WW的水下研究的问题

國科會海工學門水下技術領域規劃
                                                
                                                     10/01/2002 定稿
壹 前言:
        國科會海工學門水下技術領域最早於民國82年公告了六大項關鍵水下技術, 經過多次的座談會及討論,廣徵意見, 於民國88年12月彙整規劃七大項整體規劃項目, 分別包含:

(一)水下聲學技術應用,
(二)水下通訊技術,
(三)水下載具動力系統,
(四)水下載具操控及導航系統,
(五)水下輔助作業裝置,
(六)水下感測元件技術
(七)載人潛航器系統.
此七項整體規劃內容為界定水下技術領域之研究範疇之依據, 申請計劃屬於這七大項者,將優先考慮.
        自民國90年起, 國科會推動未來研究方向鼓勵國際大型合作研究案,以及推動與國內產業發展及國內迫切亟須發展之研究案這兩大方向. 依據此兩方向, 以及現有人力資源之情形下, 於民國九十一年三月十二日星期二於成大造船系會議室, 邀請各各大學相關水下研究人員討論未來規劃重點之方向, 會中以前七項為基礎並於會後蒐集各校之意見, 整合歸納出以下三項為未來三年之首要重點方向.

(一) 水下感測元件及系統之研發

(二)整合水下學門及造船學門人才,投入水中潛航器潛艇之開發

(三) 推動國際合作大型水中聲學計劃(ASIAEX, Asian Seas International Acoustics Experiment)---水中聲學實驗與應用(已在執行中, 預定執行期間為兩年)
針對目前所規劃之內容,有三點必須加以說明:
1. 重點規劃內容方向, 供計劃審查參考之依據
2. 計劃提出, 只要為規劃內容, 可以不分整合型計劃或個別型計劃提出
3. 規劃之預期目標, 這三方向有具體之研究成果或在三年後可將成果接軌成推動產學合作計劃之基礎

貳 未來三年研究重點方向
       
(一)        水下感測元件及系統之研發

背景發展:
   水下感測元件是水中技術之關鍵元件, 國內除中科院萬象館發展外, 學術界在此研究領域上,相關成果不多，以致推動實驗量測有技術上之困難. 民國90年10月27日聯合報報導 中美合作監聽中共潛艇計劃, 建立海底監聽柵欄, 雖然計劃只是規劃狀態, 可以看出水中音響元件等相關感測元件發展之空間.  這些感測元件除軍事上之用途外, 在產業經濟上亦有其應用價值,如: 水下測深儀, 魚探器亦可為國內漁業界提供技術及服務,而超音波檢測儀器和影像系統都是水下音響感測元件之應用,在醫學上都是高經濟價值之產品.　因此開發水中音響感測器等相關感測元件是高經濟價值之投資, 國科會可積極推動相關研究.
水下感測系統及元件的開發，業經海工學門多次討論，早有共識，由於水下感測元件為整合技術，需配合多項科技及海洋環境才能有效運用。

建議之研究項目為:
1.        水下聽音器之元件開發, 包含: 元件設計,陣列元件設計及製造流程之研發
2.        水下聽音器之特性研究, 如: 元件材料之特性, 電聲偶合之特性, 機電匹配性, 元件聲阻抗之匹配性等
3.        測深儀或魚探機系統之開發, 包含:
(1)        整體系統之電路設計(電源, 控制, 訊號處理及顯示單元)
(2)        整體系統之機械設計(結構安裝及測試, 聲窗透音及濾波測試)
4.  測深儀或魚探機系統之校正(包含元件之校正)
5.  水中作業系統之感測系統研發（環境量測工作系統狀態感測、定位、影像、感測融合＜sensor fusion＞）
預期目標:
（1）建立並掌握水下音響感測元件之設計能力及關鍵製造程序
（2）建立水下作業系統之感測元件及系統之設計、製作、組裝及量測之能力。
（3）完成感測元件之基本測試：如頻率響應, 方位感應等
（4）發展相關量測聲訊之訊號處理,以及系統測試平台
（5）協助漁業界發展水下音響應用儀器,如: 魚探機,測深儀等
（6）建立水下作業系統自動化操作模式，協助廠商及研究單位發展自動化之水下作業系統。
(二)        整合水下學門及造船學門人才,投入水中潛航器之開發(預備與產學合作計劃接軌)

背景發展:
        國內造船業在國際環境之衝擊下, 船廠面臨極大之生存壓力, 早於三, 四年前民間業者就提出希望能國家能協助發展水中潛航器之技術, 近期國內又陸續傳出要向國外購買潛艦之消息, 而國內目前為之仍無潛艦之設計,製造之能力. 然而, 大型潛艦之發展, 國家有政策之考量, 不易自行開發.
然而經濟效應高,及業者所需求之小型水中潛航器, 卻值得國科會率先積極投入發展. 尤其目前許多造船人才及水下技術人才, 可以讓此一計劃更具可發展性
建議項目:
1.        水下潛航器之浮潛系統之研究與模擬
2.        水下潛航器之三維操縱與模擬
3.        水下潛航器之安全逃生系統之研究
4.        水下潛航器之推進操控系統之研究
5.        水下潛航器之動力系統之研究
6.        水下潛航器之結構設計（含透明玻璃）
7.        水下潛航器之水中通訊與導航
8.        水下潛航器之實驗相關技術
研究方法:
1.以產學合作方式進行,業界提出設計圖及製造相關之問題
2.藉由業界或由資料蒐集獲得水中潛航器之設計圖
3.由設計圖進一步由學界進行初步之各種分析,包含:結構分析, 操船控制, 重量分析,維生安全系統之分析等
4.相關重要製造技術之先期評估及開發

