Jutut | Artikkelit

Julkaistu:

Jäät päreiksi, sitten kesätöihin

Modernit Suomessa tehdyt monitoimimurtajat raivaavat väylää vaikka takaperin. Jäiden lähdettyä ne muuttuvat käteviksi huoltoaluksiksi. Vanhat murtajat olivat avomerellä kiikkeriä, mutta uudet tekniikat vakauttavat nykylaivat.

TEKSTI: Erkki Kauhanen

Modernit Suomessa tehdyt monitoimimurtajat raivaavat väylää
vaikka takaperin. Jäiden lähdettyä ne muuttuvat käteviksi huoltoaluksiksi.
Vanhat murtajat olivat avomerellä kiikkeriä, mutta uudet tekniikat vakauttavat nykylaivat.

Julkaistu Tiede-lehdessä 7/2003

Yksi lapsuuteni vahvimmin mieleen jääneistä kokemuksista oli käyntini kolmivuotiaana jäänmurtajalla, jossa enoni oli konemestarina. En edes muista murtajan nimeä, mutta konehuoneen raskaan raudan estetiikka teki nuoreenmieheen suuren vaikutuksen.

Se tuli mieleeni taas muutama vuosi sitten eräänä talviyönä ollessani monitoimimurtaja Fennican komentosillalla Merenkurkun jäissä. Kun kerrostalon korkuinen, pitkälti toistasataa metriä pitkä laiva kääntyy kymmeniä senttejä paksussa jäässä paikoillaan muutamassa kymmenessä sekunnissa niin, että jäälohkareet vain paukkuvat, se on todellista tekniikan juhlaa.

Jäihin juuttuneen saksalaisen laivan kapteeni huuteli radiolla murtajan ruorimiehelle (tai itse asiassa se ei ole ruori vaan joystick) ohjeita siitä, miten hänen mielestään laiva pitäisi irrottaa. Huutelu loppui, kun Fennica pyörähti hetkessä laivan ympäri ja puhalsi potkureillaan jäät irti sen rungon joka puolelta.

Jo amatööri, joka seuraa jäämerenkulun teknologiaa vain ihailemalla kesäisin Helsingin Katajanokalle parkkeerattujen murtajien rivistöjä, on voinut aistia ilmassa muutoksia. Sen näkee, kun vertaa vaikkapa vuonna 1975 valmistunutta Urhoa Finnyardsin telakalta 1993 ulos purjehtineeseen Fennicaan tai sen sisaralukseen, vuotta myöhemmin valmistuneeseen Nordicaan.

  työkansi, joka saa laivan näyttämään enemmänkin valtamerihinaajalta. Jos pääsee telakalla kurkistamaan pohjan alle, huomaa yllätyksekseen, ettei siellä ole lainkaan peräsintä ja että rungon muotoilu on paljon entisiä murtajia virtaviivaisempi.

Kesäisin seilataan vaikka tropiikkiin

Laivojen rakennemuutos johtuu uudesta monitoimimurtaja-ajattelusta, jota Fennican ja Nordican lisäksi on sovellettu niitä hieman pienempään, 1998 valmistuneeseen Botnicaan.

Fennica on erikoistunut öljyputkien ja kaapelien laskuun jopa yli kilometrin syvyyteen. Nordicassa on aura, jolla voi kaivaa jopa kaksi metriä syvää ojaa merenpohjaan putkia ja kaapeleita varten. Botnica taas on varustettu öljy- ja kaasuputkien huoltotyöhön. Äskettäin valtioneuvosto teki periaatepäätöksen neljännen monitoimimurtajan rakentamisesta. Tämä niin sanottu ympäristömurtaja varustetaan öljy- ja kemikaalipäästöjen torjuntaan.

Ajatus on jakaa kustannukset ympäri vuoden pistämällä laiva myös kesällä töihin. Niinpä suomalainen jäänmurtaja on voitu bongata jopa trooppisen Brasilian edustalta.

