Jäänleikkuukokeet

Matti Jussila

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Leikkuukokeet käsittelevät leikkuuterään kohdistuvia voimia ja jään käyttäytymistä kun jäätä leikataan suurella nopeudella. Tutkittavaksi valittu nopeusalue, 1-30 m/s, vastaa tavanomaisten laivapotkureiden lapojen etenemisnopeutta. Leikkuuterä kiinnitettiin suurehkoon vauhtipyörään, joka kykeni varastoimaan hetkellisesti tarvittavan suuren tehon. Koestettavan jääkappaleen suorakaiteen muotoisen leikkuupinnan leveys oli 100 mm ja pituus 150 mm. Kokeessa jouduttiin tyytymään näin pieneen poikkipintaan, koska koejärjestelyn massiivisuus kasvaa karkeasti ottaen mittakaavan kuutiossa ja johtaa erittäin suuriin kustannuksiin. Kokeissa testattiin vähäsuolaisen, Suomen rannikolle tyypillisen, merijään leikkaamisessa leikkuuterään kohdistuvia voimia. Parametrisuureina muunneltiin leikkuuterän ja jään välistä kohtauskulmaa ja leikkuunopeutta. Lisäksi muunneltiin terän poikkileikkauksen muotoa. Koestettava jää oli joko tuoretta, juuri mereltä haettua, tai vuorokauden pakastimessa säilytettyä. Jokaisesta jäälaadusta tehtiin koesarja, jotta jään epähomogeenisuudesta aiheutuvat vaihtelut tulisivat huomioon otetuksi. Samanaikaisesti määritettiin myös jäälaatujen puristuslujuudet ja näytteiden lämpötilat. Syntyvä kosketusvoima jään ja leikkuuterän välillä keskittyi terän etureunaan. Tämä on varsin johdonmukaista, kun tarkastellaan mitkä terän pinnan alueet voivat olla kontaktissa terän liikkeiden perusteella. Merkittävää on sen sijaan se, että resultoivan kosketusvoiman suunta oli poikkeuksetta poispäin leikattavasta jäänäytteestä kaikilla tutkituilla terän muodoilla. Tämä on sopusoinnussa täyskokoisena potkurilla tehtyjen mittaustulosten kanssa. Jään käyttäytyminen ei muutu oleellisesti tutkitulla nopeusalueella, sillä selvää riippuvuutta kuormitusnopeuden ja mitattujen voimien välillä ei voitu havaita. Tämä merkitsee myös sitä, että rikkoontunutta jäämurskaa kiihdyttävät voimat ovat huomattavasti pienempiä kuin jään murskaantumisen vaatimat voimat. Suurnopeuskameralla kuvatuista kokeista nähtiin myös mainitun jäämurskeen purkaantuminen leikkuupinnoilta molemmin puolin terää.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages102
ISBN (Print)951-38-3993-1
Publication statusPublished - 1991
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number745
ISSN0358-5077

Fingerprint

Charadriiformes
Ice

Keywords

  • sea ice
  • ice breakup
  • ice disintegration
  • cutting
  • cutting tools
  • force
  • velocity
  • strain tests
  • stress concentration
  • shape
  • profiles
  • propeller blades

