쇄빙선

Icebreaker
북극해에 있는 캐나다와 미국 해안 경비대 쇄빙선.

쇄빙선은 얼음으로 덮인 바다를 이동 및 항해하고 다른 배와 배들에게 안전한 수로를 제공하기 위해 고안된 특수 목적의 배 또는 보트이다.이 용어는 보통 쇄빙선을 의미하지만 영국의 운하에서 한때 사용되었던 쇄빙선과 같은 작은 배들을 의미하기도 한다.

쇄빙선으로 간주되기 위해서는 대부분의 일반 선박이 갖추지 못한 세 가지 특성이 필요하다: 강화된 선체, 쇄빙 형태, 그리고 [1]해빙을 통과하기 위한 힘.

쇄빙선은 얼어붙은 이나 얼음을 바로 밀어 넣어 길을 닦는다.해빙의 굽힘 강도는 선박의 트림에 눈에 띄는 변화 없이 얼음이 깨질 정도로 충분히 낮습니다.매우 두꺼운 얼음의 경우, 쇄빙선은 배의 무게로 배를 깨기 위해 얼음 위로 활을 몰 수 있다.배 앞에 깨진 얼음이 쌓이면 얼음이 깨지는 것보다 훨씬 더 느려질 수 있기 때문에, 쇄빙선들은 깨진 얼음을 배 주변이나 배 아래로 향하도록 특별히 설계된 선체를 가지고 있다.선박 추진 시스템의 외부 부품(프로펠러, 프로펠러 샤프트 등)은 선박 선체보다 손상 위험이 크기 때문에 얼음 위로 스스로 나아가 쇄빙선을 깨트리고 항로의 잔해를 성공적으로 치우는 쇄빙선의 능력은 선박의 [2]안전을 위해 필수적이다.

역사

최초의 쇄빙선

원양 선박 이전에, 쇄빙 기술은 도끼와 갈고리를 가진 노동자들을 이용하여 내륙 운하와 하천에서 개발되었습니다.최초의 기록된 최초의 쇄빙선은 1383년 벨기에의 브루주 마을에서 마을 [3][4]해자를 청소하는 것을 돕기 위해 사용한 바지선이었다.쇄빙선의 노력은 마을이 4척의 배를 구입할 수 있을 만큼 충분히 성공적이었다.

쇄빙 바지선은 작은 빙하기의 추운 겨울 동안에도 계속 사용되었고, 상당한 양의 무역과 사람과 상품의 운송이 이루어진 저지대에서 사용이 증가했습니다.15세기 동안 플랑드르(Oudenaarde, Kortrijk, Leper, Veurne, Dicksmuide, Hulst)에서 쇄빙선의 사용은 이미 잘 확립되었다.쇄빙 바지선의 사용은 17세기에 저지대에서 중요한 모든 마을이 수로를 깨끗하게 유지하기 위해 어떤 형태의 쇄빙선을 사용하면서 확대되었다.

17세기 이전에는 쇄빙선의 사양은 알려지지 않았다.쇄빙선의 사양은 말떼에 끌려갔다는 것과 쇄빙선을 깨는 배의 무거운 무게에 눌렸다는 것을 보여준다.그것들은 도끼와 톱을 가진 남자들의 팀과 함께 사용되었고, 그들 뒤에 있는 기술은 산업 혁명이 일어나기 전까지 크게 변하지 않았다.

두 팀의 말과 한 팀의 일꾼들이 1733년 암스테르담의 운하를 통해 쇄빙선을 끌고 가고 있다.

극해에서 항해하는 배

얼음 강화선은 극지 탐험 초기에 사용되었다.이것들은 원래 나무로 만들어졌고 기존의 디자인을 바탕으로 강화되었으며, 특히 선체에 이중 널빤지를 씌우고 배 내부의 크로스 멤버를 강화한 워터 라인 주변으로 강화되었다.바깥에는 쇠띠가 감겨 있었다.때때로 금속 시트는 뱃머리, 선미, 용골을 따라 배치되었다.이러한 강화는 배가 얼음을 통과하도록 돕고, 또한 배가 얼음에 "물렸을 때" 배를 보호하기 위해 고안되었다.니핑은 배 주변의 얼음덩어리가 배에 밀리면서 바이스에 갇힌 것처럼 피해를 입힐 때 발생한다.이러한 바이스 같은 작용은 얼음 형성에 대한 바람과 조수의 힘에 의해 발생합니다.

