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Un rompehielos es un barco o embarcación de propósito especial diseñado para moverse y navegar a través de aguas cubiertas de hielo y proporcionar vías navegables seguras para otros barcos y embarcaciones. Aunque el término suele referirse a barcos rompehielos , también puede referirse a embarcaciones más pequeñas, como los barcos rompehielos que alguna vez se utilizaron en los canales del Reino Unido .
Para que un barco sea considerado un rompehielos, se requieren tres características de las que carecen la mayoría de los barcos normales: un casco reforzado , una forma para limpiar el hielo y la potencia para atravesar el hielo marino . [1]
Los rompehielos abren caminos empujando directamente hacia el agua congelada o el hielo . La resistencia a la flexión del hielo marino es lo suficientemente baja como para que el hielo se rompa normalmente sin cambios perceptibles en el asiento del barco. En casos de hielo muy grueso, un rompehielos puede clavar su proa sobre el hielo para romperlo bajo el peso del barco. Una acumulación de hielo roto frente a un barco puede ralentizarlo mucho más que la propia rotura del hielo, por lo que los rompehielos tienen un casco especialmente diseñado para dirigir el hielo roto alrededor o debajo del barco. Los componentes externos del sistema de propulsión del barco ( hélices , ejes de hélice , etc.) corren mayor riesgo de sufrir daños que el casco del barco, por lo que la capacidad de un rompehielos para impulsarse sobre el hielo, romperlo y limpiar los escombros de su recorrer el camino con éxito es fundamental para su seguridad. [2]
Antes de que aparecieran los barcos oceánicos, la tecnología para romper el hielo se desarrollaba en canales y ríos interiores utilizando trabajadores con hachas y ganchos. El primer rompehielos primitivo registrado fue una barcaza utilizada por la ciudad belga de Brujas en 1383 para ayudar a limpiar el foso de la ciudad. [3] [4] Los esfuerzos de la barcaza rompehielos tuvieron suficiente éxito como para justificar que la ciudad comprara cuatro de esos barcos.
Las barcazas rompehielos continuaron utilizándose durante los inviernos más fríos de la Pequeña Edad del Hielo, con un uso creciente en las Tierras Bajas , donde se realizaban importantes cantidades de comercio y transporte de personas y mercancías. En el siglo XV, el uso de rompehielos en Flandes ( Oudenaarde , Courtrai , Ieper , Veurne , Diksmuide y Hulst ) ya estaba bien establecido. El uso de barcazas rompehielos se expandió en el siglo XVII, cuando todas las ciudades de cierta importancia en Low Country utilizaban algún tipo de rompehielos para mantener limpias sus vías fluviales.
Antes del siglo XVII se desconocen las especificaciones de los rompehielos. Las especificaciones de los barcos rompehielos muestran que eran arrastrados por equipos de caballos y el gran peso del barco empujaba hacia abajo el hielo que se rompía. Se utilizaron junto con equipos de hombres con hachas y sierras y la tecnología detrás de ellos no cambió mucho hasta la revolución industrial.
En los primeros días de la exploración polar se utilizaron barcos reforzados con hielo. Originalmente eran de madera y se basaban en diseños existentes, pero estaban reforzados, especialmente alrededor de la línea de flotación , con tablas dobles en el casco y travesaños de refuerzo en el interior del barco. Se envolvieron bandas de hierro alrededor del exterior. A veces se colocaban láminas de metal en la proa, la popa y a lo largo de la quilla. Dicho refuerzo fue diseñado para ayudar al barco a atravesar el hielo y también para protegerlo en caso de que el hielo lo "pellizcara". El pellizco ocurre cuando los témpanos de hielo alrededor de un barco son empujados contra el barco, atrapándolo como si estuviera en un torno y causando daños. Esta acción similar a un tornillo de banco es causada por la fuerza de los vientos y las mareas sobre las formaciones de hielo.
Las primeras embarcaciones que se utilizaron en las aguas polares fueron las de los esquimales . Sus kayaks son pequeñas embarcaciones de propulsión humana con una cubierta cubierta y una o más cabinas, cada una con capacidad para un palista que golpea un remo de una o dos palas . Estos barcos no tienen capacidad para romper el hielo, pero son ligeros y están bien preparados para transportarlo sobre el hielo.
