The main purpose of ice model basin is to assess and evaluate the performance of the Arctic ships and offshore structures because the full-scale tests in ice covered sea are usually very expensive and difficult. There are various ice conditions, such as level ice, brash ice, pack ice and ice ridge, in the real sea. To estimate their capacities in ice tank accurately, an appropriate model ice sheet and prepared ice conditions copied from actual sea ice conditions are needed. Pack ice is a floating ice that has been driven together into a single mass and a mixture of ice fragments of varying size and age that are squeezed together and cover the sea surface with little or no open water. So Ice-class vessels and Icebreaker are usually operated in pack ice conditions for the long time of her voyage. The most ice model tests include the pack ice test with the change of pack ice concentration. In this paper, the effect of pack ice size and channel breadth in pack ice model test is conducted and analyzed. Also we presented some techniques for the calculation of pack ice concentration in the model test. Finally, we developed a new model test methodology of pack ice condition in square type ice tank.
Kim, Hyun Soo;Jeong, Seong-Yeob;Woo, Sun-Hong;Han, Donghwa
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제10권4호
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pp.491-498
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2018
The cost evaluation for voyage route planning in an ice-covered sea is one of the major topics among ship owners. Information of the ice properties, such as ice type, concentration of ice, ice thickness, strength of ice, and speed-power relation under ice conditions are important for determining the optimal route in ice and low operational cost perspective. To determine achievable speed at any designated pack ice condition, a model test of resistance, self-propulsion, and overload test in ice and ice-free water were carried out in a KRISO ice tank and towing tank. The available net thrust for ice and an estimation of the ice resistance under any pack ice condition were also performed by I-RES. The in-house code called 'I-RES', which is an ice resistance estimation tool that applies an empirical formula, was modified for the pack ice module in this study. Careful observations of underwater videos of the ice model test made it possible to understand the physical phenomena of underneath of the hull bottom surface and determine the coverage of buoyancy. The clearing resistance of ice can be calculated by subtracting the buoyance and open water resistance form the pre-sawn ice resistance. The model test results in pack ice were compared with the calculation results to obtain a correlation factor among the pack ice resistance, ice concentration, and ship speed. The resulting correlation factors were applied to the calculation results to determine the pack ice resistance under any pack ice condition. The pack ice resistance under the arbitrary pack ice condition could be estimated because software I-RES could control all the ice properties. The available net thrust in ice, which is the over thrust that overcomes the pack ice resistance, will change the speed of a ship according to the bollard pull test results and thruster characteristics (engine & propulsion combination). The attainable speed at a certain ice concentration of pack ice was determined using the interpolation method. This paper reports a procedure to determine the attainable speed in pack ice and the sample calculation using the Araon vessel was performed to confirm the entire process. A more detailed description of the determination of the attainable speed is described. The attainable speed in 1.0 m, 90% pack ice and 540 kPa strength was 13.3 knots.
The purpose of this study was to assess the efficacy of several thermal therapies using ice pack, moist-hot pack and ultrasound, separately and concomitantly and to obtain the background information on the vascular changes after thermophysical therapies. The author had used 15 healthy subjects were examined and the subjects were divide into 5 groups : ice pack, moist-hot pack, ultrasound, ice pack and moist-hot pack, ice pack and ultrasound. Observation were made immediate before and 0,5,10,20,30,45,60,90 minutes after treatment. Thermography was performed in an Agema 870 thermovisio with 0.1$^{\circ}C$ difference of gradual temperature shift. The results were as follows : 1. Using ice pack only, the surface temperature of the masseter region was increased lapse of time, and most remarkably 90 minutes after the treatment. 2. Using moist-hot pack only, the surface temperature of the region was remarkably increased immediately after the treatment, but decreased lapse of time. 3. Using moist-hot pack with ice pack, the surface temperature of the face was remarkably increased immediately after the treatment, and decreased lapse of time, Hyperthermia was maintained for a longer time as compared with the group of moist-hot pack only. 4. Using ultrasound only, the surface temperature of the region was increased gradually, and most remarkably 30 minutes after the treatment, but decreased in the course of time. 5. Using ultrasound combined with ice pack, the surface temperature of the region was gradually decreased until 30 minutes after the treatment, and decrease to some extend at 45 minute. And then a gradual increase observed over the remaining period of the experiment. 6. Hyperthermia were maintained for a long time in the groups using ice pack combined with moist-hot pack and ultrasound as compared with the other groups. Our data suggest that ice pack can promote the efficacy of other thermal therapies.
Recently, many research works on the icebreaking vessels have been published as the possibility of passing Arctic routes has been increasing. The model ship test on the pack ice model in the ice basin is actively carried out as a way to investigate the performance of icebreaking vessels. In this test, the concentration of pack ice is important since it directly affects the performance. However, it is difficult to measure the concentration because not only the pack ice has uneven shape but also it keeps floating around in the basin. In this paper, an algorithm to identify the concentration of pack ice is introduced. From a digital image of pack ice obtained in the ice basin, the goal is to measure the area of pack ice using an image processing technique. Instead of the general global binarization that yields numerical errors in this problem, a local binarization technique, coupled with image subdivision based on the quadtree structure, is developed. The concentration results obtained by the developed algorithm are compared with the manually measured data to prove its accuracy.