박물관에 있는 17세기 러시아 코크

북극 해역에서 최초로 사용된 보트는 북극 원주민들의 보트였다.그들의 카약은 갑판이 덮인 작은 인간 동력 보트와 하나 이상의 콕핏으로, 각각 싱글 또는 더블 블레이드 패들을 쓰다듬는 패들러 한 명을 앉힌다.이러한 보트는 쇄빙 능력이 없지만 가볍고 얼음을 운반하기에 적합하다.

9세기와 10세기에 바이킹의 팽창은 북대서양에 도달했고, 결국 북극의 그린란드와 스발바르에 도달했다.하지만 바이킹들은 중세 온난기의 환경에서 일년 중 대부분 얼음이 얼지 않은 바다에서 배를 운항했다.

11세기 북-러에서는 반년 이상 얼음으로 덮여 있었기 때문에 그렇게 명명된 백해 연안이 정착하기 시작했다.북극해 연안에 살았던 북-러 카렐리아인과 러시아인의 혼합 민족은 포모르("해변 정착민")로 알려지게 되었다.점차적으로 그들은 북극해의 얼음 상태에서의 항해와 나중에는 시베리아 에서의 항해에 사용되는 특별한 종류의 목조 범선을 개발했다.이러한 최초의 쇄빙선은 고치라고 불렸다.코흐의 선체는 가변적인 수로를 따라 빙상 저항성 수세식 피부 플랭킹 벨트로 보호되었고, 빙상 운반을 위한 가짜 용골이 있었다.만약 코치가 얼음밭에 의해 압착된다면, 그 물줄기 아래의 둥근 몸통은 배를 물 밖으로 밀어올려 손상 [5]없이 얼음 위로 끌어올릴 수 있게 해줄 것이다.

19세기에는 현대의 증기 쇄빙선에 대해서도 비슷한 보호 조치가 채택되었다.돛 시대 말기의 몇몇 유명한 범선포모르 보트와 같은 달걀 모양의 형태를 특징으로 했는데, 예를 들어 FramFridtjof Nansen과 다른 위대한 노르웨이 극지 탐험가들에 의해 사용되었다.Fram은 가장 북쪽(85°57'N)과 가장 남쪽(78°41'S)을 항해한 목선이며, 지금까지 만들어진 목선 중 가장 튼튼한 선박 중 하나였다.

증기 쇄빙선

델라웨어 강에 있는 시티 아이스보트 1호.패들 기선은 1837년에 만들어졌다.

빙판길에서[6] 운항하도록 설계된 초기 배는 51미터(167피트)의 나무 패들 기선인 시티 아이스 보트 1호로, 1837년 반두센 & 비렐린이 필라델피아 시를 위해 만들었다.이 배는 250마력의 증기 엔진 두 개로 구동되었고 나무 패들은 철로 [7]덮개로 보강되었다.

둥근 모양과 튼튼한 금속 선체를 가진 1864년의 러시아 조종사는 프로펠러를 가진 현대 쇄빙선의 중요한 전신이었다.그 배는 상인이자 조선업자 미하일 브릿네프의 명령에 의해 만들어졌다.그녀는 얼음 제거 능력(용골 라인에서 20° 상승)을 달성하기 위해 활을 바꿨다.이것은 조종사가 얼음 꼭대기에 몸을 밀어 올려 결과적으로 얼음 꼭대기를 깨트릴 수 있게 해주었다.브릿네브는 수세기 동안 백해와 바렌츠해의 차가운 물을 항해해 온 오래된 포모르 보트의 모양을 본떠 배의 뱃머리를 만들었다.1864년과 1890년 사이에 핀란드만에서 크론슈타트와 오라니엔바움 사이의 항해를 위해 조종사가 사용되었고, 따라서 여름 항해를 몇 주 연장했습니다.조종사의 성공에 고무된 미하일 브릿네프는 1875년에 두 번째 유사한 선박 보이호를, 1889년에 세 번째 부이호를 건조했다.

