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

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. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 745