Jäämurdja
|
See artikkel on pooleli, sest vajab toimetamist. Lisainfot võib leiduda arutelulehel. See artikkel on märgistatud selle malliga, kuna võib vajada: • ajakohastamist • keeletoimetamist • viidete lisamist • vikivormistamist • täiendamist vms. |
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.
Sisukord
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’’.
- Paakjääs manööverdamiseks on jäämurdjatel võimsad vööri- ja ahtripõtkurid.
- Jäämurdjatel on väga võimsad jõuseadmed (diiseljõuseade, gaasiturbiin, tuumajõuseade). Seetõttu on ka nende kütusekulu kordi suurem kui samade parameetritega kaubalaeval. 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 (nn. "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 (inglise keeles towing notch) ja pukseerivad rasketest jääoludest läbi. Põhja–Ameerikas ehitatud jäämurdjatel pukseerimissälk 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.
Rootsi jäämurdjate 5. seeria esialev ATLE on ehitatud 1984 Helsinkis Wärtsilä laevatehases, sõsarlaevad on YMER, FREJ, URHO ja SISU.
Pikkus - 104,6 m
Laius - 23,8 m
Süvis - 8,3 m
Peamasinate võimsus - 16,2 MW
Diiselelektriline ülekanne, 2+2 sõukruvi
Pollartõmme - 190 t
Veeväljasurve - 9500 t
Max kiirus - 19 sõlme
Punker - 2200 m3
Autonoomsus - 6-8 nädalat
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, tuumaenergia 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 NR. 1:
Pikkus - 53,1 m
Laius - 8 m
Süvis – 3,05 m
Jõuseade - 2 aurumasinat á 250 HJ
See laev murdis Delaware´i jõel jääd 80 aastat kuni 1917 aastani. CITY ICE BOAT NR. 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.
Pikkus - 40,5 m
Laius - 9,75 m
Veeväljasurve - 570 t
Aurumasina võimsus - 400 HJ
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.
Pikkus – 306,4 m
Laius – 40,2 m
Süvis - 15,8 m
Kiirus - 17 sõlme
Võimsus võllil - 32 MW
Dedveit – 106 000 t
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 e. 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
Lähemalt artiklis
Mitmeotstarbelised jäämurdjad
Lähemalt artiklis
Eesti jäämurdjad
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.
Laius - 10,77 m
Veeväljasurve - 825 t
Võimsus võllil - 1200 HJ
Lusikvöör oli efektiivne lausjää murdmisel, kuid lumekihiga rüsijääs jäi liikumine vaevaliseks.
Soomlaste tellimusel ehitati Euroopa esimene vöörisõukruviga jäämurdja SAMPO 1898. aastal Newcastle’s Tyne’i ääres.
Veeväljasurve - 2050t
2 aurumasinat: üks vööris, teine ahtris
koguvõimsus - 3000 HJ
1926. aastal ehitasid soomlased esimese vedelkütusel töötava jäämurdja JÄÄKARHU.
Pikkus - 73,1 m
Laius - 19,2 m
Dedveit - 2622
JÄÄKARHU töötas kuni 1972. aastani.
Vedelkütuse kasutuselevõtmine pikendas tunduvalt jäämurdja autonoomsust.
1954. aastal ehitasid soomlased maailma esimese kahe vöörisõukruviga 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.
Pikkus - 99 m
Laius - 24,2m
Süvis - 8 m
Veeväljasurve - 9130 t
Jõuseadmed - 2 x 7,5 MW
Kiirus - 18,5 sõlme
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. Sõsarlaev KONTIO.
Venemaa jäämurdjad
Venemaa esimene jäämurdja oli aastail 1864–1890 Kroonlinna ja Oranienbaumi (praeguse Lomonossovi) vahel sõitnud 60HJlise aurumasina ja sõukruviga 26 meetri pikkune JM 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 I järgu kapteni, hilisema admirali Stepan Makarovi näpunäidetel ja järelevaatusel Inglismaal, Tyne äärses Newcastle’is vöörisõukruviga jäämurdja JERMAK.
Pikkus - 97,53 m
Laius - 21,64 m
Süvis - 7,62 m
Veeväljasurve - 8200 t
4 aurumasinat: üks vööris, kolm ahtris
koguvõimsus - 7,5 MW (10 200 HJ)
4 sõukruvi: üks vööris, kolm ahtris
Hilisema ekspluatatsiooni käigus veenduti, et vöörisõukruvi efekt Arktikas ei toimi ja pärast järjekordset avariid vöörisõukruvi ei taastatudki. JERMAK murdis kuni 2 m 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 8 ellujäänud liiget. Newcastle’is ehitatud kolmest jäämurdjast oli KRASSIN kõige võimsam.
Pikkus - 99,8 m
Laius - 21,65 m
Süvis - 7,5 m
dedveit - 4220
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.
Rootsi polaarjäämurdja–uurimislaev ODEN on ehitatud 1988 Götaverketi laevatehases Göteborgis.
Pikkus - 108,8 m
Laius - 31 m
Süvis - 7-8,5 m
Veeväljasurve – 13 000 t
Jõuseade - diiselmasin 18 MW
Autonoomsus - 100 päeva
Aatomijäämurdjad
Lähemalt artiklis
Autor:Peedu Kass
