專利名稱：破冰方法和破冰船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過冰域開出一條通路的破冰方法和用于實(shí)現(xiàn)這種方法的破冰船。
一條破冰船是設(shè)計(jì)用來協(xié)助冬季交通中的船只。這種協(xié)助包括通過冰域開出或維持通路。因此，一條破冰船通常被設(shè)計(jì)成適用于一種特定的冬季交通模式。例如對(duì)于芬蘭的港灣通常要求協(xié)助的船只數(shù)量很大而要求協(xié)助的距離卻相對(duì)來說比較小。這些需要協(xié)助的船只的大小相差很大，因此它們將對(duì)破冰船開出的通路的寬度提出特定的要求。在芬蘭港灣中要求協(xié)助的船只的寬度通常在從10米至40米的范圍內(nèi)。
一條常規(guī)的破冰船不可能有效地協(xié)助一條其寬度超過破冰船寬度的船只。在另一方面，非常寬的船只要求協(xié)助的例子比較罕見，因?yàn)榻ㄔ炖缫凰?0米寬的破冰船只是為了滿足很少的幾次這樣寬的破冰船才用得上的場(chǎng)合是很不經(jīng)濟(jì)的。迄今為止協(xié)助一條寬的船只的通用方法或者是用一條破冰船通過來回往返以開出一道寬的通路，或者通過同時(shí)使用兩條破冰船一起開出一條寬的通路。第一種提到的方法速度很慢而且效率不高，尤其在該冰域是活動(dòng)的情況下。第二種方法要求兩條破冰船，這又削弱了破冰船隊(duì)對(duì)別處提供協(xié)助的能力。
根據(jù)美國專利第5218917號(hào)，破冰船在厚冰情況中的駛行的方向與在不凍海和薄冰中的駛行方向可能是不相同的。
本發(fā)明的目的是解決如何僅使用一條破冰船既有效又經(jīng)濟(jì)地協(xié)助一艘在冰域里的非常寬大船只的問題。用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的破冰船可以完全地或部分地側(cè)向行駛通過冰域。通過將破冰船的龍骨線定向在與破冰船的行駛方向成一適當(dāng)?shù)慕嵌染陀锌赡苁褂迷撈票_出一條通路，其寬度可以大大地大于該破冰船的吃水線寬度，在極端的情況中甚至與破冰船的吃水線長度一樣大。
在本說明書中所用的“龍骨線方向”一詞的意義是所選定的破冰船行駛在開放水面或冰上時(shí)對(duì)航行的阻力為最小的方向。
本發(fā)明破冰船的船身的每個(gè)端頭處設(shè)置有至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)。所謂“可轉(zhuǎn)向推進(jìn)機(jī)構(gòu)”一詞的意義是指一種推進(jìn)機(jī)構(gòu)其推進(jìn)的方向是可以自由選擇的。最通用的而對(duì)于破冰船是最適用的具有這種特性的推進(jìn)機(jī)構(gòu)就是所謂的方向舵推進(jìn)裝置，也就是一種可以繞著一個(gè)直立軸轉(zhuǎn)動(dòng)的推進(jìn)裝置，由此推進(jìn)的方向可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)該推進(jìn)裝置而予以而改變。象這樣的一種裝置在例如美國專利第5403216號(hào)上有描述。
在船身的每一端裝置一個(gè)單獨(dú)的可轉(zhuǎn)向推進(jìn)機(jī)構(gòu)并不一定總能獲得充分的效率。因此，最好是破冰船上裝有至少三個(gè)可轉(zhuǎn)向推進(jìn)機(jī)構(gòu)，其中兩個(gè)在破冰船的端頭處，也就是在厚冰層的情況中在行駛方向的前端。為了保證本發(fā)明破冰船的所要求的轉(zhuǎn)向，特別重要的是在不同推進(jìn)機(jī)構(gòu)之間的功率的分配是能夠根據(jù)情況而變化的，最好是連續(xù)的變化。由此破冰船驅(qū)動(dòng)機(jī)器的功率總是能夠根據(jù)需要合適地分配到各個(gè)單獨(dú)的推進(jìn)裝置中，因此通過控制功率的分配就可以影響行駛的方向和在龍骨線方向和行駛方向之間的角位移。在一個(gè)其總的推進(jìn)功率為P而推進(jìn)機(jī)構(gòu)的數(shù)目為n的破冰船中，推進(jìn)機(jī)構(gòu)的使用最好能達(dá)到最優(yōu)化，因而每個(gè)推進(jìn)機(jī)構(gòu)的大小能使其(如果需要時(shí))接納一個(gè)大大地大于P/n(最好是大約1.5P/n)的推進(jìn)功率電平并在這個(gè)水準(zhǔn)上工作，而其它的推進(jìn)機(jī)構(gòu)則只能接納低于P/n的功率電平并在這電平上工作。