1870-1871년의 추운 겨울은 엘베 강과 함부르크 항구를 얼어붙게 하여 항해를 장기간 중단시키고 막대한 상업적 손실을 초래했다.칼 페르디난드 스타인하우스는 브릿네브의 변경된 뱃머리 조종사의 디자인을 자신의 [8]쇄빙선인 아이스브레이커 [9]1세를 만들기 위해 재사용했다.

예르막은 최초의 진정한 현대식 쇄빙선으로 여겨진다.

최초의 진정한 현대식 쇄빙선은[10] 20세기 초에 건조되었다.쇄빙선 예르막은 1897년 러시아 제국 해군의 계약에 따라 영국 암스트롱 휘트워스 해군 기지에서 건조되었다.이 배는 조종사로부터 주요 원리를 빌려 그것을 최초의 극지방 쇄빙선을 만드는데 적용했다. 이 쇄빙선은 쇄빙선을 통과시켜 쇄빙선을 부술 수 있었다.이 배는 5천 톤을 대체했고 증기 기관차는 1만 마력 (7,500 킬로와트)의 출력을 냈다.이 배는 1963년에 해체되어 1964년에 폐선되어 세계에서 가장 오래 취역한 쇄빙선 중 하나가 되었다.

캐나다에서는 정부가 세인트로렌스 강의 얼음으로 인한 홍수를 막을 수 있는 방법을 제공해야 했다.쇄빙선은 몬트렐 동쪽에 있는 강에 얼음 잼이 없도록 하기 위해 만들어졌다.비슷한 시기에 캐나다는 캐나다 북극에서의 의무를 이행해야 했다.80m(260ft) CGS N.B. McLean(1930)과 CGS D'Iberville(1952)과 같은 대형 증기 쇄빙선은 이러한 이중 용도를 위해 건조되었다(세인트 로렌스 홍수 방지 및 북극 보충).

20세기 초에 몇몇 다른 나라들이 특수 제작된 쇄빙선을 운영하기 시작했다.대부분은 연안 쇄빙선이었지만, 캐나다, 러시아, 그리고 나중에 소련도 배수량 11,000톤에 이르는 여러 개의 쇄빙선을 건조했다.

디젤 쇄빙선

1930년대에 최초의 디젤 전기 쇄빙선이 건조되기 전에 쇄빙선은 석탄 또는 석유를 연료로 하는 [11]증기선이었다.왕복 증기 엔진은 신뢰성, 견고성, 양호한 토크 특성 및 회전 방향을 [12]빠르게 반전시킬 수 있는 능력 때문에 쇄빙선에서 선호되었다.증기 시대 동안, 가장 강력한 전전 증기 동력 쇄빙선은 약 10,000 샤프트 [11]마력의 추진력을 가지고 있었다.

Ymer는 1933년에 건조된 세계 최초의 디젤 전기 쇄빙선이다.

세계 최초의 디젤 전기 쇄빙선은 1933년 4,330톤의 스웨덴 쇄빙선 Ymer였다.선미에 있는 두 개의 프로펠러와 활에 있는 한 개의 프로펠러로 나뉘는 9,000hp (6,700kW)의 속도로, 그녀는 1957년 오덴호의 취역 전까지 가장 강력한 스웨덴 쇄빙선으로 남아있었다.1939년 [13][14]핀란드 최초의 디젤 전기 쇄빙선인 핀란드 시수호가 뒤를 이었다.두 선박 모두 1970년대에 해체되었고 1976년에 핀란드에서 건조된 시수호와 1977년에 건조된 예메르호 등 양국 모두에서 훨씬 더 큰 쇄빙선으로 대체되었다.

1941년에 미국은 윈드 클래스를 만들기 시작했다.스칸디나비아와 소련에서의 연구는 짧고 넓은 선체를 가진 매우 튼튼한 디자인으로 이어졌으며, 앞발은 잘리고 바닥은 둥글었다.강력한 디젤 전기 기계는 선미 2개와 보조 활 프로펠러 1개를 구동했다.[15][16][17]이러한 특징들은 1980년대까지 전후 쇄빙선의 표준이 되었다.

