JPS6018598B2 - 砕氷船 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は砕氷船、特に砕氷船の船首部分の形状に係る。

船の船首部分は普通鋭い形状を成しており、砕氷船にお
いても、従釆船首は鋭く作られてきた。船首を鋭く作る
目的は、水中を運動するときの抵抗を減少し、かつ鋭い
船首は氷を一層良く割ることができるという定説に基し
、て、船の砕氷特性を改良するためであった。しかしこ
の仮定が正確でないことが実証された。鋭い船首が氷を
良く細片に砕くことも真実であるが、また氷を下方に屈
曲することによって氷を割ることの方が、氷を細片に砕
くことよりも仕事量が少〈てすむことも確かである。普
通の砕氷船においても前進運動時に、船首の側部が氷を
下方に屈曲させて氷を割っているが、正確には船首近傍
においては氷が屈曲によって割れないで、鋭い船首によ
って細片に砕かれている。本発明の目的は、氷を細片に
砕いて氷を破壊するのではなく、氷を屈曲させて氷を破
壊することにより、氷の破壊をより効果的に行うことに
ある。

この目的は、喫水線より下方にある船首部分がその水平
断面形において基本的にＶ形をなしており、該柵６首部
分の氷を破砕すべき前面がほぼ平面状の長方形ランナ状
部分を形成し、該ランナ状部分が船の設計喫水線面に対
して５０ｏより小さい角度で船の前上方に向って鏡斜し
、前記ランナー状部分の幅が少くとも３Ｑスで、船が連
続前進する際に破砕すべき最も厚い氷の厚さの少くとも
２５％であることを特徴とする砕氷船によって達成され
る。

ランナー状部分の最適の寸法は、破砕すべき氷の最大厚
さに従って決められる。氷の厚さは、砕氷船設計におい
て常に用いられる設計パラメー夕である。ランナー状部
分の幅は、氷の破壊の状態が切断（ｃ山ｔｉｎｇ）、数
断（ｓｈｅａｒｉｎｇ）圧嬢（ｃｍｓｈｉｎｇ）などの
状態になることなく、できるだけ純粋な曲げ破壊が得ら
れるような大きさに選ばれる。実験に長年にわたる砕氷
船の設計と運用の経験から、ランナー状部分の幅を、破
砕すべき氷の厚さの２５％にすると、船が定速度で前進
するような状況においては、氷が望ましい曲げ破壊を呈
することが判った。また砕氷船の出動を必要とするよう
な海面氷結状態においてはランナー状部分の幅を３０仇
以上にしないと本願発明の曲げ破壊は実際上達成されな
い。さらに、ランナー状部分の上述した水平面に対する
傾斜角が５０ｏを越える程大きくなると、氷の圧壕（ｃ
ｍｓｈｉｎｇ）現象が増加して来て、純粋の氷の曲げ破
壊は妨げられて来る。傾斜角が９びになれば当然全面的
に圧嬢現象となる。“ランナー状”という表現は、この
部分が事実上そりのランナーに非常によく似ている理由
で、船の船首の前部を説明するために選ばれたものであ
る。

そりのランナーは普通平らであるが、しかし平らでなけ
ればならないことはなく、僅かに丸形でもよく、また特
に実際のランナー面の縁は多くの場合丸形か、少くとも
幾分丸形になっている。氷に向って砕氷船が前進する場
合、船の運動量を利用することなく連続的に破壊し得る
氷の厚さは、水線における船幅と推進機関の馬力により
基本的に決って来る。

この氷の厚さは氷中を進む船の能力として重要であり、
すべての船についてかなり正確に容易に決定できる。問
題の氷の厚さは、連続前進時に得られるものであって、
短距離加速したのち船の運動エネルギーを用いることに
よって得られるものではない。本明細書中において用い
られる氷の厚さは、特に注記しない限りこの特定値を意
味する。またこの値は、本発明を規定するためのみに用
いられるものであり、本発明による砕氷船を運用する場
合その運用を制約するようなものではない。本発明によ
る船は、従来の形状の砕氷船首を備えた船に比較して、
氷を破壊するために平均してかなり少し、エネルギーし
か必要としないことが実証されている。

これに関連して、フィンランド特許番号第５０４００号
においては、丸い形状の船首を有する砕氷船が示唆され
ているが、この丸形船首は本発明とはかなり異っており
、従来の形状の船首を有する船と比較して、氷破壊性能
は改良されてはいない。丸形船首の利点は、外側寸法と
砕氷性能を変更することなく、排水量が増加することで
ある。船首のランナー状部分は平面状に、またはほぼ平
面状に作ることが有利であろう。

もしランナー状部分をその幅全体にわたって平面状にす
ると、ランナー状部分と船首側面との間に鋭い角が形成
される。そのような鋭い角は長所と共に短所をももって
いる。構造強度に関しては、鋭い角は良い設計ではない
。また、鋭い角は鋭い船首と同じように、氷を細片に砕
く作用をする。しかし一方には、鋭い角は船が砕氷船に
より海面の氷が粉砕されて形成された航路（以下単に水
道と称する）を離れたい時には有利である。それは鋭い
角が破砕された水道の側方の氷に突入し、船が水道の縁
に沿って滑動するのを防ぐからである。しかし、ランナ
ー状部分の鋭い角は、どちらかといえば有害な効果をも
つので、普通ランナー状部分全体を平面状にしない方が
よい。すなわち、ランナー状部分の縁に丸味をつけると
共に、縁間の部分も多少凸状にするのがよい。前述した
ように、ランナー状部分の幅は破砕すべき氷の厚さに依
存する。

