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( ^~^) 쇄빙선 공학~쇄빙선의 구조

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JA 255 NEO99 24,072


쇄빙선의 종류와 임무

쇄빙선박은, ①쇄빙선과②쇄빙형 상선으로 대별된다.
① 쇄빙선:
1) 단독 항행용 쇄빙선
 동결 하천, 항만의 수로 계개/빙해안에 폐색 된 선박의 구조/동결 지역에의 물자 수송/빙해역에 있어서의 해양 개발 활동 지원/양극권에 있어서의 학술 조사의 지원/군사적, 보안적 빙해 오퍼레이션
2) 선단 호위용 쇄빙선
 선단 유도/항로 계개/선박 구조/군사적 빙해 오퍼레이션
② 쇄빙형 상선:
 물자・여객・차량등의 수송:쇄빙 탱커, 쇄빙 벌크 캐리어, 쇄빙 페리등



쇄빙 저항과는:쇄빙 모형 실험과 엔진 마력
 
①대학의「선박 설계」의 수업에서는 배의 역사, 일반 상선, 고속선등 모두 이 학제적인 빙해의 이야기를 하는 것이 기다려진다.
원자력 쇄빙선이 북극해의 두께 2 m도 있자 얼음을「열심히」와 나누면서 가는 비디오를 보면서 쇄빙 현상과 선 형의 관계를 이야기한다.・・・「쇄빙선의 뱃머리부가 해빙에 접촉, 올라앉아 휘게 한이면서 이윽고 굴곡강도에 이르러 뱃머리 현측의 얼음에는 카스프장의 크랙이 들어가 계속해서 복잡하게 갈라진다.쇄빙판은 회전하면서 눌러 가라앉힐 수 있는 주위의 얼음도 부수어 찢으면서 배가 진행된다.
쇄빙판은 배 밑바닥이나 선측으로 접촉하면서 선체-빙간의 마찰로 추진 에너지를 소비시키면서 선미 방향으로 흘러 일부는 프로펠라에 빨려 들여가(얼음의 섭식이라고 한다), 일부는 측방으로 흐른다.후류에 소빙역을 남기면서 ・・」.

뱃머리에서는, 거의 얼음의 특성 파괴 길이로 쇄빙되므로 그 사이클로
①빙판 올라앉아②파괴, ③마찰 이동과 압 가라앉혀
④프로펠라의 얼음 섭식을 반복해 배는 완만하게 피칭 하면서 저속으로 진행된다.
그 평균 하중이 저항이나 마력이 된다.



②얼음은 물에“・”가 하나 붙은 것만으로 있지만 선체에게 주는 현상이 엄청에 복잡하게 된다.이 상사칙은 무엇인가?휘어서 갈라지는 쇄빙 사이즈는 어떻게 정해지는 것일까?・・・・・・・현상을 지배하는 상사칙은 재력으로 나오는 Cauchy수나 유체 역학으로 친숙한 Froude수 등이다.모형선의 scale factor(실선/모형의 치수비를 예를 들면, λ=50으로 하면, 빙후h, 탄성률 E, 굴곡강도σf를 실빙의 것1/50한 모형얼음은 할 수 있으면, 모형선속Vm를 실선선 속Vs의 1/√50으로 달리면, 계측한 모형선의 얼음 하중(Fm)은 실선의 값(Fs=Fm×λ^3)으로 환산할 수 있다.실제는 모두가 그렇게는 잘 되지 않기 때문에 보정이 필요하다.


③밑그림에 캐나다의 Rclass 쇄빙선의 선 형형상과 실선 쇄빙 저항이 나타나고 있다.쇄빙 저항은 빙후와 빙상의 적설에 의존하지만 개수역에 비해 현격한 차이에 크다.따라서 대마력이 되므로 쇄빙 저항을 낮게 억제하는 선 형이 추구된다.쇄빙 상선으로는 초기 건조비와 수송 시스템으로서 채워야 할 운항 경제성이 요구된다.빙해역과 개수역을 만족하는 추진 성능・구조 안전성능・거주 성능・・・・ 등 고려해야 할 파라미터가 통상 상선에 비해 매우 많아진다.



