Jäämurdja

Allikas: Mereviki

Jäämurdja, ka jäälõhkuja on tugevdatud eridisainiga kere ja võimsa jõuseadmega kõrge manööverdusvõimega laev laevaliikluse, uurimistööde ja maavarade kaevandamisega seotud tegevuse tagamiseks jääkattega veekogudel. Jäämurdja tekitab jääs liikudes kerelaiuse kanali, milles teised laevad saavad liikuda.

Jäämurdjate arendushoovaks on olnud polaaralade ligipääsmatus ja ressursirikkus. Polaarklassiga (Polar class) jäämurdjad on võimelised töötama mitmeaastases jääs nii Arktikas kui ka Antarktikas. Läänemerel, Suurjärvistul ja St. Lawrence’i jõel töötavad subpolaarjäämurdjad (Ice class) tohivad polaarmeredes seilata ainult suvel ja üheaastases jääs. Ülejäänud jäämurdjate jaoks jäävad rannikumered ja laevatatavad jõed.

Jäämurdjate eritunnused

  • Jää tõhusamaks murdmiseks on jäämurdjad raskemad kui sama suured tavalaevad.
  • Jäämurdjatel on laugjad täävid „jääle ronimise” ja kere raskusega jää murdmise hõlbustamiseks. Kaasaegse jäämurdja vöör- ja ahtertäävi tõusunurk on 20°. Vööritäävi tõusunurga vähendamine suurendab slämmingut vabas vees liikudes, seetõttu peavad disainerid siin laeva lisafunktsioonidest olenevalt teatud kompromisse tegema.
  • Jäämurdjatel on võimalikult ümarad kerevormid (pardakumeruste kalle jääb 5°–20° vahele).
  • Jäämurdjate kere on paks (vööri- ja ahtriosas 40-50 mm) ja tugev, veeliinist ülal- ja allpool on neil lisakaartega tugevdatud jäävöö. Jäämurdjatel on ka kahekordne kere vigastuse korral pinnale jäämiseks. Polaarjäämurdjate kereteras peab taluma ülisuuri koormusi ka väga madalatel temperatuuridel.
  • Jäämurdjatel on väga tugev sõukruvi (soovitavalt labade vahetusvõimalusega ka merel).
  • Tagasikäigul töötamiseks on jäämurdjatel rooli ja sõukruvi kaitseks ahtris ’’jääsarv’’ ja rooli kaitseks edasikäigul ’’jäänuga’’.
  • Jäämurdjatel on väga võimsad jõuseadmed (diiseljõuseade, gaasiturbiin, tuumajõuseade). Seetõttu on ka nende kütusekulu kordi suurem kui samade parameetritega kaubalaeval. Enamik jäämurdjaid liigub diiseljõuseadme abil. Jäämurdjatel kasutatakse ka erilist jõuseadme jahutussüsteemi, mille jäätumine on välistatud.
  • Jäämurdjatel kasutatakse elektrisõumootoreid ülimadalate pöörete hoidmiseks, sujuvaks käigu- ja suunamuutuseks ning peamasinate seiskumise vältimiseks juhul, kui sõukruvi madalatel pööretel suure jäätükiga pihta saab.
  • Jäämurdjate kere kuju, suruõhu-, kuuma- ja külma vee joad võimsatest pumpadest (niinimetatud "määrdesüsteem") aitavad laevakere ja jää vahelist hõõrdejõudu vähendada ning murtud jää tükke jääkanali ehk ”renni” äärte alla pressida, et jälg puhtam oleks ja jääsupp vähem abistatavat laeva takistaks.
  • Jäämurdja kere ja jää vahelise hõõrdejõu vähendamiseks on kasutusel ka spetsiaalsed kallutustankide ja -pumpade süsteemid, mis vee kiirel ümberpumpamisel ühest pardast teise (jäämurdjal TARMO – 25m3/min) jäämurdjale külgõõtsumist tekitavad. Kreenimise tagajärjel laiendab jäämurdja ovaalne ristlõige mõnevõrra jääkanalit, külghõõrdumine väheneb ja jäässe kinni jäänud jäämurdja saab liikumise taastada. Paremal juhul tekitab külgõõtsumine ka jäämurdja vööri ees jäämõra, mis edasiliikumist kergendab. Kuna kallutustankid on nii jäämurdja ahtris kui ka vööris, saab kallutuspumpasid kasutada ka kiireks trimmi muutmiseks.
  • Lisaks ümaratele kerevormidele soodustab vabas vees navigeerimisel tugevat külgõõtsumist ka kimmikiilude ja stabilisaatorite puudumine. Seetõttu on kaasaegsemad jäämurdjad varustatud stabiliseerimistankidega. Nendes, pardast pardasse ulatuvates ja kiilust kõrgel asetsevates tankides on erinevad konstruktsioonid, mis pidurdavad ajaliselt veemassi voolamist alumise parda suunas. Selle tulemusena tekib vastassuunaline jõud, mis oskuslikul kasutamisel õõtsumise täielikult kompenseerib või seda tunduvalt vähendab. Lihtsaim voolava veemassi pidurdusmoodus on laeva pikitasapinnaga paralleelsed umbes poolde tankipikkusse ulatuvad vertikaalvaheseinad.
  • Jää liikumisel tekkinud jääkanal jäämurdja ahtri taga võib jää liikumise tõttu sulguda enne, kui abistatav laev selle läbida jõuab. Rüsijää omakorda võib täita kogu moodustatud kanali jäämurdja ahtri taga nii tihedalt, et abistatav laev seal liikuda ei suuda. Seetõttu võtavad jäämurdjad abistatava laeva vööriga spetsiaalsesse ahtrisälku - retsessi (inglise keeles towing notch) ja pukseerivad rasketest jääoludest läbi. Põhja–Ameerikas ehitatud jäämurdjatel retsess puudub.
  • Jäämurdjatel kasutatakse erilisi polümeersed friktsiooni hõlbustavaid kerevärve.
  • Jäämurdjatel on kasutusel võimsad prožektorid lahvanduste otsimiseks ja rüsijää vältimiseks. Näiteks jäämurdja TARMO prožektoripirn maksab umbes 700€. Prožektoreid on TARMOL neli.