本発明は少くとも１０００藤馬力を出す駆動機械をもつ
船に適用することが好ましいため、ランナー状部分の幅
は実際は５０仇以上であるが、これは絶対的最低値では
ない。船首縁と水線との間の角度は、一般の砕氷船にお
けると同じ大きさでよい。いいかえれば１５０から５０
ｏまでの範囲にあり、特に２０ｏから４５ｏまでの値が
好ましい。この角度はより実用的な船首形状を得るため
、最高喫水線の上方においては大きくしてかまわない。
またある型の砕氷船では、船首線の最低部分をほとんど
鉛直にすするのが普通である。船首のこの部分は、船の
喫水の半ば以下であって本発明の適用に関係する部分で
はない。ランナー状船首の形状を、船の喫水の半分以下
の部分にまで設けることは普通必要ではない。船首線と
水線との間の角度を４・さくすれば、ランナー状部分の
最適幅は４・さくなる。ランナー状部分の幅を広くすれ
ば、水中での船の運動抵抗が増加するから、船首線と水
線との間の角度は、ランナー状部分を不必要に広くする
必要のないように、適度に４・さくすることが有利であ
る。ランナー状部分の表面を円滑にし、ランナーと氷と
の間の摩擦を小さくして置くことは重要である。そのた
めには、ランナー状部分の材料を適切に選ぶべきである
。ステンレス鋼は船体に容易に溶接できる点で適当な材
料と考えられている。もちろん、氷に対して糟動するラ
ンナー部分のみを円滑にすれば十分である。従って実際
上は、喫水線から下方の船の喫水の約半分までの部分を
円滑にすればよい。ランナー状部分の最小幅は前記の通
りである。

最大幅については、幅を過大にすると水中の運動抵抗が
不当に増大し、不利益であるから、あまり重要ではない
。しかし、破砕すべき氷の厚さの４倍以上大きい幅にす
ることは、有利ではない。また、ランナー状部分の幅は
船のビームよりかなり４・さくした方がよい。ランナー
状部分の幅の最適値はもちろん最も重要である。

最適値は破砕すべき氷の厚さに依存するから、あらゆる
種類の氷に対して共通した最適値というものは存在しな
い。普通船は、ある一定の最高の氷の厚さを想定して設
計される。環境にもよるが、ランナー状部分の幅が破砕
すべき氷の厚さの０．５乃至１．５音の場合最良の結果
が得られている。長年にわたる多数の砕氷船の設計建造
および、種々の氷の状態における運用の実積から判って
来たことは、ランナー状部分の幅が３０肌以下あるいは
氷の厚さの２５％以下にしたり、ランナー状部分の喫水
線に対する傾斜を５０ｏ以上をしたりした場合は砕氷効
率が著しく劣化して釆ることである。この現象は実海面
における氷の寸法、形状、特性が複雑多様であるため、
理論的に解析することは困難であるが、定性的には次の
ように理解される。すなわち、氷を上下方向に屈曲によ
って破壊するには、下方に向って一定の力を氷に加える
必要がある。船首から氷のこの力を伝達するには、この
力を氷の抗面圧力で割って得られる伝達面積が必要であ
る。すなわち、必要な伝達面積を得るためには、ある程
度氷を細片に砕く（ｃｍｓｈ）ことが必要である。

この場合、屈曲破壊が起るまえに細片に砕かれた氷の農
が氷の破砕効率を表す一つの指標となる。上述したよう
なランナー状部分の幅と優斜角度は種々の氷に対し、長
さ、幅、深さがほぼ匹敵するような三角プリズム状の氷
部分を破壊し、このうな細片破壊形態（ｃｍｓｈ）にお
いて氷の量は比較的少量であると推定される。下記に本
発明を添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図面中、１は船の船体、２は水線、３は船の船首線を示
す。

第１図から、水線の位置および水線下における船首線３
と水線２間の角度が比較的小さいことが明らかである。
図示の実施例では、角度は約２５ｏである。船首の最上
部は普通氷と接触しないから自由に設計できる。第２図
から、船首のランナー状部分が、ほとんど平面状であり
、側縁が幾分丸形になっていることが明らかである。

部分４の前面はほぼ平面の性質を維持している。このよ
うな平面状の表面は、氷が屈曲によって破壊まで船の前
部の氷を曲げることができるのであるが、鋭い船首の場
合におけるように、多くの氷を細片に砕くようなことは
ない。部分４の外面はステンレス鋼で作るのがよいが、
船の側板５は船舶用鋼でよい。

第２図において、構造部材の寸法は、判り易くするため
拡大して示されている。部分４の幅ｂは既述のように破
砕すべき氷の厚さに従って選ばれる。

大型の砕氷船ではｂの価は２メートル程度であるが、更
に広く作ることも可能である。本発明は図示の実施例に
限定されることなく、本発明の数種の変形も添付特許請
求の範囲内で実施できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による船の前部の側面図。 第２図は第１図に示した船の前部の水線の位置における
拡大水平断面図。図面中、符号１は『船体』２は『水線
』３は『船首線』４は『部分』５は『側板』ｂは『幅』
をそれぞれ示す。 Ｆｉ９．１ Ｆｉ９．２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 砕氷船にして、喫水線より下方にある船首部分がそ
   の水平断面形において基本的にＶ型をなしており、該船
   首部分の氷を破砕すべき前面がほぼ平面状の長方形ラン
   ナー状部分を形成し、該ランナー状部分が船の設計喫水
   線に対して５０°より小さい角度で船の前上方に向つて
   傾斜し、前記ランナー状部分の幅が少くとも３０ｃｍで
   、船が連続前進する際に破砕すべき最も厚い氷の厚さの
   少くとも２５％であることを特徴とする砕氷船。