빙설이 깊은 경우 살수를 실시해, 얼음 덩어리를 부수기 쉽게 하는 방법도 유효하다.


【빙해 공학보다 】
http://www011.upp.so-net.ne.jp/ice-technology/chap5.html
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( ^~^)砕氷船工学~砕氷船の仕組み



砕氷船の種類と任務

砕氷船舶は、①砕氷船と②砕氷型商船に大別される。
① 砕氷船:
1)単独航行用砕氷船
 凍結河川、港湾の水路啓開/氷海中に閉塞された船舶の救助/凍結地域への物資輸送/氷海域における海洋開発活動支援/両極圏における学術調査の支援/軍事的、保安的氷海オペレーション
2)船団護衛用砕氷船
 船団誘導/航路啓開/船舶救助/軍事的氷海オペレーション
② 砕氷型商船:
 物資・旅客・車両等の輸送:砕氷タンカー、砕氷バルクキャリヤー、砕氷フェリー等



砕氷抵抗とは:砕氷模型実験とエンジン馬力
 
①大学の「船舶設計」の授業では船の歴史、一般商船、高速船など共にこの学際的な氷海の話をするのが楽しみである。
原子力砕氷船が北極海の厚さ2mもあろう氷を「バリバリ」と割りながら進むビデオを見ながら砕氷現象と船型の関係を話す。・・・「砕氷船の船首部が海氷に接触、乗り上げ撓ませながらやがて曲げ強度に達して船首舷側の氷にはカスプ状のクラックが入りつぎつぎに複雑に割れる。砕氷板は回転しながら押し沈められ周囲の氷も砕き裂きながら船が進む。
砕氷板は船底や船側に接触しつつ船体-氷間の摩擦で推進エネルギーを消費させながら船尾方向へと流れ、一部はプロペラへ吸い込まれ(氷の摂食という)、一部は側方へと流れる。後流に疎氷域を残しながら・・」。

船首では、ほぼ氷の特性破壊長さで砕氷されるのでそのサイクルで
①氷板乗り上げ、②破壊、③摩擦移動と押沈め、
④プロペラの氷摂食を繰り返して船は緩やかにピッチングしながら低速で進む。
その平均荷重が抵抗や馬力になる。



②氷は水に“・”が一つ付いただけであるが船体に与える現象がめちゃくちゃに複雑になる。この相似則は何か?撓んで割れる砕氷サイズはどのように決まるのであろうか?・・・・・・・現象を支配する相似則は材力で出てくるCauchy数や流体力学でお馴染みのFroude数などである。模型船のscale factor(実船/模型の寸法比を例えば、λ=50とすると、氷厚h、弾性率E,曲げ強度σfを実氷の1/50の模型氷はできれば、模型船速Vmを実船船速Vsの1/√50で走ると、計測した模型船の氷荷重(Fm)は実船の値(Fs=Fm×λ^3)に換算できる。実際は全てがそうはうまく行かないから補正が必要である。


③下図にカナダのRclass砕氷船の船型形状と実船砕氷抵抗が示されている。砕氷抵抗は氷厚と氷上の積雪に依存するが開水域に比べて桁違いに大きい。よって大馬力となるので砕氷抵抗を低く抑える船型が追求される。砕氷商船では初期建造費と輸送システムとして満たすべき運航経済性が要求される。氷海域と開水域を満足する推進性能・構造安全性能・居住性能・・・・など考慮すべきパラメータが通常商船に比べて非常に多くなる。



氷雪が深い場合散水を行い、氷塊を壊しやすくする方法も有効である。


【氷解工学より】
http://www011.upp.so-net.ne.jp/ice-technology/chap5.html
try { var fAllow=true; var sCLSName=null; var isIE=(document.documentElement.getAttribute("style")==document.documentElement.style); var sCLSXNm="class"; if(isIE) { sCLSXNm="className"; } var aryElsKr=document.getElementsByTagName("font"); for(var vdx=0;vdx

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