本研究將振盪曲形管波能轉換裝置架設於單繫纜式浮體結構物上，浮式結構物下方裝設導流翼板，而結構物並可自由轉動。受到波浪外力作用時，浮台能迎著波浪方向旋轉，使球形銣鐵硼磁石置於纏繞銅線之塑膠管內左右的自由擺盪，使纏繞銅線於塑膠管之線圈產生感應電壓，進而產生最大發電效果。本文研究方法以實驗為主，其改變實驗參數包括：波浪入射波高(H)、波浪週期(T)及結構物吃水深度(h)，利用造波水槽試驗找出最適合的參數並探討發電系統之最佳發電量。
由實驗結果得知：(1) 不同的沒水深度於不同週期及波高下會有不同的效果，以沒水深度為11.5公分，發電組R25週期為1.25秒時為最佳；發電組R37.5、R50週期為1.35秒時為最佳；(2) 隨著波高的增加，三管電壓值皆有增幅；(3) 整體而言，沒水深度(h)於11.5公分時，發電效果為最佳。

For an offshore platform structure applied to wave-energy conversion system, in order to catch the maximum waves to generate more powers, similar to wind-energy power generators, a range of angles for the devices normal to the propagating direction of incident waves is required, particular when the power converting system has directional preference. That is one essential reason why a single-mooring offshore platform system is so important in the development of an offshore wave-energy conversion system. The single mooring-system would allow the offshore wave-energy conversion system to turn freely in accordance to the action of strong directions of propagating waves and in this way, most energy induced form the incident waves can be caught and converted into reusable powers. The aims of this study, we use three different types of the PVC tubes as the model of the magnetic field and to lay on the floating structure. We tested in a single-mooring offshore platform system, and using the water-tank experiment to find out the best experimental design in different wave periods and floating structure in different water depth and to explore the best generating electric power system of generating capacity.

論文審定書 i
致謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 xxiv
照片目錄 xxv
第一章 緒論 1
1.1 研究目的及背景 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 台灣海洋能源發展現況 2
1.2.2 波浪能源轉換裝置 3
1.3 研究動機 5
1.4 本文架構 6
第二章 波浪發電系統設計理論 11
2.1 發電機基本原理 11
2.1.1 能量守恆 11
2.1.2 法拉第定律 11
2.1.3 庫侖靜磁定律 13
2.2 單擺理論 14
2.2.1 單擺運動方程式 14
2.2.2 滾動運動方程式 15
2.2.3 圓弧滾動之運動方程式 15
2.3 波浪性質基本假設 16
2.4 浮體結構物運動理論解析 17
2.4.1 發電組曲形管內之磁石運動方程式 17
2.4.2 浮體裝置發電組之運動方程式 18
2.5 一般浮體結構物外力項計算 19
2.6 浮台裝置電磁感應發電組最佳尺寸設計 22
第三章 模型實驗 24
3.1 模型相似理論及縮尺 24
3 .2 實驗模型製作 26
3.2.1 系統浮台及翼板製作 26
3.2.2 電磁感應發電組製作 26
3.2.3 系統平台製作 27
3.3 實驗儀器及設備 28
3.4 實驗佈置 30
3.5 實驗波浪條件 31
3.6 實驗參數設定 31
3.7 實驗步驟 32
3.7.1 波高計量測 32
3.7.2 張力值量測 32
3.7.3 電壓值量測 32
3.7.4 高速攝影機位移量測 33
3.8 磁石在纏繞銅線之曲形管內發電實驗流程 33
3.9 浮體結構物受外力產生位移實驗流程 33
第四章 實驗結果與討論 48
4.1 浮體運動試驗結果分析 48
4.2 附加發電機加速度分析 49
4.3 附加發電機之電壓分析 49
4.4 附加發電機之電功率分析 51
4.5 裝設電磁感應式發電組之錨定拉力分析 52
第五章 結論與建議 235
5.1 結論 235
5.2 建議 236
參考文獻 237
附錄A 電磁學方程式 239
附錄B 電磁式發電組之運動方程式 240
附錄C 浮體附加電磁式發電組之運動方程式 242
附錄D 影像處理 248

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