1970년대 중반부터 가장 강력한 디젤 전기 쇄빙선은 구소련과 이후 러시아의 쇄빙선인 에르막, 제독 마카로프, 크라신이다. 이 쇄빙선들은 총 26,500kW(35,500hp)[11]의 출력으로 3개의 추진 모터를 위한 전기를 생산하는 9개의 12기통 디젤 발전기를 가지고 있다.2020년대에는 캐나다의 새로운 극지방 쇄빙선CCGS John G. Diefenbaker가 추월할 것이다. CCGS는 36,000kW(48,000hp)의 추진력을 갖게 될 것이다.

캐나다

캐나다에서는 1952년 HMCS 래브라도호(나중에 캐나다 해안 경비대로 이송됨)와 함께 USCG 윈드클래스 설계를 사용했지만 활 프로펠러는 사용하지 않고 디젤 전기 쇄빙선이 건조되기 시작했습니다.그 후 1960년, 캐나다 대형 쇄빙선 개발의 다음 단계CCGS John A에 의해 이루어졌다. 맥도널드는 퀘벡주 라우존에 완공되었다.래브라도보다 훨씬 크고 강력한 배, 존 A.맥도날드는 가장 혹독한 극지방 조건을 충족시킬 수 있는 원양 쇄빙선이었다.15,000마력(11,000kW)의 디젤 전기 기계는 3개의 축에 동력을 균등하게 전달하는 3개의 유닛으로 배열되었다.

캐나다에서 가장 크고 강력한 쇄빙선인 120미터(390피트)의 CCGS 루이스 S. 세인트 로랑은 1969년에 인도되었다.그녀의 원래 3개의 증기 터빈, 9개의 발전기, 3개의 전기 모터 시스템은 27,000 샤프트 마력(20,000 kW)을 생산합니다.다년간의 중년기 수리 프로젝트(1987-1993)에서 배는 새로운 뱃머리와 새로운 추진 시스템을 얻었습니다.새로운 발전소는 5개의 디젤, 3개의 발전기, 3개의 전기 모터로 구성되어 거의 같은 추진력을 낸다.

1994년 8월 22일, 세인트 로랑USCGC 북극해는 북미 최초로 북극에 도달한 수상 선박이 되었다.이 선박은 원래 2000년에 해체될 예정이었으나, 재장착으로 해체일이 2017년까지 연장되었다.해경에 [18]새로운 등급의 극지방 쇄빙선이 도입될 때까지 2020년대까지 운항할 계획이다.

원자력 쇄빙선

러시아는 현재 핵추진 쇄빙선을 모두 [19]운용하고 있다.첫 번째 기종인 NS 레닌은 1957년에 발사되어 1959년에 운용에 들어갔고, 1989년에 정식으로 퇴역했습니다.그것은 세계 최초의 원자력 수상 선박이자 최초의 원자력 민간 선박이었다.

레닌호의 소련 우표는 세계 최초의 핵추진 쇄빙선이다.

소련의 두 번째 핵 쇄빙선은 NS Arktika로, Arktika급의 선두선이었다.1975년부터 취역한 그녀는 1977년 8월 17일 북극에 도착한 최초의 수상 선박이었다.1980년대 [11]후반 소련을 위해 핀란드에서 얕은 기류 타이미르급쇄빙선 2척이 건조됐다.

2007년 5월, 핵추진 러시아 쇄빙선 NS 50 Let Pobedy에 대한 해상 시험이 완료되었다.이 선박은 러시아 국영 핵 쇄빙선 8척을 관리하는 무르만스크 해운사에 의해 취역되었다.용골은 1989년 레닌그라드발틱웍스에 의해 건조됐으며 1993년 NS우랄로 진수됐다.이 쇄빙선은 Arktika급 중 여섯 번째이자 마지막이 될 예정이었고, 현재 세계에서 가장 [20]큰 쇄빙선이다.

기능.

오늘날, 대부분의 쇄빙선은 계절적 또는 영구적인 얼음 조건이 있는 무역로를 열기 위해 필요하다.이들 지역의 입항 상선들은 얼음 속에서 항해할 수 있도록 강화되어 있지만, 보통 그들 스스로 얼음을 관리할 만큼 강력하지는 않다.이러한 이유로, 발트해, 오대호, 세인트로렌스 해로와 북해 항로를 따라, 쇄빙선의 주된 기능은 얼음으로 가득 찬 물을 통해 하나 이상의 선박을 안전하게 호위하는 것이다.얼음으로 배가 움직이지 않게 되면 쇄빙선은 배를 둘러싼 얼음을 깨서 풀어주고 필요하면 얼음장을 통해 안전한 통로를 열어야 한다.어려운 얼음 조건에서 쇄빙선은 가장 약한 [11]배도 견인할 수 있다.

