Jäätä tutkimaan

Jäämekaniikan apulaisprofessori Arttu Polojärvi puhkuu tyytyväisyyttä. Aalto-yliopiston jää- ja meriteknisiin tutkimuksiin käytettävän mallikoealtaan remontti on valmistunut uudistuksineen päivineen.

– Pääsemme jatkamaan mallikokeita jääaltaassa. Osalle allasta asennettiin muun remontin yhteydessä säädettävä pohja, joten voimme nyt tutkia jään ja rakenteiden vuorovaikutusta myös matalissa vesissä.

Jäätankki on muodoltaan ainutlaatuinen maailmassa (40 m x 40 m). Yleensä vastaavat koealtaat ovat pitkulaisia.

– Aallon altaassa on mahdollista mallintaa laajojen jääkenttien ja leveiden rakenteiden käyttäytymistä jäissä. Toisaalta mallilaivalla voidaan ajaa esimerkiksi ohjailukokeita, kuten kaarroksia – jäissä tai avovedessä, Polojärvi toteaa.

Jäätankki on palvellut tutkimusta Aalto-yliopistossa jo noin 25 vuoden ajan.

Merijää murtuu palasiksi

Suomalaiset ovat olleet pitkään kiinnostuneita jäästä, jäissä kulkemisesta ja jääkenttien aiheuttamista rakenteiden jääkuormista. Syykin on selvä: valtaosa vienti- ja tuontitavaroista kuljetetaan laivoilla Itämeren yli, joka jäätyy osaksi vuotta. Suomi on logistisesti kuin saari. Lisäksi Suomi kuuluu arktisiin alueisiin ja täällä tutkitaan kansainvälisesti korkealla tasolla kestävää kehitystä tukevaa arktista tekniikkaa.

Polojärvi tutkii kollegoineen merijään käyttäytymistä ja liikkuvien jääkenttien vaikutusta rakenteisiin, kuten majakoihin, offshore-tasanteisiin ja tuulivoimalaitoksiin. Tutkijoita kiinnostaa, millaisia kuormia liikkuvat jäämassat aiheuttavat rakenteisiin ja laivoihin, ja erityisesti se, miten kuormat syntyvät.

Tutkimuksen tuloksia käytetään hyväksi, kun halutaan rakentaa turvallisia ja tehokkaita rakenteita merelle sekä ominaisuuksiltaan optimaalisia jäissä kulkevia laivoja.

– Emme edelleenkään tiedä kovin hyvin, mitä kaikkea merijäässä tapahtuu jääkentän törmätessä rakenteeseen. Tutkimus on haastavaa, sillä jää murtuu erisuuruisiksi palasiksi, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa, ehjän jääkentän ja rakenteen kanssa.

Tutkimusta tehdään yhä enemmän mallintamalla. Sitä varten tutkijat ovat useiden vuosien ajan parannelleet merijään murtumisprosessiin liittyviä laskennallisia malleja. Tietokoneiden laskentatehon kasvu tekee mahdolliseksi entistä vaativamman mallinnuksen.

– Mallinnus tuottaa myös sellaista tietoa, jota kenttä- tai jäätankissa tehtävissä mallikokeissa ei mittaamisen hankaluudesta johtuen saada helposti esiin. Kaikkia menetelmiä käytetään kuitenkin rinnakkain jo senkin takia, että laskennallisia malleja pitää jatkuvasti testata ja validoida.

Teoriaa ja käytäntöä

Polojärvi opettaa jäämekaniikkaa uudessa, syksyllä 2016 alkavassa mekaniikan maisteriohjelman  - Master’s Program in Mechanical Engineering - arktisen teknologian opintopolkuihin liittyvillä kursseilla.

– Ala on mielenkiintoinen ja opiskelu Aalto-yliopistossa aiheen parissa monipuolista. Opiskelijat pääsevät käyttämään sovelletun mekaniikan taitoja ja malleja ja toisaalta osallistumaan kokeelliseen toimintaan sekä mallimittakaavassa että merellä, Polojärvi mainostaa.

Maisteriohjelma tarjoaa kylmän ilmanalan tekniikasta kiinnostuneille opiskelijoille erilaisia koulutuspolkuja. Opiskelijoilla on mahdollisuus pyrkiä myös uuteen pohjoismaiseen Nordic Master in Cold Climate Engineering -maisteriohjelmaan.

– Kumppaneinamme ovat Tanskan teknillinen yliopisto (DTU, Denmarks Tekniske Universitet) ja Norjan teknisluonnontieteellinen yliopisto (NTNU, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet). Toivotaan, että yhteinen maisteriohjelma lisää opiskelijavaihtoa pohjoismaiden välillä.

Työtilanne on alalla Polojärven mukaan hyvä. Tulevaisuuskin näyttää jääosaajien kannalta lupaavalta, sillä esimerkiksi liikennöinti pohjoisilla merialueilla on lisääntymässä. Tähän vaikuttaa osaltaan ilmaston lämpeneminen.

Valmistuneita maistereita työllistävät muun muassa yliopistot ja tutkimuslaitokset, telakat, arktista teknologiaa kehittävät tai offshore-toimintaa harjoittavat yhtiöt, luokituslaitokset ja meriliikenteestä vastaavat viranomaiset.

Yhteystiedot:

Apulaisprofessori Arttu Polojärvi
arttu.polojarvi@aalto.fi