Transportstyrelsens föreskrifter och allmänna råd om finsk-svensk isklass, TSFS 2011:96

Fartyg som enligt isbrytarförordningen (2000:1149) kan få assistans ska ha någon av följande isklasser: - isklass IA Super - isklass IA - isklass IB - isklass IC - isklass II.

Dessa föreskrifter ska tillämpas på alla fartyg som trafikerar Östersjön vintertid eller andra områden där liknande isförhållanden kan uppstå, om inte annat särskilt anges.

I dessa föreskrifter gäller följande definitioner, om inte annat särskilt anges.

fartyg byggt fartyg vars köl har sträckts eller som har uppnått motsvarande byggnadsstadium

isklass II fartyg som har klasscertifikat eller motsvarande dokument

1 Föreskrifterna har utarbetats i samarbete mellan Transportstyrelsen i Sverige och Trafiksäkerhetsverket i Finland. Anmälan har gjorts enligt Europaparlamentets och rådets direktiv 98/34/EG av den 22 juni 1998 om ett informationsförfarande beträffande tekniska standarder och föreskrifter och beträffande föreskrifter för informationssamhällets tjänster (EGT L 204, 21.7.1998, s.37, Celex 398L0034), ändrat genom Europaparlamentets och rådets direktiv 98/48/EG (EGT L 217, 5.8.1998, s. 18, Celex 398L0048).

1

Om ett fartyg på grund av ovanliga proportioner, skrovform, framdrivningsarrangemang eller någon annan egenskap i praktiken visar sig ha onormalt svag förmåga att gå i is, kan Transportstyrelsen sänka dess isklass.

Transportstyrelsen kan, efter samråd med Sjöfartsverket i Sverige och Trafiksäkerhetsverket i Finland, godkänna att ett fartyg byggt före den 1 september 2003 får behålla sin ursprungliga isklass även om det inte uppfyller effektkraven i 3 kap. 5 och 6 §§, under förutsättning att fartyget vintertid regelbundet har anlöpt hamnar i Sverige eller Finland och att fartyget visat sig ha prestanda vid gång i is, som Transportstyrelsen anser vara tillfredsställande.

Vid konstruktion av fartygets struktur, utrustning och arrangemang, vilka är väsentliga för fartygets säkerhet och funktion, ska temperaturens inverkan beaktas.

Tekniska krav i dessa föreskrifter gäller inte för ett fartyg eller dess utrustning om fartyget eller utrustningen – lagligen har tillverkats eller satts på marknaden i en annan medlemsstat inom EU eller i Turkiet, eller – lagligen har tillverkats i ett EFTA-land som har undertecknat EESavtalet. Om fartyg eller utrustning enligt första stycket inte uppnår en säkerhetsnivå som är likvärdig med den som garanteras genom dessa föreskrifter, ska de tekniska kraven i dessa föreskrifter gälla.

2

Transportstyrelsen kan meddela dispens från kraven i 6 kap. 15–49 §§. Dispens ska ges om en genomgripande konstruktionsutredning genomförts, som visar att framdrivningsmaskineriets konstruktion uppfyller föreskrivna hållfasthetskrav.

Konstruktionsutredningen ska baseras på 1. de isförhållanden som anges i 6 kap. 16 § och 2. pyramidprincipen som anges i 6 kap. 36 §. Konstruktionsutredningen ska innehålla beräkningar av de hydrodynamiska lasterna och isbelastningar som ska visa a) att samtliga delar av framdrivningsmaskineriet som överför slumpvisa krafter, undantaget propellerblad, inte utsätts för spänningsnivåer som överskrider sträckspänningen hos komponentens material med en rimlig säkerhetsmarginal och b) att de kumulativa utmattningsskadorna uppfyller en rimlig säkerhetsfaktor.

Den övre isvattenlinjen (UIWL) utgörs av den vattenlinje som motsvarar det största djupgående som fartyget kan operera i vid gång i is. Vattenlinjen kan vara bruten. Den undre isvattenlinjen (LIWL) utgörs av den vattenlinje som motsvarar det minsta djupgående som fartyget kan operera i vid gång i is. Vattenlinjen kan vara bruten.

Det största och minsta isklassdjupgåendet förut och akterut ska bestämmas enligt övre och undre isvattenlinjerna.

Djupgåendebegränsningar vid gång i is ska vara dokumenterade och informationen ska finnas lätt tillgänglig för fartygets befäl. Största och minsta djupgående förut, midskepps och akterut vid gång i is ska redovisas i klasscertifikat.

Fartyg som är kölsträckta eller där byggnationen påbörjats den 1 juli 2007 eller senare ska förses med ett fribordsmärke midskepps för isklass, om färskvattenlastlinjen sommartid är högre belägen än UIWL. Märke och varningstriangel ska placeras på vardera fartygssidan enligt bilaga 2 vid det djupgående som motsvarar största isklassdjupgåendet. Motsvarande fribordsmärke för isklass ska sättas på fartyg byggda före den 1 juli 2007, om UIWL är lägre än sommarfribordet. Detta ska ske senast vid den första torrsättning av fartyget som sker den 1 juli 2007 eller senare.

3

Det djupgående och trim som begränsas av UIWL får inte överskridas då fartyget går i is. Vattnets salthalt längs den planerade rutten ska beaktas, då fartyget lastas.

Fartyget ska alltid vara nedlastat åtminstone till LIWL då det går i is. Varje barlasttank, som är belägen ovanför LIWL och som behövs för att lasta ned fartyget till denna vattenlinje, ska ha anordningar för att hindra vattnet att frysa.

Då LIWL fastställs ska hänsyn tas till behovet att garantera en skälig förmåga att gå i is i barlast. Propellern ska vara helt under vatten och, om möjligt, helt under isen.

Djupgåendet förut ska vara minst:

(2 + 0,00025 Δ)h0 [m], men behöver inte vara större än 4 h0, där

Δ = fartygets deplacement [t] på övre isvattenlinjen enligt 1 § h0 = istjocklek enligt 4 kap. 5 §.

Maskineffekten P är den högsta effekt som framdrivningsmaskineriet kontinuerligt kan leverera till propellern/propellrarna. Om maskineffekten begränsas med tekniska medel eller av någon bestämmelse som är tillämplig på fartyget, ska den begränsade effekten utgöra P.