발트해에서 상선을 호위하는 핀란드 쇄빙선 오소

일부 쇄빙선들은 또한 북극과 남극의 과학 연구를 지원하기 위해 사용된다.쇄빙능력 외에 극지와의 수송에 적합한 개방수역 특성, 과학인력을 위한 시설과 숙소, 해안에 [11]연구소를 공급하는 화물능력 등이 필요하다.아르헨티나와 남아프리카같이 국내 해역에 쇄빙선이 필요 없는 국가들은 극지방에서 연구를 수행하기 위한 연구 쇄빙선을 보유하고 있다.

연안 시추작업이 북극해로 이동함에 따라, 시추작업장에 화물과 장비를 공급하고, 예를 들어 떠내려가는 얼음을 작은 플로트로 부수고 [11]빙산을 보호대상물로부터 떨어뜨리는 등 얼음 관리를 수행함으로써 시추선과 석유 플랫폼을 보호하기 위해 쇄빙선이 필요하다.과거에는 이러한 작업이 주로 북미에서 이루어졌지만, 오늘날에는 북극 연안 시추와 석유 생산도 러시아 북극의 여러 지역에서 진행되고 있다.

맥머도 사운드에 있는 미국 해안 경비대의 쇄빙선입니다 딥 프리즈 작전을 지지합니다

미국 해안 경비대는 얼음으로 뒤덮인 극지방 바다에서 수색과 구조 임무를 수행하기 위해 쇄빙선을 이용한다.미국의 쇄빙선은 경제적 이익을 지키고 북극과 남극 지역에서 미국의 입지를 유지하는 역할을 한다.북극의 만년설이 계속 녹으면서, 더 많은 통로가 발견되고 있다.이러한 가능한 항로들은 전 세계 국가들로부터 극반구에 대한 관심을 증가시킨다.미국의 극지방 쇄빙선들은 [21]팽창하는 북극해와 남극해에서의 과학적 연구를 계속 지원해야 한다.매년, 무거운 쇄빙선은 남극에 있는 국립과학재단의 시설 맥머도에 재보급하기 위한 안전한 항로를 뚫는 딥 프리즈 작전을 수행해야 한다.가장 최근의 수개월간의 소풍은 북극성에 의해 주도되었는데, 북극성은 해협을 [22]얼음이 없는 상태로 유지하기 전에 위험한 조건 속에서 컨테이너와 연료선을 호위했다.무거운 쇄빙선이 없다면, 미국은 과학 재단에 도달할 수 없기 때문에 남극에서의 극지 연구를 계속할 수 없을 것이다.

특성.

얼음 저항 및 선체 형태

에스토니아 쇄빙선 보트니카는 작은 줄기와 플레어 각도를 가진 전형적인 둥근 쇄빙선 활을 가지고 있다.폭발로 용접된 빙대와 '리머'도 눈에 띈다.

쇄빙선은 종종 경사진 활을 얼음 위로 몰고 가서 [23]배의 무게로 부러뜨리는 배로 묘사된다.실제로, 이것은 쇄빙선이 걷는 속도로 진행되거나 심지어 여러 배의 길이를 후퇴시키고 얼음 팩을 최대 출력으로 충돌시켜야 하는 매우 두꺼운 얼음에서만 발생합니다.보다 일반적으로 굴곡 강도가 낮은 얼음은 선박이 비교적 빠르고 일정한 [24]속도로 전진하는 동안 쇄빙선의 트림에 눈에 띄는 변화 없이 쉽게 깨지고 선체 아래에 가라앉는다.

