Jäätämurtavan trimaraanin yhdyskannen mitoituskuormien määrittäminen
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2012
Department
Major/Subject
Laivanrakennusoppi
Mcode
Kul-24
Degree programme
Language
fi
Pages
xi + 82 s. + liitt. 85
Series
Abstract
This thesis studies the dimensioning principles of cross-deck structures of icebreaking trimarans. The methods for calculating the dimensioning loads are derived for the conditions of the Baltic Sea for both open water and ice. These methods are examined by calculating the loads for an example ship, which has a length of 7sm and a beam of 40m. The structural responses from the loads are compared with a finite element model. The load cases studied in open water included still water, wave and slamming loads. Wave loads were calculated with the static-balance method and the classification rules of GL and LR. Rule formulas of the LR trimaran rules could not be used for the icebreaking trimaran, because the size of the side hulls exceeds the applicability limits of the rules. Thus a static roll angle method from the direct calculation procedure was used instead. In the calculations made with the example ship, the largest of all loads were the wave loads. All used calculation methods for wave loads provided fairly similar loads. Slamming loads may also be significant and should be considered in dimensioning of the cross deck. The studied loads in ice included loads from icebreaking, compressive ice, beaching and manoeuvring. Icebreaking loads were slightly smaller than the wave loads, but still sufficiently large to be significant in dimensioning. Loads from beaching on ice ridges were significantly smaller than icebreaking loads and are not significant in dimensioning. The loads from both compressive ice and manoeuvring were lower than icebreaking loads, manoeuvring being larger of these two. Due to the different orientation of these forces, the larger of these two has to be considered in dimensioning. The dimensioning loads for the example ship are wave loads, slamming, icebreaking and manoeuvring in ice. The results suggest that the cross deck structure of an icebreaking trimaran similar to the example ship can be feasibly built. The dimensioning methods developed can also be used for icebreaking trimarans with different main dimensions.Tässä työssä tutkitaan jäätämurtavan trimaraanin runkoja yhdistävän yhdyskannen (cross-deck) mitoitusperiaatteita Itämeren olosuhteissa. Yhdyskannen mitoituskuormille johdetaan laskentamenetelmät sekä avovedessä että jäissä. Menetelmiä tutkittiin laskemalla 75m pitkän ja 40m leveän esimerkkilaivan kuormat. Kuormien tuottamia vasteita vertailtiin elementtimallin avulla. Avovedessä käsitellään tyynen veden kuormia, aaltokuormia ja sivurungon pohjan slammingia. Aaltokuormat laskettiin staattisella mitoitusaallolla sekä GL:n ja LR:n sääntökaavoi1la. LR:n trimaraanisääntöjen mitoituskaavoja ei voida käyttää jäätämurtavalle trimaraanille, koska sivurunkojen mitat ylittävät sääntöjen sovellusalueen. Sääntökaavojen sijaan LR:n säännöillä käytettiin suoralaskentaa staattisella kallistumalla. Esimerkkilaivalla suurin mitoituskuorma oli poikittainen aaltokuorma avovedessä. Kaikilla menetelmillä lasketut aaltokuormat olivat lähes yhtä suuria. Myös slamming-kuormalla havaittiin olevan mahdollisesti merkitystä mitoituksessa. Jäissä käsitellään jäänmurrosta, puristavasta jäästä, vallin päälle noususta sekä ohjailusta aiheutuvia kuormat. Jäänmurtokuormat jäivät vain hieman aaltokuormia pienemmiksi, ja siten ne on syytä huomioida mitoituksessa. Vallille noususta aiheutuvat kuormat jäivät esimerkkilaivalla jäänmurtoa pienemmiksi, eikä vallille nousulla siten ole merkitystä mitoituksessa. Sekä puristava tilanne että ohjailu tuottivat jäänmurtoa pienemmät kuormat. Koska nämä kuormat vaikuttavat sivusuunnassa, toisin kuin muut mitoituskuormat, jotka vaikuttavat pystysuunnassa, on niistä suurempi eli ohjailu huomioitava mitoituksessa. Esimerkkilaivan mitoittavat kuormat olivat siten aaltokuormat, slamming, jäänmurto sekä ohjailu jäissä. Tulosten perusteella voidaan todeta, ettei yhdyskannen rakenne aseta estettä esimerkkilaivan tyyppisen Itämerellä operoivan trimaraanin rakentamiselle. Työssä kehitetyillä menetelmillä voidaan laskea mitoituskuormat myös esimerkkilaivan mitoista poikkeaville trimaraaneille.Description
Supervisor
Kujala, PenttiThesis advisor
Ranki, ErkkiKeywords
trimaran, trimaraani, icebreaker, jäänmurtaja, design loads, mitoituskuormat, cross-deck, yhdyskansi, wave loads, aaltokuormat, LR, LR:n trimaraanisäännöt, jääkuormat