(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部分（２）および船尾部分（３）を有する船殻（１）と、該船尾部分にある推進装置とを備える砕氷船において，前記船尾部分の船体の形状が後方向の船の動きによって氷に侵入するために最適化されると共に、前部分の船体の形状が前方向の船の動きによって開放水面での使用に最適化され、前記推進装置が前後方向に船の主推進装置として働くために設計された少なくとも一つのプロペラ装置（４）を備え、該プロペラ装置が、前記船の移動方向において該プロペラ装置（４）の前方にそのプロペラ（５）を有する様に設計され、前記プロペラ装置はプロペラ（５）を設けてほぼ水平面において旋回可能にすることにより、前記推進装置が船の操舵装置として働き、推進装置および船体が船の後方向に苛酷な結氷状態において操作するために寸法を与えられかつ設計される砕氷船。
【請求項２】
請求項１に記載の砕氷船において，相互に対して自由に旋回するのを可能にする態様で並ぶ２台の旋回可能なプロペラ装置（４）を備える砕氷船。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の砕氷船において，前記プロペラ装置（４）のプロペラ（５）からほぼ水平の船殻底面（１９）の距離（Ｂ）は前記船が破砕する様に設計される平らな氷の最大厚さに等しいかまたは一層大きい砕氷船。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいづれか１つの項に記載の砕氷船において，前記船の後方端部にある下方に斜めの砕氷面（２０）の角度（ｂ）が、設計喫水線（１０）のレベルでの水平面に対して大きくて４０°である砕氷船。
【請求項５】
請求項４に記載の砕氷船において，前記砕氷面（２０）が、前記船のいずれの側でも前記各プロペラ装置（４）に対する前記船の船尾に対して斜めに配置される一対の氷案内面（２０ａ）を有し，水平面に対する各対の該氷案内面の該船の垂直横断面における角度（ｃ）が、少くとも７°であり，該氷案内面（２０ａ）が、該横断面において前記船のいずれの側でも前記プロペラ装置（４）の後方領域から上方かつ外方へ傾斜する砕氷船。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の砕氷船において，前記砕氷面（２０）が、前記設計喫水線（１０）からの距離（Ａ）まで該設計喫水線（１０）の下に下方へ突出し、前記距離（Ａ）が、破砕する様に前記船を設計した平らな氷の最大厚さに等しいかまたはそれ以上である砕氷船。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいづれか１つの項に記載の砕氷船において，前記船の船殻（１）の船尾部分（３）が、該船の設計喫水線の領域において該船殻（１）の中央横断面の相当する部分におけるよりも巾広である砕氷船。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、前部分および船尾部分を有する船殻と、該船尾部分において回転可能なプロペラを持つ少くとも１台のプロペラ装置を有する船の主推進装置とを備える砕氷船に関する。
【０００２】
【発明の背景】
通常の砕氷船は、その設計が砕氷特性に重点を置く特別な目的の船である。砕氷船の一年間の運転期間は、通常数ヶ月に過ぎず、これは、一年の大部分にわたって、砕氷船に投資された金が有効でないことを意味する。従って、船の砕氷特性を阻害することなく多目的船として、例えば沖合供給船、潜水作業支援船、曳航船および／または調査船として充分に役立ち得る様に通常の砕氷船を開発する必要性が存在する。
【０００３】
本発明の目的は、多くの他の目的にも有利に使用可能である効果的な砕氷船を創造することである。この目的は、プロペラ装置がそのプロペラの推進スラストによって作用すると共に船の主かじ取り装置としてほぼ水平面において旋回可能であり、該プロペラ装置と、船の船殻の形状とが苛酷な結氷状態において該船の船尾部分の方向へ移動するのを該船に許容する様に寸法を与えられかつ設計されることによって達成される。
【０００４】
砕氷船の船首の形状は、今日通常の船の様に鋭くないが、船の巾の大部分にわたって大きい曲率半径によって丸められるか、または全く平坦であるかのいづれかであり、カナダ国特許第１０２６１６０号を参照せよ。この型式の設計の極端な例は、１９８８年に建造されたスエーデン国砕氷船オーデン（ＯＤＥＮ）であり、その船首は、ほぼ２０ｍ巾の平坦な中央部分を有している。この様に極端に平坦な船首は、困難な結氷状態に対して設計されるが、開放水面では高い運動抵抗と、非常に強い波の衝撃とを生じさせる。一般に、近頃の砕氷船は、開放水面において好ましく作用しない。