Uudet murtajat ovat osoittautuneet avomeritehtävissä hyviksi, ja niiden jäänmurto-ominaisuudet ovat ylittäneet odotukset. Niinpä muut ottavat mallia. Norjan rannikkovartiosto otti vuosi sitten käyttöön KV Svalbardin, jossa yhdistyy jäänmurtaja ja vartioalus. Kanadassa taas ollaan muuttamassa rannikkovartioston CCGS John Franklinia monitoimimurtajaksi, joka kesäisin toimii tutkimustehtävissä arktisilla merillä. Venäläiset ovat muuntaneet joitain murtajia jopa turistikuljetuksiin.

Enää murtaja ei keinu kuin amme

Itse asiassa monitoimisuus ei ole lainkaan uusi ajatus, vaan varhemmin monikin murtaja varustettiin kahteen tehtävään. Esimerkiksi vuonna 1927 valmistunut satamamurtaja Suursaari toimi kesäisin yhteysaluksena Kotkan vesillä, ja 1939 valmistunut Sisu oli myös sukellusveneiden emälaiva.

  Lyhyenpullea, melkein munamainen runko tekee perinteisestä murtajasta mahdollisimman vahvan jäiden puristuksessa ja helpottaa muun muassa kääntymistä jäissä, mutta avomerellä se tekee laivasta liian kiikkerän. Matkavauhdissa se vaatii suuren konetehon ja kuluttaa paljon polttoainetta.

Vasta viime vuosina kehitetyt uudet tekniset ratkaisut antoivat suunnittelijoille mahdollisuuden etsiä rakennetta, joka sopisi sekä murtoon että avomerityöskentelyyn. Yksi ratkaisevista innovaatiosta ovat olleet 360 astetta kääntyvät eli atsimutaaliset potkurijärjestelmät.

Nyt voitiin jättää pois peräsimet. Perästä tehtiin vedenpinnan tasossa kapeampi ja laivan pohjasta vähemmän pyöreä. Keinumista vähennettiin erityisillä kölirakenteilla ja kupeiden isoilla pallekynnyksillä. Kaiken kruununa on aktiivinen keinunnanvaimennus, jonka suurtehopumput liikuttavat vettä edestakaisin tankeissa.

Esimerkiksi öljyputkien laskeminen vaatii myös kykyä pysytellä tarkasti paikallaan valtameren aallokossa. Atsimutaalisten potkurien ja vahvojen koneiden lisäksi tarvitaan reaaliaikainen dynaaminen paikannusjärjestelmä, jonka avulla esimerkiksi Botnica tietää sijaintinsa muutaman kymmenen sentin tarkkuudella ja pystyy korjaamaan sitä heti.

Paikantamisessa käytetään joko satelliitteja tai hyvin tarkassa työssä lähetintä, joka lasketaan pohjaan kaapelilla ja johon nähden laivan paikkaa mitataan koko ajan.

Merkittäviä innovaatioita ovat olleet myös rungon pinnoitteet, sillä jopa 70-80 % tarvittavasta tehosta kuluu laivan ja jään välisen kitkan voittamiseen. Uusissa aluksissa kitkaa on vähennetty päällystämällä vesiraja ruostumattomalla teräksellä tai käsittelemällä pohja kovilla ja liukkailla epoksimaaleilla.

  sujuvammin

1990-luvun alkupuolella Kvaerner Masa-Yards ja ABB Industry of Finland kehittivät atsimutaalisen Azipod®-järjestelmän, jossa potkurin sähkömoottori on rungon ulkopuolella torpedomaisen "podin" sisällä ja kääntyy siis potkurin mukana.

  pahimmissa jääoloissa laiva kulki parhaiten, kun sitä ajettiin takaperin eikä potkuri työntänyt vaan veti laivaa. Erityisesti paksussa ahdossa potkuri ja sen vesivirrat ikään kuin ahmivat jäätä ja työnsivät sen sivuille ja taakse niin, että se ei pakkaantunut esteeksi laivan kulkusuunnan eteen.

Tämäkin oli tosin kertaalleen huomattu jo 1880-luvulla Amerikan suurilla järvillä, missä murtaja Algomahin kippari oli ottanut tavakseen mennä pahimmissa jääoloissa takaperin. Moni Venäjän Primorskin jäihin juuttuneen tankkerin kippari hieroi silmiään, kun Lunni ja Uikku peruuttelivat jäissä matkavauhtia. Niiden perään muodostui pian saattue muista laivoista, jotka halusivat hyötyä tästä jäämerenkulun ihmeestä.

Tämä antoi ajatuksen tehdä laiva alun perinkin kulkemaan kahteen suuntaan. Siltä pohjalta rakennettiin Fortumin uusimmat jäätankkerit Tempera ja Mastera, joiden sanotaan pääsevän jopa 14 metriä paksun ahtojään läpi ahteri edellä.

Nämä DAT-laivat (DAT = Double-Action Tanker, DAS = Double-Action Ship) ovat herättäneet maailmalla suurta huomiota, ja varmasti niitä nähdään lähivuosina lisää.

Monitoimimurtajista tätä ideaa on sovellettu Masa-Yardsin Kaspianmeren öljykentille suunnittelemiin Arcticaborgiin ja Antarcticaborgiin (1998). Suomen uusimmista murtajista varsinkin Botnica lähestyy muotoilultaan kaksitoimisen laivan ideaa.

Ennen murtajia elettiin jäiden armoilla

Ennen murtajien aikaa syksyn viimeiset ja kevään ensimmäiset laivat kulkivat haaksi-rikon uhalla. Moni niistä vietti talven jäissä rannikon edustalla, eivätkä kaikki koskaan päässeet perille, vaan osa joutui jäiden murskaamiksi, niin kuin kuunari Hanna 1853 Haksalön edustalla. Tavallaan Suomen talvi-ilmasto oli tavarakuljetusten kannalta pahin mahdollinen. Jäätä oli sen verran, että se esti merenkulun, mutta ei niin paljon, että kuljetukset olisi voitu hoitaa sitä pitkin.

Yksi historian pahimmista jäätalvista oli 1870-1871, jolloin Englannissakin Thames-joki jäätyi niin paksulti, että sen päällä pidettiin markkinoita. Silloin Hangon majak-ka oli sammutettuna tammikuun 10. päiväs-tä toukokuun 6:nteen, ja Ahvenanmaan legendaariset postimiehet kuljettivat kirjeitä Ruotsin Grisslehamniin reellä helmikuun 4. päivästä maaliskuun 10. päivään, yli kuukauden ajan.

Vain kovimpina talvina jää saattoi muuttua esteestä kulkuväyläksi. Usein ankarat talvet ovat sattuneet sotien vuosiin. Esi-merkiksi Suomen sodan talvena 1808-1809 Döbelnin armeija vetäytyi ruhtinas Bagrationin venäläisjoukkojen edessä Ahvenanmeren jäätä pitkin Ruotsiin ja Kulnev miehineen kävi riehumassa Tukholman saaristossa. Maaliskuussa Barclay de Tolly marssitti 3 500 miestään Merenkurkun yli Vaasan kohdalta ja valtasi Uumajan.

Jää on kuitenkin petollinen kulkea. Kun Ruotsi-Suomen kuningas Kaarle X Kustaa vuonna 1656 ratsasti ahtoja pitkin salmien yli Tanskaan, Vähässä-Beltissä jää petti ja joukko ratsumiehiä vajosi mereen.

Vinomurtaja haukkaa tuplasti yhdellä kertaa

Uusinta uutta jäänmurtajien suunnittelussa lienee Masan lanseeraama "vinomurtajan" ajatus. Tuota vinon kolmion muotoista laivaa voisi ajaa joko keula edellä tai vinosti sivuttain, jolloin se tekee liki tuplasti leveämmän väylän.

Saa nähdä, uskaltautuuko joku tilaamaan sellaisen, sillä prototyypin ostaja ottaa aina tietyn riskin. Mahdollisena ongelmana jotkut murtajakipparit pitävät sitä, että vinomurtaja yrittää ikään kuin tehdä isomman laivan työn ilman ison laivan massaa. Toimiiko se, jää nähtäväksi. Runkotyypillä tehtyjen kokeiden sanotaan olevan lupaavia.

Toinen uusi ajatus on murtaja, jonka keulapuoli olisi rungon kahden kolmanneksen pituudelta kapeampi ja viimeinen kolmannes vaikkapa kolme metriä leveämpi. On laskettu, että tämä erikoinen runkomuoto tarjoaisi kustannussäästöjä, koska alus pärjäisi jäissä vähemmällä teholla ja siis olisi nuukempana myös ympäristöystävällisempi.