Maskineffekten ska beräknas på de djupgåenden som motsvarar UIWL respektive LIWL. Den ska inte vara mindre än någon av dessa, vilka framgår av nedanstående formel; i ingen händelse ska den vara mindre än 1000 kW för isklasserna IA, IB och IC och inte mindre än 2800 kW för isklass IA Super.

Nedan definierade fartygsdimensioner mäts på det största isklassdjupgåendet och barlastdjupgåendet, se figur 1. L = fartygets längd mellan perpendiklar [m] LBOW = bogens längd [m] LPAR = längd av parallell midskeppsdel [m] B = fartygets maximala bredd [m] T = största isklassdjupgående (UIWL) eller barlastdjupgående (LIWL) [m] enligt 2 kap. 1 § 2 Awf = bogens vattenlinjearea [m ]

 = vattenlinjens öppningsvinkel vid B/4 [grader]

4

Formlerna för ismotstånd i 5 och 6 §§ ska tillämpas när fartygets parametrar ligger inom minimi- och maximivärdena i tabell 1 nedan.

För att klassificeras i isklass IA Super, IA, IB eller IC ska fartyg byggda den 1 september 2003 eller senare uppfylla nedanstående krav avseende maskineffekt.

/ där:

Kebestäms enligt tabell 2:

6

För att erhålla isklass IA Super eller IA ska fartyg byggda före den 1 september 2003 uppfylla kraven i 5 §. Kan skrovparametrar inte bestämmas enligt 5 § ska nedanstående formel tillämpas.

0,658 4 För isklass IA kan C1 och C2 sättas = 0. För isklass IA Super, fartyg utan bulb, gäller:

1,84 2 1

3,52 1 1,2 √ För isklass IA Super, fartyg med bulb, beräknas C1och C2 enligt nedan:

2,89 2 1

6,67 1 1,2 √

2 f1 = 10,3 N/m g1 = 1530 N f2 = 45,8 N/m g2 = 170 N/m 1,5 f3 = 2,94 N/m g3 = 400 N/m 2 f4 = 5,8 N/m 2 2 C3 = 460 kg/(m s ) 2 2 C4 = 18,7 kg/(m s ) 2 C5 = 825 kg/s Följande villkor ska gälla: 20 5

Underlag för kontrollberäkning av effektkrav finns i bilaga 1.

Transportstyrelsen kan för enskilda fartyg, i stället för värden angivna i 5 och 6 §§ för Ke eller RCH, godkänna Ke och RCH värden baserade på mer exakta beräkningar eller modellförsök. Ett sådant godkännande medges under villkor att det kan omprövas, om fartygets prestanda i praktiken motiverar detta.

8

För att erhålla isklass IB eller IC på fartyg byggda före den 1 september 2003 får maskineffekten inte vara mindre än den som anges i nedanstående formel och i ingen händelse mindre än 740 kW. P = f1· f2· f3 · (f4·Δ + Po) [kW], där f1 = 1,0 för en propeller med fasta blad = 0,9 för en propeller med vridbara blad f2 = 1 /200 + 0,675 men inte större än 1,1. Produkten f1· f2 skainte tas mindre än 0,85.

1 = den framåtriktade vinkeln mellan förstäven och UIWL. Om stäven

bildar en jämn kurva inom isbältet, som definierat i 4 kap. 9 §, kan den framställas som en rät linje mellan stävens skärningspunkter med isbältets övre och nedre gränser. Om stäven bildar en bruten

linje, ska det största värdet för 1 användas.

f2 = 1,1 för en bulbstäv 1/3 f3 = 1,2 B/ men inte mindre än 1,0 f4och Po ska tas som följer:

Om fartyget har egenskaper som kan förutsättas förbättra fartygets prestanda då det går i is, kan Transportstyrelsen godkänna en maskineffekt som är mindre än den som krävs enligt 8§.

9

För fartyg för vilka nybyggnadskontrakt tecknats före den 1 januari 2012 ska bestämmelserna i 3–30 §§ tillämpas.

För fartyg för vilka nybyggnadskontrakt tecknats den 1 januari 2012 eller senare ska bestämmelserna i 31–60 §§ tillämpas.

De formler och värden, som ges i detta kapitel för måttsättning av skrovdelar, kan ersättas av mera exakta metoder, om dessa godkänts av Transportstyrelsen eller klassificeringssällskap.

Om de materialdimensioner för ett icke förstärkt fartyg som fås enligt dessa regler är mindre än de som krävs av klassificeringssällskap, ska klassificeringssällskapets regler användas.

Spantdistanser och avstånd ska mätas i ett vertikalplan parallellt med fartygets centerlinje. Om däremot fartygets sida avviker mer än 20° från ett vertikalplan parallellt med fartygets centerlinje ska spantdistanser och avstånd mätas utmed fartygssidan. Istrycket på ett spant kan vara högre än på plåten mellan spanten. Belastningsfördelningen antas vara som visas i figur 2.

Figur 2 Isbelastningsfördelning på fartygssidan

Fartygets skrov indelas i områden enligt figur 3.

10

Ett isförstärkt fartyg antas gå i trafik i isförhållanden i öppen sjö motsvarande jämn is med en tjocklek som inte är över h0. Beräkningshöjden h av det område som är under isbelastning vid en viss tidpunkt antas dock vara endast en del av istjockleken. Värden för h0 och h ges i tabell 3.

Beräkningsistrycket beräknas med formeln

p = cd  cl  ca  po [MPa], där

cd = faktor som beaktar inverkan av fartygets storlek och maskineffekt. Faktorn beräknas med formeln: 

√∆

a och b ges i tabell 4:

Isbältets vertikala utsträckning ska vara enligt figur 3 och ha en vertikal utsträckning enligt tabell 7:

Fönsterventiler får inte placeras i isbältet. Om väderdäcket i någon del av fartyget är beläget nedanför isbältets övre kant, till exempel i däcksbrunnen på ett welldäckat fartyg, ska brädgången ha åtminstone samma styrka som krävs för bordläggningen i isbältet. Konstruktionen av länsportar ska ha tillräcklig styrka för ändamålet.

13

Vid tvärskeppsspantning ska bordläggningsplåtarnas tjocklek bestämmas enligt formeln:

Den vertikala utsträckningen av spantningen ska som lägst uppfylla kraven enligt tabell 8:

Motståndsmomentet för ett huvud- eller mellantvärskeppsspant ska beräknas med formeln:   

10

 p = istrycket som givet i 8 § [MPa] s = spantavståndet [m] h = höjden av belastningsområdet som given i 7 § [m] l = spantets spännvidd [m]

mt = ⁄ 2 σy = sträckgränsen som i 11 § [N/mm ]

mo = faktor vars värde ges i tabell 9:

15

Motståndsmomentet för ett långskeppsspant ska beräknas enligt formeln:

   

10

 Skjuvarean av ett långskeppsspant ska vara:

√    

10

Denna formel ska tillämpas endast om långskeppsspantet fästs till stödjande konstruktioner med knäbrickor, såsom är föreskrivet i 15 §.

f3 = faktor som beaktar belastningens fördelning på närliggande spant f3 = (1 - 0,2 h/s) f4 = faktor som beaktar belastningskoncentrationen till understödspunkten; f4 = 0,6 p = istrycket som givet i 8 § [MPa] h = höjden av belastningsområdet som given i 7 § [m] s = spantavstånd [m]. Spantavståndet ska inte överskrida 0,35 meter för isklasserna IA Super eller IA och ska i ingen händelse överskrida 0,45 meter l = spantets spännvidd [m] m = randvillkorsfaktor: m = 13,3 för en kontinuerlig balk; då randvillkoren avviker avsevärt från en kontinuerlig balk, t.ex. i ett ändområde, kan en lägre randvillkorsfaktor användas 2 σy = sträckgräns som i 11 § [N/mm ]

Allmänt om spantning

Inom det isförstärkta området ska alla spant effektivt fästas till alla stödjande konstruktioner. Ett långskeppsspant ska fästas till alla ramspant och skott med knäbrickor. Tvärskeppsspant, som slutar mot en vägare eller ett däck, ska fästas med en knäbricka eller motsvarande konstruktion. Spant som korsar bärande konstruktionsdelar ska på båda sidor stödjas mot

17

För isklass IA Super och IA i förskepps- och midskeppsområdet samt för isklass IB och IC i förskeppsområdet ska följande gälla i det isförstärkta området: 1. Spant som inte står vinkelrätt mot bordläggningen ska stödjas mot kantring med brickor, interkostaler, vägare eller liknande på ett avstånd som inte överstiger 1300 mm. 2. Spanten ska fästas till bordläggningen med dubbel kontinuerlig svets. Notchar är tillåtna endast vid svetsar i bordläggningsplåten. 3. Spantens livplåtstjocklek ska vara minst hälften av bordläggningsplåtens tjocklek och i varje fall inte tunnare än 9 mm. Där ett däck, tanktak eller skott ersätter ett spant, ska plåttjockleken vara enligt ovan till ett djup motsvarande höjden av närliggande spant.

Motståndsmoment för en vägare som befinner sig inom isbältet enligt 9 § ska beräknas enligt formeln:

  

10

 Skjuvarean ska vara:

√    

10

p = istrycket som givet i 8 § [MPa] h = höjden av belastningsområdet som given i 7 § [m] Produkten ph ska inte tas mindre än 0,30.

l = vägarens spännvidd [m] m = randvillkorsfaktor enligt 14 § f5 = faktor som beaktar belastningens fördelning på tvärskeppsspanten; f5 = 0,9 σy = materialets sträckgräns som i 11 §.

Vägare utanför isbältet

Motståndsmomentet för en vägare som befinner sig utanför isbältet men som stöder isförstärkta spant ska beräknas med formeln

  

Smala sidodäck vid lucköppningar, vilka fungerar som isvägare, ska uppfylla kraven på motståndsmoment och skjuvarea enligt 17 § respektive 18 §. I fråga om osedvanligt långa lucköppningar kan klassificeringssällskap

tillåta att produkten ph tas mindre än 0,30 men i ingen händelse mindre

än 0,20.

Den belastning som överförs till ett ramspant från en isvägare eller från långskeppsspantning ska beräknas med formeln:

F = f6 p  h  S [MN]

p = istrycket som givet i 8 § [MPa]; vid beräkningen av ca ska dock la tas som 2S h = höjden av belastningsområdet som given i 7 § [m] Produkten ph ska inte tas mindre än 0,30 S = avståndet mellan ramspanten [m] I de fall den stödjande isvägaren ligger utanför isbältet ska kraften F multipliceras med (1 – hs / ls ), där hs och ls är definierade i 18 §.

19

När ett ramspant följer konstruktionsmodellen i figur 4, ska motståndsmomentet och skjuvarean beräknas med nedanstående formler:

Figur 4

Skjuvarea: √ 10 α = som givet i nedanstående tabell σy = sträckgränsen som i 11 § Q = beräknad maximal skärkraft för lasten F enligt 20 §, eller

k1F där:

För andra arrangemang och randvillkor för ett ramspant än de som givits i 21 § ska en direkt spänningsberäkning utföras. Punktbelastningen på ett ramspant är given i 20 §. Angreppspunkten ska i varje enskilt fall, med hänsyn till arrangemanget av vägare och långskeppsspant, väljas så att största skjuvkrafter och böjmoment erhålls. Följande spänningar ska tillämpas: Skjuvspänning: τ = σy/ 3 Böjspänning: σb = σy

Stäven ska tillverkas av valsat, gjutet eller smitt stål eller av bockad stålplåt.

För en stäv av bockad plåt ska plåttjockleken beräknas enligt formlerna i 11 § under antagande att: s = avståndet mellan de element som stödjer plåten [m] pPL = p enligt 8 § [MPa] la = avståndet mellan vertikala understödjande element [m] Detsamma gäller för alla delar av bordläggningen som bildar en vinkel om 30° eller mer med centerlinjen i horisontalplanet i anslutning till en trubbig stäv. Stäven och den del av en trubbig stäv som beskrivs i första stycket ska stödjas av bottenstockar eller knäbrickor, vilkas inbördes avstånd inte överskrider 0,6 m och vilkas tjocklek är minst hälften av bordläggningsplåtens tjocklek. Förstärkningen av stäven ska sträcka sig från kölen till en punkt 0,75 m över UIWL eller, då ett övre främre isbälte krävs enligt 9 §, till isbältets övre gräns.

