaada laivan pituussuunnassa jaksottaisesti vaihteleva pulputusta on jakaa pulputusjärjestelmä laivan pituussuunnassa peräkkäin asetettuihin ryhmiin. Nämä ryhmät 20 voidaan aktivoida pulputukseen siten, että pulputustoiminta ohjatusti siirtyy laivan pituussuunnasssa jatkuvien sekvenssien muodossa. Erikoistilanteessa pulputuksen aktivointi voi tapahtua halutussa kohdassa, mutta normaalitapauksessa aluksen liikkuessa tasaisella vauhdilla jääkentän 25 läpi on tehokkain tapa käyttää keksinnön mukaista järjestel mää se, että pulputusaktivointi jatkuvasti siirtyy aluksen pituussuunnassa, esim. nopeudella, joka vastaa aluksen etenemisnopeutta. Pulputusaktivointi voi siirtyä suunnassa aluksen keulasta taaksepäin tai päinvastaisessa suunnassa. 30 Valinta tehdään tilanteen mukaan.

Pulputusryhmien pituus aluksen pituussuunnassa voi edullisesti olla suurin piirtein sama kuin aluksen paksussa jäässä murtamien jääpalojen pituus. Useat eri tutkijat ovat osoittaneet, että liikkuvan laivan murtaessa jäätä murrettu-35 jen jääpalojen pituus on riippuvainen jään paksuudesta.

Koska jäänmurtaja suunnitellaan tiettyä maksimijääpaksuutta li 3 79066 varten, on jään paksuus jäänmurtajan työskentelyalueella jäänmurtajan suunnittelussa keskeinen lähtöarvo. Näin ollen myös pulputusjärjestelmää voidaan suunnitella käyttämällä toiminta-alueella esiintyvän jään maksimipaksuutta lähtöarvo-5 na. Käytännössä tämä ajattelutapa johtaa siihen, että pulputusryhmien pituus aluksen pituussuunnassa yleensä on 8...20 m, mieluimmin 10...16 m.

Pulputusta voidaan käytännössä ohjata yksinkertaisella tavalla siten, että paineen alaista ilmaa tai muuta kaasua 10 syötetään haluttuun pulputusryhmään usealle ryhmälle yhteisen monitieventtiilin kautta. Monitieventtiili voi esimerkiksi olla siten rakennettu, että siinä on pyörivä reiällinen levy, joka toimii venttiilin sulkukappaleena. Asettamalla levyn reiän tietyn pulputusryhmän syöttökanavan 15 kohdalle tämä kanava yhdistetään pulputusväliaineen syöttölaitteeseen ja ko. pulputusryhmä aktivoituu. Voidaan myös ajatella, että jokaisella pulputusryhmällä on oma sulkuventtiilinsä ja että näiden sulkuventtiilien toimintaa ohjataan halutulla tavalla.

20 Pulputusjärjestelmän rakenne monimutkaistuu, jos käytetään turhan monta pulputusryhmää. On osoittautunut, että pulputusryhmien lukumäärää laivan kummallakin puolella erikseen laskettuna ei yleensä kannata nostaa viittä korkeammaksi.

25 Keksintö kohdistuu myös laivaan tai alukseen, joka on varustettu keksinnön mukaisella ilmanpulputusjärjestelmällä. Tällöin on tärkeää, että laivan rungon rakenne ja vahvuus on sopiva vaikeissa jääolosuhteissa liikkuvalle laivalle. Keksinnön mukaista pulputusjärjestelmää ei kannata asentaa 30 laivaan tai alukseen, jolla ei voida liikkua suhteellisen ankarissa jääolosuhteissa.

Keksintöä selotetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen jossa, kuvio 1 kaaviomaisesti esitää keksinnön mukaisen 4 79066 pulputusryhmän rakennetta, kuvio 2 kaavioina!sesti esittää keksinnön mukaisen pulputusjärjestelmän soveltamista jäätä murtavaan alukseen.

5 Piirustuksessa tarkoittaa 1 laivan ulkolaitaa ja 2 ulko laidassa olevia pulputusaukkoja. Pulputusaukot on jaettu ryhmiin, joilla on yhteinen syöttöputki 3 pulputusvä-liainetta varten. Kuviossa 1 on esitetty vain kolme pulputusryhmää, mutta keksinnön soveltamisessa voidaan 10 käyttää useampiakin pulputusryhmiä. Järjestelmään kuuluu myös kompressori 4, joka syöttää suhteellisen suuria määriä paineenalaista pulputusväliainetta, mieluimmin ilmaa. Kompressorin 4 syöttämä paineilma virtaa pääsyöttöputken 5 kautta jakeluventtiiliin 6, jossa on pyörivä reiällinen 15 levy 7. Kun levyssä oleva aukko 8 asetetaan yhden pulputus ryhmän syöttöputken 3 kohdalle, paineenalaista ilmaa virtaa tähän putkeen ja siihen liitetty pulputusryhmä aktivoituu. Jakeluventtiilin levyä 7 voidaan pyörittää moottorilla tai muulla sopivalla laitteella 9 siten, että pulputuryhmät : 20 aktivoituvat vuorotellen. Tällä tavalla pulputusta voidaan siirtää laivan pituussuunnassa pulputusryhmästä toiseen aikaisemmin selostetulla tavalla.

