Alternative hull type for icebreaking vessels

Thumbnail Image

Files

master_Salmi_Kim_2014.pdf (5.6 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2014-06-03

Department

Major/Subject

Henkilökohtainen sivuaine:Meriliikenteen turvallisuus

Mcode

MT9002

Degree programme

MTE - Materiaalitekniikan koulutusohjelma

Language

en

Pages

71+2

Series

Abstract

Thesis presents new upwards bending icebreaking (UBIB-) process and hull form. The develop- ment of the process is based on theory which includes studies of sea ice physical properties and precedent studies of icebreaking resistance components, both in full and in model scale. The presented compilation of sea ice theory and ice measurement reports reveal that ice bending strength decreases significantly when the direction of bending is changed from downwards to up- wards. This reduction of strength is strongly related to temperature gradient through the ice thick- ness. The theory of UBIB process and basic equations for calculating the ice resistance in level ice condi- tions is introduced. The theory relies on existing formulations and data of icebreaking process re- sistance components. New and adapted resistance components are formulated using simple physi- cal approaches. The ice model tests, made with the developed UBIB model, confirmed the basic functioning of the hull type. The tests also introduced new challenges in modelling due to the model ice properties. The behaviour of the model ice in icebreaking velocity changes from brittle to plastic when the bending direction is changed. The theory presented in this thesis predicts over 60% decrease of ice resistance in level ice condi- tions, when new hull type is compared to the current state of the art.

Diplomityö esittelee uuden ylöspäin taivuttavan jäänmurto- (UBIB) prosessin ja runkomuodon. Prosessin kehitys perustuu teoriaan joka sisältää jään fyysisten ominaisuuksien, sekä jäänmurto- vastuskomponenttien tutkimusta malli- ja täysmittakaavassa. Esitetty kokoelma jääteoriaa ja mittaustuloksia paljastaa jään taivutuslujuuden merkittävän las- kun vaihdettaessa taivutus-suunnaksi alhaalta ylöspäin. Tämä lujuuden alentuminen on vahvasti liitännäinen jään lämpötilagradienttiin läpi jäänpaksuuden. Työssä esitetään UBIB prosessin teoria ja perusyhtälöt jäävastuksen laskemiseksi tasaisen jään olosuhteissa. Teoria nojautuu olemassa oleviin jäävastuskomponenttien esityksiin sekä näiden mittauksiin. Uudet ja muokatut vastuskomponentit on muotoiltu yksinkertaisiin perusfysiikkaan perustuviin muotoihin. UBIB-mallilla tehdyt jäämallikokeet vahvistivat runkomallin toimivuuden. Mallikokeet toivat myös esille uusia mallijään ominaisuuksiin liittyviä haasteita. Mallijään käyttäytyminen jäänmur- tonopeuksilla muuttuu hauraasta plastiseksi, kun taivutus suunta muutetaan. Diplomityössä esitetty teoria ennustaa yli 60% laskua tasaisenjäänvastukseen, verrattaessa uutta runkotyyppiä nykyiseen tekniikan huippuun.

Description

Supervisor

Kujala, Pentti

Thesis advisor

von Bock und Polach, Rudiger

Keywords

icebreaking, upwards bending, UBIB, jäänmurto, ylöspäin taivutus, UBIB

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201406252179

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM