Determination of ship ice load from hull ice damages

Abstract

Jääkuormien määrittäminen on keskeinen osa jäissä kulkevien laivojen suunnittelumenetelmien kehitystä. Jääkuorma on mahdollista määrittää laivan rakenteen pysyvistä muodonmuutoksista.

Tässä työssä joukko jäävaurioita analysoitiin analyyttisillä kaavoilla. Näiden kaavojen pätevyyttä testattiin vertaamalla tuloksia elementtimenetelmällä analysoidun laidoituslevyn tuloksiin. Myös kokonainen vaurioitunut laidoitusrakenne analysoitiin käyttämällä elementtimenetelmää, jotta saatiin lisäinformaatiota analyyttisten kaavojen testaamiseen. Toisena tavoitteena oli testata voidaanko elementtimenetelmällä toistaa todellinen jäävaurion muoto laivan laidoitusrakenteessa. Laidoitusrakenteen analyysin tuloksia sovellettiin myös jääkuorman pituuden ja viivakuorman käyttäytymisen tutkimiseen. Lopuksi yhtä analyyttistä kaavaa sovellettiin pitkittäin kaaritetun laidoituslevyn luotettavuusanalyysiin.

Tämä tutkimus osoitti, että pitkittäin kaaritettujen laidoituslevyjen kohtaamat kuormat ovat korkeampia kuin aikaisemmissa tutkimuksissa on määritelty. Samaa osoitti vaurioituneen laidoitusrakenteen analyysi elementtimenetelmällä. Voitiin myös osoittaa, että analyyttisiä kaavoja voidaan käyttää laidoituslevyjen jäävaurioiden analysointiin. Kokonaisen laidoitusrakenteen vaurio saatiin mallinnettua elementtimenetelmällä, kun oletuksena oli tietyn korkuinen ja pituinen painekuorma. Vaurio tapauksen analyysi osoitti, että tarvitaan q = 1700 kN/m kokoinen viivakuorma lc = 2.3 m pituudelta aiheuttamaan kyseinen vaurio.

Laidoituslevyn pysyvän taipuman luotettavuusanalyysi osoitti, että sitä voidaan soveltaa pitkittäin kaaritetulle levylle. Analyysi antoi luotettavuusindeksille arvoiksi B = 1.7 myödölle ja B = 2.2 viiden millimetrin pysyvälle taipumalle.