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環保自力造筏 組員： 系所:機械工程系 林立展、劉培鋒 粘修銘、曾建傑 許家菱、蔡傑勛 田佳佑、蔡柏祺 指導教授:蕭瑞陽 教授 中華民國103 5月 研究動機 • 現代船在水上的運作多靠電力帶動機械，科 技發達後往往忘記最原始的初衷， 常看到端 午節時的龍舟賽， 這也讓我對”船”產生了興 趣，一種靠”人力”驅動的船， 如何讓船平穩 的浮在水面上， 並穩定的行走，是我們組員 所要去探討的問題。 人力船介紹 • 龍舟 • 西式划船 • 獨木舟 • 龍舟和西式划船的差別 除了船隻的外形不同，最簡單的區分是：龍舟 是向前划，西式划船是向後划。 • 獨木舟 又稱划艇，是一種用單根樹幹挖成的小舟，需 要藉助槳驅動。獨木舟的優點在於由一根樹幹 製成，製作簡單，不易有漏水，散架的風險。 它可以說是人類最古老的水域交通工具之一。 雙體船 雙體船就是把2個瘦長的船體橫向連在一起組 成的船，船體間用甲板橋連接，各具獨立的推 動裝置， 在我們的研究中動力是由人力驅動。 雙體船 • 雙體船的每個船身的橫切面比單體薄，水阻 較少。 • 雙體船的龍骨無需配重，因此較輕。 • 雙體船的整體艦寛較闊，因此較為穩定，亦 可張更多的帆。 • 雙體船較為穩定，故此大風時較大機會保持 垂直。 浮力 • 漂浮於流體表面或浸沒於流體之中的物體， 受到各方向流體靜壓力的向上合力。其大小 等於被物體排開流體的重力。 浮力定律 • 又稱阿基米德定律，由阿基米德發現。 • 定律為：物體在液體（氣體）中所受浮力，等於所排 開的液體（氣體）的重力。根據浮力定律可以算出： 當物體飄浮或懸浮時，浮力等於物體的重力；但當物 體處於下沉狀態，浮力小於重力。 • 浮力(B) =物體在液體中所減輕的重量 =物體在空氣中重-物體在液體中的重 =物體所排開液體的體積*液體密度 =物體所排開的液體重 • 當物體浮時，其重力等於其浮力。當物體沉 時，其重力大於其浮力。物體浮沉與密度的 關 係 ： 已 知 B = F = W = m g = p vg 當 物 體 沉 時 ， 其 W>B ,所以(pV)物體g>(pV)液體g，基於g為 固定值，所以當二者V相等時（物體處於載 浮載沉），可得ρ物體> ρ液體，所以我們會 以液體及物體密度來決定該物體的浮沉。 阻力 • 阻力的種類 • 摩 擦 阻 力 ( f r i c t i o n a l d ra g ) ： 因 水 的 黏 性 所 產 生的牽制力 • 形 狀 阻 力 ( fo r m d ra g ) ： 船 體 設 計 不 夠 流 線 型 ， 而於後方發生渦流所產生的阻力。 大小比例約 20 : 10 : 1 • 興 波 阻 力 ( wave - m a k i n g d ra g ) ： 船 舶 前 進 時 ， 於艏艉產生規則的波浪所形成的阻力。 造船材料 • 隨著科學與工業的進步，往往由於材料的 發展，而使工程設計引起突破性的改變與 更新。造船為一綜合工藝，因此在考慮何 部位使用何種材料時，皆應做整體性之分 析、功能等等，以求因時、因地、因物均 有最佳之設計結果。 材料選用因素 • 操 作 性 ( O p e rat i n g C h a ra c te r i st i c s ) 如:船速、載重 、操舵性、耐水性等。 • 適 居 性 ( H a b i ta b i l i t y ) 如:空間之安排、振動、平衡等。 • 外 觀 ( A p p e a ra n c e ) 如:FRP、GRP製船外殼光滑美觀。 • 安 全 ( S a fe t y ) 如:強度、耐火性。 選用材料需求 • • • • • 廉價且有大量來源。 強度、剛性要大。 加工及接合性容易、且修補性良好。 水、油氣密性要好。 耐蝕性須優越。 • 其他:如低溫強度比重小等。 材料種類 • 鋼質材料 • 鋁合金 • 複合材料(FRP、 GRP) • 鈦合金 • 銅鎳合金 • 聚乙烯塑膠 • 帆布橡膠 • 木材 正平向上 船舶初穩度 結論 • 造一艘船真的很不容易，從設計、材料、 結構到各種不同機械性質的原理及分析， 我們現在的能力能做到的並不多，只能盡 力收集各種有關船舶的資訊並加入組員們 的構思再加上學長們先前的經驗 ， 各方資 訊融會貫通後，才有我們這次的結果，相 信我們造出的船絕對不會讓大家失望的 ! 參考資料 • http://zh.wikipedia.org/zhhk/%E9%9B%99%E9%AB%94%E8%88%B9 • http://www2.cna.edu.tw/961213/month/cna data/mm/19-4/19-4-11.htm • http://www.baike.com/wiki/%E5%AF%86%E5 %BA%A6 • http://www.baike.com/wiki/%E6%B5%AE%E5 %8A%9B