본 연구는 저장 중 참외(Cucumis melo var. makuwa)의 품질 개선 효과를 보기 위하여 일반 골판지 박스로 포장한 무처리 대조구, 아이스 팩을 첨가하여 포장한 시험구, 및 아이스 팩과 알루미늄 코팅 보드로 처리된 박스로 포장한 시험구를 각각 사용하여 실험을 수행하였다. 참외의 품질변화는 $30^{\circ}C$의 저장 조건에서 21일 동안 저장 기간에 따른 참외의 호흡률, 중량감소율, 색도, 경도, 당도, 외관 품질 및 부패과 발생율로 관찰하였다. 저장 21일째 아이스 팩을 첨가한 포장 그리고 아이스 팩 및 알루미늄 코팅 보드를 적용한 포장으로 저장한 참외는 호흡률, 중량감소율, 및 색도, 및 경도 값의 지연으로 뛰어난 선도 유지 효과를 나타냈을 뿐만 아니라 특히 외관품질, 부패과 발생율을 감소시켜 상품성이 유지 효과를 보았다. 반면 참외의 가용성 고형분 함량 값은 각각 다른 형태로 적용한 포장에 의해 큰 영향을 받지 않았다. 아이스 팩과 알루미늄 코팅 보드를 적용한 박스로 포장한 참외는 아이스 팩으로 만 포장한 참외 보다 상대적으로 품질이 개선되는 것을 확인 할 수 있었다. 골판지 박스 내부에 아이스 팩의 적용은 참외 과실이 품고 있는 온도를 낮출 뿐만 아니라 알루미늄 코팅 보드는 외부 고온 환경으로 부터 온도 차단 효과로 포장 내부의 온도 상승에 따른 빠른 품질 변화를 막을 수 있는 역할을 한다고 판단된다.
This research describes a framework to compare and analyze the icebreaker(Terry Fox) resistance in pack ice condition between with a refrigerated ice and a synthetic ice. Model tests with a refrigerated ice have been conducted at Institute for Ocean Technology (IOT/NRC) and the tests with a synthetic ice were conducted at Pusan National University towing tank. For the validation of further tests of measurement and accuracy, the open water tests were first carried out with same model ship to compare the test results of both Institutes. Two different size of the wax-type synthetic ice were used and tests were conducted in pack ice of three different concentration ice conditions. The test results show that the difference of resistance between with synthetic and with refrigerated ice becomes larger according to the increase of ship speed. Although the quantity of resistance difference is not so small in high speed range, the present study is predicted to be used as a useful correlation between synthetic and refrigerated ice.
Kim, Moon-Chan;Lee, Seung-Ki;Lee, Won-Joon;Wang, Jung-Yong
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제5권1호
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pp.116-131
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2013
The resistance performance of an icebreaking cargo vessel in pack ice conditions was investigated numerically and experimentally using a recently developed finite element (FE) model and model tests. A comparison between numerical analysis and experimental results with synthetic ice in a standard towing tank was carried out. The comparison extended to results with refrigerated ice to examine the feasibility of using synthetic ice. Two experiments using two different ice materials gave a reasonable agreement. Ship-ice interaction loads are numerically calculated based on the fluid structure interaction (FSI) method using the commercial FE package LS-DYNA. Test results from model testing with synthetic ice at the Pusan National University towing tank, and with refrigerated ice at the National Research Council's (NRC) ice tank, are used to validate and benchmark the numerical simulations. The designed ice-going cargo vessel is used as a target ship for three concentrations (90%, 80%, and 60%) of pack ice conditions. Ice was modeled as a rigid body but the ice density was the same as that in the experiments. The numerical challenge is to evaluate hydrodynamic loads on the ship's hull; this is difficult because LS-DYNA is an explicit FE solver and the FSI value is calculated using a penalty method. Comparisons between numerical and experimental results are shown, and our main conclusions are given.
The resistance performance of an icebreaking cargo vessel with varied stem angles is investigated numerically and experimentally. Ship-ice interaction loads are numerically calculated based on the fluid structure interaction (FSI) method using the commercial FE package LS-DYNA. Test results obtained from model testing with synthetic ice at the Pusan National University towing tank and with refrigerated ice at the National Research Council's (NRC) ice tank are used to validate and benchmark the numerical simulations. The designed icebreaking cargo vessel with three stem angles ($20^{\circ}$, $25^{\circ}$, and $30^{\circ}$) is used as the target ship for three concentrations (90%, 80%, and 60%) of pack ice conditions. The comparisons between numerical and experimental results are shown and our main conclusions are given.
As ships operating on the Arctic route are exposed to various ice environments such as level ice, pre-swan, pack ice, ice ridge and brash ice, it is essential to estimate the ice resistance according to the ice environment. Methods for estimating the ice resistance include a method using mathematical model, numerical simulation, and a method using empirical formula. In this study, empirical formulas are used to estimate the ice resistance. The purpose of this study is to develop the ice resistance and attainable speed estimation program(I-RES) for various ice environments.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권4호
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pp.876-893
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2014
The resistance performance of an icebreaking cargo vessel according to the variation of waterline angles is investigated numerically and experimentally. A recently developed Finite Element (FE) model is used in our analysis. A resistance test with synthetic ice is performed in the towing tank at Pusan National University (PNU) to compare and validate the computed results. We demonstrate good agreement between the experimental and numerical results. Shipice interaction loads are numerically calculated based on the Fluid Structure Interaction (FSI) method in the commercial FE package LS-DYNA. Test results from model testing with synthetic ice at the PNU towing tank are used to compare and validate the numerical simulations. For each waterline angle, numerical and experimental comparisons were made for three concentrations (90%, 80%, and 60%) of pack ice. Ice was modeled as a rigid body, but the ice density was the same as that used in the experiments. A comparative study according to the variation of stem angles is expected to be conducted in the near future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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