Epävarmuus ja hajonta laivan rungolta mitatuissa jääkuormissa

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Vetäytyvä arktinen jääpeite tarjoaa uusia mahdollisuuksia luonnonvarojen hyödyntämiselle sekä uusia laivareittejä. Turvallisten operaatioiden takaamiseksi tarvitaan tietämystä jääkuormista. Jäänmurtoprosessi on kuitenkin hyvin monimutkainen. Laivan runkoon kohdistuvien jääkuormien mittaukset laivoilla tarjoavat kuitenkin mahdollisuuden tutkia jääkuormia, koska mittaukset huomioivat prosessin monimutkaisuuden. Mittauksissa on yleisesti käytetty venymämittauksia, joissa jääkuorma on määritetty kuorma-venymä relaatiosta. Mittausmenetelmästä johtuen mittaukset sisältävät menetelmästä johtuvaa hajontaa ja epävarmuutta. Näitä ei olla aiemmin tutkittu syvällisesti. Tästä syystä tämä väitöstyö tutkii jääkuorman pituudesta aiheutuvaa mittausepävarmuutta sekä hajontaa mittauksissa. Työ keskittyy mittauksiin, joissa jääkuorma määritetään leikkausvenymän muutoksesta kaarella. Työssä luodaan analyyttinen grillimalli, jolla määritetään kuormitetussa ja kuormittamattomissa kaarissa esiintyvä leikkausvoima ja vääntömomentti. Malli vahvistetaan vertaamalla tuloksia numeeriseen malliin ja kalibrointivetoon. Mallin avulla määritetään rakenteelliset parametrit, jotka vaikuttavat kuormituksen siirtymiseen kaarien välillä. Mallin avulla tehdään karkea arviointimenetelmä mahdolliselle mittausvirheelle ja -epätarkkuudelle liittyen kuormituspituuteen ja instrumentoinnin laajuuteen. Täysmittakaavan mittaukset suoritetaan S.A. Agulhas II Itämerellä yksivuotisessa jäässä. Näistä mittauksista määritetään jääkuormien pituusjakauma. Mittaukset osoittavat kaarella esiintyvän kuormituksen kasvavan kuorman pituuden funktiona. Teoreettinen malli ja mittaukset osoittavat, että instrumentoinnin laajuus ei vaikuta mittaustulokseen kuormituspituuden ollessa lyhyt. Kuorman pituuden kasvaessa mittausalueen ulkopuolelle mittausepävarmuus ja mittausten hajonta kasvavat johtuen kuorman siirtymisestä kaarien välillä. Kuormituspituuden vaikutus kaarella mitattujen jääkuormien keskiarvoon, keskiarvon keskihajontaan ja todennäköisyysjakaumaan on selvitetty. Tutkimus osoittaa, että kaarella esiintyvän jääkuorman keskiarvo kasvaa lähes lineaarisesti keskiarvon keskihajonnan funktiona. Tämän osoitetaan olevan matemaattinen ilmiö fysikaalisen ilmiön sijaan. Tutkimus osoittaa kaarella esiintyvien jääkuormien suuruuden todennäköisyystiheysfunktion muistuttavan muodoltaan eksponentiaalista lyhyille kuormille ja log-normaalista pidemmille kuormille. Weibull-todennäköisyysjakauma antaa kuitenkin parhaan sovitteen molemmille kuorman  pituuksille.
Julkaisun otsikon käännösEpävarmuus ja hajonta laivan rungolta mitatuissa jääkuormissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Kujala, Pentti, Vastuuprofessori
  • Romanoff, Jani, Ohjaaja
  • Remes, Heikki, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7943-1
Sähköinen ISBN978-952-60-7944-8
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • jääkuorma
  • täysmittakaava
  • jääkuormien tilastollisuus
  • mittausepävarmuus
  • leikkausvenymämittaus

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Epävarmuus ja hajonta laivan rungolta mitatuissa jääkuormissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä