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風力作用下船舶受力及繫纜力之預警評估

風力作用下船舶受力及繫纜力之預警評估

書籍介紹

船舶繫纜之受力與船舶間的運動是一個非常複雜的問題。在風、浪作用下,繫泊於碼頭邊之船舶眾多纜繩中,那一條受力最大,受力多大,為高度複雜的非線性問題。本計畫利用水工模型試驗的方式,量測模型船在眾多風、波作用情境之下,繫纜船舶之纜繩最大受力。然後利用因次分析的方法,將這些情境的風、波條件,以及船型尺寸諸元,予以無因次化,再將這些無因次參數,丟到類神經網路進行訓練,試圖找出風、波條件、船型尺寸諸元,與纜繩最大受力之間的關聯函數關係。
經實驗發現,對於繫泊於港內碼頭之船舶而言,在颱風之強風正在吹襲的情況下,波浪對船舶繫纜力的影響遠小於風的影響,故在我們建立的模式中,暫且不需要輸入波浪條件。而和國外文獻比對,本計畫所量測之風對於船舶作用力,有相當高的可信度。本計畫製作兩艘模型船,考量兩種不同繫纜方式、5
種風向、多種吃水載重條件與風速條件,總計完成244個情境之試驗。最後將類神經網路訓練的結果,分別建置貨櫃輪與油輪之船舶繫纜力預報模式。
本計畫所建置之船舶繫纜力預報模式,將可提供給各港務公司、各港口之營運管理層、各海運公司與各帶解纜公司,於颱風來臨時,可透過此預報模式,預先評估船舶之繫纜力,降低發生斷纜之風險,進而減少颱風造成之災損。

目次

中文摘要 ........................................................................................................ I
英文摘要 ...................................................................................................... II
圖目錄 ......................................................................................................... VI
表目錄 ......................................................................................................... XI
第一章緒論 .............................................................................................. 1-1
1.1 研究動機 ..................................................................................... 1-1
1.2 研究目的 ..................................................................................... 1-7
1.3 研究內容與工作項目 ................................................................. 1-7
1-4 文獻回顧 ..................................................................................... 1-7
第二章防颱規定與船舶斷纜事件 .......................................................... 2-1
2.1 國內各港務公司防颱作業規定 ................................................. 2-1
2.2 國內各港務公司船舶繫泊作業要點 ......................................... 2-4
2.3 靠泊船型繫纜方式 ..................................................................... 2-6
2.4 船舶斷纜事件蒐集及分析 ....................................................... 2-10
2.5 蒲氏風力級數 ........................................................................... 2-19
第三章研究方法 ...................................................................................... 3-1
3.1 因次分析 ..................................................................................... 3-1
3.2 水工模型試驗 ............................................................................. 3-7
3.3 類神經網路 ............................................................................... 3-12
第四章模型試驗與分析 .......................................................................... 4-1
4.1 模型相似度與正確性之探討 ..................................................... 4-1
4.1.1 Isherwood(1972)公式 .......................................................... 4-1
4.1.2 藤原敏文等(2005)公式 ...................................................... 4-2
4.1.3 港灣構造物設計基準(2011)公式 ...................................... 4-3
4.1.4 試驗結果與公式計算值之比較 .............................................. 4-3
4.2 波浪作用力之試驗分析 ........................................................... 4-10
4.3 風力作用下之繫纜力量測 ....................................................... 4-21
4.3.1 貨櫃輪在風力作用下之繫纜力 ............................................ 4-21
4.3.2 油輪在風力作用下之繫纜力 ................................................ 4-29
第五章繫纜力預報模式之建置與測試 .................................................. 5-1
5.1 貨櫃輪繫纜力預報模式 ............................................................. 5-1
5.1.1 類神經網路之訓練結果 .......................................................... 5-1
5.1.2 繫纜力預報模式 ...................................................................... 5-3
5.2 油輪繫纜力預報模式 ................................................................. 5-7
5.2.1 類神經網路之訓練結果 .......................................................... 5-7
5.2.2 繫纜力預報模式 .................................................................... 5-11
第六章結論與建議 .................................................................................. 6-1
6.1 結論 ........................................................................................... 6-1
6.2 建議 ........................................................................................... 6-2
6.2 成果效益及後續應用情形 .......................................................... 6-3

編/著/譯者簡介

本所主辦單位:港研中心
主管: 朱金元
計畫主持人:洪維屏
研究人員:蔡立宏
合作研究單位:國立嘉義大學
計畫主持人:吳南靖
研究人員:魏志強、蔡加正、吳冠德

序言/導讀

船舶繫纜之受力與船舶間的運動是一個非常複雜的問題。在風、浪作用下,繫泊於碼頭邊之船舶眾多纜繩中,那一條受力最大,受力多大,為高度複雜的非線性問題。本計畫利用水工模型試驗的方式,量測模型船在眾多風、波作用情境之下,繫纜船舶之纜繩最大受力。然後利用因次分析的方法,將這些情境的風、波條件,以及船型尺寸諸元,予以無因次化,再將這些無因次參數,丟到類神經網路進行訓練,試圖找出風、波條件、船型尺寸諸元,與纜繩最大受力之間的關聯函數關係。 經實驗發現,對於繫泊於港內碼頭之船舶而言,在颱風之強風正在吹襲的情況下,波浪對船舶繫纜力的影響遠小於風的影響,故在我們建立的模式中,暫且不需要輸入波浪條件。而和國外文獻比對,本計畫所量測之風對於船舶作用力,有相當高的可信度。本計畫製作兩艘模型船,考量兩種不同繫纜方式、5 種風向、多種吃水載重條件與風速條件,總計完成244個情境之試驗。最後將類神經網路訓練的結果,分別建置貨櫃輪與油輪之船舶繫纜力預報模式。 本計畫所建置之船舶繫纜力預報模式,將可提供給各港務公司、各港口之營運管理層、各海運公司與各帶解纜公司,於颱風來臨時,可透過此預報模式,預先評估船舶之繫纜力,降低發生斷纜之風險,進而減少颱風造成之災損。

分類 其他詳細資訊
  • 出版品網址(線上版或試閱版):連結
  • 適用對象:成人(學術性)
  • 關鍵詞:船舶繫纜、無因次化、類神經網路
  • 附件:無附件
  • 頁/張/片數:316
授權資訊
  • 著作財產權管理機關或擁有者:交通部運輸研究所
  • 取得授權資訊:聯絡處室:交通部運輸研究所港灣技術研究中心 姓名:周于楨 電話:04-26587150 地址:台中市梧棲區中橫十路2號