Ett klys med en öppning på minst 250 x 300 mm, en längd av minst 150 mm och en radie för inre ytan på minst 100 mm ska placeras i brädgången i bogen på centerlinjen. En pollare eller annan anordning där en bogserlina kan läggas fast ska finnas, dimensionerad att hålla brottsbelastningen på bogserlinan.

På fartyg vars deplacement inte överstiger 30 000 ton ska den del av bogen, som sträcker sig till en höjd av minst 5 meter över UIWL och minst 3 meter akterut från stäven, förstärkas för att hålla de belastningar som förorsakas vid bogsering i klyka. För detta ändamål ska mellanspant sättas in och spanten ska stödjas av vägare eller däck.

22

På fartyg med två eller tre propellrar ska isförstärkningen av bordläggning och spantning sträckas till dubbelbotten på en sträcka av 1,5 meter för och akter om sidopropellrarna.

Axlar och axelhylsor till sidopropellrar ska normalt inneslutas i slutna utrymmen. Om fristående bockar används, ska styrka och infästning av dessa dimensioneras så att tillräcklig styrka uppnås.

En akterspegel ska om möjligt inte utsträckas under UIWL. Kan detta inte undvikas ska den del av akterspegeln som befinner sig under UIWL hållas så smal som möjligt. Den del av en akterspegel som befinner sig inom isbältet ska förstärkas på samma sätt som midskeppsområdet.

Infästningen av en slingerköl till skrovet ska utformas så att risken för skada på skrovet är så liten som möjligt om slingerkölen skulle slitas loss.

Om Transportstyrelsen eller klassificeringssällskap anser att de formler och värden som är beskrivna i detta kapitel inte är representativa eller applicerbara för en specifik detalj eller en viss struktur, kan de ersättas med direktberäkning. I övriga fall ska inte direktberäkning användas som ett alternativ till de analytiska metoder som finns föreskrivna i 31–59 §§.

23

Vid direktberäkning ska belastningsfördelning, vilken definieras i figur 7, användas. Det tryck som ska användas är 1,8 p där p bestäms i enlighet med 41 §. Belastningsutbredningen ska appliceras på områden där strukturens kapacitet, som är utsatt för kombinerade effekter av böjning och skjuvning, är minimerad. Särskild hänsyn ska tas till strukturen när belastningsutbredningen ligger centrerad vid den övre isvattenlinjen UIWL, 0,5 h0, under den undre isvattenlinjen LIWL samt när den befinner sig på ett antal vertikala positioner däremellan. Horisontala platser ska kontrolleras, speciellt sådana som är centrerade mitt i en spännvidd eller mellan två spant. Om lastutbredningen la inte kan bestämmas utifrån strukturens utformning, ska flera värden av la kontrolleras och motsvarande värden för ca användas.

Designens acceptanskriterium är att den kombinerade spänningen från böjning och skjuvning, då von Mises flytvillkor används, ska vara lägre än sträckgränsen σY. När balkteori används för direktberäkning tillåts inte skjuvspänningen överstiga 0,9·τY, där τY = σY/√3.

Om de materialdimensioner för ett icke förstärkt fartyg som fås enligt dessa regler är mindre än de som krävs av klassificeringssällskap, ska klassificeringssällskapets regler användas.

Spantavstånden och spännvidden för balkar som definieras i denna paragraf antas normalt sett (i enlighet med ett klassificeringssällskaps regler för det aktuella fartyget) mätas längs med ett plattfält, vinkelrätt mot förstyvningen för plattan, längs med en fläns samt längs med den fria ändan för plattjärn. I de fall där strukturen är böjd definieras spännvidden (eller spantavståndet) som längden (spantavstånden) av kordan mellan infästningspunkterna. Punkterna för en spännvidd definieras som skärningspunkten mellan flänsen eller den övre delen av elementet och det bärande strukturelement som den korsar (stringer, vebbspant, däck eller skott). Figur 6 visar hur spännvidd och spantavstånd bestäms.

l

Den effektiva bredden av ett plattfält som används vid beräkning av det kombinerade böjmotståndet för förstyvning, sidovägare, spant och tillhörande plattfält ska beräknas i enlighet med ett klassificeringssällskaps regler. Den effektiva bredden ska inte vara större än vad som anges i ett accepterat klassificeringssällskaps regler för aktuellt fartyg.

Kraven för motståndsmoment och skjuvarea för spant, stringer och plåtspant i 44, 46, 47, 50 och 51 §§ är beskrivna med hänsyn till den effektiva delens tvärsnitt. I de fall då elementet inte är vinkelrätt mot plattfältet ska egenskaperna justeras så att de stämmer överens med ett klassificeringssällskaps regler för aktuellt fartyg.

Istrycket på ett spant kan vara högre än på plåten mellan spanten. Belastningsfördelningen antas vara som visas i figur 7.

Figur 7

Isbelastningsfördelning på fartygssidan.

Fartygets skrov indelas i områden enligt figur 8.

Figur 8

25

Ett isförstärkt fartyg antas gå i trafik i isförhållanden i öppen sjö motsvarande jämn is med en tjocklek som inte är över ho. Beräkningshöjden h av det område som är under isbelastning vid en viss tidpunkt antas dock vara endast en del av istjockleken. Värden för h0 och h ges i tabell 10.

Beräkningsistryck beräknas med formeln

p = cd  cp ca  po [MPa], där

cd = faktor som beaktar inverkan av fartygets storlek och maskineffekt. Faktorn har ett maxvärde där cd = 1. cd beräknas med formeln:

√∆

26

Isbältets vertikala utsträckning ska vara enligt tabell 14:

Fönsterventiler får inte placeras i isbältet. Om väderdäcket i någon del av fartyget är beläget nedanför isbältets övre kant, till exempel i däcksbrunnen på ett welldäckat fartyg, ska brädgången ha åtminstone samma styrka som krävs för bordläggningen i isbältet. Konstruktionen av länsportar ska ha tillräcklig styrka för ändamålet.