Jäänmurron tehokkuutta on lisätty myös logistisilla ratkaisuilla, jotka tekevät mahdolliseksi murtotoiminnan aiempaa paremman strategisen suunnittelun.

Tällainen on esimerkiksi Valtion teknillisessä tutkimuskeskuksessa VTT:ssä kehitetty murtajien IBNet-tietojärjestelmä. Sen käyttöliittymät IBBridge ja IBPlot antavat murtajan komentosillalle lähes reaaliaikaisen kuvan jäätilanteesta, murtajien ja avustettavien sijainnista ja matkareiteistä sekä säätilasta ja sen kehittymisestä lähiaikoina.

Jäätä on särjetty kohta 200 vuotta

Nykymurtajamme ovat modernia huipputekniikkaa, mutta alalla on myös pitkä historia. Jään murtaminen tuli periaatteessa mahdolliseksi heti, kun merenkulussa 1780-luvulla päästiin koneaikakauteen. Ainakin jo 1836 Yhdysvalloissa Hudsonvirralla toimi siipiratasmurtaja Norwich, jonka menestyksekäs ura kesti 87 vuotta.

Nykyisen murtajan perustyypin, joka murtaa jäätä nousemalla sen päälle, kehitti Ferdinand Steinhausen Saksassa hirveän talven 1870-1871 jälkeen, kun jäät olivat sulkeneet esimerkiksi Hampurin sataman kahdeksi kuukaudeksi.

Muitakin ratkaisuja on toki vuosien mittaan kokeiltu. Amsterdamissa rakennettiin vuonna 1880 laiva, jonka keula muistutti auraa; sen oli tarkoitus mennä jään alle ja heitellä lohkareet sivuun. Idea ei kuitenkaan toiminut käytännössä kovin hyvin. Myös jään murtamiseen soveltuvia irtokeuloja on asennettu, ja Hollannin kanavilla niitä kuulemma käytetään vieläkin.

Murtamisen suurimpia ongelmia on jään pakkautuminen laivan runkoa ja keulaa vasten. Tätä on ratkottu muun muassa pumppaamalla laivan eteen jään päälle vettä, joka painaa jäätä alas. Jään alle on puolestaan pumpattu ilmakuplia, jotka hämmentävät jään liikkeelle ja voitelevat laivan kyljen. Sama hyöty on keulapotkureista, joiden synnyttämä virtaus työntää rikotun jään laivan tieltä.

Täällä oli pakko oppia murtamaan

Monesti ihmetellään, miksi juuri Suomesta on tullut murtajateknologian ykkösosaaja maailmassa (katsopa huviksesi, missä on tehty Ruotsinkin murtajalaivaston parhaat laivat!). Se ei johdu vain suomalaisten älykkyydestä, vaan osansa on olosuhteillakin: maailman maista vain Islannin eteläreuna on pohjoisempana kuin Suomen, ja kaikilla muilla arktisilla mailla on ympäri vuoden pääsy avoimen valtameren ääreen.

Suomen rannikot puolestaan jäätyvät joka vuosi, ja noin kerran vuosikymmenessä jää kattaa kaikki Itämeren 420 000 neliökilometriä Tanskan salmia myöten; viimeksi näin kävi 1987.

Silti lähes 90 prosenttia nyky-Suomen ulkomaankaupan kuljetuksista hoidetaan meritse, ja iso osa niistä pitkän talven mittaan. Suomen 60 satamasta 23 pidetään auki ympäri vuoden. Se on melkoinen saavutus.

Aiempina vuosisatoina jää sulki Suomen liki eristyksiin sydäntalven kuukausiksi. Etelän tuotteet loppuivat talven mittaan, ja keväällä laivojen saapuminen oli pieni kansanjuhla. Kun Suomeen 1889 hankittiin ensimmäinen varsinainen murtaja (sen nimi oli osuvasti Murtaja), se osoitti arvonsa heti: ilman kuljetustaukoja esimerkiksi voin vienti kasvoi parissa vuodessa yli kaksinkertaiseksi.

 

Erkki Kauhanen on valtiotieteen tohtori, tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Kommentoi kirjoitusta

Kommentit

Tieteen tarjous