Mallikoemenetelmän kehittäminen jäänmurtajan hinausominaisuuksien tarkasteluun

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2022-06-13
Department
Major/Subject
Marine Technology
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
fi
Pages
62
Series
Abstract
Tämän diplomityön tarkoituksena oli kehittää mallikoemenetelmä jäänmurtajan hinausominaisuuksien tarkasteluun ohjailutilanteessa. Yhdellä laivalla ajettaviin mallikokeisiin on saatavilla yksityiskohtaiset ohjeistukset, joita sovellettiin tässä työssä hinaustilanteeseen. Hinaustilannetta käsittelevää kirjallisuutta on puolestaan hyvin rajoitetusti saatavilla, vaikka haarukkahinaus onkin Itämeren jäänmurtajien tärkeimpiä avustusmenetelmiä. Työn alussa kuvailtiin haarukkahinauksen teoriaa merkittävimpien tekijöiden, kuten vastusten ja kääntymisominaisuuksien kannalta. Sitten esiteltiin aiheeseen sovellettavaa mallikoekirjallisuutta sekä muuta mallikokeisiin ja mallijäähän liittyvää kirjallisuutta. Tämän jälkeen esiteltiin täyden mittakaavan tutkimus, jonka perusteella työn lopussa arvioitiin kokeissa mitattujen hinausvoimien oikeellisuutta. Seuraavaksi työssä esiteltiin tutkimusmenetelmä ja -suunnitelma sekä kokeissa käytetyt mallit, JM Polaris ja tyypillinen talvimerenkulkuun soveltuva kauppalaiva. Kokeellinen osuus sisälsi viisi mallikoeajoa, joissa ajettiin 90 asteen käännöskokeita jäänmurtajan omaa propulsiota käyttäen. Kokeilla tutkittiin valitun testimenetelmän toimivuutta, kitkan vaikutusta tuloksiin ja jäänmurtajan keulapropulsion kääntävää vaikutusta. Tutkimuksen tärkeimpänä tuloksena osoitettiin 90 asteisen käännöksen toimivuus hinaustilanteen mallintamisessa. Keskeisiä tuloksia ovat myös ajon aikainen hinausvoima, mallien nopeus ja mallien suunnanmuutos ajan funktiona käännöksen halkaisijan lisäksi. Mittaukset osoittavat täyteen mittakaavaan skaalattujen hinausvoimien asettuvan välille 35–55 tonnia nopeuden ollessa noin kaksi solmua. Käännösten halkaisijat puolestaan asettuvat käytetyllä laivayhdistelmällä välille 400–4300 metriä.

The aim of this thesis was to develop model scale test method to review towing properties of an icebreaker. Detailed instructions are available for model tests on a single ship, which were applied to the towing situation in this thesis. Available literature on notch towing situations is very limited, although notch towing is one of the most important assistance methods for icebreakers in the Baltic Sea. The thesis began with a literature section describing the theory of notch towing in terms of the most significant factors such as resistance and turning characteristics. The applicable model test procedures and other literature related to model tests and model ice were then presented, followed by introduction of full-scale notch towing study, which was used to review the towing force magnitude of this thesis model tests. Next the research method and plan were presented, as well as the models used in the experiments. Models were IB Polaris and a typical merchant ship suitable for winter navigation. The experimental section included five model tests in which 90-degree manoeuvring tests were performed using self-propulsion of the icebreaker. The main result of the study is proving the functionality of a 90-degree turn in modeling the notch towing situation. Other important results are the towing force, the speed of the models and the change of heading of the models as a function of time. In addition to this, the diameter of the turn is an important result. The measurements reveal that the scaled towing force settles between 35 and 55 tons at a speed of about two knots. Diameters of the turns range from 400 to 4300 meters.
Description
Supervisor
Kujala, Pentti
Thesis advisor
Matala, Riikka
Suominen, Mikko
Keywords
haarukkahinaus, jäänmurtaja, mallikoe, ohjailu
Other note
Citation