Kõigi nende eritunnuste tõttu on jäämurdjate ehitamine ja ekspluatatsioon väga kallis.

Jäämurdjate jääläbivus

Ameeriklaste jäämurdjate jääklassi iseloomustab lausjää paksus, milles jäämurdja suudab vahetpidamata liikuda ja jää paksus, milles jäämurdja on võimeline rammides liikuma. Jäämurdjal POLAR SEA on need arvud vastavalt 1,8 meetrit (kiirus 3 sõlme) ja rammides 6,4 meetrit.

Jää teeb paksuks ja jäämurdmise keeruliseks ajujää. Selle tulemusena tekkib jääkihtide kuhjumine (rüsi), mille paksust on raske hinnata. Botnia lahes on mõõdetud rüsikiilu paksuseks 28 meetrit, Sahhalini lähedal 31 meetrit. Rüsijääs jääb ainsaks edasiliikumise mooduseks rammimine. Rüsi kuhjumine madalatel võib põhjustada kümmekonna meetri kõrguseid jääkuhjasid.

Rootsi polaarjäämurdja ODIN liigub 1,9 meetri paksuses jääs kiirusega 3 sõlme.

Subpolaarrajoonides kasvab jää talvega harva paksemaks kui üks meeter. Läänemere pakseim lausjää on mõõdetud Botnia lahel 1,21 meetrit. Arktikas võib jää kasvada talvega enam kui kahe meetri paksuseks.