預期目標:

---掌握先期水中潛航器之分析技術,提供業界參考
---探討水中潛航器之製造之關鍵技術,掌握相關之製程技術
---建立相關技術之先期開發

(三)推動國際合作大型水中聲學計劃, 亞洲海域國際聲學實驗(ASIAEX, Asian Seas International Acoustics Experiment)--- 「水中聲學實驗與應用」重點規劃(已在執行中, 預定執行期間為兩年)

背景發展:
        此國際合作計劃是1995年起美國主導推動海洋科學-國防科技計劃, 早期我國參與之學者專家, 以自然處海洋環境為主之研究團隊, 自民國90年起研究團隊已改由為工程處水中聲學之研究團隊為主. 民國90年四,五月間,此合作計劃分別在南海以及東海進行了大型之量測, 就單獨水中聲訊之資料就有大約700GB 的資料. 可提供10年以上之聲學相關研究.
        此國際合作計劃, 已進入最重要之分析階段,藉由國際合作之意見及經驗交流,可以在最短的時間內,提升我水中聲學之國際水準.

本規劃為期三年，目標為從事水中聲源定位、海洋聲音傳播、背景噪音、散射及混響之實驗研究。水中聲學團隊自90年起參與亞洲海域國際聲學實驗，對於實海域聲學實驗有初步的學習。規劃台灣附近海域為實驗海域，規劃之實驗為：

1.        水中聲紋辨識及定位實驗
2.        水聲傳播實驗
A.        三維水聲傳播
B.        內潮對音傳之影響
3.        水聲散射與迴響實驗
4.        水中背景噪音實驗
5. 流體噪音實驗。
預期目標：
1.        建立水聲實驗能力
2.        完整掌握重要相關海域之音響環境，可為相關水聲系統設計之基礎（水下監聽系統－國防或民生應用）
3.        國際期刊論文發表國科會海工學門水下技術領域規劃
                                                
                                                     10/01/2002 定稿
壹 前言:
        國科會海工學門水下技術領域最早於民國82年公告了六大項關鍵水下技術, 經過多次的座談會及討論,廣徵意見, 於民國88年12月彙整規劃七大項整體規劃項目, 分別包含:

(一)水下聲學技術應用,
(二)水下通訊技術,
(三)水下載具動力系統,
(四)水下載具操控及導航系統,
(五)水下輔助作業裝置,
(六)水下感測元件技術
(七)載人潛航器系統.
此七項整體規劃內容為界定水下技術領域之研究範疇之依據, 申請計劃屬於這七大項者,將優先考慮.
        自民國90年起, 國科會推動未來研究方向鼓勵國際大型合作研究案,以及推動與國內產業發展及國內迫切亟須發展之研究案這兩大方向. 依據此兩方向, 以及現有人力資源之情形下, 於民國九十一年三月十二日星期二於成大造船系會議室, 邀請各各大學相關水下研究人員討論未來規劃重點之方向, 會中以前七項為基礎並於會後蒐集各校之意見, 整合歸納出以下三項為未來三年之首要重點方向.

(一) 水下感測元件及系統之研發

(二)整合水下學門及造船學門人才,投入水中潛航器潛艇之開發

(三) 推動國際合作大型水中聲學計劃(ASIAEX, Asian Seas International Acoustics Experiment)---水中聲學實驗與應用(已在執行中, 預定執行期間為兩年)
針對目前所規劃之內容,有三點必須加以說明:
1. 重點規劃內容方向, 供計劃審查參考之依據
2. 計劃提出, 只要為規劃內容, 可以不分整合型計劃或個別型計劃提出
3. 規劃之預期目標, 這三方向有具體之研究成果或在三年後可將成果接軌成推動產學合作計劃之基礎

貳 未來三年研究重點方向
       
(一)        水下感測元件及系統之研發

背景發展:
   水下感測元件是水中技術之關鍵元件, 國內除中科院萬象館發展外, 學術界在此研究領域上,相關成果不多，以致推動實驗量測有技術上之困難. 民國90年10月27日聯合報報導 中美合作監聽中共潛艇計劃, 建立海底監聽柵欄, 雖然計劃只是規劃狀態, 可以看出水中音響元件等相關感測元件發展之空間.  這些感測元件除軍事上之用途外, 在產業經濟上亦有其應用價值,如: 水下測深儀, 魚探器亦可為國內漁業界提供技術及服務,而超音波檢測儀器和影像系統都是水下音響感測元件之應用,在醫學上都是高經濟價值之產品.　因此開發水中音響感測器等相關感測元件是高經濟價值之投資, 國科會可積極推動相關研究.
水下感測系統及元件的開發，業經海工學門多次討論，早有共識，由於水下感測元件為整合技術，需配合多項科技及海洋環境才能有效運用。

