Suomen ja Ruotsin talviliikennejärjestelmä perustuu neljään peruskiveen; jäänmurtaja-avustukseen, liikennerajoituksiin sekä väylämaksuihin, joita säännellään jäämaksuluokkien avulla. Jääluokka taas laivalle myönnetään sen mukaisesti, miten laivan oletetaan pystyvän seuraamaan viiden solmun nopeudella avustavaa jäänmurtajaa ns. jäärännissä. Jääluokka määrittelee myös alukselle eri jääolosuhteissa tarvittavaa laivan lujuusrakennetta ja muita teknisiä ominaisuuksia, mutta ennen kaikkea tuohon suoritusvaatimukseen tarvittavaa konetehoa. Päästöjen vähentämiseen tähtäävät toimenpiteet ovat nyt alkaneet alentaa laivoihin asennettuja konetehoja ja suorituskykyvaatimuksen saavuttaminen on nyt muodostunut erittäin kriittiseksi.
Suomalais-ruotsalaiset jääluokkamääräykset ovat kehittyneet käytännön kokemusten kautta. Nykymuodossaan ne ensimmäisen kerran julkaistiin 1970-luvun alussa, jolloin tyypilliset talvilaivat olivat vielä pieniä ja ominaisuuksiltaan hyvin erilaisia nykypäivään verrattuna. Alunperin tarvittava jääluokkateho määriteltiin laskennallisilla kaavoilla, joita vuosien varrella on täsmennetty. Niiden vaihtoehdoksi mallikoetekniikan kehityttyä on sittemmin hyväksytty myös jäämallikokeilla määritetty suorituskyky ja sitä vastaava potkurityöntö ja koneteho. Useimmiten mallikokeilla on päästy laskentakaavoja alempaan tehovaatimukseen tietyn jääluokan saavuttamiseksi. Myös eri mallikoelaitosten menetelmissä on eroavaisuuksia. Laivojen nopea muutos nyt käytännössä antoi Riikka Matalalle impulssin väitöskirjaansa, joka keskittyy mallikoetulosten ja täysmittakaavakokeiden vastaavuuden haasteeseen. Ränneissä tehdyt täyden mittakaavan mittaukset ovat olleet äärimmäisen harvinaisia, mutta Riikka Matala innostui työnantajansa ja useiden säätiöiden tuella tähän keskeiseen aiheeseen.
Vastaväittäjänä joulun alla pidetyssä väitöstilaisuudessa toimi tunnettu norjalainen jäätutkija Trondheimin NTNU:n professori Knut Høyland, joka tilaisuudessa tehokkaasti tenttasi Matalan käyttämiä teoreettisia olettamuksia sekä menetelmiä ja lopuksi kehui työtä ansiokkaaksi ja merkittäväksi merkkipaaluksi alalla. Suomi on maailman johtava maa talviliikennetekniikan kehittäjänä ja Riikka Matalan työ on uusi kansainvälinen avaus keihäänkärkiosaamisessamme.
Riikka Matala tutki väitöskirjassaan laivan vastusta jäärännissä käyttäen rännijään materiaalikoekita sekä laivan suorituskyvyn korrelaatiokokeita malli- ja täysmittakaavassa. Analysoimalla prosesseja, jotka vaikuttavat laivan vastukseen ja määrittämällä keskeiset näihin prosesseihin vaikuttavat voimat, työ määrittelee, mitkä jään ominaisuudet ovat oleellisisia jäävastuksen muodostumisessa. Työ osoittaa, että tämänhetkiset menetelmät eivät riittävän hyvin simuloi kaikkia merkittäviä tekijöitäö laivan rännivastuksesta. Korrelaatiokokeiden tulosten perusteella nykyiset menetelmät eivät sovellu eräiden uusien keulamuotojen ja suurten laivojen vastuksen arviointiin. Työ ehdottaakin uutta menetelmää, joka soveltuu yhdenmukaisesti kaikille nykyisin käytössä oleville keulamuodoille. Matala ehdottaa nykyisen menetelmän tilalle menetelmää, jolla minimoidaan jääkappaleiden välinen koheesio mallikokeessa. Se on merkittävä avaus, josta seuraa uusia haasteita ja vaatii toimia kaikilta jäämallikoelaitoksilta sekä jääsääntöjä määritteleviltä viranomaisilta.
Merkittävä haaste suomalais-ruotsalaisia jääsääntöjä ylläpitävälle Traficomille!
Mikko Niini
Verification of vessel resistance in old brash ice channels through model scale tests (pdf)
