专利名称：破冰方法和破冰船的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过冰域开出一条通路的破冰方法和用于实现这种方法的破冰船。
一条破冰船是设计用来协助冬季交通中的船只。这种协助包括通过冰域开出或维持通路。因此，一条破冰船通常被设计成适用于一种特定的冬季交通模式。例如对于芬兰的港湾通常要求协助的船只数量很大而要求协助的距离却相对来说比较小。这些需要协助的船只的大小相差很大，因此它们将对破冰船开出的通路的宽度提出特定的要求。在芬兰港湾中要求协助的船只的宽度通常在从10米至40米的范围内。
一条常规的破冰船不可能有效地协助一条其宽度超过破冰船宽度的船只。在另一方面，非常宽的船只要求协助的例子比较罕见，因为建造例如一艘40米宽的破冰船只是为了满足很少的几次这样宽的破冰船才用得上的场合是很不经济的。迄今为止协助一条宽的船只的通用方法或者是用一条破冰船通过来回往返以开出一道宽的通路，或者通过同时使用两条破冰船一起开出一条宽的通路。第一种提到的方法速度很慢而且效率不高，尤其在该冰域是活动的情况下。第二种方法要求两条破冰船，这又削弱了破冰船队对别处提供协助的能力。
根据美国专利第5218917号，破冰船在厚冰情况中的驶行的方向与在不冻海和薄冰中的驶行方向可能是不相同的。
本发明的目的是解决如何仅使用一条破冰船既有效又经济地协助一艘在冰域里的非常宽大船只的问题。用来实现本发明方法的破冰船可以完全地或部分地侧向行驶通过冰域。通过将破冰船的龙骨线定向在与破冰船的行驶方向成一适当的角度就有可能使用该破冰船开出一条通路，其宽度可以大大地大于该破冰船的吃水线宽度，在极端的情况中甚至与破冰船的吃水线长度一样大。
在本说明书中所用的“龙骨线方向”一词的意义是所选定的破冰船行驶在开放水面或冰上时对航行的阻力为最小的方向。
本发明破冰船的船身的每个端头处设置有至少一个可转向的推进机构。所谓“可转向推进机构”一词的意义是指一种推进机构其推进的方向是可以自由选择的。最通用的而对于破冰船是最适用的具有这种特性的推进机构就是所谓的方向舵推进装置，也就是一种可以绕着一个直立轴转动的推进装置，由此推进的方向可以通过转动该推进装置而予以而改变。象这样的一种装置在例如美国专利第5403216号上有描述。
在船身的每一端装置一个单独的可转向推进机构并不一定总能获得充分的效率。因此，最好是破冰船上装有至少三个可转向推进机构，其中两个在破冰船的端头处，也就是在厚冰层的情况中在行驶方向的前端。为了保证本发明破冰船的所要求的转向，特别重要的是在不同推进机构之间的功率的分配是能够根据情况而变化的，最好是连续的变化。由此破冰船驱动机器的功率总是能够根据需要合适地分配到各个单独的推进装置中，因此通过控制功率的分配就可以影响行驶的方向和在龙骨线方向和行驶方向之间的角位移。在一个其总的推进功率为P而推进机构的数目为n的破冰船中，推进机构的使用最好能达到最优化，因而每个推进机构的大小能使其(如果需要时)接纳一个大大地大于P/n(最好是大约1.5P/n)的推进功率电平并在这个水准上工作，而其它的推进机构则只能接纳低于P/n的功率电平并在这电平上工作。
最好是如果一个能转向的推进机构具有一个螺旋推进器作为它的推进元件，该推进机构是这样设计的使推进器作为一个牵引推进器，也就是，推进器处于破冰船行驶方向上的推进机构的前端。在这种情况下，推进器就能够在推进器的吃水深度处破碎冰壁结构和其它冰障碍物。
根据本发明的一个最佳实施例，破冰船的船身是对称的并且是这样设计的，即在破冰的区域内，也就是在一个接近吃水线的高度和一个大约为破冰船吃水深度一半的高度之间，每一侧面都有一个向外/向上的坡度，因而破冰船的两侧都适合于在侧面方向上用于破冰。
在一个对称船身的情况下，在其每一侧面都具有有利的破冰角度用以通过斜向或侧向运动进行破冰的动作，破冰船可能必须是非常庞大以使船身的水下部分能提供足够的浮力。
根据本发明中一个最佳实施例，破冰船的船身是不对称的并且是这样设计的，使船身的一侧比其相对的一侧更有利用于破冰。这使得船身的一侧具有有利的破冰角度用以通过破冰船斜向或侧向的运动进行破冰的动作，而船身的另一侧可以这样构形使其能提供足够的浮力以补偿破冰一侧浮力的减少。
这也是有利的将破冰船的船身设计成使可转向的推进机构可以设置在船身两端的这样的高度处，从而使它们至少基本上不会伸向船身最低处的下面。因此，例如，破冰船的进入船坞变得更为方便了而在搁浅触礁的情况中非常严重损坏的危险也减少了。
本发明也涉及适用于为一艘宽大的船只穿过冰域开出一条通路的一条破冰船，在这里该破冰船船身的吃水线宽度大大地小于宽大船只的吃水线宽度。
下面参看附图对本发明通过实例进行说明，附图中
