Statistical Simulation of Ice Loads on a Ship in the Baltic Sea

Abstract

Jääkuormien määrittäminen ja ennustaminen laivalle on ongelmallista. Jääkuormilla ja monilla siihen vaikuttavista tekijöillä on havaittu tilastollinen luonne. Tämä on tarpeellista huomioida jääkuormia ennustettaessa. Tämän työn tarkoituksena on kehittää tilastollinen simulointi malli jääkuormien lyhytaikaiseen ennustamiseen, joka perustuu jääkuormien deterministisiin laskentamalleihin.

Simulointi suoritetaan Monte Carlo metodia käyttäen Matlab-ohjelmalla. Simuloitaviksi muuttujiksi valittiin tasaisen jään paksuus ja lujuus, sekä vallin yhteen jäätyneen kerroksen paksuuden suhde ympäröivän tasaisen jään paksuuteen, kuljettaessa valliintuneessa jääkentässä. Muuttujille määritetään tilastolliset jakautumat kenttämittauksia apuna käyttäen.

Keulalaivan jääkuorman frekvenssi pyritään arviomaan laivan murtokuvion perusteella, joka saadaan aikaisemmin kehitetystä numeerisesta simulointi mallista. Keski- ja perälaivan kuorman frekvenssi perustuu täysmittakaavakokeisiin.

Simuloituja jääkuormia verrataan MS Kemiralta ja MT Uikulta saatuihin mittaustuloksiin. Vertailussa havaittiin, että keulalaivan osalta simuloidut jääkuormat vastasivat melko hyvin mitattuja jääkuormia. Keski- ja perälaivan osalta simuloidut tulokset ovat useimmissa tapauksissa huomattavasti suurempia kuin mitatut kuormat. Vain tapauksissa, joissa esiintyy puristavaa jäätä tai jää on verrattain ohutta, ovat simuloidut kuormat keski- ja perälaivalla mittauksia vastaavia. Tämä voi johtua siitä, että näissä tapauksissa jään ja laivan kyljen välinen kontakti on tasaisempi kuin muissa tapauksissa.

Mallin heikkoutena on, että se ottaa huomioon vain tasaisen ja valliintuneen jään. Keski- ja perälaivan laskentamallia tulisi kehittää niin, että simuloidut tulokset vastaisivat mitattuja arvoja. Mallia tulisi edelleen kehittää niin, että sillä voitaisiin ennustaa pitkänajan jääkuormia laivoille.