Ajalugu

Laevade sõitu jääs on täiustatud sajandeid. Arusaadavalt tekkis arenguvõimalus koos aurumasina leiutamisega. Tugevdatud vöör, kahekordsed kereplangud, tihedamad kaared, metallplaatidega kaetud laevakere ja sõurattad, kerevormide täiustamine, jõuseadme võimsuse suurendamine, tuumaenergeetika ja elektroonika tormiline areng on toonud tänaste jäämurdjateni.

Esimene jäämurdja maailmas oli 1837. aastal Philadelphias ehitatud puidust kere, kahe rautatud sõuratta ja aurujõuseadmega CITY ICE BOAT NO. 1. See laev murdis Delaware´i jõel jääd 80 aastat kuni 1917 aastani. CITY ICE BOAT NO. 2 ehitati sealsamas 1868. aastal juba laugjama vööriga. See töötas 72 aastat kuni 1940 aastani.

Klassikaliste jäämurdjate eelkäija oli Saksamaa EISBRECHER I, hilisema nimega EISFUCHS. See laev ehitati 1871. aastal insener Ferdinand Steinhausi projekti järgi Hamburgis jää tõhusamaks läbimiseks lusikvööriga. EISFUCHS teenis kodusadamat 85 aastat kuni 1956. aastani.

Kui esimesed jäälõhkujad lõhkusid jääd aurumasinate jõul vööritääviga rammides, siis arenedes, üha rohkem ja teravama nurga all laevakerega jääle sõites, laeva raskust jää murdmisel ära kasutades muutusid need pigem jäämurdjateks.

1888. aastal avastati USAs Michigani järvel kaksikkäilaga parvlaev-jäämurdjal ST. IGNACE vöörisõukruvi fenomen. Vöörisõukruvi tekitas edasikäigul jää all alarõhu ja soodustas sellega jää murdumist jäämurdja kere raskuse all. Edasikäigul tekitas vöörisõukruvi lisandväärtusena veest ja õhumullidest määrdekihi jäämurdja kere ja jää vahel, vähendades märkimisväärselt nendevahelist hõõrdejõudu. Kui jäämurdja tagasikäigurežiimis edasi liikus, aitas vöörisõukruvi rüsivalli lõhkuda.

1933. aastal valmis rootslastel esimene diiselelektrilise jõuülekandega jäämurdja YMER. Diiselmootoritega ühendatud generaatorid toidavad sõukruvidega jäigalt ühendatud sõumootoreid. Diiselelektriline jõuülekanne välistas diiselmootori seiskumise madalatel pööretel, kui sõukruvi laba suuremat jäätükki tabama juhtus, lihtsustas võimsuse jaotamist sõukruvide vahel ja võimaldas reostaadiga sillalt lihtsalt ning sujuvalt muuta sõukruvide pöörlemiskiirust ja -suunda. Kasutati alalisvoolumasinaid.

Praeguseks on Soome-Rootsi ühisfirma ABB valmistanud elektrilisi jõuülekandeid enam kui 70 jäämurdjale ja jäämurdefunktsiooniga laevale võimsusega kuni 36 MW.

1960. aastal katsetasid soomlased Helsingi lähistel uut tüüpi jäämurdja vööri. Oli märgatud, et tänu ahtritäävi teravamale tõusunurgale murdub jää tagasikäigul kergemini.

1969. aastal sooritas sellel ideel põhineva muudetud vööriga tanker MANHATTAN USA idarannikult jäämurdja saatel reisi läbi loodeväila Alaskasse ja tagasi. Kogu projekti maksumus oli 54 miljonit USD. Tänu sellele ettevõtmisele sai naftafirma Exxon Valdez lõplikult selguse, et torujuhtme ehitamine tuleb odavam kui toornaftat Alaskast meritsi vedada.

1975. aastal arendasid soomlased välja jäämurdja kahekomponendilise epoksüvärvi Inerta 160. See hoiab tõhusalt laevakeret ning vähendab friktsiooni kere ja jää vahel.