图1显示出用来实现本发明方法的一条破冰船的井口俯视图；图2显示出本发明不对称破冰船的端视图；图3显示出本发明对称破冰船的端视图，和图4显示出本发明对称破冰船的侧视图。
图1显示出在一个坚实的冰域30里一条破冰船10正在通过沿着箭头A的方向移动，从而为一条随在破冰船后面的宽体船(未显示)开出一条通路或航道40。破冰船10的吃水线宽度大大地小于被协助的船只的吃水线宽度。破冰船船身的一端设置有两个可转向的推进机构21，22，而船身的另一端设置有一个转向推进机构23。设置有推进机构23的一端如为了在开放水面上航行的目的时将被视为船头而龙骨线50则与移动的方向相一致，但如为了破冰的目的时，相应的推进机构的推进方向将被选择成破冰船能侧向地朝着箭头A的方向穿过冰域30运动，也就是说，箭头A所示的运动方向与龙骨线50的方向成一个实角V。
在根据图1的实施例中，破冰船10的船身是不对称的，因此其一个侧边，也就是朝向破冰船行驶方向A的那一侧边，比其另一侧边12更有利于在侧向上破碎冰块。船身下部的构造可从图1所示的横向部分的图形曲线中看出。不对称破冰船在其航行方向前方的一端要比其相反的一端为宽。
在图2中的不对称破冰船是从图1中的箭头B的方向观察到的。在图2中所示的视图是根据本发明的典型的一条不对称破冰船，但并没有限制于图1中所示的破冰船。如可以从图2中看到的，破冰船的用于破冰的一侧，在结构的吃水线高度及以下具有一个相当程度的向外/向上的坡度，这坡度有利于破冰。其相对的一侧12则几乎是直立的。船身的构造也可以从直立部分平面0，1，2，3，4和5的设计曲线中看出。
根据图1，较宽的一端(该端在开放水面上为航行目的时被视为船尾，但是在冰域里却是破冰船驶行方向的前哨)上配置有两个推进机构21和22而其相对的一端配置有一个单独的推进机构23。这样一种安排对于例如在厚的冰层情况中获得充分的破冰效率是有利的。此外，远离船身直立侧边12与龙骨线侧面隔开的推进机构22的推进器水流，可能被有利地用于洗刷破冰侧11以减小船身与冰块之间的摩擦力。在此同时推进器水流将碎冰块沿着船身向后推开。这可以以最有效的方式通过以图1中所示的方向为推进机构22导向而做到。船身的下部最好设计成如图1和2中所示的方式从而使推进机构22的推进器水流可以通过在未破的冰层下面制造紊流并且将水从未破冰层下面抽走而加速冰层的破裂。
每个推进机构21，22，23是可以在预定的方向上转动并配置有一个螺旋推进器24充作推进元件。每个推进器24的结构和放置是这样的即它在正常情况下作为一个牵引推进器，也就是，推进器24是装在推进机构的沿破冰船航行方向的前端。以这种方式，推进器就可以有利地用于例如破碎冰壁结构。在图1中，推进机构21和22被转向成它们的联合推进力多少是朝着箭头A的方向。
如上所述，破冰船是设计和建造成当朝着一个与龙骨线的方向成一实角的方向移动时用于破碎冰层。根据具体情况，破冰船也可以当朝着龙骨方向移动时或者以推进机构21和22在前或者以推进机构23在前进行破冰。
如果推动机构的转向轴17当破冰船穿过一个冰域移动时撞击一个大冰块，可能会造成穿过冰域行进的阻力的增加。为了在这些冰块撞到转向轴17之前就把它们击碎，破冰船的船身上形成多条隆脊13，14，15，至少从破冰船船身的结构吃水线CWL的高度分别延伸至推进机构21，22，23的极邻近处。
如在图2，3和4中可以看到的，推进机构和它们的推进器24都位于破冰船船身的最低点16的上方。
在图3中，破冰船的船身是对称的而其两个侧边18在破冰船的结构吃水线CWL的高度处及从那里向下具有一个向外/向上的坡度，由此当破冰船侧向地穿过冰域运动时该两侧边都可适合于破碎冰层。破冰船最好设置有一个本身为已知的有效倾斜系统连同侧边和船身的设计型式可以分散开压紧的或密实的冰或冰块，以保证破冰船即使在困难的冰层情况中也能维持向前运动和不致被卡住。在根据图3的对称的实施例中，破冰船至少在其一端具有两个可转向的推进机构27。该推进机构的结构，安排和功能基本上都相当于上面参看图1所描述的情况。
图4显示出本发明一个相当小的破冰船的侧视图。破冰船船身的每一端都配置有两个可转向的推进机构27。该破冰船的主要尺寸为最大长度约32米，吃水线长度约29米和最大宽度约12.5米。实际上，在波罗的海中困难的冰层环境中工作的破冰船的主要尺寸最好是两倍于图4中所示破冰船的尺寸。这种破冰船能够以与其龙骨线成一锐角的方向行驶的一个单程中开辟出一条40米宽的通道。
应当理解本发明并不是仅限于上述的特定实施例的，而是各种变异都可以做出而不偏离如附后的权利要求书和其等同物所限定的本发明范围。例如，虽然本发明的破冰船主要被描述为有关开辟一条冰域内的通道的，但当然它也可以用于维持一条现成的通道或者加宽一条宽度不足的通道。
