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研究生: 洪宜均
Hong, Yi-Jun
論文名稱: 半潛式運載船於波浪中之準靜穩度分析
An Analysis of Quasi-static Stability of Semi-submerged Ship in Waves
指導教授: 陳政宏
Chen, Jeng-Horng
方銘川
Fang, Ming-Chung
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: 2024
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 94
中文關鍵詞: 半潛船裝載船艦初穩度波浪靜水靜穩度曲線穩度安全
外文關鍵詞: Semi-submerged ships, Loading of a warship, Initial stability, Static stability curves for the waves and calm water, Stability safety
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  • 本文研究以船舶靜力學為基礎,經由理論分析探討半潛船裝載船艦作業過程之靜穩度,以取得其裝載作業過程之穩度特徵以及其裝載船艦瞬間與完全裝載船艦遭遇不同規則波浪下之穩度影響;為更確保裝載瞬間與完全裝載之穩度安全,亦進一步使用完整穩度規範標準進行穩度安全評估,以取得穩度安全之依據。
    本文分別採用兩艘參考船建立半潛船與被載船研究模型,利用三維繪圖軟體Rhinoceros 5之船舶輔助設計外掛程式Orca3D計算出半潛船在裝載作業過程中於不同吃水下之初穩度相關數值以進行初穩度分析;針對裝載瞬間與完全裝載以靜態穩度條件,模擬半潛船遭遇不同規則波浪下之船舶浮態,繪製出波浪下之穩度曲線,進行波浪下與靜水穩度曲線之比較,得出各規則波浪下對其之穩度影響。最後,進一步使用2008年國際完整穩度章程(2008 IS CODE)、美國海軍艦艇設計資料集第079章(DDS-079-1)進行評估,得出評估結果作為依據以保證穩度安全。
    綜合研究結果,發現在裝載被載船瞬間,兩船已接觸且視為一個體之情況下,有助於提升整體船舶的初穩度。而在載貨甲板出(入)水的階段,半潛船穩度達到最差,此時透過保持適當俯仰差能夠有效改善穩度。半潛船裝載的貨物將影響整體船隻重心高度,進而對其穩度產生重大影響。而對於裝載瞬間與完全裝載之兩情況,規則波浪1、2、3對半潛船的穩度影響並不大;但遭遇規則波浪4時,兩者都各別出現了較為明顯之差異影響。針對同樣兩情況進行完整穩度規範標準評估,結果顯示其靜穩度與動穩度安全評估皆完全符合規範。然而在半潛船執行作業時,由於作業海況及天氣要求較高,因此本文不建議於風級較差之情況下進行相關裝載作業。透過半潛船裝載船艦之穩度分析,有助於提供未來半潛船在船型設計、裝卸作業、穩度方面更好的安全性參考,亦具實際參考價值。

    Based on ship hydrostatics, this study probes into the static stability of the operation process of a semi-submerged ship loaded with a warship through a theoretical analysis to understand the characteristic of the stability of the loading process and the effect of the stability of the momentary loading and the full loading in different regular waves. The study then uses the intact stability regulations to make the estimations to further ensure the stability safety of the momentary loading and the full loading.
    The study has applied two sample ships to build research models for a semi-submerged ship and a warship to carry out an initial stability analysis of the loading process with Rhinoceros 5 and Orca3D. Under the conditions of the static stability for the momentary loading and the full loading, the study simulates the ship floating state of the semi-submerged ship in varied regular waves, draws the static stability curves for the waves, and compares the curves of waves and calm water. Finally, the study uses 2008 IS CODE and DDS-079-1.
    The results of the study reveal that these two ships seen as one unit when they contact each other help to raise the initial stability. The initial stability is the worst when the draft of the ship is equal to the main deck depth, while the stability can be improved at its appropriate trim. Cargoes influence the center of gravity of vessels and have the great effect on the stability. Under the two situations of the momentary loading and the full loading, the regular wave 1, 2, and 3 have weak effects on the stability, but in the regular wave 4, both have obvious effects respectively. The study uses the same two situations to estimate the intact stability regulations. The result shows they both meet the standards. However, the operation of the semi-submerged ship has higher demand for the weather and the sea state. Therefore, the study suggests avoiding operations in the poor Beaufort Scale conditions. The analysis of the stability of semi-submerged ships is practical value for reference.

    摘要 I Extended Abstract II 誌謝 XVII 目錄 XVIII 表目錄 XX 圖目錄 XXII 符號說明 XXIV 第一章 緒論 1 1-1 研究動機 1 1-2 文獻回顧 2 1-3 本文架構 4 第二章 相關理論介紹 5 2-1 船舶穩度原理 5 2-2 規則波浪之特徵計算 10 2-3 計算船舶穩度軟體分析方法 10 2-3-1 軟體介紹 10 2-3-2 軟體分析方法 11 2-4 2008年國際完整穩度章程介紹 11 2-5 美國海軍艦艇設計資料集第079章介紹 12 第三章 研究方法 14 3-1 參考船與研究模型建立 14 3-1-1 參考船幾何 14 3-1-2 半潛船模型建立 16 3-1-3 被載船與船架模型建立 17 3-2 電腦模擬分析設定與計算 19 3-2-1 分析條件項目 19 3-2-2 靜穩度分析方法 21 第四章 結果與討論 25 4-1 初穩度分析結果 25 4-2 船舯波峰、船舯波谷、靜水之穩度曲線比較 29 4-2-1 上浮19m比較結果 29 4-2-2 上浮17m比較結果 32 4-2-3 上浮6m比較結果 36 4-3 以2008年國際完整穩度章程評估之結果 41 4-3-1 上浮19m之靜穩度評估結果 41 4-3-2 上浮17m之靜穩度評估結果 42 4-3-3 上浮6m之靜穩度評估結果 43 4-4 以美國海軍艦艇設計資料集第079章評估之結果 44 4-4-1 上浮19m之動穩度評估結果 44 4-4-2 上浮17m之動穩度評估結果 47 4-4-3 上浮6m之動穩度評估結果 51 第五章 結論與未來展望 55 5-1 結論 55 5-2 未來展望 56 參考文獻 57 附錄 59

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