最好是如果一個(gè)能轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)具有一個(gè)螺旋推進(jìn)器作為它的推進(jìn)元件，該推進(jìn)機(jī)構(gòu)是這樣設(shè)計(jì)的使推進(jìn)器作為一個(gè)牽引推進(jìn)器，也就是，推進(jìn)器處于破冰船行駛方向上的推進(jìn)機(jī)構(gòu)的前端。在這種情況下，推進(jìn)器就能夠在推進(jìn)器的吃水深度處破碎冰壁結(jié)構(gòu)和其它冰障礙物。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，破冰船的船身是對(duì)稱的并且是這樣設(shè)計(jì)的，即在破冰的區(qū)域內(nèi)，也就是在一個(gè)接近吃水線的高度和一個(gè)大約為破冰船吃水深度一半的高度之間，每一側(cè)面都有一個(gè)向外/向上的坡度，因而破冰船的兩側(cè)都適合于在側(cè)面方向上用于破冰。
在一個(gè)對(duì)稱船身的情況下，在其每一側(cè)面都具有有利的破冰角度用以通過斜向或側(cè)向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行破冰的動(dòng)作，破冰船可能必須是非常龐大以使船身的水下部分能提供足夠的浮力。
根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)最佳實(shí)施例，破冰船的船身是不對(duì)稱的并且是這樣設(shè)計(jì)的，使船身的一側(cè)比其相對(duì)的一側(cè)更有利用于破冰。這使得船身的一側(cè)具有有利的破冰角度用以通過破冰船斜向或側(cè)向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行破冰的動(dòng)作，而船身的另一側(cè)可以這樣構(gòu)形使其能提供足夠的浮力以補(bǔ)償破冰一側(cè)浮力的減少。
這也是有利的將破冰船的船身設(shè)計(jì)成使可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)可以設(shè)置在船身兩端的這樣的高度處，從而使它們至少基本上不會(huì)伸向船身最低處的下面。因此，例如，破冰船的進(jìn)入船塢變得更為方便了而在擱淺觸礁的情況中非常嚴(yán)重?fù)p壞的危險(xiǎn)也減少了。
本發(fā)明也涉及適用于為一艘寬大的船只穿過冰域開出一條通路的一條破冰船，在這里該破冰船船身的吃水線寬度大大地小于寬大船只的吃水線寬度。
下面參看附圖對(duì)本發(fā)明通過實(shí)例進(jìn)行說明，附圖中

圖1顯示出用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的一條破冰船的井口俯視圖；圖2顯示出本發(fā)明不對(duì)稱破冰船的端視圖；圖3顯示出本發(fā)明對(duì)稱破冰船的端視圖，和圖4顯示出本發(fā)明對(duì)稱破冰船的側(cè)視圖。
圖1顯示出在一個(gè)堅(jiān)實(shí)的冰域30里一條破冰船10正在通過沿著箭頭A的方向移動(dòng)，從而為一條隨在破冰船后面的寬體船(未顯示)開出一條通路或航道40。破冰船10的吃水線寬度大大地小于被協(xié)助的船只的吃水線寬度。破冰船船身的一端設(shè)置有兩個(gè)可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)21，22，而船身的另一端設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)向推進(jìn)機(jī)構(gòu)23。設(shè)置有推進(jìn)機(jī)構(gòu)23的一端如為了在開放水面上航行的目的時(shí)將被視為船頭而龍骨線50則與移動(dòng)的方向相一致，但如為了破冰的目的時(shí)，相應(yīng)的推進(jìn)機(jī)構(gòu)的推進(jìn)方向?qū)⒈贿x擇成破冰船能側(cè)向地朝著箭頭A的方向穿過冰域30運(yùn)動(dòng)，也就是說，箭頭A所示的運(yùn)動(dòng)方向與龍骨線50的方向成一個(gè)實(shí)角V。
在根據(jù)圖1的實(shí)施例中，破冰船10的船身是不對(duì)稱的，因此其一個(gè)側(cè)邊，也就是朝向破冰船行駛方向A的那一側(cè)邊，比其另一側(cè)邊12更有利于在側(cè)向上破碎冰塊。船身下部的構(gòu)造可從圖1所示的橫向部分的圖形曲線中看出。不對(duì)稱破冰船在其航行方向前方的一端要比其相反的一端為寬。
在圖2中的不對(duì)稱破冰船是從圖1中的箭頭B的方向觀察到的。在圖2中所示的視圖是根據(jù)本發(fā)明的典型的一條不對(duì)稱破冰船，但并沒有限制于圖1中所示的破冰船。如可以從圖2中看到的，破冰船的用于破冰的一側(cè)，在結(jié)構(gòu)的吃水線高度及以下具有一個(gè)相當(dāng)程度的向外/向上的坡度，這坡度有利于破冰。其相對(duì)的一側(cè)12則幾乎是直立的。船身的構(gòu)造也可以從直立部分平面0，1，2，3，4和5的設(shè)計(jì)曲線中看出。
根據(jù)圖1，較寬的一端(該端在開放水面上為航行目的時(shí)被視為船尾，但是在冰域里卻是破冰船駛行方向的前哨)上配置有兩個(gè)推進(jìn)機(jī)構(gòu)21和22而其相對(duì)的一端配置有一個(gè)單獨(dú)的推進(jìn)機(jī)構(gòu)23。這樣一種安排對(duì)于例如在厚的冰層情況中獲得充分的破冰效率是有利的。此外，遠(yuǎn)離船身直立側(cè)邊12與龍骨線側(cè)面隔開的推進(jìn)機(jī)構(gòu)22的推進(jìn)器水流，可能被有利地用于洗刷破冰側(cè)11以減小船身與冰塊之間的摩擦力。在此同時(shí)推進(jìn)器水流將碎冰塊沿著船身向后推開。這可以以最有效的方式通過以圖1中所示的方向?yàn)橥七M(jìn)機(jī)構(gòu)22導(dǎo)向而做到。船身的下部最好設(shè)計(jì)成如圖1和2中所示的方式從而使推進(jìn)機(jī)構(gòu)22的推進(jìn)器水流可以通過在未破的冰層下面制造紊流并且將水從未破冰層下面抽走而加速冰層的破裂。
每個(gè)推進(jìn)機(jī)構(gòu)21，22，23是可以在預(yù)定的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)并配置有一個(gè)螺旋推進(jìn)器24充作推進(jìn)元件。每個(gè)推進(jìn)器24的結(jié)構(gòu)和放置是這樣的即它在正常情況下作為一個(gè)牽引推進(jìn)器，也就是，推進(jìn)器24是裝在推進(jìn)機(jī)構(gòu)的沿破冰船航行方向的前端。以這種方式，推進(jìn)器就可以有利地用于例如破碎冰壁結(jié)構(gòu)。在圖1中，推進(jìn)機(jī)構(gòu)21和22被轉(zhuǎn)向成它們的聯(lián)合推進(jìn)力多少是朝著箭頭A的方向。
如上所述，破冰船是設(shè)計(jì)和建造成當(dāng)朝著一個(gè)與龍骨線的方向成一實(shí)角的方向移動(dòng)時(shí)用于破碎冰層。根據(jù)具體情況，破冰船也可以當(dāng)朝著龍骨方向移動(dòng)時(shí)或者以推進(jìn)機(jī)構(gòu)21和22在前或者以推進(jìn)機(jī)構(gòu)23在前進(jìn)行破冰。
如果推動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向軸17當(dāng)破冰船穿過一個(gè)冰域移動(dòng)時(shí)撞擊一個(gè)大冰塊，可能會(huì)造成穿過冰域行進(jìn)的阻力的增加。為了在這些冰塊撞到轉(zhuǎn)向軸17之前就把它們擊碎，破冰船的船身上形成多條隆脊13，14，15，至少從破冰船船身的結(jié)構(gòu)吃水線CWL的高度分別延伸至推進(jìn)機(jī)構(gòu)21，22，23的極鄰近處。
如在圖2，3和4中可以看到的，推進(jìn)機(jī)構(gòu)和它們的推進(jìn)器24都位于破冰船船身的最低點(diǎn)16的上方。
在圖3中，破冰船的船身是對(duì)稱的而其兩個(gè)側(cè)邊18在破冰船的結(jié)構(gòu)吃水線CWL的高度處及從那里向下具有一個(gè)向外/向上的坡度，由此當(dāng)破冰船側(cè)向地穿過冰域運(yùn)動(dòng)時(shí)該兩側(cè)邊都可適合于破碎冰層。破冰船最好設(shè)置有一個(gè)本身為已知的有效傾斜系統(tǒng)連同側(cè)邊和船身的設(shè)計(jì)型式可以分散開壓緊的或密實(shí)的冰或冰塊，以保證破冰船即使在困難的冰層情況中也能維持向前運(yùn)動(dòng)和不致被卡住。在根據(jù)圖3的對(duì)稱的實(shí)施例中，破冰船至少在其一端具有兩個(gè)可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)27。該推進(jìn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，安排和功能基本上都相當(dāng)于上面參看圖1所描述的情況。
圖4顯示出本發(fā)明一個(gè)相當(dāng)小的破冰船的側(cè)視圖。破冰船船身的每一端都配置有兩個(gè)可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)27。該破冰船的主要尺寸為最大長度約32米，吃水線長度約29米和最大寬度約12.5米。實(shí)際上，在波羅的海中困難的冰層環(huán)境中工作的破冰船的主要尺寸最好是兩倍于圖4中所示破冰船的尺寸。這種破冰船能夠以與其龍骨線成一銳角的方向行駛的一個(gè)單程中開辟出一條40米寬的通道。
應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不是僅限于上述的特定實(shí)施例的，而是各種變異都可以做出而不偏離如附后的權(quán)利要求書和其等同物所限定的本發(fā)明范圍。例如，雖然本發(fā)明的破冰船主要被描述為有關(guān)開辟一條冰域內(nèi)的通道的，但當(dāng)然它也可以用于維持一條現(xiàn)成的通道或者加寬一條寬度不足的通道。
權(quán)利要求
1.一種協(xié)助一條比較寬的船只穿過一個(gè)冰域的方法，所述方法包括提供一條具有一個(gè)比較窄的船身的破冰船，該船身帶有一個(gè)龍骨線和第一和第二對(duì)置的端頭，破冰船包括至少第一和第二可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)分別位于船身的該第一和第二端，和使用該推進(jìn)機(jī)構(gòu)以與龍骨線成一實(shí)角的方向推進(jìn)該破冰船穿過冰域，從而使破冰船以一個(gè)單獨(dú)航程開辟出一條其寬度顯著地大于該破冰船的吃水線寬度的通道。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該破冰船包括兩個(gè)可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)裝在該船身的該第一端上。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該破冰船包括兩個(gè)可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)各裝在船身的一個(gè)端頭上。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個(gè)可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)都包括一個(gè)螺旋推進(jìn)器在破冰船移動(dòng)的方向上作為一個(gè)牽引推進(jìn)器工作。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，破冰船的船身具有第一和第二側(cè)邊，分別處在龍骨線的相對(duì)兩側(cè)，而船身的每一側(cè)邊都具有向上和向外的坡度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，破冰船的船身具有第一和第二側(cè)邊分別位于龍骨線的相對(duì)兩側(cè)，該船身是不對(duì)稱的因而第一側(cè)邊比第二側(cè)邊更有利于破冰，并且該方法包括使用推進(jìn)機(jī)構(gòu)來推動(dòng)破冰船穿過冰域，并使船身的第一側(cè)邊在第二側(cè)邊的前面。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)至少基本上完全位于該破冰船船身的最低點(diǎn)的上方。
8.一種用于協(xié)助比較大的船只穿過冰域的破冰船，該破冰船具有一個(gè)比較窄的船身，該船身帶有一個(gè)龍骨線和第一和第二對(duì)置的端頭，破冰船上包括有第一和第二可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)分別位于船身的第一和第二端頭上，其中推進(jìn)機(jī)構(gòu)的推進(jìn)方向是可控制的，因而它們能夠以與龍骨線成一實(shí)角的方向推動(dòng)破冰船穿過一個(gè)冰域，由此該破冰船可以被用來以一個(gè)單獨(dú)航程開辟出一條其寬度顯著地大于破冰船吃水線寬度的通道。
9.如權(quán)利要求8所述的破冰船，其特征在于，它包括提供一個(gè)最大推進(jìn)功率P的驅(qū)動(dòng)機(jī)械，其中可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)的數(shù)目為n而每個(gè)推進(jìn)機(jī)構(gòu)的尺寸能使其接納一個(gè)顯著地大于P/n的最大推進(jìn)功率并在該功率下工作。
10.如權(quán)利要求9所述的破冰船，其特征在于，每個(gè)推進(jìn)機(jī)構(gòu)的尺寸能使其接納一個(gè)大約為1.5P/n的最大推進(jìn)功率并在該功率下工作。
11.如權(quán)利要求8所述的破冰船，其特征在于，包括一個(gè)在船身第一端頭處的第三可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11所述的破冰船，其特征在于，該第三可轉(zhuǎn)向推進(jìn)機(jī)構(gòu)與該船身的龍骨線相隔開和該船身包括從船身的吃水線朝著第三可轉(zhuǎn)向推進(jìn)機(jī)構(gòu)延伸的隆脊。
13.如權(quán)利要求8所述的破冰船，其特征在于，它包括分別在船身的第一和第二端頭上的第三和第四可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求8所述的破冰船，其特征在于，每個(gè)可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)都包括一個(gè)螺旋推進(jìn)器其構(gòu)造和安排應(yīng)使其起到一個(gè)牽引推進(jìn)器的作用。
15.如權(quán)利要求8所述的破冰船，其特征在于，該可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)至少基本上完全在該破冰船船身的最低點(diǎn)的上方。
16.如權(quán)利要求8所述的破冰船，其特征在于，該破冰船的船身具有第一和第二側(cè)邊，分別在龍骨線的相對(duì)兩側(cè)，并且該船身的一側(cè)邊具有向上和向外的坡度。
17.如權(quán)利要求8所述的破冰船，其特征在于，該破冰船的船身具有第一和第二側(cè)邊分別在龍線的相對(duì)兩側(cè)，該船身是不對(duì)稱的，因而當(dāng)破冰船朝著與龍骨線成一實(shí)角的方向推進(jìn)時(shí)，該第一側(cè)邊比第二側(cè)邊更有利于破冰。
18.如權(quán)利要求8所述的破冰船，其特征在于，該船身包括一條隆脊，該隆脊從船身的吃水線朝著第一可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)延伸。
19.如權(quán)利要求8所述的破冰船，其特征在于，該船身包括第一和第二隆脊，該隆脊從船身的吃水線分別朝著第一和第二可轉(zhuǎn)向推進(jìn)機(jī)構(gòu)延伸。
全文摘要
一艘比較寬的船只由一艘船身比較窄的破冰船協(xié)助穿過一個(gè)冰域。破冰船包括有兩個(gè)可轉(zhuǎn)向的推進(jìn)機(jī)構(gòu)分別位于船身的對(duì)置的端頭處,該推進(jìn)機(jī)構(gòu)用來以一個(gè)與破冰船的龍骨線成一實(shí)角的方向推動(dòng)破冰船穿過冰域,從而使破冰船以一個(gè)單獨(dú)航程開辟出一條寬度顯著地大于破冰船吃水線寬度的通道。
文檔編號(hào)B63B35/08GK1191831SQ9810537
公開日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1998年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月27日
發(fā)明者M·阿皮艾仁, M·貝克斯特羅姆, T·海德曼, T·馬特森, E·蘭基 申請(qǐng)人:克瓦納爾·馬沙-亞德斯有限公司