Polar Class 1 -jäänmurtajan pääkaaren ja jäävyön mitoitus
Opinnäytetyö on osa Elomatic Oy:n IBELO-jäänmurtaja hanketta. Tässä hankkeessa päämääränä on ydinkäyttöisen polaari jäänmurtajan markkinointikelpoinen konsepti.
Työskentely
Maailman tilanne on sellainen, että kasvava kiinnostus arktisia alueita kohtaan ainoastaan kiihtyy. Tämä on osaksi leutojen polaaritalvien ansiota eli monivuotisen jään osuus napajäätiköstä on yhä pienempi. Tämä seikka ja lisäksi päästöjen vähentämistoimet tarkoittavat sitä, että alan toimijat etsivät meridieselille vaihtoehtoja. Yksi näistä vaihtoehdoista on ydinvoima, joka sopisi hyvin arktisten alueiden operaatioihin, sillä suuri voimantarve ja pitkät operaatioajat tarkoittavat, että suurin osa aluksen tankkikapasiteetistä täyttyisi polttoaineella. Tässä työssä ei kuitenkaan keskitytä polttoaineeseen eikä myöskään ydinvoiman hyviin tai huonoihin puoliin, vaan opinnäytetyön keskeisin asia oli jäänmurtajan rungon laskennallinen toimivuus eli teoreettinen operointikyky noin 3–4 metriä paksussa monivuotisessa jäässä. Työ tehtiin toimeksiantona Elomatic Consulting & Engineering Oy:lle ja työskentely paikkana toimi suurimmaksi osaksi Turun toimisto. Tämä oli toimiva käytäntö, sillä työpaikalla on käytössä paljon enemmän materiaalia, kuin olisi muuten ollut ja kaikki suunnitteluohjelmien lisenssit olivat myös käytössä. Toisaalta suurin etu oli tietävien ”seniori”-suunnittelijoiden tiedot ja taidot, joita ei aloittelevalla insinööriharjoittelijalla ole.
Polar Class luokitus
Työ alkoi laskennalla, joka tehtiin IACS:n (Kansainvälinen luokituslaitosten yhdistys) Polar Class-luokan laskujen mukaan. Näissä laskuissa otetaan huomioon rungon kestävyys suurien jääkuormien alla eli periaatteessa suunnitellaan laivan runko kestämään jääolosuhteita. Tässä kyseisessä luokassa (Polar Class 1) eli suurimmassa IACS:n luokituksen alaisessa luokituksessa, alus suunnitellaan kulkemaan noin 3–4 metrisessä monivuotisessa jäässä. Tämä ei siis tarkoita, että jää todellisuudessa on tämän paksuista, sillä monivuotinen merijää on hyvin vaihtelevaa laadultaan ja paksuudeltaan ja on mahdotonta sanoa tarkkaa paksuutta.
Listassa näkyy Polar Class luokat ja merijään paksuudet. Merijään paksuudet perustuvat World Meteorological Organization (WMO) Sea-Ice Nomenclature -nimikkeistöön. Vertauksena voidaan sanoa, että Suomen jäänmurtajat vastaavat tämän taulukon PC4-PC6 luokkia.
- Polar Class 1, PC1, ympärivuotinen operointi kaikilla napa-alueilla
- Polar Class 2, PC2, ympärivuotinen operointi monivuotisissa merijääolosuhteissa (hi noin 2–4 m)
- Polar Class 3, PC3, ympärivuotinen operointi toisen vuoden merijäässä (hi noin 2,5 m), joka voi sisältää monivuotista merijäätä
- Polar Class 4, PC4, ympärivuotinen operointi paksussa ensimmäisen vuoden merijäässä (hi noin >1,2 m), joka saattaa sisältää vanhaa merijäätä (hi noin 2–3 m)
- Polar Class 5, PC5, ympärivuotinen operointi keskipaksussa ensimmäisen vuoden merijäässä (hi noin 0,7–1,2 m), joka saattaa sisältää vanhaa merijäätä
- Polar Class 6, PC6, kesällä/syksyllä operointi keskipaksussa ensimmäisen vuoden merijäässä, joka saattaa sisältää vanhaa merijäätä
- Polar Class 7, PC7, kesällä/syksyllä operointi ohuessa merijäässä (hi noin 0,3–0,7 m), joka saattaa sisältää vanhaa merijäätä
hi on jäänpaksuus.
Lopputulos
Työ sisälsi laskennan lisäksi myös mitoituspiirustuksen, joka oli tämän työn toimeksiantajalle tärkein osa opinnäytetyötä. Piirustuksen laatua valvottiin tarkkaan toimeksiantajan puolesta, sillä Elomatic Oy:ssä laatu on erityisen tärkeää, kuten suomalaisessa laivanrakennusteollisuudessa yleisestikin on. Tämä tarkoitti sitä, että lopputuloksena tuotettu kuva vastaa siis ammattilaisen tekemää pääkaarikuvaa. Pääkaarikuvalla tarkoitetaan kuvaa, jossa on näkyvillä aluksen rungon tärkeimmät teräsrakenteet ja kuva on tärkeä työkalu rungon valmistuksessa ja suunnittelussa. Laiva koostuu kaarista, jotka sijoitetaan kaarijaon mukaan, tässä työssä poikittainen kaariväli on 800 mm, ja jäykisteet ja muut teräsrakenteet sijaitsevat kaaren kohdalla. Pääkaarikuvassa näkyvät tyypilliset rakenteet sijaitsevat myös muualla laivassa, mutta jokaisesta kaaresta ei tarvitse tehdä omaa kuvaa, koska ne olisivat samanlaisia kuin pääkaarikuva. Näin suunnittelutyö pysyy yksinkertaisena ja helpottaa arkistointia ja työtä.
Lähde
Liljeberg, O. 2026. Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö. Linkki Theseukseen lisätään.