En los siglos IX y X, la expansión vikinga llegó al Atlántico Norte y, finalmente, a Groenlandia y Svalbard en el Ártico. Los vikingos , sin embargo, navegaban con sus barcos en aguas libres de hielo durante la mayor parte del año, en las condiciones del período cálido medieval .
En el siglo XI, en el norte de Rusia se empezaron a poblar las costas del Mar Blanco , llamado así por estar cubierto de hielo durante más de medio año. El grupo étnico mixto de carelios y rusos en el norte de Rusia que vivía en las costas del Océano Ártico pasó a ser conocido como pomors ("colonos costeros"). Poco a poco se desarrolló un tipo especial de pequeños veleros de madera de uno o dos mástiles , utilizados para viajes en las condiciones heladas de los mares árticos y más tarde en los ríos siberianos . Estos primeros rompehielos se llamaron kochi . El casco del Koch estaba protegido por un cinturón de planchas de revestimiento al ras resistentes a los témpanos de hielo a lo largo de la línea de flotación variable y tenía una quilla falsa para el transporte sobre el hielo . Si un koch quedara atrapado por los campos de hielo, sus líneas redondeadas debajo de la línea de flotación permitirían que el barco fuera empujado fuera del agua y sobre el hielo sin sufrir daños. [5]
En el siglo XIX se adoptaron medidas de protección similares para los modernos rompehielos propulsados por vapor. Algunos veleros notables del final de la Era de la Vela también presentaban forma de huevo como la de los barcos Pomor , por ejemplo el Fram , utilizado por Fridtjof Nansen y otros grandes exploradores polares noruegos . Fram fue el barco de madera que navegó más al norte (85°57'N) y más al sur (78°41'S), y uno de los barcos de madera más resistentes jamás construidos.
Uno de los primeros barcos diseñado para operar en condiciones de hielo [6] fue un barco de vapor de paletas de madera de 51 metros (167 pies) , City Ice Boat No. 1 , que fue construido para la ciudad de Filadelfia por Vandusen & Birelyn en 1837. El barco fue propulsado por dos máquinas de vapor de 250 caballos de fuerza (190 kW) y sus paletas de madera estaban reforzadas con cubiertas de hierro. [7]
Con una forma redondeada y un resistente casco metálico, el Russian Pilot de 1864 fue un importante predecesor de los modernos rompehielos con hélices. El barco fue construido por orden del comerciante y constructor naval Mikhail Britnev . Hizo modificar la proa para lograr una capacidad de limpieza de hielo (elevación de 20 ° desde la línea de la quilla). Esto permitió a Pilot empujarse sobre el hielo y, en consecuencia, romperlo. Britnev diseñó la proa de su barco siguiendo la forma de los viejos barcos pomor, que navegaban durante siglos por las aguas heladas del Mar Blanco y el Mar de Barents . Pilot se utilizó entre 1864 y 1890 para la navegación en el Golfo de Finlandia entre Kronstadt y Oranienbaum , extendiendo así la temporada de navegación de verano en varias semanas. Inspirado por el éxito de Pilot , Mikhail Britnev construyó un segundo buque similar Boy ("Breakage" en ruso) en 1875 y un tercer Booy ("Booy" en ruso) en 1889.
El frío invierno de 1870-1871 provocó que el río Elba y el puerto de Hamburgo se congelaran, lo que provocó una interrupción prolongada de la navegación y enormes pérdidas comerciales. Carl Ferdinand Steinhaus reutilizó el diseño modificado del piloto de proa de Britnev para fabricar su propio rompehielos, [8] Eisbrecher I. [9]
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El primer rompehielos marítimo verdaderamente moderno [10] se construyó a principios del siglo XX. El rompehielos Yermak , fue construido en 1899 en el astillero naval Armstrong Whitworth en Inglaterra bajo contrato de la Armada Imperial Rusa . El barco tomó prestados los principios fundamentales de Pilot y los aplicó en la creación del primer rompehielos polar, que fue capaz de atropellar y triturar hielo . El barco desplazó 5.000 toneladas y sus motores alternativos de vapor entregaban 10.000 caballos de fuerza (7.500 kW). El barco fue dado de baja en 1963 y desguazado en 1964, lo que lo convierte en uno de los rompehielos en servicio más antiguos del mundo.
