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研究生: 黃以丞
Huang, Yi-Chen
論文名稱: 後插式Suboff潛艦模型設計以及阻力試驗技術的確立
Design the Sting Mounting Suboff Model and the Confirmation for the Skill of Resistance Experiment
指導教授: 林忠宏
Lin, Chung-Hung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 70
中文關鍵詞: 後插式潛艦模型船模試驗阻力實驗不確定性分析
外文關鍵詞: Sting Mounting Suboff Model design, Ship model test, Resistance test, Uncertainty Analysis, Suboff
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  • 本研究要設計一套能使用於成大拖航水槽的後插式潛艦模型阻力試驗的機構和試驗方法。潛艦模型的外觀是依據suboff原設計尺寸比例加工製作,模型的裝設採用後插式的艉支架與拖航水槽的台車上的電動升降機固定,這種方式能改善傳統使用雙支架固定水下模型時,實驗對於自由表面升降干擾潛體壓力場的影響,除此之外,由於艉支架位於模型本體後方,所以不會影響前方模型本體在實驗時所造成的阻力,故實驗時不需要另外量測支架所造成的阻力。
    模型阻力的量測方式是利用模型本體和艉支架之間因受力所產生相對滑動,此時會擠壓測力計使其量測出模型實驗時的阻力數值。由於潛艦模型阻力實驗必須在水面下進行潛航狀態深度和潛望鏡狀態深度的實驗,因此需要設計用於安裝和拆卸潛艦模型所需的設備,並規劃其操作流程提高實驗的作業效率。本研究主要是比較並且分析Suboff潛艦模型機構在成大拖航水槽進行阻力實驗得到的數據以及美國DTMB水槽進行的阻力實驗數據,藉由此比較、分析數據來調整用於成大拖航水槽的實驗機構以及方法,其目的在於使成大拖航水槽具備進行後插式潛艦模型阻力試驗的能力,目前在有限的實驗數據中得到相當接近的結果。

    The mainly purpose of the research is to design a set of institutions and experimental methods for the resistance experiment of submarine model which which can be used in towing tank of NCKU. The shape of the model is made as the same scale of Suboff’s original design. This submarine model is mounting on carriage by a sting-strut. Sting-strut can improve the free surface lifting interference to submarine model’s pressure field by traditional strut. Because sting-strut is at the back of submarine model, so it do not affect the resistance of model during the experiment. That is why the experiment don’t need to deduct the resistance caused by sting-strut.
    The resistance of the model is measured by the relative sliding between the model and the sting-strut. Because the submarine model has to conduct the resistance test at Submersible depth and Periscope depth below the water surface. That is why we have to design the equipment for install and remove the submarine model and the processes for this experiment. So that the efficiency of the installation and removal to the submarine model can be increased. The result of the experiment data in NCKU towing tank and the experiment data American DTMB towing tank shows that in limited data obtained fairly close to the results.

    目錄 摘要 I ABSTRACT II 誌謝 VI 目錄 VII 表目錄 X 圖目錄 XII 符號表 XIV 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 本文架構 3 第二章 研究方法與相關理論 4 2.1 試驗場所與試驗儀器 4 2.1.1 拖航水槽和台車 4 2.1.1 溫度量測裝置 6 2.1.2 試驗儀器設置和測力計校正 6 2.2 實驗模型機構與實驗流程設計 9 2.2.1 模型外觀 9 2.2.2 模型艉部後插式支架設計 10 2.2.3 受力機構設計 13 2.2.4 模型抽水及防水機構設計 14 2.2.5 浮力支架機構設計 15 2.2.6 潛艦模型的浮心、重心以及配重設計 16 2.2.7 安裝和拆卸流程設計 17 2.3 Suboff潛體模型精確度測量掃描 18 2.3.1 量測目的 18 2.3.2 潛艦模型3D掃描 18 2.3.3 3D掃描誤差分析 19 2.4 阻力實驗 21 2.4.1 相關理論 21 2.4.2 實驗流程 23 2.4.3 數據擷取 25 第三章 潛艦模型阻力試驗結果與分析 26 3.1 後插式Suboff潛艦模型在潛航深度下的阻力試驗 28 3.1.1 裸船狀態下阻力試驗 28 3.1.2 裸船狀態下潛艦阻力試驗結論 42 3.1.3 全附屬物安裝狀態下阻力試驗 44 3.1.4 全附屬物安裝狀態下潛艦阻力試驗結論 51 3.2 後插式Suboff潛艦模型在潛望鏡深度下的阻力試驗 53 3.2.1 裸船狀態下阻力試驗 53 3.2.2 全附屬物安裝狀態下阻力試驗 55 第四章 不確定性分析 58 4.1 阻力不確定性(URT) 58 4.1.1 測力計的不確定性 58 4.1.2 測力計擷取數值的不確定性 58 4.2 溫度造成的密度(Uρ)和黏滯度(Uμ)的不確定性 60 4.3 速度不確定性 (UV) 60 4.4 潛艦模型阻力係數不確定性 60 4.4.1 潛艦模型摩擦阻力係數CF的不確定性 60 4.4.2 潛艦模型總阻力係數CT的不確定性 61 4.4.3 潛艦模型剩餘阻力係數CR的不確定性 61 4.5 試驗中的阻力不確定性和各項阻力係數不確定性 62 4.5.1 潛航深度+裸船狀態下試驗 62 4.5.2 潛航深度+全附屬物安裝狀態下試驗 63 4.5.3 潛望鏡深度下阻力試驗 65 4.5.4 不確定性分析結論 65 第五章 結論與未來展望 66 5.1 結論 66 5.2 未來展望 66 參考文獻 68

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