쇄빙선을 설계할 때, 주요 목표 중 하나는 쇄빙을 부수고 깨진 플로트를 선박 아래로 가라앉히는 것으로부터 생기는 힘을 최소화하는 것이다.이러한 순간적인 힘의 세로 구성요소의 평균 값을 배의 얼음 저항이라고 합니다.쇄빙선을 설계하는 해군 건축가들은 소위 h-v-curve를 사용하여 선박의 쇄빙 능력을 결정합니다.선박이 달성할 수 있는 속도(v)를 얼음 두께(h)의 함수로 나타낸다.이것은 프로펠러로부터의 추력[1]용기의 유체역학적 저항과 얼음 저항을 합한 속도와 동일한 속도를 계산함으로써 이루어집니다.압력 능선과 같은 다른 얼음 조건에서의 용기의 쇄빙 능력을 결정하기 위한 대체 수단은 얼음 탱크에서 모델 테스트를 수행하는 것이다.어떤 방식으로든 신형 쇄빙선의 실제 성능은 선박이 건조되면 본격적인 쇄빙시험에서 검증된다.

쇄빙력을 최소화하기 위해 쇄빙선의 선체 라인은 보통 수면에 있는 플레어가 가능한 한 작아지도록 설계된다.그 결과 쇄빙선은 경사진 선체, 경사진 측면, 짧은 평행한 중앙선을 특징으로 얼음 [24]속에서의 기동성을 향상시킨다.그러나 숟가락 모양의 활과 둥근 선체는 유체역학적 효율과 침출 특성이 떨어져 쇄빙선이 충돌하거나 선체 바닥 구조가 해면에 [1]충돌하기 쉽다.이러한 이유로 쇄빙선의 선체는 종종 최소 얼음 저항성, 얼음에서의 기동성, 낮은 유체역학 저항성 및 적절한 개방수 [11]특성 사이의 절충체이다.

스웨덴의 쇄빙선 오덴호는 선체와 얼음 사이의 마찰을 줄이기 위해 설계된 평평한 활과 침수 시스템으로 건조되었다.

일부 쇄빙선은 선미보다 뱃머리가 더 넓은 선체를 가지고 있다.소위 말하는 "리머"는 얼음 채널의 폭을 증가시키고, 따라서 선미에서의 마찰 저항을 감소시킬 뿐만 아니라 얼음에서 배의 기동성을 향상시킨다.일부 쇄빙선은 저마찰 페인트 외에도 폭발로 용접된 내마모성 스테인리스강 아이스벨트를 사용하여 마찰을 줄이고 선체를 부식으로부터 보호합니다.강력한 물 범람과 공기 거품 시스템과 같은 보조 시스템이 선체와 얼음 사이에 윤활층을 형성하여 마찰을 줄이기 위해 사용됩니다.용기 양쪽에 있는 탱크 사이에 물을 퍼올리면 마찰이 줄어들고 얼음 통과가 더 쉬워지는 연속적인 구름이 발생합니다.평평한 티센-와스 활과 원통 활과 같은 실험적인 활 디자인은 얼음 저항을 더욱 줄이고 얼음이 없는 [11]채널을 만들기 위해 수년간 시도되어 왔습니다.

구조 설계

쇄빙선 및 얼음으로 가득 찬 물에서 운항하는 다른 선박은 선박의 선체와 주변 얼음 사이의 접촉으로 인한 다양한 하중에 대한 추가적인 구조 강화가 필요하다.선체 부위마다 얼음 압력이 달라지기 때문에, 선체 내에서 가장 강화되는 부분은 가장 높은 얼음 하중을 경험하는 활이며, 물줄기 주변은 물줄기 위아래에 추가로 강화되어 [2]선박 주위에 연속적인 얼음띠를 형성한다.

연구 쇄빙선인 RV 폴라스턴호의 뱃머리.쇄빙선의 뱃머리는 보통 배의 가장 강화된 부분이다.

짧고 뭉툭한 쇄빙선은 일반적으로 셸 도금을 긴 선박에 사용되는 세로 프레임과 대조적으로 약 400~1000mm(1~3ft) 간격으로 프레임이 보강된 가로 프레임을 사용하여 건조된다.워터라인 근처에서는 수직 방향으로 달리는 프레임이 셸 도금 위에 국소적으로 집중된 얼음 하중을 스트링거라고 불리는 세로 거더로 분배합니다. 세로 거더는 더 넓게 퍼진 선체 [2]하중을 운반하는 웹 프레임과 격벽에 의해 지지됩니다.얼음과 직접 접촉하는 셸 도금은 구형 극지방 쇄빙선의 경우 최대 50mm(2.0인치) 두께가 될 수 있지만, 최신 쇄빙선의 경우 항복 강도가 최대 500MPa(73,000psi)인 고강도 강철을 사용하면 재료 두께가 작아지고 강철 무게가 낮아집니다.쇄빙선의 선체 구조에 사용되는 강철은 강도와 상관없이 낮은 주변 온도와 높은 하중 조건에서의 메짐성 파괴에 견딜 수 있어야 하며, 이 두 가지 모두 얼음으로 가득 찬 [2][25]물에서의 작업에 전형적이다.