1980ndatel katsetati jäämurdjatel erinevaid vööre silindrilistest (näiteks KAPITAN EVDOKIMOV) kuni täisnurkseteni (näiteks MUDJUG). Kõigil neil on omi eeliseid ja puudusi.

Laiemad laevad vajavad laiemat kanalit, see nõuab omakorda jäämurdjatelt lisaressurssi. 1984. aastal ehitasid kanadalased esimese kerelaiendte ehk riimeritega (inglise keeles reamer) jäämurdja CANMAR KIGORIAK. Riimerid on tavaveeliinist kõrgemal. Kui on vaja laiemaid laevu abistada, uputab jäämurdja lisaballasti võtmisega riimerid, lisab võimsust ja eskordib laiema laeva laiemas kanalis sihtpunkti.

CANMAR KIGORIAK on ehitatud 1984 St. Johnis, Kanadas. Dedveit 7200t. Hiljuti müüdud ning saanud uue nime TALAGY. Opereerib Venemaa polaaraladel.

TAIMYRi mudelkatsetustega Helsingi laevatehase Kvaerner Masa–Yard katsebasseinis selgitati välja, et 28 m laiune jäämurdja kere laieneks riimerite uputamisega 44 meetrini.

Topelttoimega laevad

Topelttoimega laev on jäämurdefunktsiooniga laev, mis jääd murdes liigub, ahter ees, vabas vees aga vöör ees. Loe lähemalt artiklist Topelttoimega laev

Mitmeotstarbelised jäämurdjad

Mitmeotstarbeline jäämurdja on jäämurdja, millele on lisatud teisi funktsioone, mis võimaldavad laevu kasutada ka muul aastaajal kui üksnes talvel ning ka muuks tegevuseks peale jäämurdmise. Mitmeotstarbeliste ehk multifunktsionaalsete jäämurdjate loomise stiimul on olnud jäämurdjate jõudeaja ärakasutamine ja Maa jääolude mahenemine ning polaarpiirkondade ressursirikkus. Loe lähemalt artiklist Mitmeotstarbeline jäämurdja

Eesti jäämurdjad

Eesti jäämurdjad BOTNICA, EVA-316 ja TARMO Hundipea sadamas

Tallinna sadama esimene jäämurdja STADT REVAL saabus kodusadamasse 24. detsembril 1895. Jäämurdja ehitati Tallinna Börsikommitee tellimusel Stettinis (Szczecinis) Vulcani laevatehases. Koos jääklassi omava puksiiriga ASSISTENT (oli kasutusel aastatel 1898-1924) rahuldas STADT REVAL Tallinna sadama vajadusi Esimese maailmasõjani. 20. jaanuaril 1915. aastal mobiliseeriti STADT REVAL sõjalaevastikku. 1918. aasta talvel viidi STADT REVAL Petrogradi, kus ta sai uueks nimeks OKTJABR.

Seoses Revali Merekindluse ehitusega enne Esimest maailmasõda telliti 1912. aaastal Vulcani laevatehasest uus jäämurdja. 26. detsembril 1913. aastal lasti jäämurdja TSAAR MIHHAIL FJODOROVITŠ vette. Jäämurdja saabus Tallinna 2. juulil 1914. Pärast Veebruarirevolutsiooni, 21. mail 1917 anti jäämurdjale uus nimi - VOLÕNETS. 3. märtsil 1918 hõivasid laeva soomlased ja andsid sellele ka 28. aprillil uue nime – WÄINÄMÖINEN. 30. novembril 1922. aastal anti jäämurdja Eestile üle ja sai 29. detsembril nimeks SUUR TÕLL. 11. novembril 1941 sai laev uuesti tagasi ühe oma endistest nimedest - VOLÕNETS. VOLÕNETS tegutses põhiliselt Leningradi ja Kroonlinna vahel. Pärast Teist maailmasõda seilas VOLÕNETS aktiivselt Soome lahel kuni 1986. aastani. 13. oktoobriks 1988 õnnestus mahakandmise ootel jäämurdja VOLÕNETS Oranienbaumi sadamast Eesti Meremuuseumi eestvedamisel Tallinna, oma esimesse kodusadamasse tagasi tuua. 21. novembril 1988 sai jäämurdja tagasi nime SUUR TÕLL. Praegu seisab SUUR TÕLL muuseumilaevana Tallinnas Lennusadamas.

