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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:周晏伸
研究生(外文):Yen-ShenChou
論文名稱:雙胴體小型電動船之設計與評估
論文名稱(外文):Evaluation and Design of a Small Electric Catamaran
指導教授:李建興李建興引用關係
指導教授(外文):Chien-Hsing Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:系統及船舶機電工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:船舶推進船舶電力系統太陽能電池
外文關鍵詞:Ship propulsionship power systemsolar cell
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目前大型船舶的推進動力仍以傳統柴油機為主軸。近來,全電力推進船的發展亦是趨勢,其安靜、低污染之優點更是國內漁業、觀光船舶汰舊換新之首選。為了進一步探討雙胴體小型電動船之設計,本文針對高雄愛河電動船的船型,利用比例縮小後的船模進行推進試驗,除了以兩艘相同比例、不同形狀及材質的船模,進行負重與拖航阻力測試外,更以實船的試俥資料與本文之實驗結果相互驗證,並推演出兩者之間航行的耗能倍數關係。文中更探討提升船舶電力使用效率之方法,以船模與實船的試驗資料,設計便於使用者操作的人機介面,而船舶搭載太陽能板作輔助充電是較為理想的方案,故吾人以Matlab/Simulink軟體進行太陽能輔助充電系統之模擬,探討太陽能發電系統應用於小型電動船之效益評估。
The main propulsion power of a large boat is still based on the diesel engine. The development of a full electric propulsion boat is also a trend nowadays. Because of its quiet and low pollution, an electric boat is the first choice while thinking of replacing the old one in Taiwan. In order to study the design of an electric catamaran, this thesis utilizes a ship model scaled down of the Love river electric boat in Kaohsiung to do research. Two ships with the same ratio, different shapes and materials are used in this thesis to do weight bearing test and towing resistance test. Furthermore, the data obtained through the aforementioned testing are compared with the data retrieved during a test run of a real ship in order to find the relationship of power consuming between the small-scale ship model and the real ship. The efficiency of power consuming of a ship is also discussed in the thesis to design a user-friendly human-computer interface. Since a ship installed with solar panels can be used as an auxiliary charge-up unit, this thesis will simulate the auxiliary charging system to evaluate the benefits of solar energy applied to the small electric boats in Matlab/Simulink environment.
摘 要 i
Abstract ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 x
符號說明 xii
第一章 緒 論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 本論文之貢獻 3
1.4 本論文之架構 4
第二章 雙胴體船之推進理論與應用 5
2.1 雙胴體船之船型與用途 5
2.1.1 常見船型之分類 5
2.1.2 國內電動船之應用實例簡介 5
2.2 船體速度相似率 7
2.3 船舶推進功率之評估 8
2.3.1 柴油引擎傳動之各功率關係 8
2.3.2 電力推進裝置與功耗分析 11
2.4 船舶尺度設計之參考關係 13
2.4.1 載重線與乾舷 13
2.4.2 應用於船舶之各種係數 13
第三章 電動船之電力系統探討 17
3.1 太陽能發電應用 17
3.1.1 太陽能電池之特性方程式 17
3.1.2 太陽能電池分類 19
3.1.3 最大功率追蹤之增量電導法則 21
3.1.4 太陽能板之電氣規格 23
3.2 船舶蓄電池使用之分析 26
3.2.1 船舶用蓄電池之比較 26
3.2.2 國內電動船之充電概念 28
3.2.3 充電方法與平衡電路之簡介 30
3.3 船舶推進之馬達應用分析 35
3.3.1 船舶主電動機之連接方式 35
3.3.2 推進馬達之分類比較 36
3.3.3 馬達轉矩-轉速控制與負載之關係 38
第四章 船模推進之設計與量測 40
4.1 船舶阻力測試平台介紹 40
4.2 試驗船體之設計 42
4.2.1 PVC製雙胴體船模之規格與阻力測試 42
4.2.2 輕木製雙胴體船模之規格與阻力測試 43
4.3 船模推進消耗功率之理論試驗 46
4.4 船模推進消耗功率之實測試驗 49
4.5 實船與輕木製船模之推進消耗比較 53
4.6 小型電動船之人機介面建構 58
4.6.1 船模與蓄電池容量選用介面之設計 58
4.6.2 運航操作支援介面之設計 60
第五章 太陽能輔助充電之模擬 65
5.1 前言 65
5.2 各子系統之Simulink模型 66
5.3 太陽能應用於船模之充電模擬 66
5.4 太陽能輔助電動船充電之效率評估 72
5.4.1 相同長度不同型體的船舶使用太陽能輔助充電之評估 72
5.4.2 相同型體不同長度的船舶使用太陽能輔助充電之評估 73
第六章 結論與未來展望 75
6.1 結論 75
6.2 未來研究方向 76
參考文獻 78



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