미국선박국, Det Norske Veritas 또는 Lloyd's Register 분류협회에서 정한 규칙에 따라 건조될 경우 쇄빙선은 선체 내 얼음이 강화되는 수준에 따라 얼음 등급을 부여받을 수 있다.일반적으로 선박이 운항할 것으로 예상되는 최대 얼음 두께와 충돌 제한과 같은 기타 요건에 의해 결정됩니다.얼음 등급은 일반적으로 쇄빙선의 실제 쇄빙 능력이 아닌 얼음 강화 수준을 나타내는 지표이지만, 러시아 해양 등록부와 같은 일부 분류 협회에서는 특정 얼음 등급에 대한 운영 능력 요건을 가지고 있다.2000년대 이후, 국제분류학회(IACS)는 분류 사회 고유의 얼음 분류 표기법을 대체하기 위해 폴라 클래스(PC)로 알려진 통합 시스템을 채택할 것을 제안했다.

파워와 추진력

제2차 세계대전 이후 대부분의 쇄빙선은 발전기와 결합된 디젤 엔진이 고정 피치 프로펠러를 회전시키는 추진 모터용 전기를 생산하는 디젤 전기 추진기로 만들어졌다.최초의 디젤 전기 쇄빙선은 직류(DC) 발전기와 추진 모터로 제작되었지만, 수년 간 기술이 먼저 교류(AC) 발전기로 발전하고 마지막으로 주파수 제어 AC-AC [11]시스템으로 발전하였다.현대 디젤 전기 쇄빙선에서 추진 시스템은 주 발전기가 모든 선내 소비자에게 전력을 공급하고 보조 엔진이 필요하지 않은 발전소 원리에 따라 구축됩니다.

디젤-전기 파워트레인은 전기 추진 모터의 우수한 저속 토크 특성으로 인해 쇄빙선에 선호되는 선택이지만, 쇄빙선은 디젤 엔진이 감속 기어박스 및 제어 가능한 피치 프로펠러에 기계적으로 결합되어 제작되었습니다.기계식 파워트레인은 디젤 전기 추진 시스템에 비해 경량화 및 연비 개선 등 몇 가지 이점이 있습니다.그러나 디젤 엔진은 프로펠러 회전의 갑작스러운 변화에 민감하며, 이러한 기계적 파워트레인은 일반적으로 프로펠러와 얼음의 [11]상호작용으로 인한 토크 변동을 흡수하기 위해 대형 플라이휠 또는 유체역학 커플링을 장착합니다.

1969년 건조된 캐나다 극지방 쇄빙선 CCGS Louis S St-Laurent는 3개의 전기 추진 모터를 위한 전력을 생산하는 증기 보일러와 터보 발전기를 갖춘 몇 안 되는 쇄빙선 중 하나였다.이 엔진은 나중에 증기 터빈보다 더 나은 연비를 제공하는 5개의 디젤 엔진으로 다시 장착되었다.이후 캐나다의 쇄빙선은 디젤 전기 [11]파워트레인으로 건조되었다.

미국 해안경비대가 운영하는 두 척의 북극급 쇄빙선은 6개의 디젤 엔진과 3개의 가스 터빈으로 구성된 디젤 전기 및 기계식 복합 추진 시스템을 갖추고 있다.디젤 엔진은 3개의 추진 모터를 위한 전력을 생산하는 발전기에 연결되어 있는 반면, 가스 터빈은 제어 가능한 피치 [11]프로펠러를 구동하는 프로펠러 축에 직접 연결되어 있습니다.디젤-전력 발전소는 최대 13,000kW(18,000hp)를 생산할 수 있으며, 가스터빈의 연속 결합 정격은 45,000kW(60,000hp)[26]입니다.

USCGC 힐리 선체 및 프로펠러 밑면도.