Plåttjocklek i isbältet

Vid tvärskeppsspantning ska bordläggningsplåtarnas tjocklek bestämmas enligt formeln:

Den vertikala utsträckningen av spantningen ska som lägst uppfylla kraven enligt tabell 15:

Motståndsmomentet för ett huvud- eller mellantvärskeppsspant ska beräknas med formeln:

  

10



Den effektiva skjuvarean ska beräknas med formeln

Motståndsmomentet för ett långskeppsspant ska beräknas enligt formeln:

  

10



Den effektiva skjuvarean av långskeppsspant beräknas enligt följande:

√3    

Inom det isförstärkta området ska alla spant effektivt fästas till alla stödjande konstruktioner. Ett långskeppsspant ska fästas till alla ramspant och skott med knäbrickor. Tvärskeppsspant, vilka slutar mot en vägare eller ett däck, ska fästas med en knäbricka eller motsvarande konstruktion. Spant som korsar bärande konstruktionsdelar ska på båda sidor stödjas mot

32

För isklass IA Super och IA i förskepps- och midskeppsområdet samt för isklass IB och IC i förskeppsområdet ska följande gälla i det isförstärkta området: 1. Spanten ska vara fästade till bordläggningen med dubbel kontinuerlig svets. Inga uddar är tillåtna (förutom när en svets korsar en bordläggnings ända). 2. Livets tjocklek på spantet ska åtminstone ha det största värdet av följade:

hw Y

 , hw är livets höjd och

C

C = 805 för profiler och C = 282 för plattjärn  2,5 procent av spantavståndet för tvärskeppsspantning  hälften av nettotjockleken för bordläggningen t-tc. När tjockleken av livets tjocklek på spanten beräknas, ska tjock-

leken på bordläggningen beräknas i enlighet med 44 §, men y

för spanten ska då användas, eller  9 mm.

Där det är ett däck, tanktak eller skott i stället för ett spant, ska plattjockleken beräknas som ovan. Plattjocklekens utbredning ska motsvaras av höjden av närliggande spant.

3. Spant, som inte ligger vinkelrätt mot plattfält eller där profilerna inte är symmetriska och spännvidden överstiger 4 m, ska stödjas mot vridning med hjälp av brickor, interkostaler, vägare eller liknande. Avståndet för dessa får inte överstiga 1,3 m. Om spännvidden understiger 4 m krävs stödjande struktur mot vridning för icke symmetriska profiler och förstärkningar samt för spant, vilka inte ligger vinkelrätt mot bordläggningen i följande områden:

IA Super Samtliga skrovområden IA För- och midskeppsområden IB och IC Förområdet

Motståndsmoment för en vägare som befinner sig inom isbältet enligt 9 § ska beräknas enligt formeln:

2

f6  f7  p hl 6 3 Z  10 [cm ]

m Y

33

Motståndsmomentet för en vägare som befinner sig utanför isbältet men som stöder isförstärkta spant ska beräknas med formeln

Smala sidodäck vid lucköppningar, vilka fungerar som isvägare, ska uppfylla kraven på motståndsmoment enligt 46 § och skjuvarea enligt 47 §. I fråga om osedvanligt långa lucköppningar kan klassificeringssällskap tillåta att produkten ph tas mindre än 0,15 men i ingen händelse mindre än 0,10.

Den belastning som överförs till ett ramspant från en isvägare eller från långskeppsspantning ska beräknas med formeln:

F = f12  p  h  S [MN]

p = istrycket som givet i 41 § [MPa]

vid beräkning av ca ska dock la tas som 2S.

h = höjden av belastningsområdet som given i 40 § [m]

Produkten ph ska inte tas mindre än 0,15.

S = avståndet mellan ramspanten [m] f12 = säkerhetsfaktorn för ramspanten f12 = 1,8 I de fall den stödjande isvägaren ligger utanför isbältet ska kraften F multipliceras med (1 – hs / ls ), där hs och ls är definierade i 51 §.

Motståndsmoment och skjuvarea

Motståndsmomentet och skjuvarean beräknas med nedanstående formler: Skjuvarea:

√3  13

10

α = som givet i nedanstående tabell f13 = faktor som beaktar skjuvkraftens utbredning f13 = 1,1

σy = sträckgränsen som given i 44 § Q = beräknad maximal skärkraft för lasten F enligt 21 §. F följer av figur 4 samt 53 §.

35

Stäven ska tillverkas av valsat, gjutet eller smitt stål eller av bockad stålplåt.

Figur 9

Exempel på lämpliga konstruktioner av förstäven

36

Plattjockleken för en bockad förstävsplåt och i de fall där det föreo o kommer trubbig stäv samt för hela bordläggningen där α ≥ 30 och ψ ≥ 75 (se 3 kap. 3 § för vinkeldefinition), ska beräknas enligt formeln i 44 § där det antas att: s är avståndet mellan de element som stöder plåten [m] Ppl = p [MPa] se 44 §

la är avståndet mellan de vertikala understödande elementen [m].

Stäven och den del av en trubbig stäv som beskrivs i första stycket ska stödjas av bottenstockar eller knäbrickor, vilkas inbördes avstånd inte får överskrida 0,6 m och vilkas tjocklek är minst hälften av bordläggningsplåtens tjocklek. Förstärkningen av stäven ska sträcka sig från kölen till en punkt 0,75 m över UIWL eller, då ett övre främre isbälte krävs enligt 40 §, till isbältets övre gräns.

För att undvika höga laster på propellerbladets spets ska distansen mellan propellern och skrovet (inkluderat akterspantet) inte vara mindre än h0, se 40 §.

På fartyg med två eller tre propellrar ska isförstärkning av bordläggning och spantning sträckas till dubbelbotten på en sträcka av 1,5 meter för och akter om sidopropellrarna.

Axlar och axelhylsor till sidopropellrar ska normalt inneslutas i slutna utrymmen. Om fristående bockar används, ska styrka och infästning av dessa dimensioneras så att tillräcklig styrka uppnås.

37

Måttsättningen av roderstäv, hjärtstock, rodertapp, styrmaskin samt övriga delar av styrarrangemanget såväl som styrmaskinens kapacitet ska bestämmas enligt klassreglerna. Den högsta servicefart för fartyget som används i dessa beräkningar ska dock inte vara mindre än följande värden:

IA Super 20 knop IA 18 knop IB 16 knop IC 14 knop

Om fartygets verkliga högsta servicefart är högre, ska den hastigheten användas.

Den lokala strukturen för roder ska bestämmas med antagandet att hela rodret är inom isbältet. Vidare ska plattjocklek och spant på rodret beräknas i enlighet med motsvarande istryck, p, som för plattfält och spant inom midskeppsområdet.

