Entries by Janet Tsai

海事工程打樁隔音技術

目前海事工程基礎樁底型式以鋼結構物最為常見,然而這些海事工程基礎大多需要進行打樁施工,通過撞槌進行敲擊使得鋼管樁柱插入海床來穩固基礎,而這些打樁所敲擊的能量則會多以聲波的型式往四處傳遞,對於生活在附近海域之生物產生了嚴重的影響。 隨著環保意識的抬頭及為了保護原生地的生物,此工程施工噪音也被列為海洋環境汙染源之一,而聲波在水裡的傳送速度為每秒1490公尺,約為在空氣中每秒傳送速度的4.5倍之多,海事工程施工之噪音聲波的傳遞範圍可達數公里遠,由於影響範圍廣泛,因此有許多專家以不同種方式來減低此聲音的強度,以降低施工時噪音對海洋生物的傷害。 依照目前世界現有及正在發展降噪音技術而言,大致可分為數種方式進行降噪,一是針對聲音的來源著手改善、二是針對聲音傳遞的路徑進行改善,其方式如下所示: 圖1 噪音防制分類圖 針對上圖之噪音防制,我們可分成兩種方式並介紹: 一、聲音來源 1. 樁體、撞槌設計 施工打樁時所產生的振動與噪音等問題,針對樁體與撞槌的減噪設計為最主要降低音源的辦法,常見之撞擊式撞槌由於所產生的噪音太過劇烈,且隨著工藝技術及製造能力的提升,因此有許多別於撞擊式設計的操作方式出現,如液壓式、振動式等方式,且更精良的打樁方式皆能提升更好的工作效率,由於所使用的能量較低所以間接的降低了聲波的能量,進而降低噪音。 2. 吸音棉、吸音墊 吸音棉與吸音墊有分成放置在樁體及撞槌兩種,其原理為增加在施工時樁體或撞槌的總阻尼力,進而降低樁體或是撞槌所產生的振動行為,降低幅射音的產生。   圖2 吸音棉與吸音墊放置位置示意圖 3. 樁體材料 樁體材料也是可降低噪音聲源的方式之一,如改進樁體設計,選用高分子材料或高阻尼材料放置在樁體內部做為夾心,來取代原有之全部普通鋼所製的機件,藉由材料的阻尼力來吸收撞擊時的能量,來降低樁體產生的振動幅度,進而降低樁體的輻射音。 二、聲音路徑 1. 氣幕簾(Air Bubble Curtain) 氣幕簾水下隔音技術已發展相當成熟,並在歐洲有許多離岸打樁施工工程皆有在使用,其原理為聲音能量在水中傳遞碰到氣泡時,就像是撞擊到一面牆壁般而產生聲音反彈的現象,而真正能量衰減之主要原因為,當氣泡內部壓力比外界大時氣泡的體積會膨脹,但碰到了聲音的音壓後體積會變小,這一往一復的壓力改變使得在氣泡表面產生了細微的振動行為,進而吸收了外部的聲音能量,其氣泡表面振動過程中外部聲音損失的能量會變成熱量,熱量再藉由外部環境的液體吸收,因此當聲波通過了數層氣泡層後能量大大的折損,進而降低了打樁時所產生的聲音強度。 圖3 氣幕簾氣泡示意圖 2. 雙層樁(Double Pile) 雙層樁的設計為在樁體內部設計以空氣為夾心,並以兩個同心圓樁柱做為夾層,在敲擊時只敲擊內樁且內樁的底部已插入在土壤的情況下,撞擊的能量與振動能被土壤大量的吸收,由於空氣夾層之原因,所以打樁時所產生的撞擊能量比較無法由外樁直接傳遞至外界,因此降低了振動的輻射音。 圖4 雙層樁設計示意圖 3. 阻尼器(Hydro Sound Dampers) 阻尼器系統是在樁體外部圍上一網狀物並在網上附著高彈性材料製作的空氣薄層,網狀物最上層部分放置浮體物、底部放置一沉體,使整個樁體被阻尼器系統圍住來阻隔聲音傳遞的路徑,此系統的優點為不會隨著洋流的影響而降低降噪的能力,在有洋流的環境中比氣幕簾的氣泡還來的容易控制。 圖5 阻尼器佈置設計圖 資料來源: 1. Underwater Noise Reduction of Marine Pile Driving Using a Double Pile 2. Sound […]