프로펠러의 수, 종류 및 위치는 용기의 동력, 드래프트 및 의도된 목적에 따라 달라집니다.소형 쇄빙선과 쇄빙 특수 목적선은 하나의 프로펠러로 할 수 있는 반면, 대형 극지방 쇄빙선은 일반적으로 모든 동력을 흡수하고 충분한 추력을 제공하기 위해 최대 3개의 대형 프로펠러가 필요하다.일부 얕은 외풍 쇄빙선은 선미에 4개의 프로펠러가 달려 있다.노즐은 저속에서는 추력을 높이기 위해 사용할 수 있지만 [11]얼음에 의해 막힐 수 있습니다.1980년대까지 발트해의 얼음밭에서 정기적으로 운항하는 쇄빙선에는 선체를 따라 강력한 플러스를 만들기 위해 처음 1개, 나중에는 2개의 활 프로펠러가 장착되었다.이는 선체와 얼음 사이의 마찰을 줄임으로써 선박의 쇄빙 능력을 크게 증가시켰고 쇄빙선이 충돌하지 않고 두꺼운 얼음 능선을 통과할 수 있게 했다.그러나 활형 프로펠러는 단단한 다년 얼음 속에서 작동하는 극지방 쇄빙선에는 적합하지 않으므로 [27]북극에서는 사용되지 않았다.

방위추력기는 수직축을 중심으로 360도 회전할 수 있는 조종 가능한 곤돌라에 프로펠러를 장착함으로써 전통적인 프로펠러와 방향타의 필요성을 없앤다.이러한 추진기는 추진 효율, 쇄빙 능력 및 선박의 기동성을 향상시킵니다.방위추력기를 사용하면 선박이 기동을 잃지 않고 얼음 속에서 후방으로 이동할 수 있다.이로 인해 선미 부분이 쇄빙선의 활처럼 생겼고 개방수역 성능을 위해 설계된 활을 가진 배가 개발되었습니다.이렇게 함으로써, 이 배는 어려운 얼음 조건에서의 운항 능력을 해치지 않고 개방된 물에서 운항하는 경제적인 상태를 유지할 수 있다.방위 추진기는 또한 얼음 사이로 넓은 채널을 열기 위해 옆으로 작동하는 새로운 실험 쇄빙선을 개발하는 것을 가능하게 했다.

원자력 발전

원자로는 핵추진 쇄빙선인 야말호를 향하고 있다.

증기 쇄빙선은 1959년 소련이 최초의 핵 쇄빙선 레닌을 취역시켰을 때 1950년대 말에 부활했다.그것은 핵 터보 전기 파워트레인을 가지고 있었는데, 이 파워트레인은 원자로가 터보 발전기를 위한 증기를 생산하는 데 사용되었고, 이는 다시 추진 모터를 위한 전기를 생산했다.1975년부터, 러시아는 6척의 Arktika급쇄빙선을 취역시켰는데, 이 중 2007년 건조된 마지막 50척의 Let Pobedy는 2013년 현재 52,800kW로 세계에서 가장 크고 강력한 쇄빙선이다.소련은 또한 핵추진 쇄빙 화물선인 세보르푸트를 건조했는데, 세보르푸트는 단일 원자로와 증기 터빈이 프로펠러 샤프트에 직접 연결되어 있었다.원자력 쇄빙선의 유일한 운영국인 러시아는 노후화된 아크티카급을 대체할 새로운 6만 kW (8만 hp) 쇄빙선을 건조하고 있다.이 형태의 첫 선박은 2017년에 취항할 예정이다.

공진법

호버크래프트는 공명법에 의해 얼음을 깰 수 있다.이로 인해 얼음과 물은 [28]파열을 일으키기에 충분한 기계적 피로를 겪을 때까지 위아래로 진동합니다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 복동선 – 후방으로 이동하면서 무거운 얼음을 깨도록 설계된 쇄빙선
  • 얼음 등급 – 해빙 항해 능력을 나타내는 선박에 할당된 표기법
  • 쇄빙선 목록
  • 핵추진 쇄빙선 – 얼음으로 덮인 바다를 항해할 수 있는 선박
  • 북극 클래스 – 얼음 클래스
  • 하천 쇄빙선 – 강이나 강어귀 등의 얕은 물에서 작동하도록 설계된 쇄빙선

레퍼런스

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외부 링크