För isklass IA och IA Super ska rodret (roderstocken och den övre delen av rodret) skyddas från direktkontakt med isen genom att en iskniv installeras, som sträcker sig nedanför LIWL (eller liknande linje) om det är praktiskt möjligt. Särskild hänsyn ska tas till roderdesign och iskniv då det gäller s.k. ”flap-type”-roder.

För isklass IA och IA Super ska hänsyn tas till höga belastningar som kan uppstå när rodret inte är installerat midskepps och då fartyget backar i is eller in i ett isflak. Praktiska arrangemang såsom roderstoppare ska installeras för att ta upp dessa krafter.

Övertrycksventil för hydraultrycket i roderstyrningsmekanismen ska finnas. Komponenterna för styrmaskin (hjärtstock, roderkopplingar, etc.) ska dimensioneras så att de klarar av de belastningar som orsakar flytspänningen i hjärtstocken.

38

För fartyg för vilka nybyggnadskontrakt tecknats före den 1 januari 2010 ska bestämmelserna i 3–14 §§ tillämpas.

För fartyg för vilka nybyggnadskontrakt tecknats den 1 januari 2010 eller senare ska bestämmelserna i 15–49 §§ tillämpas.

Ismomentet beräknas enligt följande formel:

2

M = m · D [Mpm], där: D = propellerdiameter i meter m = 2,15 för isklass IA Super = 1,60 för isklass IA = 1,33 för isklass IB = 1,22 för isklass IC Om propellern inte är helt under vatten då fartyget är i barlastläge, ska ismomentet för isklass IA användas för isklasserna IB och IC.

Propellermaterialets brottöjning ska vara minst 19 procent för en provstav med en mätlängd = 5 ggr provstavens diameter. Slagsegheten vid Charpy V-prov ska vara minst 2,1 kpm vid -10C.

Bredden c och tjockleken t av propellerbladets tvärsektioner ska bestämmas så att: a) vid radien 0,25 D/2 för propellrar med fasta blad 2,70

 20000 22000  0,65 0,7 ⁄ 

39

Bladspetsens tjocklek, t, vid radien 1,0 D/2 ska bestämmas enligt följande formler: isklass IA Super 50 20 2

isklass IA, IB och IC 50 15 2

där: D och σb är vad som angivits ovan.

Tjockleken av övriga sektioner ska bestämmas av en jämn kurva som förenar ovannämnda sektioners tjocklekar.

I de fall där den erhållna bladtjockleken är mindre än klassregeltjockleken ska den sistnämnda användas.

40

Bladkanternas tjocklek får inte vara mindre än 50 procent av den beräknade spetstjockleken t, mätt vid 1,25 t från kanten. För propellrar med vridbara blad i kombination med maskiner, vilka inte kan reverseras, gäller detta endast bladens ledande kant.

Navmekanismens hållfasthet ska i en propeller med vridbara blad vara 1,5 gånger större än bladets hållfasthet då bladet antas vara belastat vid radien 0,9D/2 i dess svagaste riktning.

Propelleraxelns diameter vid aktre hylslagret får inte vara mindre än

10,8

Om den erhållna diametern för propelleraxeln är mindre än klassregeldiametern, ska den sistnämnda användas. Axelns änddiametrar kan minskas enligt klassreglerna.

Diametern, di, av mellanaxlar och tryckaxlar i fristående lager får inte vara mindre än: di = 1,1· dklassregel för isklass IA Super För isklasserna IA, IB och IC ska klassregeldiametern användas.

41

För beräkning av den största tillåtna kuggbelastningen vid maximalt axelhästkrafttal Ps se 3 kap. 1 §, ska följande belastningsfaktor, Ki, användas:

 

Följande definitioner används i 16–49 §§:

c m Längd på bladsektionens korda.

m Längd på bladsektionens korda vid propellerradie 0,7R.

c0.7

CP Propeller med ställbar stigning.

D m Propellerdiameter.

d m Propellernavets ytterdiameter (vid propellerplanet).

m Gränsvärde för propellerdiameter.

Dlimit

EAR Expanderad bladarea.

42

För bestämning av de dimensionerande isbelastningarna fastställs den maximala storleken på isblock enligt följande formel:

Material i komponenter som exponeras för havsvatten ska ha en förlängning som inte understiger 15 procent hos ett provobjekt där provets mätlängd är fem gånger dess diameter.

Material i komponenter som utsätts för havsvattentemperaturer ska uppfylla kravet på 20 J slagenergi. 20 J slagenergi motsvarar medelvärdet av tre prover vid minus 10°C. Ythärdade komponenter är undantagna från kravet på 20 J slagenergi.

46

Beräkningslasterna utgör de totala belastningarna inklusive isinducerade laster och hydrodynamiska laster vid växelverkan mellan propeller och is. För propellrar som inte är helt under vatten i barlastläge ska framdrivningssystemet konstrueras enligt isklass IA för isklasserna IB och IC.

F och ska tillämpas separat per blad. b Ff

Beräkningslaster för öppna propellrar

Fb för öppna propellrar beräknas enligt följande formel:

0.3

för öppna propellrar beräknas enligt följande formel:Ff

EAR 2 [kN], när

F  250  D D  Dlimit

f    Z 

[kN], när D  Dlimit ,

EAR 1 Ff  500  D Hice   d  Z    1   D 

där 2 [m] Dlimit   Hice d   1   D 

Belastningsfall 1–4 ska tillämpas för CP- och FP-propellrar enligt tabell 18. Utöver detta ska för FP-propellrar belastningsfall 5 tillämpas som tar hänsyn till isbelastningar när propellern reverseras.

47

Fb för dyspropellrar beräknas enligt följande formel:

0.3

Ff för dyspropellrar beräknas enligt följande formel:

EAR 2 F  250  D [kN], när D  Dlimit , f    Z 

EAR 1 [kN], när D  D ,   limit Ff 500  D Hice  Z  d     1   D 

där

Belastningsfall 1 och 3 ska tillämpas för alla propellrar enligt tabell 19. Utöver detta ska för FP-propellrar belastningsfall 5 tillämpas som tar hänsyn till isbelastningar när propellern reverseras.