En Canadá, el gobierno necesitaba proporcionar una manera de prevenir las inundaciones debido al atasco de hielo en el río San Lorenzo . Se construyeron rompehielos para mantener el río libre de atascos de hielo, al este de Montreal . Aproximadamente al mismo tiempo, Canadá tuvo que cumplir con sus obligaciones en el Ártico canadiense. Se construyeron grandes rompehielos de vapor, como el CGS NB McLean (1930) y el CGS D'Iberville (1952) de 80 metros (260 pies ), para este doble uso (prevención de inundaciones en el San Lorenzo y reabastecimiento del Ártico).
A principios del siglo XX, varios otros países comenzaron a operar rompehielos especialmente construidos. La mayoría eran rompehielos costeros, pero Canadá, Rusia y, más tarde, la Unión Soviética , también construyeron varios rompehielos oceánicos de hasta 11.000 toneladas de desplazamiento.
Antes de que se construyeran los primeros rompehielos diésel-eléctricos en la década de 1930, los rompehielos eran barcos de vapor propulsados por carbón o petróleo . [11] Las máquinas de vapor alternativas eran las preferidas en los rompehielos debido a su confiabilidad, robustez, buenas características de torque y capacidad de invertir la dirección de rotación rápidamente. [12] Durante la era del vapor, los rompehielos a vapor más potentes de antes de la guerra tenían una potencia de propulsión de aproximadamente 10.000 caballos de fuerza en el eje (7.500 kW). [11]
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El primer rompehielos diésel-eléctrico del mundo fue el rompehielos sueco Ymer de 4.330 toneladas en 1933. Con 9.000 hp (6.700 kW) divididos entre dos hélices en la popa y una hélice en la proa, siguió siendo el rompehielos sueco más poderoso hasta la puesta en servicio de Oden en 1957. Al Ymer le siguió el finlandés Sisu , el primer rompehielos diésel-eléctrico de Finlandia, en 1939. [13] [14] Ambos buques fueron desmantelados en la década de 1970 y reemplazados por rompehielos mucho más grandes en ambos países, el 1976- construyó el Sisu en Finlandia y el Ymer, construido en 1977, en Suecia.
En 1941, Estados Unidos comenzó a construir la clase Wind . Las investigaciones realizadas en Escandinavia y la Unión Soviética condujeron a un diseño que tenía un casco corto y ancho de construcción muy fuerte, con una parte delantera recortada y una parte inferior redondeada. Potente maquinaria diesel-eléctrica impulsaba dos hélices de popa y una de proa auxiliar. [15] [16] [17] Estas características se convertirían en el estándar para los rompehielos de la posguerra hasta la década de 1980.
Desde mediados de la década de 1970, los rompehielos diésel-eléctricos más potentes han sido los rompehielos ex soviéticos y más tarde rusos Ermak , Admiral Makarov y Krasin , que cuentan con nueve generadores diésel de doce cilindros que producen electricidad para tres motores de propulsión con una potencia combinada de 26.500 kW ( 35.500 CV). [11] En la década de 2020, serán superados por el nuevo rompehielos polar canadiense, CCGS John G. Diefenbaker , que tendrá una potencia de propulsión combinada de 36 000 kW (48 000 hp).
En Canadá, los rompehielos diésel-eléctricos comenzaron a construirse en 1952, primero con el HMCS Labrador (fue transferido luego a la Guardia Costera canadiense), utilizando el diseño USCG Wind-class pero sin la hélice de proa. Luego, en 1960, el siguiente paso en el desarrollo canadiense de grandes rompehielos se produjo cuando se completó el CCGS John A. Macdonald en Lauzon, Quebec. John A. Macdonald , un barco considerablemente más grande y potente que el Labrador , era un rompehielos oceánico capaz de afrontar las condiciones polares más rigurosas. Su maquinaria diésel-eléctrica de 15.000 caballos de fuerza (11.000 kW) estaba dispuesta en tres unidades que transmitían potencia por igual a cada uno de los tres ejes.
El rompehielos más grande y poderoso de Canadá, el CCGS Louis S. St-Laurent de 120 metros (390 pies) , fue entregado en 1969. Su sistema original de tres turbinas de vapor, nueve generadores y tres motores eléctricos produce 27.000 caballos de fuerza en el eje (20.000 kW). . Un proyecto de reacondicionamiento de varios años de duración (1987-1993) hizo que el barco obtuviera una nueva proa y un nuevo sistema de propulsión. La nueva central eléctrica consta de cinco motores diésel, tres generadores y tres motores eléctricos, que proporcionan aproximadamente la misma potencia de propulsión.