建議之研究項目為:
1.        水下聽音器之元件開發, 包含: 元件設計,陣列元件設計及製造流程之研發
2.        水下聽音器之特性研究, 如: 元件材料之特性, 電聲偶合之特性, 機電匹配性, 元件聲阻抗之匹配性等
3.        測深儀或魚探機系統之開發, 包含:
(1)        整體系統之電路設計(電源, 控制, 訊號處理及顯示單元)
(2)        整體系統之機械設計(結構安裝及測試, 聲窗透音及濾波測試)
4.  測深儀或魚探機系統之校正(包含元件之校正)
5.  水中作業系統之感測系統研發（環境量測工作系統狀態感測、定位、影像、感測融合＜sensor fusion＞）
預期目標:
（1）建立並掌握水下音響感測元件之設計能力及關鍵製造程序
（2）建立水下作業系統之感測元件及系統之設計、製作、組裝及量測之能力。
（3）完成感測元件之基本測試：如頻率響應, 方位感應等
（4）發展相關量測聲訊之訊號處理,以及系統測試平台
（5）協助漁業界發展水下音響應用儀器,如: 魚探機,測深儀等
（6）建立水下作業系統自動化操作模式，協助廠商及研究單位發展自動化之水下作業系統。
(二)        整合水下學門及造船學門人才,投入水中潛航器之開發(預備與產學合作計劃接軌)

背景發展:
        國內造船業在國際環境之衝擊下, 船廠面臨極大之生存壓力, 早於三, 四年前民間業者就提出希望能國家能協助發展水中潛航器之技術, 近期國內又陸續傳出要向國外購買潛艦之消息, 而國內目前為之仍無潛艦之設計,製造之能力. 然而, 大型潛艦之發展, 國家有政策之考量, 不易自行開發.
然而經濟效應高,及業者所需求之小型水中潛航器, 卻值得國科會率先積極投入發展. 尤其目前許多造船人才及水下技術人才, 可以讓此一計劃更具可發展性
建議項目:
1.        水下潛航器之浮潛系統之研究與模擬
2.        水下潛航器之三維操縱與模擬
3.        水下潛航器之安全逃生系統之研究
4.        水下潛航器之推進操控系統之研究
5.        水下潛航器之動力系統之研究
6.        水下潛航器之結構設計（含透明玻璃）
7.        水下潛航器之水中通訊與導航
8.        水下潛航器之實驗相關技術
研究方法:
1.以產學合作方式進行,業界提出設計圖及製造相關之問題
2.藉由業界或由資料蒐集獲得水中潛航器之設計圖
3.由設計圖進一步由學界進行初步之各種分析,包含:結構分析, 操船控制, 重量分析,維生安全系統之分析等
4.相關重要製造技術之先期評估及開發

預期目標:

---掌握先期水中潛航器之分析技術,提供業界參考
---探討水中潛航器之製造之關鍵技術,掌握相關之製程技術
---建立相關技術之先期開發

(三)推動國際合作大型水中聲學計劃, 亞洲海域國際聲學實驗(ASIAEX, Asian Seas International Acoustics Experiment)--- 「水中聲學實驗與應用」重點規劃(已在執行中, 預定執行期間為兩年)

背景發展:
        此國際合作計劃是1995年起美國主導推動海洋科學-國防科技計劃, 早期我國參與之學者專家, 以自然處海洋環境為主之研究團隊, 自民國90年起研究團隊已改由為工程處水中聲學之研究團隊為主. 民國90年四,五月間,此合作計劃分別在南海以及東海進行了大型之量測, 就單獨水中聲訊之資料就有大約700GB 的資料. 可提供10年以上之聲學相關研究.
        此國際合作計劃, 已進入最重要之分析階段,藉由國際合作之意見及經驗交流,可以在最短的時間內,提升我水中聲學之國際水準.

本規劃為期三年，目標為從事水中聲源定位、海洋聲音傳播、背景噪音、散射及混響之實驗研究。水中聲學團隊自90年起參與亞洲海域國際聲學實驗，對於實海域聲學實驗有初步的學習。規劃台灣附近海域為實驗海域，規劃之實驗為：

1.        水中聲紋辨識及定位實驗
2.        水聲傳播實驗
A.        三維水聲傳播
B.        內潮對音傳之影響
3.        水聲散射與迴響實驗
4.        水中背景噪音實驗
5. 流體噪音實驗。
預期目標：
1.        建立水聲實驗能力
2.        完整掌握重要相關海域之音響環境，可為相關水聲系統設計之基礎（水下監聽系統－國防或民生應用）
3.        國際期刊論文發表