A study of a ship's ridge resistance in model scale

Abstract

Tässä työssä tutkittiin laivan vallivastusta mallikokeiden avulla sekä kehiteltiin vallivastuksen mallikoemenetelmiä. Työn teoriaosassa tarkasteltiin aiemmin kehitettyjä vallivastuksen laskentakaavoja, mallikoemenetelmiä sekä yhtä täysmittakaavakoetta. Lisäksi esitetään tässä työssä käytetty vallivastuksen jako keulalaivan ja yhdensuuntaisen keskilaivan komponentteihin sekä teoreettinen vastuskäyrä, joka karkeasti vastaa laivan vastuskäyrää.

Mallikokeiden avulla pyrittiin selvittämään keulalaivan ja yhdensuuntaisen keskilaivan komponenttien suuruudet ja suhde. Mallivallit tehtiin rikkomalla tasainen jääkenttä palasiksi ja työntämällä palaset pitkäksi vallimaiseksi muodostelmaksi. Valleja tehtiin kuusi kappaletta, joista yhdessä tutkittiin vallivastuksen nopeusriippuvuutta ja viidessä vallin yhteenjäätyneen kerroksen ja vallin paksuuden vaikutusta vastukseen. Kokeet suoritettiin tyypillisellä jääkeulalla varustetulla säiliöaluksen mallilla puhtaina hinauskokeina. Vallin yhteenjäätynyt kerros mallitettiin sumuttamalla valmiin vallin päälle noin 20 mm paksu kerros, joka jäädytettiin. Näin saatiin vallissa olevien jääpalojen väliin muodostumaan mallijäätä. Vallien lujuusominaisuuksia mitattiin vertikaalilla työntölevyllä, joka työnnettiin vallin läpi jokaisen ajolinjan vierestä. Työntölevyyn kohdistuvasta kokonaisvoimasta ja työntölevyn pinta-alasta saatiin laskettua vallimassan passiivinen maanpaineluku, lepopaineluku sekä sisäinen kitkakulma, joiden arvoja tarvittiin vallivastuksen laskennallisessa määrittelyssä. Lisäksi mitattiin vallin poikkileikkausprofiili jokaisen ajolinjan vierestä.

Vallivastuksen nopeusriippuvuuden ja vallin sekä yhteenjäätyneen kerroksen paksuuksien vaikutusten lisäksi tarkasteltiin vallissa kuluvaa kokonaisenergiaa siirtymän funktiona sekä kokonaisenergian ja vallin poikkileikkausprofiilin välistä yhteyttä.

Työn lopussa vertailtiin mallikokeiden perusteella saatuja kaulalaivan ja yhdensuuntaisen keskilaivan vastuksia eräällä aikaisemmin kehitetyllä kaavalla laskettuihin vastusarvoihin. Vertailussa havaittiin kaavan antavan liian pieniä vastusarvoja ja olevan joiltain osin puutteellinen, joskin peruslaskentaperiaate vaikutti oikealta.