El 22 de agosto de 1994, Louis S. St-Laurent y USCGC Polar Sea se convirtieron en los primeros buques de superficie norteamericanos en llegar al Polo Norte. Originalmente estaba previsto que el buque fuera desmantelado en 2000; sin embargo, una renovación amplió la fecha de desmantelamiento hasta 2017. Ahora está previsto que se mantenga en servicio durante la década de 2020 en espera de la introducción de una nueva clase de rompehielos polares para la Guardia Costera. [18]
Rusia opera actualmente todos los rompehielos de propulsión nuclear existentes y en funcionamiento . [19] El primero, el NS Lenin , fue botado en 1957 y entró en funcionamiento en 1959, antes de ser oficialmente dado de baja en 1989. Fue a la vez el primer buque de superficie de propulsión nuclear del mundo y el primer buque civil de propulsión nuclear .
El segundo rompehielos nuclear soviético fue el NS Arktika , el buque líder de la clase Arktika . En servicio desde 1975, fue el primer barco de superficie que alcanzó el Polo Norte , el 17 de agosto de 1977. También se construyeron varios rompehielos de propulsión nuclear fuera de la Unión Soviética. A finales de los años 1980 se construyeron en Finlandia dos rompehielos nucleares de poco calado clase Taymyr para la Unión Soviética. [11]
En mayo de 2007 se completaron las pruebas en el mar del rompehielos ruso de propulsión nuclear NS 50 Let Pobedy . El buque fue puesto en servicio por Murmansk Shipping Company, que gestiona los ocho rompehielos nucleares estatales rusos. La quilla fue colocada originalmente en 1989 por Baltic Works de Leningrado , y el barco fue botado en 1993 como NS Ural . Este rompehielos pretende ser el sexto y último de la clase Arktika . [20]
Hoy en día, la mayoría de los rompehielos son necesarios para mantener abiertas las rutas comerciales donde hay condiciones de hielo estacionales o permanentes. Si bien los buques mercantes que hacen escala en los puertos de estas regiones están reforzados para la navegación en hielo , normalmente no son lo suficientemente potentes para gestionar el hielo por sí mismos. Por este motivo, en el mar Báltico , los Grandes Lagos y la vía marítima de San Lorenzo , y a lo largo de la Ruta del Mar del Norte , la función principal de los rompehielos es escoltar convoyes de uno o más barcos de forma segura a través de aguas llenas de hielo. Cuando un barco queda inmovilizado por el hielo, el rompehielos debe liberarlo rompiendo el hielo que rodea al barco y, si es necesario, abrir un paso seguro a través del campo de hielo. En condiciones de hielo difíciles, el rompehielos también puede remolcar los barcos más débiles. [11]
Algunos rompehielos también se utilizan para apoyar la investigación científica en el Ártico y la Antártida. Además de la capacidad para romper el hielo, los barcos deben tener características razonablemente buenas en aguas abiertas para el tránsito hacia y desde las regiones polares, instalaciones y alojamiento para el personal científico y capacidad de carga para abastecer las estaciones de investigación en la costa. [11] Países como Argentina y Sudáfrica , que no requieren rompehielos en aguas nacionales, cuentan con rompehielos de investigación para realizar estudios en las regiones polares.
A medida que las perforaciones en alta mar se trasladan a los mares árticos, se necesitan buques rompehielos para suministrar carga y equipos a los sitios de perforación y proteger los buques de perforación y las plataformas petroleras del hielo mediante la gestión del hielo, que incluye, por ejemplo, romper el hielo a la deriva en témpanos más pequeños y alejar los icebergs . del objeto protegido. [11] En el pasado, este tipo de operaciones se llevaban a cabo principalmente en América del Norte, pero hoy en día la perforación en alta mar y la producción de petróleo en el Ártico también se llevan a cabo en varias partes del Ártico ruso.
