臺灣博碩士論文加值系統

近十年來，由於雙體船橫向穩定性佳、甲板面積大、易於規劃客貨運輸等優點，使得高速雙體船的發展在世界各造船先進國家受到重視，相繼的延伸出各種不同的船型。為了在高速船舶載客運輸的領域中，提供乘客更舒適的乘坐環境，降低振動與噪音為重要項目之一，為隔離來自主機或推進系統引致之振動，有採用浮動甲板結構的設計。雙體船橫搭甲板的橫向剛性較小，可能引致結構上的問題。因此雙體船浮動甲板結構與橫搭甲板的橫向大樑結構有待探討。本文以一設計中的鋁合金穿浪型雙體船為對象，探討浮動甲板對整體結構強度與船艛減振的影響，評估浮動甲板的功用及實用性。
本文針對固定甲板與浮動甲板的雙體船結構；首先依據DNV 1996設計規範，以設計簡式計算出雙體船受到波浪拍擊時所承受的設計波浪負荷；其次運用HSC3D流力計算程式，以三維格林函數分佈小板法直接計算出雙體船受到規則波浪拍擊時所承受的波浪負荷，對船體進行應力分析，以探討浮動甲板對結構應力分佈的影響；另以凝縮法對船體進行模態分析及諧和反應分析，評估船體的動態反應特性及浮動甲板對上層結構抗震之功效；最後再選取船舯段及穿浪艏銜接部分進行結構最適化，以檢討橫搭甲板下橫向大樑的結構設計。整個分析的過程以有限元素分析軟體ANSYS為分析的工具。

Abstract
High transverse stability and loading capacity of catamaran emphasize the need for development in the advanced ship building field all over the world. To provide passengers a more comfortable environment, the floating deck structure has been introduced to isolate the vibration from main engine and propeller. The floating deck design reduces the transverse strength for the high-speed catamaran.
In this paper , a wave-piercing catamaran was selected as a study case. The HSC3D code is adopted as analysis tool for calculation of ship motion and wave loads. The Finite Element Method package ANSYS is used for stress analysis and structural optimization.
Three portions are contained in this paper :
1.Stress analysis. The wave loading approx mated by DNV (1996) design guide, and the press distribution on craft hull calculated by HSC3D , which based on the translating pulsating Green’s function theory, are considered. The distribution of von Mises’s stress on L, L and L sections are compared. The effects of floating deck on the strength of structure are examined.
2. Modal analysis and harmonic analysis are carried out by reduced method to evaluate the dynamic characteristic of ship with and without the floating deck. The reduction of vibration level by floating deck structure are discussed.
3. The submodel of middle part of catamaran is setup for stress analysis in finer mesh, and for structural optimization of the transverse webframe.

目錄
第一章、緒論……………………………………………….1
1.1研究動機及目的………………………………………1
1.2文獻回顧………………………………………………2
第二章、雙體船結構應力分析…………………………….4
2.1研究對象………………..………………………………4
2.2雙體船有限元素分析模型……………………………5
2.2.1雙體船有限元素模型………………………………5
2.2.2浮動甲板結構………………………………………6
2.2.3彈性支撐結構………………………………………6
2.3邊界條件………………………………………………8
2.4負載狀況………………………………………………9
2.4.1靜力負荷……………………………………………9
2.4.2 DNV設計負荷……………………………………..9
2.4.2.1舯拱、舯垂負荷……………………………….9
2.4.2.2水平橫向負荷………………………………….11
2.4.2.3扭轉負荷……………………………………….11
2.4.3波浪負荷……………………………………………12
2.5分析結果………………………………………………13
2.5.1靜力分析……………………………………………13
2.5.2舯拱、舯垂分析……………………………………14
2.5.3水平橫向分析………………………………………15
2.5.4扭轉分析……………………………………………15
2.5.5波浪分析……………………………………………16
2.6討論……………………………………………………16
第三章、雙體船結構有限元素動態特性分析……………38
3.1結構動態特性簡述……………………………………38
3.2模態分析………………………………………………42
3.2.1模態分析方法………………………………………42
3.2.2分析結果……………………………………………42
3.3諧和反應分析…………………………………………43
3.3.1諧和反應分析方法…………………………………43
3.3.2分析結果……………………………………………44
第四章、雙體船結構最適化……………………………….70
4.1最適化方法……………………………………………70
4.1.1次模型的選擇與精確度驗證………………………70
4.1.2次模型的建立………………………………………71
4.1.3次模型有限元素分析………………………………71
4.1.4設計最適化…………………………………………72
4.2分析結果………………………………………………..74
4.2.1次模型有限元素分析………………………………74
4.2.2設計最適化結果……………………………………75
4.2.2.1橫向肋骨斷面特性設計最適化……………….75
4.2.2.2橫向肋骨幾何形狀設計最適化……………….76
第五章、結論與建議………………………………………92
參考文獻 …………………………………………………..95
附錄一、雙體船主機資料…………………………………97

