Härtill 6 uppsatser

Diss. (sammanfattning) Luleå : Luleå tekniska universitet, 2023

Brash ice occurs due to frequent navigation in ice-infested waters, typically along established navigation tracks regularly maintained by icebreakers and harbors. The accumulation and consolidation of brash ice between two ship passages are influenced by meteorological factors including the cumulative freezing air temperatures, and the mechanical processes such as ice-breaking due to ship passages. Brash ice's physical and thermodynamic properties also significantly influence the accumulation process. Brash ice formation and growth can occur rapidly, and the accumulations pose hazards to shipping operations. Vessels lacking ice-breaking capabilities often need assistance from icebreakers, resulting in heightened operational costs, greater fuel consumption, and increased greenhouse gas emissions. Navigation in icy waters relies on operational strategies that can be enhanced and guided by reliable forecast models. Accurate prediction of brash ice growth in Subarctic and Arctic regions is crucial for port and ship design. However, our understanding of brash ice development remains incomplete, and existing brash ice models can be improved and validated through the integration of full-scale data. Moreover, there has been limited research into the physical and mechanical properties of brash ice. Full-scale results are invaluable for both model-scale studies and developers seeking to estimate ship performance in brash ice conditions. This thesis presents the study of various parameters affecting brash ice formation and is validated by data from three full-scale brash ice channels and two harbors situated in the Bay of Bothnia, Luleå, Sweden. The primary objective was to assess the impact of snow on brash ice formation and growth. To begin with, laboratory-scale experiments were conducted to study the simultaneous growth of water and slush under identical meteorological conditions. Concurrently with the laboratory-scale experiments, the growth of brash ice in three full-scale channels and the growth of level ice adjacent to the ship channels were examined.

Krossis uppstår på grund av frekvent navigering på isbelagda vatten, vanligtvis längs med etablerade navigationsrutter som regelbundet underhålls av isbrytare och i hamnområden. Ackumuleringen och konsolideringen av krossis mellan två fartygspassager påverkas av meteorologiska faktorer som luftens kumulativa frystemperatur och mekaniska processer som isbrytning på grund av fartygspassage. Krossisens fysiska och termodynamiska egenskaper påverkar även ackumuleringsprocessen avsevärt. Uppkomst och tillväxt av krossis kan ske snabbt och ackumuleringen utgör en fara för sjöfartsoperationer. Fartyg som saknar egen isbrytningsförmåga behöver ofta assistans från isbrytare, vilket resulterar i högre driftskostnader, ökad bränsleförbrukning och större utsläpp av växthusgaser. Navigation på isbelagda vatten bygger på operativa strategier som kan förbättras och vägledas med hjälp av pålitliga prognosmodeller. Exakta uppskattningar av krossisars tillväxt i subarktiska och arktiska regioner är avgörande för utformningen av hamnar och fartyg. Trots det är den allmänna förståelsen av krossisars utveckling ofullständig och befintliga krossismodeller kan förbättras och valideras genom att integrera data från fullskaleförsök. Dessutom har tidigare forskning om krossisens fysiska och mekaniska egenskaper varit begränsad. Fullskaliga resultat är ovärderliga både för nerskalade modellstudier och för utvecklare som behöver uppskatta och optimera fartygsprestandan vid krossisförhållanden. Denna avhandling presenterar en studie av olika parametrar som påverkar bildandet av krossis och beräkningsmodellerna valideras med fullskaledata från tre krossiskanaler och två hamnar i Bottenviken, Luleå, Sverige. Det primära målet för studien var att bedöma snöns påverkan på bildandet och tillväxten av krossis. Inledningsvis genomfördes nerskalade laboratorieexperiment för att studera simultan tillväxt av is i vatten och snösörja under identiska meteorologiska förhållanden. Parallellt med laboratorieexperimenten undersöktes även tillväxten av krossis i tre fullskaliga kanaler och tillväxten av slät is intill fartygskanalerna.