La Guardia Costera de los Estados Unidos utiliza rompehielos para ayudar a realizar misiones de búsqueda y rescate en los océanos polares helados. Los rompehielos estadounidenses sirven para defender intereses económicos y mantener la presencia de la nación en las regiones ártica y antártica. A medida que los casquetes polares del Ártico continúan derritiéndose, se descubren más pasajes. Estas posibles rutas de navegación provocan un aumento del interés en los hemisferios polares por parte de naciones de todo el mundo. Los rompehielos polares de los Estados Unidos deben seguir apoyando la investigación científica en los océanos Ártico y Antártico en expansión . [21] Cada año, un rompehielos pesado debe realizar la Operación Deep Freeze , despejando un camino seguro para los barcos de reabastecimiento a las instalaciones McMurdo de la Fundación Nacional de Ciencias en la Antártida. La excursión más reciente de varios meses fue dirigida por el Polar Star , que escoltó a un buque portacontenedores y combustible a través de condiciones peligrosas antes de mantener el canal libre de hielo. [22]
Los rompehielos a menudo se describen como barcos que clavan su proa inclinada en el hielo y lo rompen bajo el peso del barco. [23] En realidad, esto sólo ocurre en hielo muy grueso donde el rompehielos avanzará a paso de caminata o incluso puede tener que retroceder repetidamente varias esloras de barco y embestir la capa de hielo a máxima potencia. Más comúnmente, el hielo, que tiene una resistencia a la flexión relativamente baja , se rompe fácilmente y se sumerge bajo el casco sin un cambio notable en el asiento del rompehielos mientras el barco avanza a una velocidad relativamente alta y constante. [24]
Cuando se diseña un rompehielos, uno de los objetivos principales es minimizar las fuerzas resultantes de aplastar y romper el hielo y sumergir los témpanos rotos debajo del barco. El valor medio de las componentes longitudinales de estas fuerzas instantáneas se denomina resistencia al hielo del barco. Los arquitectos navales que diseñan rompehielos utilizan la llamada curva h - v para determinar la capacidad rompehielos del buque. Muestra la velocidad ( v ) que el barco es capaz de alcanzar en función del espesor del hielo ( h ). Esto se hace calculando la velocidad a la que el empuje de las hélices es igual a la resistencia hidrodinámica y del hielo combinadas de la embarcación. [1] Un medio alternativo para determinar la capacidad rompehielos de un buque en diferentes condiciones de hielo, como crestas de presión, es realizar pruebas de modelos en un tanque de hielo . Independientemente del método, el rendimiento real de los nuevos rompehielos se verifica en pruebas en hielo a gran escala una vez que el barco ha sido construido.
Para minimizar las fuerzas rompehielos, las líneas del casco de un rompehielos suelen diseñarse de modo que el ensanchamiento en la línea de flotación sea lo más pequeño posible. Como resultado, los barcos rompehielos se caracterizan por una roda inclinada o redondeada , así como por costados inclinados y un centro corto paralelo para mejorar la maniobrabilidad en el hielo. [24] Sin embargo, la proa en forma de cuchara y el casco redondo tienen una eficiencia hidrodinámica y características de comportamiento en el mar deficientes , y hacen que el rompehielos sea susceptible a estrellarse , o al impacto de la estructura del fondo del barco contra la superficie del mar. [1] Por esta razón, el casco de un rompehielos es a menudo un compromiso entre una mínima resistencia al hielo, maniobrabilidad en hielo, baja resistencia hidrodinámica y características adecuadas en aguas abiertas. [11]
Algunos rompehielos tienen un casco más ancho en proa que en popa. Estos llamados "escariadores" aumentan el ancho del canal de hielo y, por lo tanto, reducen la resistencia a la fricción en la popa del barco y mejoran la maniobrabilidad del barco en el hielo. Además de la pintura de baja fricción, algunos rompehielos utilizan una correa de hielo de acero inoxidable resistente a la abrasión, soldada por explosiones, que reduce aún más la fricción y protege el casco del barco de la corrosión. Se utilizan sistemas auxiliares, como potentes diluvios de agua y sistemas de burbujas de aire, para reducir la fricción formando una capa lubricante entre el casco y el hielo. El bombeo de agua entre tanques a ambos lados del barco da como resultado un balanceo continuo que reduce la fricción y facilita el avance a través del hielo. A lo largo de los años se han probado diseños de arco experimentales, como el arco plano Thyssen-Waas y un arco cilíndrico, para reducir aún más la resistencia al hielo y crear un canal libre de hielo. [11]
