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研究生:李智飛
論文名稱:三索錨碇圓柱浮體在波浪作用下纜繩張力變化之研究
論文名稱(外文):A study on the mooring line tension of a three wire tautly-moored spar buoy
指導教授:梁乃匡梁乃匡引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:海洋研究所
學門:自然科學學門
學類:海洋科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:圓柱浮體繫纜繩張力Morison公式
外文關鍵詞:Spar buoyMooring lineTensionMorison equation
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摘 要
本研究之主要目的在於估算三索錨碇圓柱浮體在不同波浪狀態下,繫纜繩的最大張力。以做為梁(2000)所設計半封閉圓管群浮式防波堤結構物的安全性考量。
本研究論文分為兩大部分,一為數值計算 ─ 假設系統在波力作用下仍隨時處於靜定狀態,再以 Morison 公式為架構,依靜力平衡等式求得張力值。另一部份為水工實驗 ─ 以張力計量測水工模型纜繩張力變化,以便與數值計算比較驗證。
經由實驗與數值計算結果的比對得知,此數值計算方法的確可以估算出纜繩的最大張力及張力隨波的變動情形,故此數值計算方法可用於推測實際三索錨碇圓柱浮體受波力作用時,其纜繩的張力變化。
關鍵字:圓柱浮體、繫纜繩、張力、Morison公式。
Abstract
The purpose of this paper is to estimate the maximum tension of the mooring line of the three wire spar buoy in different wave conditions, so that the safety of the floating breakwater composed of a semi-closed pipe, which is designed by Liang(2000), can be guaranteed.
This study is divided into two parts. One is the numerical calculation assuming that the system is in a static state in wave. Then using the Morison equation and static force equilibrium the value of tension is obtained. The other is the hydraulic experiment by using a strain gage to measure the variation of tension of the mooring lines and compare with the result of the numerical calculation. According to the comparisons, the numerical model can really estimate the maximum value and the variation of mooring line tension in waves.
Keywords:Spar buoy, Mooring line, Tension, Morison equation
目錄
摘要……………………………………………………………………i
英文摘要…………………………………………………………………ii
目錄…………………………………………………………………iii
圖目錄…………………………………………………………………vi
符號說明………………………………………………………….ix
第一章 前言……………………………………………………………1
1-1 引言………………………………………………………….1
1-2 研究動機…………………………………………………….2
1-3 文獻回顧…………………………………………………….2
第二章 三索錨碇圓柱浮體受波浪作用時之力學分析………………6
2-1 座標系統…………………………………………………….6
2-2 基本假設…………………………………………………….6
2-3 系統靜力平衡分析………………………………………….6
2-3-1 環境負荷………………………………………………….6
2-3-2 系統靜力平衡方程式………………………………….8
2-3-3 重力……………………………………………………….9
2-3-4 浮力…………………………………………………….9
2-3-5 拖曳力…………………………………………………10
2-3-6 慣性力…………………………………………………11
2-3-7 左側繫纜繩張力………………………………………11
2-3-8 底部繫纜繩張力………………………………………12
2-4 拖曳力係數與附加質量力係數……………………………13
2-5 數值計算………………………………………………….15
第三章 實驗設備材料與方法…………………………………….16
3-1 實驗設備……………………………………………………16
3-1-1 實驗水槽………………………………………………16
3-1-2 電容式水位計…………………………………………16
3-1-3 張力計………………………………………………..17
3-1-3-1 張力計之資料擷取系統…………………………17
3-2 實驗材料…………………………………………………..18
3-3 實驗配置與實驗步驟………………………………………18
3-3-1 實驗配置……………………………………………….18
3-3-2 實驗步驟………………………………………………18
第四章 討論………………………………………………………….21
4-1 實驗解析與討論…………………………………………..21
4-1-1 一號水工模型實驗結果與解析……………………….21
4-1-2 二號水工模型實驗結果與解析……………………….22
4-1-3 三號水工模型實驗結果與解析……………………….23
4-1-4 單側繫覽與兩側繫覽實驗結果之比較……………….24
4-2 數值計算之解析與討論…………………………………….25
4-2-1 一號水工模型之數值計算與討論…………………….25
4-2-1-1 一號水工模型數值與實驗結果之比對………….25
4-2-1-2 利用一號水工模型之數值計算估計實際狀態纜繩之最大張力………………………………………………………………..26
4-2-2 二號水工模型之數值計算與討論…………………….26
4-2-2-1 利用二號水工模型之數值計算估計實際狀態纜繩之最大張力………………………………………………………………28
4-3 利用虛位移法求解纜繩張力……………………………….28
第五章 結論與建議………………………………………………….35
5-1 結論………………………………………………………….35
5-2 建議………………………………………………………….36
中文參考文獻……………………………………………………….70
日文參考文獻…………………………………………………………..72
英文參考文獻……………………………………………………….73
參考文獻
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とのによるガたされるすつて
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