Cite this

Jussila, M. (1991). Jäänleikkuukokeet. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 745
Jussila, Matti. / Jäänleikkuukokeet. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1991. 102 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 745).
@book{fb1b8bc0523049f1b1df43c373eddd9e,
title = "J{\"a}{\"a}nleikkuukokeet",
abstract = "Leikkuukokeet k{\"a}sittelev{\"a}t leikkuuter{\"a}{\"a}n kohdistuvia voimia ja j{\"a}{\"a}n k{\"a}ytt{\"a}ytymist{\"a} kun j{\"a}{\"a}t{\"a} leikataan suurella nopeudella. Tutkittavaksi valittu nopeusalue, 1-30 m/s, vastaa tavanomaisten laivapotkureiden lapojen etenemisnopeutta. Leikkuuter{\"a} kiinnitettiin suurehkoon vauhtipy{\"o}r{\"a}{\"a}n, joka kykeni varastoimaan hetkellisesti tarvittavan suuren tehon. Koestettavan j{\"a}{\"a}kappaleen suorakaiteen muotoisen leikkuupinnan leveys oli 100 mm ja pituus 150 mm. Kokeessa jouduttiin tyytym{\"a}{\"a}n n{\"a}in pieneen poikkipintaan, koska koej{\"a}rjestelyn massiivisuus kasvaa karkeasti ottaen mittakaavan kuutiossa ja johtaa eritt{\"a}in suuriin kustannuksiin. Kokeissa testattiin v{\"a}h{\"a}suolaisen, Suomen rannikolle tyypillisen, merij{\"a}{\"a}n leikkaamisessa leikkuuter{\"a}{\"a}n kohdistuvia voimia. Parametrisuureina muunneltiin leikkuuter{\"a}n ja j{\"a}{\"a}n v{\"a}list{\"a} kohtauskulmaa ja leikkuunopeutta. Lis{\"a}ksi muunneltiin ter{\"a}n poikkileikkauksen muotoa. Koestettava j{\"a}{\"a} oli joko tuoretta, juuri merelt{\"a} haettua, tai vuorokauden pakastimessa s{\"a}ilytetty{\"a}. Jokaisesta j{\"a}{\"a}laadusta tehtiin koesarja, jotta j{\"a}{\"a}n ep{\"a}homogeenisuudesta aiheutuvat vaihtelut tulisivat huomioon otetuksi. Samanaikaisesti m{\"a}{\"a}ritettiin my{\"o}s j{\"a}{\"a}laatujen puristuslujuudet ja n{\"a}ytteiden l{\"a}mp{\"o}tilat. Syntyv{\"a} kosketusvoima j{\"a}{\"a}n ja leikkuuter{\"a}n v{\"a}lill{\"a} keskittyi ter{\"a}n etureunaan. T{\"a}m{\"a} on varsin johdonmukaista, kun tarkastellaan mitk{\"a} ter{\"a}n pinnan alueet voivat olla kontaktissa ter{\"a}n liikkeiden perusteella. Merkitt{\"a}v{\"a}{\"a} on sen sijaan se, ett{\"a} resultoivan kosketusvoiman suunta oli poikkeuksetta poisp{\"a}in leikattavasta j{\"a}{\"a}n{\"a}ytteest{\"a} kaikilla tutkituilla ter{\"a}n muodoilla. T{\"a}m{\"a} on sopusoinnussa t{\"a}yskokoisena potkurilla tehtyjen mittaustulosten kanssa. J{\"a}{\"a}n k{\"a}ytt{\"a}ytyminen ei muutu oleellisesti tutkitulla nopeusalueella, sill{\"a} selv{\"a}{\"a} riippuvuutta kuormitusnopeuden ja mitattujen voimien v{\"a}lill{\"a} ei voitu havaita. T{\"a}m{\"a} merkitsee my{\"o}s sit{\"a}, ett{\"a} rikkoontunutta j{\"a}{\"a}murskaa kiihdytt{\"a}v{\"a}t voimat ovat huomattavasti pienempi{\"a} kuin j{\"a}{\"a}n murskaantumisen vaatimat voimat. Suurnopeuskameralla kuvatuista kokeista n{\"a}htiin my{\"o}s mainitun j{\"a}{\"a}murskeen purkaantuminen leikkuupinnoilta molemmin puolin ter{\"a}{\"a}.",
keywords = "sea ice, ice breakup, ice disintegration, cutting, cutting tools, force, velocity, strain tests, stress concentration, shape, profiles, propeller blades",
author = "Matti Jussila",
year = "1991",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-3993-1",
series = "Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "745",
address = "Finland",

}

Jussila, M 1991, Jäänleikkuukokeet. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 745, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Jäänleikkuukokeet. / Jussila, Matti.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1991. 102 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 745).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Jäänleikkuukokeet