Los rompehielos y otros barcos que operan en aguas llenas de hielo requieren un refuerzo estructural adicional contra diversas cargas resultantes del contacto entre el casco del barco y el hielo circundante. Como las presiones del hielo varían entre las diferentes regiones del casco, las áreas más reforzadas en el casco de un barco que navega por hielo son la proa, que experimenta las cargas de hielo más altas, y alrededor de la línea de flotación, con refuerzo adicional tanto por encima como por debajo de la línea de flotación para formar una cinturón de hielo continuo alrededor del barco. [2]
Los rompehielos cortos y rechonchos generalmente se construyen utilizando armazones transversales en los que el revestimiento del armazón se refuerza con armazones colocados a una distancia de aproximadamente 400 a 1000 milímetros (1 a 3 pies) a diferencia de los armazones longitudinales utilizados en barcos más largos. Cerca de la línea de flotación, las cuadernas que corren en dirección vertical distribuyen las cargas de hielo localmente concentradas en el revestimiento del casco a vigas longitudinales llamadas largueros, que a su vez están sostenidas por cuadernas y mamparos que soportan las cargas más dispersas del casco. [2] Mientras que el revestimiento de la carcasa, que está en contacto directo con el hielo, puede tener hasta 50 milímetros (2,0 pulgadas) de espesor en los rompehielos polares más antiguos, el uso de acero de alta resistencia con un límite elástico de hasta 500 MPa (73.000 psi) en los rompehielos modernos se obtiene la misma resistencia estructural con menores espesores de material y menor peso del acero. Independientemente de la resistencia, el acero utilizado en las estructuras del casco de un rompehielos debe ser capaz de resistir la fractura frágil en temperaturas ambiente bajas y condiciones de carga elevadas, las cuales son típicas de las operaciones en aguas llenas de hielo. [2] [25]
Si se construyen de acuerdo con las reglas establecidas por una sociedad de clasificación como American Bureau of Shipping , Det Norske Veritas o Lloyd's Register , a los rompehielos se les puede asignar una clase de hielo basada en el nivel de fortalecimiento del hielo en el casco del barco. Por lo general, está determinado por el espesor máximo del hielo donde se espera que opere el barco y otros requisitos, como posibles limitaciones a la embestida. Si bien la clase de hielo es generalmente una indicación del nivel de fortalecimiento del hielo, no de la capacidad real de romper el hielo de un rompehielos, algunas sociedades de clasificación, como el Registro Marítimo de Transporte Marítimo de Rusia, tienen requisitos de capacidad operativa para ciertas clases de hielo. Desde la década de 2000, la Asociación Internacional de Sociedades de Clasificación (IACS) ha propuesto adoptar un sistema unificado conocido como Clase Polar (PC) para reemplazar las notaciones de clases de hielo específicas de las sociedades de clasificación.
Desde la Segunda Guerra Mundial , la mayoría de los rompehielos se han construido con propulsión diésel-eléctrica en la que motores diésel acoplados a generadores producen electricidad para los motores de propulsión que hacen girar las hélices de paso fijo. Los primeros rompehielos diésel-eléctricos se construyeron con generadores de corriente continua (CC) y motores de propulsión, pero con el paso de los años la tecnología avanzó primero a generadores de corriente alterna (CA) y finalmente a sistemas CA-CA controlados por frecuencia. [11] En los rompehielos diésel-eléctricos modernos, el sistema de propulsión se construye según el principio de la central eléctrica, en el que los generadores principales suministran electricidad a todos los consumidores a bordo y no se necesitan motores auxiliares.