2016高雄國際海事船舶暨國防工業展

繼今(2016)年三月造船界每兩年一度的盛事「台灣國際遊艇展」在高雄展覽館展出之後,我國首次舉辦有關海事船舶及國防工業展,定名為「2016高雄國際海事船舶暨國防工業展」,於9月14日至17日於同一地點展開。這次展出適逢新政府上任之後力推國艦國造、潛艦國造等政策,以期創造南部的造船產業,因此別具意義。本次展覽總計165家參展單位,參展單位包括國防部、海巡署、學界、研究單位、造船廠、國內外裝備與零組件廠、國內外裝備系統商與海事工程業者,期望對於我國造船產業能有產生激勵效果。 台灣造船產業是我國重要的傳統產業,靠著創新研發與不斷的品質精進,占有舉足輕重的地位。歷經多年的發展與努力,我國在水面船艦的生產上已建構出國艦國造基本能量,國防產業具有國家安全與經濟發展上的重要性,第一屆「高雄國際海事船舶展暨國防工業展」主辦單位為台灣區造船工業同業公會,經官方統計資料,本次展覽總計165家參展單位,參展單位包括國防部、海巡署、學界、研究單位、造船廠、國內外裝備與零組件廠、國內外裝備系統商與海事工程業者等。 開幕當天高雄市副市長史哲偕同國安會秘書長吳釗燮、國安會副秘書長陳文政、國防部部長馮世寬、國防部副部長李喜明、科技部部長楊弘敦、海巡署署長李仲威,以及高雄市議長康裕成、台灣區造船工業同業公會理事長韓碧祥、台灣造船公司董事長鄭文隆、台灣區航太工業同業公會理事長廖榮鑫等貴賓共同出席。展覽期間劉世芳、林岱樺、邱議瑩、趙天麟、邱志偉、許智傑、黃昭順等多位立委也蒞臨現場。 本屆展期因遇強颱順延至9月16-17日開放專業買家先行入場,吸引國內外原訂「艦艇設計、綠能科技、船用技術」等八大主題研討會則取消舉行。9月18日,則開放一般民眾入場參觀。為了讓國人對國艦國造政策與海軍任務有更進一步的了解,國防部安排由國內造船業建造的軍艦做為開放參觀的主角,新濱碼頭則於9月18日,開放全球服役最久的「海獅」潛艦,以及在地的台船高雄總廠建造自製的「磐石」油彈補給艦參觀。 本屆展覽參展廠商屬性包括船舶設計公司(如:財團法人船舶暨海洋產業研發中心)、船舶建造廠(如:台灣國際造船股份有限公司、中信造船股份有限公司、慶富造船股份有限公司、龍德造船工業股份有限公司等)、戰鬥系統商(如:中科院等)、載台裝備商(如:L3、協聚德、建大機電等)、俥葉與軸系商(如:宏昇螺槳、宏昌螺槳等 ),其中主要重要特色廠商介紹如下。 船舶中心身為國內專業船艦設計單位,扮演政府政策執行與產業輔導角色,近年積極配合政府國艦國造及離岸風電之政策目標,在本次海事展中展現其專業船艦設計能量與重要實蹟。國防船艦部分,船舶中心運用歷年累積之專業能量,完成如迅海級匿蹤飛彈巡防艦(沱江艦)及新一代海軍油彈補給艦(磐石艦),並協助海巡署規劃設計於國內建置2艘3,000噸級巡防救難艦(宜蘭艦、高雄艦,中信集團建造),藉由國內自行規劃、設計與建造,不但節省建造成本,也豎立典型海洋國家應有自行開發、建造、維修整補高性能公務船艦能力的典範,如圖1所示。 圖1:船舶中心展現船艦設計能量與實績 離岸風電部分,船舶中心展示最新開發離岸風場建設所需之自升式安裝船、高耐海性能人員運輸船、離岸風電浮動式平台等設計成果,如圖2所示,以及風場開發所需之船舶海上動態定位系統、水下環境監控系統等開發成果,展現船舶中心全力支持2025年離岸風力設置量達到3GW之政策目標。此外,船舶中心也展示其產品開發能力,展示可大幅提升既有水上摩托艇救援效率之緊急救護套件,預計可為未來水上救援及相關遊憩產業帶來新契機。 圖2:自升式安裝船設計 國家中山科學研究院此次參與海事展,配合政府「國艦國造」產業政策及大會展覽主題,主要主題區分為三大項:在「艦用武器系統」,包含艦用戰鬥指管系統、天弓三型飛彈、雄風三型反艦飛彈及海劍羚飛彈系統等;「雷達通訊及水下科技」部分,包含安全防護雷達、LPI導航雷達、岸際雷達、高效能3D產生系統等;「光電材料與能源」,包含複合材料、防火橡膠材料、特用雷達角反射器、充氣式空飄角反射器等。多項武器裝備均為首次移師高雄展出,內容豐富多元。 台灣國際造船股份有限公司身為國內唯一具有大型複雜軍艦設計能量及建造實績之船廠,且經國外潛艦專家團隊(含德國及美國)評估為國內唯一具有設計及建造潛艦潛力之船廠,身為造船廠龍頭,台船董事長鄭文隆表示:「我們準備好了」,力推「潛艦國造」,初次展出的MIT潛艦模型,如圖3所示,並希望能於8年內(113年01月01日)完成首艘原型艦下水之目標,更扮演造船產業領頭羊角色,結合國內外相關技術與裝備業者及法人,投入潛艦技術及裝備系統之研製,簽署支持潛艦國造發表共同聲明,如圖4所示,簽署廠商包括財團法人船舶暨海洋產業研發中心、國家中山科學研究院、東元電機股份有限公司、銘榮元實業有限公司、宏昇螺旋槳股份有限公司、L-3公司、洛克希德馬汀全球有限公司等,邀集國內外廠商共計35家廠商進行聯合簽暑,共同帶動經濟活絡與提供就業機會,共同為我國自製防禦性潛艦催生,務以潛艦國造案順利奠基為使命,實現海洋強國富國理念,創造台灣經濟與國防自主之目標。 圖3:台船公司展示之潛艦模型 圖4:造船產業支持政府「潛艦國造」政策共同聲明 L-3 MAPPS公司在本屆展出船舶整合載台管理系統(Integrated Platform Management System, IPMS),L-3公司於該系統領域為全球領先,當今所有軍艦皆有使用IPMS,如圖5所示,它提供了統一的控制權,包涵船舶推進系統、電力管理系統、損害管制系統、輪機系統、輔機系統、自動平衡系統、閉路電視系統、船上訓練系統與整合艦橋系統,特別在於緊急狀況時,L-3 MAPPS更率先為軍艦使用圖形的顏色機械控制,透過人體工程學設計的彩色圖形頁面,讓屏幕被設計僅提供必要訊息給操作者。 我國推動「國艦國造」政策在關鍵裝備的設計與生產較無問題,主要困難在如何達到系統整合Know-How,然而IPMS無疑是國內需要發展重要項目之一,需積極與國外技術領先單位合作,需要更多週邊硬體設備、指管、通信、偵蒐、電子等戰系軟體核心能量,及整合各單元的技術,此次高雄國際海事船舶暨國防工業展,在政府與民間齊心下,將有機會開啟更多周邊硬體生產合作大門。 圖5:船舶整合載台管理系統架構 東元電機股份有限公司在設計與製造馬達領域有豐富經驗,早於1995年4月併購美國西屋馬達公司資產與股份,同時掌握美國西屋馬達技術能力、專利權與研發能量,更為國內技術領先,配合政府「國艦國造」產業政策,本屆高雄國際海事船舶暨國防工業展與關係企業安華機電工程聯合展出船舶用主推進馬達與監測系統,展現客製化馬達的強項,如圖6所示,尤其在船艦主推進馬達與輔機馬達,包括東元製造的AC/DC複合式的船舶主推進馬達,不但符合ICES209國際標準,同時交直流轉換達到最佳運轉效能並兼具靜音、省能效益。 東元馬達於國際船艦皆有豐富之實績,實績內容包括挪威大型海研船、美軍航空母艦級驅逐艦與我國國造之海研五號,為響應「潛艦國造」政策推動與在特殊推進馬達與輔機馬達的實裝經驗,東元電機股份有限公司特別參與「潛艦國造」聯合簽署聲明書,經完整經驗也為國內「潛艦國造」政策挹注一份信心。 圖6:東元電機展示船舶推進馬達能量