49

Spindelvridmomentet Qsmax runt axeln för bladets infästning ska

bestämmas för såväl Fb som Ff enligt tabell 18 och 19 ovan. Om ovan-

stående metod ger ett värde som är mindre än standardvärdet enligt nedanstående formel, ska standardvärdet användas.

Standardvärde Qsmax  0.25 F c0.7 ,

där c0.7 är längden på bladsektionen vid radien 0,7R och F är det absoluta värdet av Fb eller Ff , av vilka det största värdet väljs.

50

Weibullfördelningen (sannolikheten för att Fice överskrider Ficemax) enligt figur 11 ska användas för dimensionering av bladet mot utmattning.

k

     F    lnNice

   Fice   Fice F  max 

 

P    e  

 Fice  Fice

 max max 

Formparametern k = 0,75 ska användas för iskraftens fördelning på en öppen propeller och formparametern k = 1,0 för motsvarande på ett propellerblad i dysa.

Figur 11

Weibullfördelningen som används för utmattningsdimensionering

Antalet belastningscykler per propellerblad i belastningsspektrumet ska bestämmas enligt följande formel:

Nice  k k k k N1 2 3 4 classn

där antal belastningar (referens) för isklasser Nclass framgår av tabell 20:

De maximala istrycken framåt och bakåt på propellern beräknas enligt följande formel:

T 1.1F [kN]

f f

Tb 1.1 Fb [kN]

Det dimensionerande trycket längs propellerns axellinje beräknas enligt nedanstående formel. Det största värdet av belastningen i framåt- och bakåtriktning ska användas som beräkningslast för båda riktningarna. Faktorerna 2,2 och 1,5 tar hänsyn till den dynamiska ökning som beror på axiell vibration.

52

Q för öppna propellrar beräknas enligt följande formel:

max

0.16

 d  P0.7  0.17 3

Q 10.9 1    nD D [kNm]

max      

 D   D 

när D  Dlimit ,

Qmax för dyspropellrar beräknas enligt följande formel:.

0.16

 d  P0.7  0.17 3

Q  7.7 1    nD D [kNm] när

max  

     D  D 

D  Dlimit ,

0.16

 d  P0.7  0.17 1.9 1.1

Q 14.6 1    nD D H [kNm] när

max       ice

 D  D 

D  Dlimit ,

där

Dlimit 1.8Hice [m]

n är propellerns rotationshastighet i bollard pull-kondition. Om n inte är känt ska det bestämmas enligt tabell 26:

Beräkningen av isvridmoment på propellern för analys av transienta torsionvibrationer i axellinjen framgår av tabell 27. Det resulterande vridmomentet från ett enstaka blads impuls som funktion av propellerns rotationsvinkel beräknas enligt följande formel:

Q( )  C Qq  max sin 180 /i , när   0...i

Q( ) 0, när     i...360

där parametrarna Cq och i ges av tabell 27. i är varaktigheten av

växelverkan mellan propellerblad och is uttryckt som propellerns rotationsvinkel enligt figur 12.

Vridmoments- Växelverkan mellan Cq 

Om det saknas relevant första ordningens torsionsresonans för bladen inom det rotationshastighetsområde som konstruktionen avser, utökat med rotationshastighet 20 procent över den maximala och 20 procent under den minimala driftshastigheten, kan följande uppskattning av det maximala vridmomentet användas.

I Q  Q  Q  [kNm]

r emax max

It

Samtliga vridmoment och tröghetsmoment ska reduceras till rotationshastigheten hos den komponent som studeras.

Om det maximala vridmomentet Qemax inte är känt, ska det hämtas ur tabell 28:

Brottsbelastningen vid ett bladhaveri som beror på plastisk böjning kring bladets rot ska beräknas enligt följande formel. Brottlasten verkar på bladet vid radien 0,8R i bladets svagaste riktning. För beräkning av spindelns högsta vridmoment ska spindelarmen tas som 2/3 av det största av avstånden mellan bladets vridningsaxel och bladets framkant eller bakkant vid radien 0,8R.

2

300  c t ref

[kN]

Fex  0,8  D 2 r

där

 ref  0,6 0.2  0,4 u

Propellerkonstruktion

För att undvika att förlust av ett propellerblad medför betydande skada på andra komponenter i propellerns axellina ska hållfastheten på drivlinan dimensioneras enligt pyramidprincipen.

För de dimensionerade beräkningslasterna ska påkänningar på propellerbladen beräknas. Beräkningen ska ske genom en finit elementanalys av spänningarna i bladen. För att fastställa bladspänningarna för alla propellrar i rotområdet (r/R<0,5) kan följande förenklade formel användas. Rotområdets dimensioner baserade på formeln kan, efter särskilt beslut av Transportstyrelsen, godkännas även om FEM-analysen skulle visa större spänningar i rotområdet.

MBL

  C [MPa],

st 1 2

100ct

där

konstanten är . faktisk spänning

C1

spänning genom balkekvationen

Om det faktiska värdet inte finns tillgängligt ska C1 sättas till 1,6.

MBL  (0,75r R/ ) R F för relativa radien r/R < 0,5,

där F är maximum av den största av Fb och Ff.

57

För de beräknade bladspänningarna ska följande kriterium vara uppfyllt:

ref2

 ,

1.5

st

där st är den kalkylerade spänningen för beräkningslasterna. Om finita

elementanalysen används för bestämning av spänningarna ska von Mises spänningar användas.

Dimensioneringen för utmattning av propellerbladet ska baseras på en antagen belastningsfördelning under fartygets livstid och SN-kurvan för bladmaterialet. En ekvivalent spänning som orsakar samma utmattningsskador som den förväntade belastningsfördelningen ska beräknas och acceptanskriteriet för utmattning ska vara uppfyllt. Den ekvivalenta spänningen är normaliserad för 100 miljoner cykler. Om följande kriterium är uppfyllt, krävs inte utmattningsberäkningar enligt detta kapitel.

B2 B3

exp  B1 ref2 log(Nice) ,

där koefficienterna B1, B2 och B3 för öppna propellrar och dyspropellrar är angivna i tabell 29:

För beräkning av ekvivalent spänning finns det två typer av SNkurvor. 1. SN-kurva med dubbla lutningar (lutning 4,5 och 10), se figur 13. 2. SN-kurva med konstant lutning (lutning kan väljas), se figur 14. Typen av SN-kurva ska väljas så att den motsvarar bladets materialegenskaper. Om SN-kurvan inte är känd ska SN-kurvan med dubbla lutningar användas.