Kuviossa 2 on kaaviomaisesti esitetty jäätä murtava alus 10, jonka ulkolaidassa on neljä pulputusryhmää 11. Ne on 25 kaaviomaisesti esitetty viivan muodossa, mutta todellisuudes sa pulputuryhmä muodostuu useasta vierekkäin asetetusta ilmanpulputusaukosta. Koska jäätä murtavassa aluksessa vedenalainen keulaviiva 12 on kallistettu eteenpäin suhteellisen suureen kulmaan, on yleensä etummainen 30 pulputusryhmä asennettava korkeammalle kuin taaempana olevat pulputusryhmät. Muutkin syyt, esimerkiksi laivan pohjassa oleva pohjakaivo 13 tai sisäiset rakenne-esteet voivat aiheuttaa sen, että jokin pulputusryhmä on asennettava eri korkeudelle kuin muut pulputusryhmät, kuten kuviossa 2 35 on esitetty taaimpana olevan pulputusryhmän 11 kohdalla.

Tavanmukaisessa WABS-järjestelmässä pulputusaukkojen

Claims (11)

1. 5 79066 sijoittaminen eri korkeudelle aiheutti vaikeuksia, koska hydrostaattinen paine vaihtelee syväyden mukaan ja tällöin syötetty ilma virtaa etupäässä ulos niiden pulputusaukkojen kautta, jonka ulkopuolella vallitsee pienin paine. Koska 5 keksinnön mukaisessa ratkaisussa pulputus tapahtuu vain yhden pulputusryhmän kautta kerrallaan, voidaan pulputusryh-mät ilman suurempaa haittaa sijoittaa eri korkeudelle. Pulputusryhmät sijoitetaan ja niitä käytetään normaalisti samalla tavalla laivan kummallakin puolella. Tässä on 10 selostettu vain laivan toisen puolen pulputusjärjestelmä ja sen toiminta. Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.
2. 15 PATENTTIVAATIMUKSET
3. 1. Pulputusjärjestelmä jäissä kulkevan aluksen jään aiheuttaman etenemisvastuksen pienentämiseksi, joka perustuu suurten kaasu- tai ilmamäärien puhaltamiseen aluksesta (10) huomattavalla syväydellä vedenpinnan alla olevista aukoista 20 (2), jolloin ylöspäin nouseva ilma tai kaasu aikaansaa voimakkaita ylöspäin suunnattuja aluksen ja ympäröivän jään välistä kitkaa vähentäviä vesivirtoja aluksen välittömässä läheisyydessä, tunnettu siitä, että järjestelmässä on laitteet (6-9), joiden avulla pulputusta voidaan jatkuvasti 25 ohjata siten, että ilmaa tai kaasua puhalletaan samanaikai sesti vain vierekkäin olevien ilmanpulputusaukkojen (2) rajoitetun määrän kautta, jolloin pulputukseen aktivoidut aukot tai aukkoryhmät (11) jatkuvasti vaihtelevat aluksen (10) pituussuunnassa.
4. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pulputusjärjestelmä, tunnettu siitä, että pulputusjärjestelmä on jaettu ryhmiin (11) ja että pulputusryhmien aktivointi tapahtuu ohjatusti jatkuvien sekvenssien muodossa. 6 7 9066
5. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pulputusjärjestelmä, tunnettu siitä, että pulputusta ohjataan siten, että pulpu-tusaktivointi jatkuvasti ja toistuen siirtyy aluksen (10) pituussuunnassa.
6. 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen pulputusjärjestelmä, tunnettu siitä, että pulputusryhmien (11) pituus aluksen (10) pituussuunnassa suurin piirtein vastaa aluksen paksussa jäässä murtamien jääpalojen pituutta.
7. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen pulputusjärjestelmä, 10 tunnettu siitä, että pulputusryhmien (11) pituus aluksen (10) pituussuunnassa on 8...20 m, mieluimmin 10...16 m.
8. 6. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen pulputusjärjestelmä, tunnettu siitä, että pulputusta ohjataan usealle pulputusryhmälle (11) yhteisellä monitieventtiilillä 15 (7,8).
9. 7. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen pulputusjärjestelmä, tunnettu siitä, että aluksen molemmilla puolilla on korkeintaan viisi toisistaan toiminallisesti erotettavissa olevaa pulputusaukkoryhmää (11).
10. 8. Laiva tai vastaava, joka on varustettu jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukaisella ilmanpulputusjärje-telmällä, tunnettu siitä, että sen rungon rakenne ja vahvuus on sopiva vaikeissa jääolosuhteissa liikkuvalle laivalle.
11. 25 PATENTKRAV