AU - Jussila, Matti

PY - 1991

Y1 - 1991

N2 - Leikkuukokeet käsittelevät leikkuuterään kohdistuvia voimia ja jään käyttäytymistä kun jäätä leikataan suurella nopeudella. Tutkittavaksi valittu nopeusalue, 1-30 m/s, vastaa tavanomaisten laivapotkureiden lapojen etenemisnopeutta. Leikkuuterä kiinnitettiin suurehkoon vauhtipyörään, joka kykeni varastoimaan hetkellisesti tarvittavan suuren tehon. Koestettavan jääkappaleen suorakaiteen muotoisen leikkuupinnan leveys oli 100 mm ja pituus 150 mm. Kokeessa jouduttiin tyytymään näin pieneen poikkipintaan, koska koejärjestelyn massiivisuus kasvaa karkeasti ottaen mittakaavan kuutiossa ja johtaa erittäin suuriin kustannuksiin. Kokeissa testattiin vähäsuolaisen, Suomen rannikolle tyypillisen, merijään leikkaamisessa leikkuuterään kohdistuvia voimia. Parametrisuureina muunneltiin leikkuuterän ja jään välistä kohtauskulmaa ja leikkuunopeutta. Lisäksi muunneltiin terän poikkileikkauksen muotoa. Koestettava jää oli joko tuoretta, juuri mereltä haettua, tai vuorokauden pakastimessa säilytettyä. Jokaisesta jäälaadusta tehtiin koesarja, jotta jään epähomogeenisuudesta aiheutuvat vaihtelut tulisivat huomioon otetuksi. Samanaikaisesti määritettiin myös jäälaatujen puristuslujuudet ja näytteiden lämpötilat. Syntyvä kosketusvoima jään ja leikkuuterän välillä keskittyi terän etureunaan. Tämä on varsin johdonmukaista, kun tarkastellaan mitkä terän pinnan alueet voivat olla kontaktissa terän liikkeiden perusteella. Merkittävää on sen sijaan se, että resultoivan kosketusvoiman suunta oli poikkeuksetta poispäin leikattavasta jäänäytteestä kaikilla tutkituilla terän muodoilla. Tämä on sopusoinnussa täyskokoisena potkurilla tehtyjen mittaustulosten kanssa. Jään käyttäytyminen ei muutu oleellisesti tutkitulla nopeusalueella, sillä selvää riippuvuutta kuormitusnopeuden ja mitattujen voimien välillä ei voitu havaita. Tämä merkitsee myös sitä, että rikkoontunutta jäämurskaa kiihdyttävät voimat ovat huomattavasti pienempiä kuin jään murskaantumisen vaatimat voimat. Suurnopeuskameralla kuvatuista kokeista nähtiin myös mainitun jäämurskeen purkaantuminen leikkuupinnoilta molemmin puolin terää.

AB - Leikkuukokeet käsittelevät leikkuuterään kohdistuvia voimia ja jään käyttäytymistä kun jäätä leikataan suurella nopeudella. Tutkittavaksi valittu nopeusalue, 1-30 m/s, vastaa tavanomaisten laivapotkureiden lapojen etenemisnopeutta. Leikkuuterä kiinnitettiin suurehkoon vauhtipyörään, joka kykeni varastoimaan hetkellisesti tarvittavan suuren tehon. Koestettavan jääkappaleen suorakaiteen muotoisen leikkuupinnan leveys oli 100 mm ja pituus 150 mm. Kokeessa jouduttiin tyytymään näin pieneen poikkipintaan, koska koejärjestelyn massiivisuus kasvaa karkeasti ottaen mittakaavan kuutiossa ja johtaa erittäin suuriin kustannuksiin. Kokeissa testattiin vähäsuolaisen, Suomen rannikolle tyypillisen, merijään leikkaamisessa leikkuuterään kohdistuvia voimia. Parametrisuureina muunneltiin leikkuuterän ja jään välistä kohtauskulmaa ja leikkuunopeutta. Lisäksi muunneltiin terän poikkileikkauksen muotoa. Koestettava jää oli joko tuoretta, juuri mereltä haettua, tai vuorokauden pakastimessa säilytettyä. Jokaisesta jäälaadusta tehtiin koesarja, jotta jään epähomogeenisuudesta aiheutuvat vaihtelut tulisivat huomioon otetuksi. Samanaikaisesti määritettiin myös jäälaatujen puristuslujuudet ja näytteiden lämpötilat. Syntyvä kosketusvoima jään ja leikkuuterän välillä keskittyi terän etureunaan. Tämä on varsin johdonmukaista, kun tarkastellaan mitkä terän pinnan alueet voivat olla kontaktissa terän liikkeiden perusteella. Merkittävää on sen sijaan se, että resultoivan kosketusvoiman suunta oli poikkeuksetta poispäin leikattavasta jäänäytteestä kaikilla tutkituilla terän muodoilla. Tämä on sopusoinnussa täyskokoisena potkurilla tehtyjen mittaustulosten kanssa. Jään käyttäytyminen ei muutu oleellisesti tutkitulla nopeusalueella, sillä selvää riippuvuutta kuormitusnopeuden ja mitattujen voimien välillä ei voitu havaita. Tämä merkitsee myös sitä, että rikkoontunutta jäämurskaa kiihdyttävät voimat ovat huomattavasti pienempiä kuin jään murskaantumisen vaatimat voimat. Suurnopeuskameralla kuvatuista kokeista nähtiin myös mainitun jäämurskeen purkaantuminen leikkuupinnoilta molemmin puolin terää.

KW - sea ice

KW - ice breakup

KW - ice disintegration

KW - cutting

KW - cutting tools

KW - force

KW - velocity

KW - strain tests

KW - stress concentration

KW - shape

KW - profiles

KW - propeller blades

M3 - Report

SN - 951-38-3993-1

T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports

BT - Jäänleikkuukokeet

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Jussila M. Jäänleikkuukokeet. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1991. 102 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 745).