【０００５】
本発明は、砕氷船が極めて困難な結氷状態において比較的希にのみ作業を行い、その砕氷作用の主な部分を軽度または中位の結氷状態において果たすことの観念に基づく。従って、苛酷な結氷状態において特別な解決を使用することが保証される。本発明によると、船は、苛酷な結氷状態においてその船尾部分の方向で移動する様に単にぐるりと旋回される。船の船尾部分の通常の形状は、近頃の効果的な砕氷船の船首形状に大部分が相当する。更に、苛酷な結氷状態での船尾方向への運動は、船のプロペラが船の船殻と氷との間の効果的な潤滑剤として作用する水流を生じることで利点をもたらす。同様な種類の水潤滑は、１９７０年代の遅くまで建造された伝統的なバルチック砕氷船の船首部分で使用された。該砕氷船は、そのプロペラスラストの約４０％を与える２つの前方へ突出す船首プロペラを有していた。
【０００６】
本発明による船が苛酷な結氷状態においてその船尾方向へ移動するため、該船の船首は、開放水面での使用に対して最適化されてもよく、また、氷への貫通以外の他の業務に対してその他の点において最適化されてもよい。
【０００７】
本発明による船では、通常の舵によって生じさせる問題が考慮されねばならない。船が氷中でその船尾方向へ移動するとき、舵は、損傷し得る。２つの舵があれば、氷片は、容易には除去不能の氷の大きい堆積を形成して舵の間の空間にそれ自体を押込み得る。これ等の困難さは、如何なる舵をも船に設けないがそれ自体周知であり舵としても作用する旋回可能なプロペラ装置を設けることによって本発明による船において排除される。プロペラ装置は、重い氷の負荷にも耐える様に容易に設計可能であり、プロペラ自体は、氷の尾根を効果的に崩壊するフライスカッターとして作用可能である。
【０００８】
砕氷船の操縦性が比較的重要であるため、本発明による船は、好ましくは並んだ２台のプロペラ装置を設けられる。これ等の装置により、該船は、非常に効果的に旋回可能である。プロペラ装置の旋回角度は、少くとも１２５°、好ましくは少くとも２５０°であるべきである。最も好ましい解決は、３６０°、好ましくはそれ以上の旋回角度を有するプロペラ装置である。
【０００９】
プロペラ装置の旋回角度が充分に大きければ、最も好ましい解決は、一方向へ回転する様に最適化されるプロペラを使用することである。これは、最大のプロペラスラストを与える。該プロペラは、船がその前方の方向または船尾の方向へ移動するか否かに関係なく、好ましくは船の移動方向でプロペラ装置の前方にあるべきである。プロペラが船の船尾端部から遠い様に旋回されるプロペラ装置によって前方へ船が移動するとき、プロペラは、海中へ下方に船から繰出されるワイヤ、ケーブル、チェーン等に容易には接触する様にならない。その最も後方の位置に旋回されるプロペラによって船尾方向へ船を駆動するとき、プロペラは、氷の尾根を効果的に崩壊する。
【００１０】
プロペラ装置のまわりの総てに船によって破砕される氷片に対して充分に解放される空間が存在することは、重要である。従って、プロペラの任意の位置において、船が破砕する様に設計された平らな氷の最大厚さに等しいかまたは一層大きいプロペラ装置のプロペラからの距離においてほぼ水平の船殻底面がプロペラ装置の上方にあるべきである。
【００１１】
船の操縦性は、船殻の中央部分を比較的短く作ることによって向上されてもよい。好適実施例では、船のほぼ最大の喫水まで下方へ突出す船殻の部分である中央部分の長さは、船の設計喫水線長さの長くて 2／3 、好ましくは長くて 1／2 である。
【００１２】
苛酷な結氷状態では、砕氷船は、劣った氷貫通性能の船を屡々曳航せねばならない。本発明による船では、曳航用設備は、船がその船尾方向へ移動するときに曳航用ウインチ等が船の前部分上で作用するために配置される様に、好ましくは配置される。更に一層融通可能で一層実際的な曳航用装置は、船の前部分または船尾部分の上で交代に作用可能な様に配置される。曳航用設備が主として前部分上で作用する様に設計されれば、船の船尾部分は、特別な目的の作業に必要な任意の設備に対して自由に残されてもよい。
【００１３】
船がその船尾方向へ移動する際に効果的な砕氷船に船をするため、船の船尾端部は、船の設計喫水線のレベルのまわりおよび下方に斜めの砕氷面を有すべきであり、水平面に対する該砕氷面の角度は、大きくて４０°、好ましくは大きくて２０°である。
