本中心建立船艉艉跡流對螺槳影響而產生噪音之分析技術,主要目的為建立一數值程式技術,預測螺槳運轉於船艉非均勻跡流時,非空泡螺槳之非定常力對遠場造成之噪音。所考慮之非定常力為螺槳軸向推力與切向扭矩力。其中所考慮之非定常力相當於等值之偶聲源強度,並應用FLUENT發展的黏性流分析程式計算螺槳於非均勻入流中作動所產生之非定常力;藉此分析來改善船體線型及附屬物配置,以優化進入螺槳的流場,降低因非定常力產生的螺槳噪音。
技術成果
➢ 潛艦、螺槳幾何與網格建立,並模擬設計船速下之阻力與艉跡流,使誤差值小於2%以內。
➢ 開發時域偶聲源輻射噪音計算程式,將自推狀況下螺槳的壓力變化轉成偶聲源強度,進行潛艦的螺槳噪音分析
➢ 進行附屬物的設計改良,使螺槳入流較均勻,螺槳噪音音 壓下降40%。
船艦耐波性能分析
船艦在海上航行時,因到受來自各方向海洋風浪的影響,會產生極為複雜、不規則的運動,耐海性能分析即可了解船艦受風浪影響下的運動表現。
船艦的耐海性能涉及儀器與裝備的操作性能及人員工作效率及士氣,對於執行任務的能力影響甚巨。因此如能在船艦設計初期便針對耐航性能進行分析計算,就能進行設計改善或是後續航行安全評估建議。
在此運動分析上,船舶中心具備數種不同計算工具,可針對在各類型船舶選擇適當的計算工具,進行在各種航行條件下的運動性能計算,並提供船艦耐海性能預測分析與建議。
船舶減橫搖穩定翼控制系統
船舶減橫搖穩定翼系統包括一對安裝在船殼兩側的主動式控制翼面及智慧型控制核心,可自動抑制因風浪所造成之橫搖力矩,減低船舶於風浪中的橫搖運動而提昇航程中的舒適度。
本控制系統除了注重硬體系統穩定度之外,在核心軟體的設計上,以人工智慧自動依船速及海況分析出最適當的控制參數,組合成兼具高功能與高強韌性抑制橫搖之穩定翼控制系統,並可藉著分析實船運作時的記錄檔,來了解穩定翼在各種海況下的實際運作性能,進一步調校系統達到最佳效能。
(本產品控制系統已申請中華民國專利)
系統特性
➢ 內嵌式電腦搭配rt-linux核心,系統穩定性高,體積小效能高。
➢ 智慧型控制核心,可依航速及海況自動調整最適控制參數,發揮最大減搖功效。
➢ 可依船隻大小選擇數位或類比訊號傳輸,兼顧成本及性能要求。
➢ 操作介面單純易學,並可依船東需求增加或修改特殊功能。
➢ 由國人自行研發生產,技術完全掌控,壽期內維修保養有保障。
➢ 交貨期短,售後服務佳。
波浪中附加阻力分析技術
航行在波浪中的船舶,受波浪之作用,將產生流體動態作用力,此動態外力可分為兩大部份:
- 振盪型外力:如一階波浪幅射(Radiation)及繞射(Diffraction)波浪力。
- 非振盪型外力:即因船舶與波浪間的非線性效應,而相應產生之二階非線性波浪力,如風浪中增加阻力(Added Resistance)。
一般而言,風浪中增加阻力在傳統作法上,並不予以精算,而係總和劃歸至馬力餘裕(Sea Margin)概念,予以補償;當前全球節能減碳的呼聲高漲,對於船舶性能、能源效率的要求日趨嚴格,因此傳統船舶阻力的粗略算法,將受到挑戰。
本中心研究的首要目標即在建立船舶風浪中水下船型阻力性能分析技術,惟風浪中增加阻力屬高階非線性問題,因此具有相當之困難度。基於設計工具須快速、合理的前提下,採用二維截片法搭配Lin & Reed之遠場法為基礎,並輔以Fuji & Takahashi之短波修正式,提出組合式波浪中增加阻力計算法;本計畫廣蒐測試船型,包括高速船、油輪與貨櫃船等,進行波浪中附加阻力實驗與計算的驗證比較,藉以反應本研究提出計算法的精度與應用範圍。
各船型波浪中附加阻力計算與試驗值之比較
各船型計算與試驗值之峰值附加阻力(各船速平均)比較
運動負荷及結構反應
本航速-航向極座標圖乃利用二維(usddcmo)或三維(hsc3d)運動理論對船舶在某一設計海象的運動性能作一完整分析。 此三維小板數值法(hsc3d)可分析高速穿浪型雙體船在波浪中之六個自由度運動,可完整考慮船速及兩船體間流體複雜之干涉效應,理論計算並經包含斜浪海況之船模試驗之驗證。
本中心發展了整合船體運動與受力分析及有限元素結構分析兩項技術的結構分析系統usddc/fipsas。其主要目的在於確認船體結構在波浪作用下之強度,特別是對於新型或特殊船舶的設計,更有其實際需求。
船體在波浪中的運動及波浪作用等受力狀況,經轉換至有限元素分析模型的網格後,即可進行全船有限元素分析,計算船體結構在波浪中瞬間的受力反應。
對任何需要的部位可以較細小的網格配合局部負荷及由全船分析結果取得的邊界位移,對局部結構做更進一步的分析。
➢ 航速 – 航向極座標圖(橫搖)
➢ 高速穿浪型雙體船耐海性能分析
➢ 船舶在波浪中運動與受力分析
➢ 斜浪中高速船之波型
➢ 局部結構有限元素分析