Aunque el tren motriz diésel-eléctrico es la opción preferida para los rompehielos debido a las buenas características de par a baja velocidad de los motores de propulsión eléctricos, también se han construido rompehielos con motores diésel acoplados mecánicamente a cajas de engranajes reductoras y hélices de paso controlable . El sistema de propulsión mecánico tiene varias ventajas sobre los sistemas de propulsión diésel-eléctricos, como un menor peso y una mejor eficiencia del combustible. Sin embargo, los motores diésel son sensibles a los cambios repentinos en las revoluciones de la hélice y, para contrarrestar esto, los sistemas de propulsión mecánicos suelen estar equipados con grandes volantes o acoplamientos hidrodinámicos para absorber las variaciones de par resultantes de la interacción hélice-hielo. [11]
El rompehielos polar canadiense CCGS Louis S. St-Laurent, construido en 1969, fue uno de los pocos rompehielos equipados con calderas de vapor y turbogeneradores que producían energía para tres motores de propulsión eléctricos. Posteriormente fue reequipado con cinco motores diésel, que proporcionan una mejor economía de combustible que las turbinas de vapor. Posteriormente se construyeron rompehielos canadienses con sistema de propulsión diésel-eléctrico. [11]
Dos rompehielos clase Polar operados por la Guardia Costera de los Estados Unidos , cuentan con un sistema de propulsión combinado diésel-eléctrico y mecánico que consta de seis motores diésel y tres turbinas de gas . Mientras que los motores diésel están acoplados a generadores que producen energía para tres motores de propulsión, las turbinas de gas están acopladas directamente a los ejes de las hélices que accionan hélices de paso controlable. [11] La central eléctrica diésel-eléctrica puede producir hasta 13.000 kW (18.000 hp), mientras que las turbinas de gas tienen una potencia combinada continua de 45.000 kW (60.000 hp). [26]
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El número, tipo y ubicación de las hélices depende de la potencia, el calado y el propósito previsto de la embarcación. Los rompehielos más pequeños y los barcos rompehielos con fines especiales pueden funcionar con una sola hélice, mientras que los grandes rompehielos polares suelen necesitar hasta tres hélices grandes para absorber toda la potencia y generar suficiente empuje. Se han construido algunos rompehielos fluviales de poco calado con cuatro hélices en la popa. Se pueden usar boquillas para aumentar el empuje a velocidades más bajas, pero pueden obstruirse con hielo. [11] Hasta la década de 1980, los rompehielos que operaban regularmente en campos de hielo escarpados en el Mar Báltico estaban equipados primero con una y luego con dos hélices de proa para crear un poderoso flujo a lo largo del casco del barco. Esto aumentó considerablemente la capacidad rompehielos de los buques al reducir la fricción entre el casco y el hielo, y permitió a los rompehielos penetrar gruesas crestas de hielo sin embestir. Sin embargo, las hélices de proa no son adecuadas para rompehielos polares que operan en presencia de hielo más duro de varios años y, por lo tanto, no se han utilizado en el Ártico. [27]
Los propulsores azimutales eliminan la necesidad de hélices y timones tradicionales al colocar las hélices en góndolas orientables que pueden girar 360 grados alrededor de un eje vertical. Estos propulsores mejoran la eficiencia de la propulsión, la capacidad para romper el hielo y la maniobrabilidad del buque. El uso de propulsores azimutales también permite que un barco se mueva hacia atrás en el hielo sin perder maniobrabilidad. Esto ha llevado al desarrollo de barcos de doble acción , embarcaciones con la popa en forma de proa de rompehielos y la proa diseñada para funcionar en aguas abiertas. De esta manera, el barco sigue siendo económico para operar en aguas abiertas sin comprometer su capacidad para operar en condiciones difíciles de hielo. Los propulsores azimutales también han permitido desarrollar nuevos rompehielos experimentales que operan lateralmente para abrir un amplio canal a través del hielo.
Los rompehielos de vapor resucitaron a finales de la década de 1950, cuando la Unión Soviética puso en servicio el primer rompehielos de propulsión nuclear , Lenin , en 1959. Tenía un sistema de propulsión nuclear-turboeléctrico en el que el reactor nuclear se utilizaba para producir vapor para turbogeneradores . que a su vez producía electricidad para los motores de propulsión. A partir de 1975, los rusos pusieron en servicio seis rompehielos nucleares de la clase Arktika . Los soviéticos también construyeron un carguero rompehielos de propulsión nuclear, el Sevmorput , que tenía un único reactor nuclear y una turbina de vapor directamente acoplada al eje de la hélice. Rusia, que sigue siendo el único operador de rompehielos de propulsión nuclear, está construyendo actualmente rompehielos de 60.000 kW (80.000 hp) para reemplazar a la envejecida clase Arktika . El primer buque de este tipo entró en servicio en 2020.
Un aerodeslizador puede romper el hielo mediante el método de resonancia. Esto hace que el hielo y el agua oscilen hacia arriba y hacia abajo hasta que el hielo sufre suficiente fatiga mecánica como para provocar una fractura. [28]
