船舶運動數值模式建立之研究（三）

船舶操縱性能模擬計算之應用除可輔助船舶設計外，亦可應用於港灣規劃、海上交通動線規劃、操船模式評估、海事鑑定評估分析等，同時其亦為操船模擬機之主要構成要素，因此各國之學術機構或船舶協會皆紛紛建構操船模擬系統，然而有關船舶操縱性能之項目繁多，影響因素亦甚複雜，如何建立一較完整且可靠之計算模式，均為各國的研究重點。船舶由外海航行至港口附近，乃至於進入港內，其所受外在之自然力，如風力、波浪漂流力、潮流力等將因地形水深及防波堤、碼頭結構存在因素之影響而發生變化，同時船舶航行及其運動亦將受海底底床效應及碼頭固定邊界影響，而船舶間之相互運動亦將影響其運動特性，凡此種種變化皆將使船舶之運動特性更為複雜，而不再像深海時之情況，本研究主要目的在於開發一套船舶操縱性能模擬系統，使其適用性更近似於實際港口或港內運作之情況，本研究之船舶操縱運動數學模式主要依據日本MMG之研究成果，探討船舶在港口附近以至於港內碼頭岸邊之運動。操縱模擬計算之基本構架下，討論項目主要可分為三大方面，其一為船舶特性方面，其包含船體流體力微係數、主機特性及舵力，第二項為自然環境之作用力，其包含風力、波浪力、潮流力，第三項為人為環境或自然環境邊界對船舶運動之影響，其包含淺水效應、拖船效應、岸際效應、船舶間之交互作用、繫纜效應。而以往之操船模擬系統大都僅著重於船舶特性之研究，對於自然環境之作用力較為忽略或將其簡單化，至於第三項之環境對船舶運動影響效應則更少考慮；本研究主要目的在於建立一較為完整之操船模擬系統，期能真實準確反應船舶進出港時之運動反應外，同時並拓展其適用範圍。本年度主要在於船舶於淺水中航行之計算，並考慮船舶於進退過程中在各項象限中之運動情形，並與虛擬實境系統進行結合操作。本年度執行結果並與前人相關研究及實測值相互比對，結果相當吻合，顯示本研究模式之正確性，應可應用於實際模擬中。