[1] T. E. Svensen , and S. Valsgard , 1993 , “Design Philosophy and Design Procedures for Large High Speed Craft” , Fast’93 .
[2] Svein Erling Heggelund , Torgeir Moan , and Stig Oma , 1999 , ”Global Structural Analysis of Catamarans” , Fast’99
[3] John F. Garside , Gary E. Horn , and Jer-Fang Wu , 1993 , ”Structural Analysis of SEC’s SES” , Fast’93 , pp.1543-1554 .
[4] Tadeusz JASTRZEBSKI , and Zbigniew SEKULSKI , 1993 , “Some Notes on “SES” Hull Structural Design According to Classification Rules“ , Fast’93 , pp.1511-1521 .
[5] American Bureau of Shipping , 1993 , “Analysis Procedure Manual for Dynamic Loading Approach (DLA) for Bulk Carrier” .
[6] 吳兆誠、鄭振興、吳華桐，1993，“超大型油輪結構之直接動態外力分析法”，第六屆中國造船暨輪機工程研討會，pp. 144-155。
[7] 方銘川、徐維君，1997，“小水面雙體船在航行中之船殼液體動壓力分佈”，行政院國家科學委員會專案研究報告。
[8] 聯合船舶設計中心，1992，“圓必型快艇耐海性能之研究”，經濟部科技發展專案。
[9] H.S. Chen , 1992 , “Dynamic Structural Responses of a Mono-Hull Vessel to Regular Waves” , Int. Shipbuild. Progr. , 39 , no. 419(1992) , pp. 287-315.
[10] 方志中，1997，“船艇在波浪中的運動與受力分析技術”，聯合船舶設計中心， 經濟部科技發展專案。
[11] 方銘川，1997，“波浪中船舶所受激盪力之三維解”，第十屆中國造船暨輪機工程研討會，pp. 196-199。
[12] Chih-Chung Fang , and Hoi-Sang Chen , 1999 , “Hydrodynamic Wave Loads of a Wave Piercing Catamaran in Oblique Waves” , Proceedings of Thirteenth Asian Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine Structures , pp. 397-406 .
[13] 聯合船舶設計中心，1998，“鋁合金雙體船基本設計分析技術”，經濟部科技發展專案。
[14] 陳冠吾，2000，”雙體船的整體結構分析”，國立台灣大學造船及海洋工程究究所碩士論文。
[15] 聯合船舶設計中心，2000，“船舶動態結構負荷與結構分析介面開發”，經濟部科技發展專案。
[16] 聯合船舶設計中心，1999，“浮動甲板之應用分析”。
[17] Svein Erling Heggelund , Torgeir Moan , and Stig Oma , 2000 , ”Transverse Strength Analysis of Catamarans” , Marine Structures , 13 , pp. 517-535 .
[18] Chang Doo Jang , Seung Il Seo , Sang Keun Kim , 1996 , “A Study on the Optimum Structure Design of Surface Effect Ships” , Marine Structures , 9 , pp. 519-544 .
[19] DNV , July 1996 , “Rules for Classification of High Speed and Light Craft ” .
[20] DNV , August 1996 , “Strength Analysis of Hull Structures in High Speed and Light Craft.” , Classification Notes No. 30.8.
[21] ANSYS inc. , 1996 , “ANSYS Release 5.3 user’s Manual” .
[22] MATH WORKS inc. , 1997 , “MATLAB Version 5 User’s Guide” .