Efficient hull design for ice conditions in inland waterways
Tid: To 2022-09-15 kl 10.00
Plats: F3, Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_TovFYkRZR-KdX4GpJXwGCA
Språk: Engelska
Ämnesområde: Farkostteknik
Respondent: Meng Zhang , Farkostteknik och Solidmekanik
Opponent: Professor Pentti Kujala, Aalto university
Handledare: Karl Garme, Farkostteknik och Solidmekanik; Magnus Burman, Farkostteknik och Solidmekanik
QC 220823
Abstract
Med ökande intresse för att använda de inre vattenvägarna (IVV) i europeiska länder uppmärksammas IVV-fartyg både ur transporteffektivitets- och utsläppssynvinkel. Vanligtvis är IVV-fartyg konstruerade utan hänsyn till is och är strukturellt svagare än fartyg designade med isklass från klassificeringssällskapen. Det utgör en potentiell fara i länder med lång vintersäsong. Utveckling av IVV-fartyg för nordiska förhållanden kräver därför speciella hänsyn eftersom det inte finns några strikta krav på isklass för IVV-fartyg. Bland alla designfrågor är den primära utmaningen att uppskatta fartygets motstånd och belastningen på skrovet vid gång i is.
För att konkretisera designproblemen för isgående IVV-fartyg väljs Mälaren. Isens mekaniska egenskaper har stort inflytande på belastningarna. Isförhållanden (som istyp och koncentration) och isdata (som istjocklek och isens böjhållfasthet) extraheras och analyseras för isbelastningsberäkningarna. Isens karakteristika studeras med hjälp av empiriska formler som kalibreras med referensdata.
Att bestämma ispåverkansbelastningen på strukturer är det första viktiga steget i utformningen av en lätt struktur. En deterministisk metod och en probabilistisk metod används för att bestämma islasterna. Den finsk-svenska isklassen (FSICR) är den deterministiska metod som används för förstaårs-isförhållanden i sötvatten. Den probabilistiska metoden inkluderar både en probabilistisk och en numerisk metod. Den probabilistiska metoden förenklar istrycket i förhållande till kontaktområdet. Den numeriska metoden undersöker den idealiserade fartyg-is-interaktionssmodellen och inkluderar isens skademoder, isförhållanden och skrovgeometri. Med den givna slagbelastningen så designas en lättviktspanel som sparar närmare 83.5% vikt jämfört med en stålpanel. Denna lättviktpanel består av en sandwichstruktur vilken har en kompositytskikt och en kärna av PVC-material.
Fartygsmotstånd i is spelar en viktig roll i bedömningen av operabiliteten. Det är viktigt för fartygsägare och operatörer att utvärdera fartygsekonomin. För att uppskatta fartygsmotstånd i istäckt vatten med hjälp av lämpliga fartygs- och isparametrar utvecklas en modell baserad på ett artificiellt neuralt nätverk (ANN). En statistisk modell är utformad för att ta hänsyn till de viktigaste driftsvariablerna, vilka är fartygets hastighet och istjockleken. Dessa två modeller utgör tillsammans ett mycket lovande verktyg att uppskatta framtida fartygs driftsfönster.