Jään käyttäytyminen tunnelipotkurin tunnelissa mallikokeilla tarkasteltuna
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Author
Date
2024-08-19
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
fi
Pages
50
Series
Abstract
Työn tarkoituksena oli selvittää jään käyttäytymistä tunnelipotkurin tunnelissa. Työssä tehtiin mallikoe jääpalojen käyttäytymisestä tunnelipotkurin virtauskentässä. Kokeessa tunnelin virtauskenttään asetettiin jääpaloja, ja niitten kulkua tunnelissa seurattiin kameroin. Kokeessa selvitettiin eri kokoisten sekä eri päin ja eri kohdista lähtevien jääpalojen polkuja, osumakohtia, asentoja sekä osumanopeuksia. Tunnelin virtauskenttää hahmoteltiin massaltaan mitättömien hitujen avulla. Poikittain lähetetyt palat saavuttivat pitkittäin lähetettyjä paloja suuremmat nopeudet siitä huolimatta, että suurin osa poikittainkin lähetetyistä paloista oli kääntynyt pitkittäin ennen mitta-aluetta. Puolet jääpaloista osui ensinnä lapaan, 39 % keskiöön ja loput 11 % yhtä aikaa molempiin tai ensimmäisestä osumakohdasta ei saatu varmuutta. Suuremmista paloista suurempi osuus osui ensin keskiöön. Osumanopeuden ja palojen asennon mitta-alueella tai osumanopeuden ja osumakohdan välillä ei ollut havaittavissa yhteyttä. Kaikkien palojen viimeisten mittapisteitten keskimääräinen etäisyys tunnelin keskiakselilta on 0,44 r, kun taas kauempaa lähteneitten palojen keskiarvoinen etäisyys on 0.50 r. Jääsäännöissä mitoituskuormat sijoitetaan lavan kärjen ja 0,6 r:n välille. Kokeesta saatuja arvoja palojen osumanopeuksille verrattiin laskennalliseen malliin, jossa palat approksimoitiin palloiksi. Laskennallinen malli antoi oikean mittaluokan tuloksia, mutta pääsääntöisesti aliarvioi keskiarvoisia osumisnopeuksia 3–18 %. Malli soveltui paremmin pitkittäin lähteneille paloille.The aim of this thesis was to examine the behaviour of ice blocks in the tunnel of a tunnel thruster with model scale tests. Ice blocks were placed in the flow field of the tunnel thruster, and their behaviour was monitored with cameras. The paths, positions, collision points and collision speeds with propeller were studied, and the flow field of the tunnel was sketched using particles with negligible mass. The ice blocks placed to the flow field transversely reached higher speeds than those placed along the stream, in spite of most of the transversely placed blocks having turned along the stream before reaching the measuring area. Half of the ice blocks hit a propeller blade first whereas 39 percent it the hub first. The remaining 11 percent hit both at the simultaneously, or there was uncertainty regarding the matter. Greater percentage of the larger blocks hit the hub first. There was no correlation between the collision speed and the block position at the measuring area nor between the collision speed and the collision place. For all blocks the last measured point was on average at the distance of 0,44 r, and for blocks placed further from the propeller, outside of the tunnel, the average distance was 0,5 r, r being the radius of the propeller. Finnish-Swedish ice class rules places the loads between 0,6 r and the tip of the blade. The average collision speed values obtained from the tests were compared to values calculated by approximating the blocks as rough balls. The approximation gave values of right magnitude but underestimated the speeds 3-18 %. The approximation fit better for the blocks placed along the stream.Description
Supervisor
Polojärvi, ArttuThesis advisor
Lindroos, JuusoKeywords
jäämallikokeet, jääkuormat, tunnelipotkuri, virtausvastus