Paralleelselt jäämurdjatega STADT REVAL ja SUUR TÕLL on Tallinna reidil ja sadamates toimetanud kümneid puksiire ja teisi aluseid, millel jäämurdevõimekus oli.

1963. aastast kuni Eesti iseseisvuse taastamiseni baseerus Hundipea sadamas alaliselt Nõukogude Liidule kuuluv jäämurdja PURGA.

1986. aasta lõpus ostis Eesti Merelaevandus 470 000 dollari eest Soomest 1958. aastal ehitatud jäämurdja KARHU. Siin sai jäämurdja nimeks KAPITAN CHUBAKOV. Peale Eesti iseseisvuse taastamist sai laeva omanikuks Tallinna Sadam ja jäämurdja uueks nimeks KARU. KARU töötas peamiselt Soome lahel, Tallinna ja Muuga sadamates aastatel 1987-2002. 2002. aastal müüdi KARU Venemaale, kus teeb tänaseni jäämurdetöid.

1993. aastal liisis Eesti riik Soomelt jäämurdja TARMO 191 miljoni krooni eest kümneaastase maksetähtajaga.

1995. aastal liisis Eesti riik soomlastelt Saima kanali jäämurdja LONNA. Laev sai uueks nimeks EVA 316 ja ehitati 2006. aasta märtsiks ringi Tallinnas Balti Laevaremonditehases multifunktsionaalseks jäämurdjaks Pärnu lahe tarvis.

Aastaks 2011 oli planeeritud uue mitmeotstarbelise jäämurdja valmimine Eesti Soome lahe sadamate tarvis, kuid majandussurutise tõttu on projekt paremate aegadeni edasi lükatud. Disaini hankekonkursi võitis Helsingi Aker Arctic.

24. oktoobril 2012. aastal sõlmis Tallinna Sadam Soome laevafirmaga Arctia lepingu mitmeotstarbelise jäämurdja BOTNICA ostuks. Jäämurdja ostuhind oli 50 miljonit eurot. Jäämurdja osutab Veeteede Ametiga päev varem sõlmitud lepingu alusel jäämurdeteenust Soome lahel kümne aasta jooksul.

Galerii

Soome jäämurdjad

Soomlaste roll jäämurdjate arenduses on olnud märkimisväärne, üksnes jääuuringuid on Soomes tehtud poolteist sajandit. Juba 1890. aastal ehitati Stockholmis Euroopa moodsaim, suurim ja tugevaim lusikvööriga MURTAJA. Lusikvöör oli efektiivne lausjää murdmisel, kuid lumekihiga rüsijääs jäi liikumine vaevaliseks.

Soomlaste tellimusel ehitati 1898. aastal Newcastle’s Tyne’i ääres Euroopa esimene vöörisõukruviga jäämurdja, mis sai nimeks SAMPO.

1926. aastal valmis soomlastel Rotterdamis esimene vedelkütusel töötav jäämurdja JÄÄKARHU. JÄÄKARHU töötas kuni 1972. aastani. Vedelkütuse kasutuselevõtmine pikendas tunduvalt jäämurdja autonoomsust.

1954. aastal ehitasid soomlased maailma esimese kahe vöörisõukruviga (lisaks kaks sõukruvi ahtris) jäämurdja VOIMA. See tõhustas tublisti laeva jäämurde- ja manööverdusvõimet. Järgmised veerandsada aastat ehitatigi diiseljäämurdjad kahe vöörisõukruviga. VOIMA töötab veel praegugi.

