臺灣博碩士論文加值系統

摘 要
臺灣位於東亞海上交通樞紐之地，從政府開放兩岸直航後，我國與中國大陸沿海港口航程大幅縮短，形成海峽兩岸一日生活圈；又航商引進新一代的海上交通工具高速客貨船參與營運，兩岸之間的客、貨運送，已改變一般傳統的海上運輸方式，也大幅節省海上運送時間。
本研究主要探討高速船如何利用安裝在船艏之T-型翼(T-foil)和船艉左右平衡翼(Trim-tab)，在高速航行時產生之垂向運動與平衡作用對高速船穩度之探討，除可提升航行安全、降低貨物及車輛移動的風險、減緩船舶的劇烈晃動，與改善乘客的舒適度及增進船舶的營運效能，以達到 快、準、穩之營運任務。
本研究藉由船廠實際的海測操船數據,並以代入驗船機構的穩定度計算式，再與HydroSTAR軟體運算分析，以探討垂向運動對航行穩定舒適度的影響，經研究結果在天候限制的浪高條件下，船舶縱向重心(Longitudinal Centre of Gravity, LCG)的位置往船艏方向移動，所得到的垂向加速度會比較小，而當LCG的位置往船艉方向移動時，所得到的垂向加速度會比較大，若浮仰差吃水為拱艏(by Bow)的情況下，所得到的垂向加速度卻比吃水為艉挫(by Stern)情況下垂向加速度數據略微小，因LCG在同一水平面上移動位置與所交疊的橫向肋骨部之橫傾角，不同角度的變化藉由驗船機構的穩定度計算式，可得知垂向加速度的差異性，藉由本研究得以建立一套操作管理模式，可提供業界、相關單位人員之參考。
關鍵字: 穿浪式雙體胴高速船、T-型翼、平衡翼、船舶垂向運動

Abstract
Taiwan is a maritime transportation hub in East Asia. Along with the opening of cross-strait direct flights, the flying time between Taiwan and the coastal cities of Mainland China has shortened significantly, which allows the forming a one-day living circle across the Taiwan Strait. Furthermore, the introduction of new generation high-speed passenger-cargo craft by shipping carriers has changed the traditional maritime transportation mode of passengers and cargos between both sides of the Taiwan Strait and greatly reduced the shipping time at sea.
This study focused mainly on how high speed craft achieve stability during high-speed navigation through vertical movement and balanced action generated by T-foils equipped at the bow and the trim tabs equipped at the stern, which not only help enhance navigation safety, but also lower the risk of cargo and vehicle movement, reduce violent shaking of ship, increase the level of passenger comfort, and improve the operational efficiency of the ship, so as to achieve the operational tasks in a fast, accurate and stable manner.
In this study uses the actual sea trial data of the shipyard, and calculates the stability calculation formula of the ship inspection institution, and then analyzes the operation with HydroSTAR software an aim to explore the effect of vertical movement on the stability and comfort. The results of the research show that, under weather constraints and wave height conditions, the vertical acceleration obtained will be smaller when the position of the longitudinal centre of gravity (LCG) of a ship moves toward the bow and larger when the position of the LCG moves toward the stern. In case of trim by bow, the vertical acceleration obtained is slightly smaller than that obtained under the condition of trim by stern. As LCG moves on the same horizontal plane, it gives rise to different heeling angles between the positions of LCG and the overlapped transverse ribs. The differences among different vertical accelerations can be found from the measurement of the variances of different angles by utilizing the stability calculation formula of the survey authorities. This study has established a set of operational management model which can be provided to the industry and relevant units for reference.
Keywords: Wave Piercing Catamaran, T-foil, Trim-tab, Vertical Movement

目 錄
誌謝.......................................................................................................I
中文摘要...................................................................................................II
英文摘要..................................................................................................III
目錄........................................................................................................V
表目錄....................................................................................................VIII
圖目錄......................................................................................................IX
符號說明....................................................................................................XII
專有名詞...................................................................................................….XIV

第一章 緒論
1-1研究緣起……………………………………………………..1
1-2研究動機與目的……………………………….……..3
1-3研究方法……………………………………………………..4
1-4研究架構……………………………………………………..5
1-5研究限制……………………………………………………..7

第二章 高速船種類與特性分析
2-1 高速船種類…………………………………………………..9
2-2 單胴體船(Mono Hull)特性分析………………………………13
2-2-1單胴體船型類別………..………………..………..……13
2-2-2單胴體船的特性……………..………..…………..……14
2-3 雙胴體船(Catamarans)特性分析………….….………………16
2-3-1雙胴體船型類別…………………………………..……16
2-3-2雙胴體船的特性…………………………………..……19
2-4 三胴體船(Trimaran)特性分析………………………………21
2-4-1三胴體船型類別………………………….………..……22
2-4-2三胴體船的特性……………………….…………..……23

第三章 臺灣海峽海象對高速船航行之影響分析
3-1 風場對高速船之影響…………………………………………26
3-1-1台灣海峽之季風…………...……………………………26
3-1-2季風對台灣海峽沿岸地形的影響….…….……….……27
3-1-3風場變化對高速船之影響….…….………………….…29
3-1-4風壓對高速船之影響………...…………………………32
3-1-5臺灣海峽之颱風…………………...……………………36
3-2 洋流與潮汐變化對高速船之影響……………………………38
3-2-1台灣海域洋流之特性……...……………………………38
3-2-2潮汐變化對高速船之影響……………………………39
3-3 湧浪對高速船之影響…………………………………………42
3-3-1波高的定義……...……………………………………43
3-3-2臺灣海峽之湧浪……..…………………………………44

第四章 穿浪式雙胴體高速船穩定翼設備與耐海性能之探討
4-1穩定翼設備控制介面…………………………………………47
4-1-1穩定翼裝設……………………...………………………47
4-1-2左右平衡翼(Trim-tab)………...………………………48
4-1-3 T-型翼(T-foil)....………………………………………51
4-1-4駕駛控制系統………...…………………………………54
4-1-5參數整合輸入設定…...…………………………………56
4-1-6加速度警報系統之等級…………….…..………………58
4-2高速船耐海性能之探討………………………………………59
4-2-1高速船的耐海性能……………………………………60
4-2-2 加速度對高速船之影響………………………………62

第五章 穿浪式雙胴體高速船垂向運動分析
5-1測試海域環境的條件與測試方法……………………………66
5-1-1測試環境、方法與條件………….………………………66
5-1-2上下起伏(Heaving)測試………………………………67
5-1-3左右橫搖(Rolling)測試………………………………68
5-1-4 前後縱搖(Pitching)測試…………….….………………69
5-2載重配置對穩度之影響…………….…………………………71
5-2-1載重配置之運動穩度計算式…………...………………72
5-2-2縱向重心對垂向運動之影響………..…..……………74
5-2-3 載重配置穩定度案例分析與計算……………………79
5-3垂向運動之穩定度計算………………………………………86
5-3-1 INCAT船廠與驗船機構垂向運動計算式之驗證…86
5-3-2垂向加速度計算………………………………………...88
5-3-3 操船實測之垂向加速度變化…………………………90

第六章 結論與建議
6-1 結論………………………………………………………95
6-2 建議……………………..…..………………………………96

參考文獻...................................97

附錄 A INCAT 064 KG_f曲線表
附錄 B 垂向加速度計算數據

參 考 文 獻
中文部分：
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42.INCAT Shipyard(INCAT造船廠船舶資料明細查詢)
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43.WIKIPEDIA(維基百科船舶科技)
https://zh.wikipedia.org/wiki/雙體船