58

Den ekvivalenta utmattningsspänning för 100 miljoner spänningscykler som ger upphov till samma utmattningsskada som belastningsfördelningen beräknas enligt följande formel:

 fat     ,

ice max

där

 ice max  0,5 ice f max   ice bmax 

Vid beräkning av (σice)max betraktas fall 1 och fall 3 som ett par (alternativt fall 2 och fall 4) för beräkningarna av (σice)fmax och (σice)bmax. Fall 5 ingår inte i utmattningsanalysen.

Beräkning av -parametern för SN-kurva med dubbla lutningar

Parametern  relaterar den maximala isbelastningen till fördelningen av

islaster enligt regressionsformeln.

59

För material som har en SN-kurva med konstant lutning ska -parametern beräknas enligt följande formel:

1/m  N  1

ice k ,

  G  (ln(Nice))

 NR 

där k = 1,0 för dyspropellrar och k = 0,75 för öppna propellrar.

Värden för G-parametern finns i tabell 24. Linjär interpolation kan

m

användas för beräkning av G-värden för andra förhållanden än de

k

som finns i tabell 31.

Värden för parametern G för olika förhållanden m/k

m m m

G G G

k k k

3 6 5,5 287,9 8 40320 3,5 11,6 6 720 8,5 119292 4 24 6,5 1871 9 362880 4,5 52,3 7 5040 9,5 1,133E6 5 120 7,5 14034 10 3,623E6

Tabell 31

60

Den ekvivalenta utmattningsspänningen på samtliga punkter på bladet ska uppfylla följande acceptanskriterium:

 fl

1.5 ,

 fat

där

 fl     v  m  exp ,

där följande värden ska användas för reduktionsfaktorerna om faktiska

värden inte finns tillgängliga:   = 0,67,  = 0,75 och  m= 0,75.

Bladbultarna, CP-mekanismen, propellernavet och infästningen av propellern vid propelleraxeln ska konstrueras för att motstå de maximala beräkningslasterna och utmattningspåkänningarna. Säkerhetsfaktorn för töjning ska vara större än 1,3 och mot utmattning större än 1,5. Dessutom ska säkerhetsfaktorn mot elastisk deformation vid belastning till följd av förlust av propellerblad genom plastisk böjning vara större än 1,0.

Axlar och axelkomponenter ska konstrueras för att motstå växelverkanskrafterna mellan propeller och is. Säkerhetsfaktorn ska vara minst 1,3.

Axlar och axelkomponenter ska konstrueras så att brottlasten vid ett totalt bladhaveri inte orsakar bestående töjning. Belastningen ska utgöras av summan av de axiella lasterna, böj- och torsionslasterna. Säkerhetsfaktorn för böj- och torsionsspänningar mot töjning ska vara minst 1,0.

Vridbara huvudtrustrar

Vid beräkning av belastningsfall för vridbara huvudtrustrar ska funktionen hos fartyget och trustrarna beaktas. Belastningar som orsakas av stötar från isblock mot navet på en dragande propeller och påkänningar från trustrar som arbetar i sned vinkel mot flödet ska beräknas. Styrmekanismen, infästningen av enheten och trusterhuset ska konstrueras så att förlust av ett propellerblad inte leder till att dessa skadas. Den orientering på propellerbladet som orsakar den högsta belastningen på komponenten i fråga ska definieras. Vertikal bladorientering ger de maximala böjlasterna på trusterhuset.

Trusterhus

Trusterhus ska vara konstruerade för att tåla 1. de belastningar som uppstår när det maximala isblocket träffar trusterhuset då fartyget håller en hastighet av minst 8 knop vid gång i is och 2. de belastningar som uppstår då ett isflak glider längs fartygsskrovet och pressas mot trusterhuset. Den maximala storleken på isblocket/isflaket beräknas enligt 16 §.

61

Framdrivningssystemet ska vara konstruerat så att hela det dynamiska systemet är fritt från skadliga torsions- och böjresonanser samt axiella resonanser vid en första ordningens bladfrekvens inom det avsedda rotationshastighetsområdet, utökat med 20 procent över och under högsta respektive lägsta rotationshastighet under drift. Om detta villkor inte kan uppfyllas, ska en detaljerad torsions- och vibrationsanalys genomföras som påvisar att acceptabel hållfasthet hos komponenterna kan uppnås.

Luftbehållarnas kapacitet ska vara tillräcklig för att utan påfyllning leverera luft till minst 12 på varandra följande starter av framdrivningsmaskineriet om detta måste reverseras för back, eller 6 på varandra följande starter om framdrivningsmaskineriet inte behöver reverseras för back.

Om luftbehållarna tjänar andra ändamål än start av framdrivningsmaskineriet, ska de ha tillräcklig tilläggskapacitet för dessa ändamål.

Luftkompressorernas kapacitet ska vara tillräcklig för att ladda luftbehållarna från atmosfäriskt till fullt tryck inom en timme. Om framdrivningsmaskineri för ett fartyg med isklass IA Super måste reverseras för back, ska kompressorerna kunna ladda behållarna inom 30 minuter.

Kylvattensystemet ska vara konstruerat så att tillgången på kylvatten är säkrad då fartyget går i is. För detta ändamål ska åtminstone en bottenbrunn för intag av kylvatten vara arrangerad på följande sätt: 1. Kylvattenintag ska vara placerat nära fartygets centerlinje och, om möjligt, långt akterut. 2. Som riktvärde för konstruktionen ska bottenbrunnens volym vara omkring en kubikmeter för varje 750 kW maskineffekt för fartyget, inberäknat effekten av de hjälpmaskiner som är nödvändiga för fartygets drift. 3. Brunnen ska vara tillräckligt hög för att tillåta att isen samlas ovanför inloppsröret. 4. Ett avloppsrör för kylvatten, vilket tillåter avlopp av hela kylvattenkapaciteten, ska anslutas till brunnen. 5. Bottensilens hålarea ska inte vara mindre än 4 gånger tvärsnittsarean av inloppsröret.

Om det är svårt att möta kraven i 4 § 2 och 3, kan två mindre brunnar arrangeras för alternerande intag och utsläpp av kylvatten. Arrangemanget i övrigt ska vara enligt 4 §.

62