权利要求
1.一种协助一条比较宽的船只穿过一个冰域的方法，所述方法包括提供一条具有一个比较窄的船身的破冰船，该船身带有一个龙骨线和第一和第二对置的端头，破冰船包括至少第一和第二可转向的推进机构分别位于船身的该第一和第二端，和使用该推进机构以与龙骨线成一实角的方向推进该破冰船穿过冰域，从而使破冰船以一个单独航程开辟出一条其宽度显著地大于该破冰船的吃水线宽度的通道。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该破冰船包括两个可转向的推进机构装在该船身的该第一端上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该破冰船包括两个可转向的推进机构各装在船身的一个端头上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个可转向的推进机构都包括一个螺旋推进器在破冰船移动的方向上作为一个牵引推进器工作。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，破冰船的船身具有第一和第二侧边，分别处在龙骨线的相对两侧，而船身的每一侧边都具有向上和向外的坡度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，破冰船的船身具有第一和第二侧边分别位于龙骨线的相对两侧，该船身是不对称的因而第一侧边比第二侧边更有利于破冰，并且该方法包括使用推进机构来推动破冰船穿过冰域，并使船身的第一侧边在第二侧边的前面。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该可转向的推进机构至少基本上完全位于该破冰船船身的最低点的上方。
8.一种用于协助比较大的船只穿过冰域的破冰船，该破冰船具有一个比较窄的船身，该船身带有一个龙骨线和第一和第二对置的端头，破冰船上包括有第一和第二可转向的推进机构分别位于船身的第一和第二端头上，其中推进机构的推进方向是可控制的，因而它们能够以与龙骨线成一实角的方向推动破冰船穿过一个冰域，由此该破冰船可以被用来以一个单独航程开辟出一条其宽度显著地大于破冰船吃水线宽度的通道。
9.如权利要求8所述的破冰船，其特征在于，它包括提供一个最大推进功率P的驱动机械，其中可转向的推进机构的数目为n而每个推进机构的尺寸能使其接纳一个显著地大于P/n的最大推进功率并在该功率下工作。
10.如权利要求9所述的破冰船，其特征在于，每个推进机构的尺寸能使其接纳一个大约为1.5P/n的最大推进功率并在该功率下工作。
11.如权利要求8所述的破冰船，其特征在于，包括一个在船身第一端头处的第三可转向的推进机构。
12.如权利要求11所述的破冰船，其特征在于，该第三可转向推进机构与该船身的龙骨线相隔开和该船身包括从船身的吃水线朝着第三可转向推进机构延伸的隆脊。
13.如权利要求8所述的破冰船，其特征在于，它包括分别在船身的第一和第二端头上的第三和第四可转向的推进机构。
14.如权利要求8所述的破冰船，其特征在于，每个可转向的推进机构都包括一个螺旋推进器其构造和安排应使其起到一个牵引推进器的作用。
15.如权利要求8所述的破冰船，其特征在于，该可转向的推进机构至少基本上完全在该破冰船船身的最低点的上方。
16.如权利要求8所述的破冰船，其特征在于，该破冰船的船身具有第一和第二侧边，分别在龙骨线的相对两侧，并且该船身的一侧边具有向上和向外的坡度。
17.如权利要求8所述的破冰船，其特征在于，该破冰船的船身具有第一和第二侧边分别在龙线的相对两侧，该船身是不对称的，因而当破冰船朝着与龙骨线成一实角的方向推进时，该第一侧边比第二侧边更有利于破冰。
18.如权利要求8所述的破冰船，其特征在于，该船身包括一条隆脊，该隆脊从船身的吃水线朝着第一可转向的推进机构延伸。
19.如权利要求8所述的破冰船，其特征在于，该船身包括第一和第二隆脊，该隆脊从船身的吃水线分别朝着第一和第二可转向推进机构延伸。
全文摘要
一艘比较宽的船只由一艘船身比较窄的破冰船协助穿过一个冰域。破冰船包括有两个可转向的推进机构分别位于船身的对置的端头处,该推进机构用来以一个与破冰船的龙骨线成一实角的方向推动破冰船穿过冰域,从而使破冰船以一个单独航程开辟出一条宽度显著地大于破冰船吃水线宽度的通道。
文档编号B63B35/08GK1191831SQ9810537
公开日1998年9月2日 申请日期1998年2月27日 优先权日1997年2月27日
发明者M·阿皮艾仁, M·贝克斯特罗姆, T·海德曼, T·马特森, E·兰基 申请人:克瓦纳尔·马沙-亚德斯有限公司