Pressure ridges in model scale

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2022-10-10
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
81+9
Series
Abstract
It has been demonstrated that pressure ridges are responsible for both accidents during winter navigation and design loads for offshore structures. Model-scale testing is an important phase in the design of ships and offshore structures. Therefore, it is important to accurately represent pressure ridges in model scale. The primary aim of this research is to determine how pressure ridges should be created in model-scale basins. To achieve this aim, first, a critical literature review on pressure ridges is conducted. Experimental, numerical, and theoretical studies on ridges are considered, and an overview of the state-of-the-art knowledge on pressure ridges is presented. This overview is then used to justify the need to revise the ISO 19906 standard. It will also form the basis for judging the success of different methods in representing ridges in model scale. In total nine different methods are presented and analysed. It is shown that none of the methods is without flaws. Finally, two different methods to construct ridges are tested in the Aalto Ice Tank. Ridge resistance tests with a model ship are conducted for these ridges. Both qualitative and quantitative results are compared with the intent to establish the effects of the construction methods. This comparison proves inconclusive, however, a correlation between ambient level ice flexural strength and resulting ridge porosity is established. Future research into model-scale pressure ridges is suggested.

On osoitettu, että ahtojäävallit johtavat talvimerenkulussa onnettomuuksiin sekä offshore-rakenteiden suunnittelukuormiin. Mallikokeet ovat tärkeä osa laivojen ja off- shore -rakenteiden suunnitteluprosessia. Siksi on tärkeää, että pystymme rakentamaan realistisia ahtojäävalleja mallimittakaavassa. Tämän tutkimuksen ensisijainen tarkoitus on määritellä, miten ahtojäävalleja rakennetaan mallimittakaavassa. Tutkimus alkaa kriittisellä katsauksella ahtojäävalleja koskevaan tutkimuskirjallisuuteen. Se tarkastelee kokeellisia, numeerisia ja teoreettisia tutkimuksia valleista ja esittää niistä yhteenvedon. Tätä yhteenvetoa käytetään perusteena ISO 19906 standardin päivitystarpeeseen ja pohjana eri ahtojäävallien mallikoemenetelmien arviointiin. Tutkimus arvioi yhteensä yhdeksän eri menetelmää luoda ahtojäävalleja mallikokeisiin. Tutkimus osoittaa, että mikään näistä menetelmistä ei ole ongelmaton. Se testaa kahta eri menetelmää Aalto Ice Tankin tiloissa rakentamalla ahtojäävallit ja ajamalla vallivastuskokeet laivamallilla. Se vertaa laadullisia ja määrällisiä tuloksia rakennusmenetelmän vaikutuksen arvioimiseksi, mutta tulos jää epäselväksi. Kokeista selviää kuitenkin korrelaatio tasojään taivutusluju- uden ja lopullisen ahtojäävallin huokoisuuden välillä. Lopuksi tutkimus ehdottaa aiheita tulevia tutkimuksia varten.
Description
Supervisor
Tuhkuri, Jukka
Thesis advisor
Puolakka, Otto
Keywords
sea ice, ice mechanics, pressure ridges, model-scale experiments
Other note
Citation