Ein Eisbrecher ist ein Schiff, das speziell dafür konstruiert und ausgerüstet ist, durch die zugefrorene See oder zugefrorene Flüsse zu fahren. Diese Fahrt kann für den Eisbrecher selbst mit seiner Ladung erfolgen, oder um anderen Schiffen eine Fahrrinne freizubrechen und schiffbar zu halten.
Mehrere Bedingungen muss ein Eisbrecher gegenüber normalen Schiffen erfüllen:
er soll eine Bug- und Rumpfform haben, die nicht nur das Eis bricht, sondern die gebrochenen Eisstücke auch derart unter oder über das Festeis schiebt, dass eine offene Fahrrinne zurückbleibt.
die Schiffsaußenhaut muss besonders stabil gebaut sein, um nicht von den Eismassen zerdrückt zu werden.
spezielle Rumpfformen müssen sicherstellen, dass es nicht zu rechtwinkligen Eispressungen kommen kann, wenn der Eisbrecher selbst einmal festsitzt;
die Motorleistung muss ausreichend sein, den Vortrieb auch unter schweren Bedingungen zu gewährleisten;
Propeller und Ruder müssen so angebracht sein, dass sie nicht durch die Eisbrecharbeit gefährdet werden.
Der Rumpf eines im Eis fahrenden Schiffes bedarf einer Eisverstärkung: Stärkere Beplankung innerhalb des Tauchbereichs des Rumpfes, durchgängig doppelte Verschweißung der Außenhaut, verstärkte Innenspanten und engerer Spantenabstand. Eisbrecher sind im Verhältnis zu ihrer Größe besonders breite Schiffe, um eine möglichst breite Fahrrinne zu erzeugen.
Der Bug ist normalerweise so geformt, dass das Eis nicht von einer scharfen Bugkante wie von einem Messer zerschnitten, sondern von der flachen und gewölbten Bugunterseite nach unten gedrückt wird, so dass sich der Eisbrecher auf das Eis schiebt und es unter seinem Gewicht zerbricht. Die Form des Bugs muss gewährleisten, dass die Eisbruchstücke um den Schiffsrumpf weit herumgedrückt werden und nicht den Propeller oder das Ruder beschädigen. Ein Auftürmen des gebrochenen Eises zu Schollen vor dem Bug würde den Eisbrecher stark behindern oder zum Stillstand zwingen. Durch verbesserte Bugformen brauchen moderne Eisbrecher nur noch die Hälfte der Maschinenleistung früherer eisbrechender Schiffe.
Ein anderer Weg wird bei den Thyssen-Waas-Eisbrechern gegangen. Thyssen-Waas-Eisbrecher besitzen eine patentierte Bugform, mit der ein völlig eisfreier Kanal hinter dem Schiff geschaffen werden kann. Bei diesen Eisbrechern wird das Eis von zwei links und rechts des Rumpfs angebrachten Schneiden zerschnitten. Die Bruchstücke werden dann mit Pressluft unter das benachbarte Eis geschoben. Bisher wurden zwei Eisbrecher mit diesem Spezialbug erfolgreich umgebaut. Mit dem optimierten Bug kann dabei mit gleicher Motorenleistung die zweifache Eisbrechleistung der doppelten Eisdicke erreicht werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Eisbrecher sowohl in Salz- als auch in Süßwasser eingesetzt werden können. Da sie das Eis schneiden und sich nicht auf das Eis schieben, ändert die unterschiedliche Eintauchtiefe in Salz- oder Süßwasser den zugrundeliegenden Mechanismus nicht.
Diese Eisbruchmechanik ist eine Weiterentwicklung der Dreischneiden-Technik, bei der durch einen breiten Bug, die Seitenschneiden, die Kiellinie und eine spezielle Gestaltung des Unterschiffs das Eis im Wesentlichen möglichst nur in zwei Plattenbrüche zerlegt und durch den Bug und das Unterschiff unter das benachbarte Eis verdrängt wird. Diese Technik sichert seit den 1990er Jahren eine eisfreie Rinne wesentlich länger als frühere Techniken, die den Nachteil haben, dass Eisbruchstücke in der Rinne schnell wieder zusammenfrieren können. Unter das Nachbareis verdrängter Eisbruch liefert keine Kristallisationskeime in der gebrochenen Fahrrinne.
Die Motorleistung eines Eisbrechers ist höher im Vergleich zu anderen Schiffen gleicher Größe, um das Eis vor ihm brechen zu können. Abhängig von ihren eisbrechenden Leistungen werden Eisbrecher in Eisklassen eingeteilt.
Sollte das Gewicht und der Schwung des Schiffs, der Schub der Schraube(n) alleine nicht ausreichen, um die Eismassen zu zerbrechen, kann noch ein besonderer Stampfmechanismus zur Unterstützung zugeschaltet werden. Eine Methode, das Stampfen zu erzeugen, besteht darin, große Wassermassen zwischen Tanks in Bug und Heck des Eisbrechers hin- und herzupumpen, wodurch das Schiff ins Schwingen gerät (Nickschwingungen, „Stampfen“) und die auf das Eis drückende Kraft zeitweise vergrößert wird.
Eine weitere Variante verschiedener atomgetriebener russischer Eisbrecher ist es, durch im Kühlkreislauf erzeugten überspannten Wasserdampf das vorderschiffs liegende Eis anzuschmelzen. Unter günstigsten Voraussetzungen kann damit (auf Kosten der Geschwindigkeit) die maximal überwindbare Eisdicke nahezu verdoppelt werden. Dieses Verfahren ist allerdings umstritten und nicht in allen Gewässern zugelassen, da dadurch die direkt unter dem Eis liegende Meeresflora besonders auf viel befahrenen Routen stark beschädigt wird.
Als weitere Stampf-Methode kann ein sogenannter Hammer eingesetzt werden. Dies sind zwei schwere Schwungmassen, die an Armen im Bug in entgegengesetzte Richtung um eine horizontale Achse rotieren. Ihr Lauf ist so synchronisiert, dass beide Hammerköpfe zugleich unten und zugleich oben sind. So addieren sich die vertikalen Schwungwirkungen der Hämmer und neutralisieren sich die horizontalen im Wesentlichen. Sind beide Hämmer unten ist der Schiffsbug gegengleich etwas angehoben. Laufen die Hämmer nach oben, wird der Bug als Reaktion nach unten gedrückt und hämmert gewissermaßen auf das Oberflächeneis um dieses zu brechen.
Ein moderner Eisbrecher wird durch geschützte Schrauben beidseitig, nämlich an Bug und Heck angetrieben und zusätzlich durch seitliche Strahldüsen gegen Querversatz stabilisiert.
Aus unter der Wasserlinie liegenden Löchern im Rumpf kann zusätzlich Luft geblasen werden, um durch die aufsteigenden Blasen Eis zu brechen.
Beide Stampftechniken, also das schnelle Umpumpen großer Wassermengen zwischen den Trimmtanks sowie das Stampfen mittels schwerer Unwuchtmassen, haben einen weiteren Vorteil: Die eingetauchten Flächen der Bordwand sind beim Auftauchen mit Wasser benetzt, das wie ein Schmierfilm zwischen Bordwand und Eis wirkt. Die Stampfmechanismen haben auch die Aufgabe, den Eisbrecher selbst zu befreien, wenn er sich festgefahren hat.