【００１４】
好適実施例では、砕氷面は、各プロペラ装置に対する船の船尾に対して一対の横方向へ斜めに配置される氷案内面を有している。各対の面の横方向の角度は、船の垂直横断面において水平面に対して少くとも７°である。氷案内面は、船の垂直横断面で見てプロペラ装置の後方領域から上方かつ外方へ傾斜する。氷案内面は、各プロペラ装置の後方で鈍い端縁を形成する様に出会ってもよく、または各対の氷案内面の間に尾根あるいは平坦面が設けられてもよい。尾根の使用は、最も効果的な横方向へ氷を導く作用を与えると思われる。
【００１５】
平らな氷の効果的な破砕を得るため、斜めの砕氷面が船の設計喫水線の下で充分な距離を下方へ突出すことは、重要である。該距離は、船が破砕する様に設計される平らな氷の最大厚さに等しいかまたはそれ以上でなければならない。
【００１６】
別の砕氷の改良は、船の設計喫水線の領域および該領域の下方における船の船殻の船尾部分を船殻の中央横断面の相当する部分におけるよりも著しく巾広にすることによって得られる。
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
【００１８】
【実施例】
図中、１は、船の船殻を示し、２は、船の前部分を示し、３は、船の船尾部分を示す。船尾部分には、少くとも１つの旋回可能なプロペラ装置４があり、該装置４は、フィンランド国特許出願公開第７６９７７号に開示される種類のものでもよく、または任意のその他の周知の充分な強さの旋回可能なプロペラ装置でもよい。図１(A) では、船は、いつでも前方へ移動可能であり、プロペラ装置４は、一方向へ回転する様に最適化されるプロペラ５をその前端に有している。プロペラ５は、船の移動する方向においてプロペラ装置４の前方にある様に常に旋回される。好ましくは、図３に示す様に２台のこれ等のプロペラ装置が船に設けられる。
【００１９】
図３では、通常の操縦に必要なプロペラ装置の最大の旋回角度は、符号ａで示される。この角度は、通常約３５°である。前方への船の運動方向は、矢印ｂによって示される。船が前方へ移動する際と同様な操縦性が船を後方へ移動する際に必要であれば、プロペラ装置は、船が後方へ移動する際にも図示の位置の反対の中心位置から±３５°旋回可能でなければならない。プロペラ装置のプロペラが一方向へのみ回転すれば、プロペラ装置は、線７で示す位置から位置９を経て線８で示す位置まで旋回可能でなければならず、角度ａが３５°であれば、全体の旋回角度は、２５０°である。
【００２０】
操縦性は、砕氷船におけると共に他の支援船においても重要である。従って、プロペラ装置４が外方へのプロペラを有する点線で示す横位置へも旋回可能なことは、有利である。プロペラが両方向へ回転可能であれば、プロペラ装置の限界位置が位置７，９であることは、充分である。この場合には、所要の旋回角度は、１２５°に過ぎない。
【００２１】
プロペラが一方向へのみ回転し、最大の側方スラストが望ましければ、プロペラ装置の全体の旋回角度は、少くとも３０５°でなければならない。該プロペラ装置は、この場合には図３に示す総ての位置と、更に位置９の反対側の位置とへ旋回可能でなければならない。従って、プロペラ装置の旋回角度は、直角と角度ａとの間の差に等しい角度によって拡大されねばならない。
【００２２】
船が２台のプロペラ装置を有するとき、該装置の間の距離は、該装置が相互に接触することなく旋回可能な様に大きくなければならない。更に、プロペラが任意の位置において船の上側平面図の輪郭の外側に来ない様に、任意のプロペラ装置が船の外側から遠いことは、推奨可能である。動的な位置決めを必要とする作業に船を使用するとき、該船は、１台または数台の船首スラスト装置１３をも有すべききである。
【００２３】
図１では、船の設計喫水線は、符号１０で示される。船の喫水線の長さは、線１１，１２の間の距離である。その最大喫水まで下方へ突出す船の中央部分Ｋは、船の喫水線の長さの半分よりも短い長さを有している。距離Ｋが長ければ、これは、船の操縦性に好ましくない影響を有している。該操縦性は、下方かつ内方へ傾斜する側面を船に与えることによって改善されてもよい。喫水線の下の船の側部を一層傾斜させれば、中央部分Ｋを一層長くしてもよい。
【００２４】
船の上部構造１４の中央には、数台の曳航用ウインチを有するウインチ装置１５があり、該装置１５は、船尾部分上の後方と共に船の前部分上の前方で作用してもよい。曳航用ウインチが船の前方の方向で作用するとき、曳航用ワイヤは、符号１６で示す様に延びてもよく、曳航用ウインチが船の船尾端部の方向で作用するとき、曳航用ワイヤは、符号１７で示す様に延びてもよい。その船尾方向へ移動する本発明による船によって苛酷な結氷状態における曳航の際に曳航される船の船首材がその中に設置される所謂曳航用フォーク１８は、船の前部分にある。同一の方向への曳航は、例えば地球物理学上の調査がなされる際に実施可能であり、この場合には、プロペラによって生じる水中騒音が調査設備に妨害を加えないことが通常重要なためである。従って、曳航する船のプロペラが曳航される物体から出来るだけ遠いことは、有利である。
【００２５】
図１から明らかな様に、上部構造１４の後方の大きい船尾部分３は、特別な装置に対して完全に利用可能である。例えば、後部甲板は、ヘリコプターの着陸場所、調査設備を備える室ユニット、ウインチ、ホイスト、積荷、測定設備等を含んでもよい。これ等の品目は、任意の種類のものでもよいため、図示されない。船の船尾部分の設備は、意図される用途によって自由に選択されてもよい。
【００２６】
設計喫水線１０のレベルおよび下方の領域の船の船尾端部には、斜めの砕氷面２０があり、該面２０の水平面に対する角度ｂは、約２０°である。この角度は、一層小さくてもよいが、好ましくは４０°よりも大きくてはならない。
【００２７】
図１(B) に示す様に、プロペラ装置４の上方には、ほぼ水平の平坦な船殻底面１９がある。面１９は、設計喫水線１０から距離Ａにある。該距離Ａは、該船が破砕する様に想像される平らな氷の最大厚さに等しいか、または好ましくはそれ以上である。この最大氷厚さは、任意の砕氷船の設計を大きい程度にまで定める重要な設計パラメータである。
【００２８】
プロペラ５と船殻１との間には、船が破砕する様に想像される平らな氷の最大厚さに等しいかまたは一層大きい自由領域Ｂがなければならない。
【００２９】
各プロペラ装置の垂直軸４ａは、図３に示す様に、プロペラ装置４と一緒に旋回する流線型シェルによって包囲される。流線型シェルは、プロペラ５に面する水滴の鈍い端部を有する水滴形断面を備えている。
【００３０】
図３、４から明らかな様に、船殻１の船尾部分３は、船殻の船尾端部に横方向へ拡大する部分を有している。この部分の最大巾は、好ましくは船殻の中央部分の巾の約１１０％であるべきである。船殻の中央部分の巾よりも２５％以上大きい拡大部分の巾は、それが生じさせる増大する運動抵抗のために推奨されないが、増大する運動抵抗が或る理由のために受入れ可能であれば、一層大きい拡大でさえも、本発明の範囲内である。
【００３１】
図５(A) 〜(C) は、砕氷面２０の詳細を示す。好適実施例では、面２０は、水平面、例えば設計喫水面１０に対して少くとも７°の傾斜角度Ｃを有し横方向へ傾斜する氷案内面２０ａを備える非線形横断面輪郭を与えられる。傾斜面２０ａは、図５(A) に示す様にプロペラ装置４の船尾の方で出会ってもよく、または図５(B) 、(C) に夫々示す様に、傾斜面の間に平坦面２１ａあるいは尾根２１ｂが設けられてもよい。
【００３２】
本発明による船がその船尾部分の方向へ苛酷な結氷状態において移動するため、氷を貫通する様に船の前部分を最適化することは、不可欠ではないが、その他の重要な要件を満足させる様に設計されてもよい。
【００３３】
本発明は、図示の実施例に制限されず、幾つかの変更は、添付請求の範囲内で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  (A) は本発明による船の全体的な側面の略図。
(B) は本発明による船の船尾部分の側面の略図。
【図２】上から見た図１(A) の船の前部分の略図。
【図３】下から見た図１(B) の船の船尾部分の略図。
【図４】図１(B) 、図３の船の後から見た略図。
【図５】  (A) 〜(C) は図１（B)の断面Ｖ−Ｖの部分の３つの異なる変更された実施例の略図。
【符号の説明】
１  船殻
２  前部分
３  船尾部分
４  プロペラ装置
５  プロペラ
１０  設計喫水線
１５  ウインチ装置
１９  船殻底面
２０  砕氷面
２０ａ  氷案内面
２１ａ  平坦面
２１ｂ  尾根
Ａ  船殻底面の設計喫水線からの距離
Ｂ  自由領域
ｂ  砕氷面の角度
Ｃ  氷案内面の傾斜角度
Ｋ  中央部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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