1986. aaastal ehitati Soomes uuendustest tulvil jäämurdja OTSO, millel on tavapärasest ümaram vöör, roostevaba jäävöö ja vahelduvvoolul jõuülekanne. Ümaram vöör parandas manööverdusvõimet ja vähendas vabas vees sõites oluliselt slämmingut. Roostevabast terasest jäävöö kulus vähem ja võimaldas seetõttu harvemini dokkida. Aktiivne katoodkaitse väldib galvaanilist korrosiooni. Pooljuhtide ja türistoride areng võimaldas jõuülekandeks kasutada vahelduvvoolumasinaid. Need on kergemad, lihtsamad, odavamad ja nõuavad vähem hooldust. Masinaruum toodi peatekile, ka see lihtsustas hooldust ja remonti. Kõik kokku vähendas 40% võrra kulusid, võrreldes URHO-ATLE-klassi jäämurdjatega. OTSO kere on sisuliselt topeltkestaga kütusetank. Kasutusel on ka kõrgsurvepumbad kere hõõrdetakistuse vähendamiseks. Kapten Atso Uusiaho sõnul on see süsteem kallis ja kapriisne ning selle efekt tühine.

Jäämurdjate nimed Põhjamaades ja Venemaal traditsiooniliselt korduvad.

Venemaa jäämurdjad

Venemaa esimene jäämurdja oli aastail 1864–1890 Kroonlinna ja Oranienbaumi (praeguse Lomonossovi) vahel sõitnud 60 hobujõulise aurumasina ja sõukruviga 26 meetri pikkune PILOT. Kaupmehest laevaomanik Mihhail Britnev lasi vööritäävi pomooripaatide eeskujul laugjamaks ehitada ja metallplaatidega katta. See tõhustas laeva vööriosa jääle ronimist ja kere raskusega jää murdmist.

Jäämurdmine Arktikas

Põhja–Jäämere pikk rannajoon sundis venelasi esimesi ookeanijäämurdjaid ehitama. 1899. aastal ehitati esimese järgu kapteni, hilisema admirali Stepan Makarovi näpunäidetel ja järelevaatusel Inglismaal, Tyne äärses Newcastle’is vöörisõukruviga jäämurdja JERMAK.

Hilisema ekspluatatsiooni käigus veenduti, et vöörisõukruvi efekt Arktikas ei toimi ja pärast järjekordset avariid vöörisõukruvi ei taastatudki. JERMAK murdis kuni 2 meetri paksust jääd ja töötas kuni 1964. aastani.

Newcastle’is ehitati veel SVJATOGOR, hilisem KRASSIN (1916) ja SVJATOI ALEXANDER NEVSKI, hilisem LENIN (1917).

Eestlasest kapteni Karl Jõgi juhtimisel päästis jäämurdja KRASSIN juulis 1928 Itaalia kindrali Umberto Nobile dirižaabliekspeditsiooni kaheksa ellujäänud liiget. Newcastle’is ehitatud kolmest jäämurdjast oli KRASSIN kõige võimsam. See laev töötas jäämurdjana Põhja-Mereteel kuni 1971. aastani ja hiljem uurimislaevana Arktikas. Alates 1998. aastast on KRASSIN muuseumlaev Peterburis.

Põhja Meretee kasutuselevõtt 1935. aastal suurendas jäämurdjate laevastikku. Veomahtude suurenemisega tulid suuremad laevad ja tugevamad jäämurdjad. Need kulutasid rongide viisi kütust, mida oli keeruline Arktikasse toimetada ning ka tülikas ekspeditsiooniga kaasa vedada. Väljapääsu nähti tuumaenergeetikas.

Aatomijäämurdjad

Aatomijäämurdja on tuumajõuseadmega jäämurdja. Loe lähemalt artiklist Aatomijäämurdja

Autor: Peedu Kass