110 海巡特考三等 海洋巡護科輪機組 輪機管理與安全 考古題詳解
第 一 題20 分
繪圖說明船體的橫向穩度示意圖,並說明 、 與 、 其定義與三種穩度平衡關係。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查船舶初始橫向穩度的基本幾何關係,重點包括:
- 重心 (centre of gravity)
- 浮心 (centre of buoyancy)
- 穩度中心 (metacentre)
- 初始橫穩心高 (metacentric height)
- 復原力臂 (righting arm)
- 船舶傾斜後的穩度平衡關係
船舶受到兩個主要垂直力:
- 船舶重量 :通過重心 ,方向垂直向下。
- 浮力 :通過浮心 ,方向垂直向上。
其中 為船舶排水量,平衡時有:
船舶發生橫向傾斜後,水下排水體積改變,浮心由原來的 移至 。浮力作用線通過新的浮心 ,並與原船舶中線相交於穩度中心 。
橫向穩度示意圖
船舶正浮狀態
M
│
│
G
│
│
B
─────────────────┴───────────────── 基線/中線方向
正浮時,、 通常位於船舶中線上。若船舶處於平衡狀態,重量作用線與浮力作用線重合,兩力不形成力矩。
船舶向右舷傾斜後
│ 浮力作用線
│
B₁
/
/
M
/
/
G──────┘
└── GZ ──┘
船舶向右舷傾斜 θ
較完整的概念圖如下:
↑ 浮力 Δ
│
│
B₁
│
│
┌────┘
M
/
/
G────────┘
↓ 重量 W
←──── GZ ────→
圖中:
- 為重量作用點。
- 為傾斜後的浮心。
- 通過 的垂直線為浮力作用線。
- 為浮力作用線與船舶原中線的交點。
- 為重量作用線與浮力作用線間的水平距離。
- 產生復原力矩,使船舶回復正浮狀態。
各符號與名詞定義
:重心
是船舶本身重量及船內所有載重物重量的合力作用點。
船舶重量包括:
- 船體與機器設備重量
- 燃油、淡水及壓艙水
- 貨物、備品與物料
- 人員及其裝備
重心位置會受到裝載、卸載、燃油消耗、液艙液面效應及貨物移動影響。
若重量分布改變, 的位置也會改變,進而影響船舶穩度。
:浮心
是船舶水下排水體積的幾何中心,也就是浮力的作用點。
浮心位置會隨船舶浸水形狀改變而改變:
- 正浮時,浮心位於船舶中線上。
- 船舶傾斜時,水下排水形狀改變,浮心由 移至 。
- 浮力始終垂直向上,並通過當時的浮心。
浮心的移動是船舶產生復原力矩的主要原因。
:穩度中心
是船舶發生微小傾斜時,原浮力作用線與傾斜後浮力作用線的交點,稱為穩度中心或橫穩心。
對於小角度傾斜, 可視為固定點。當傾角增大時,嚴格而言穩度中心的位置也會改變,因此大傾角穩度必須使用完整的靜水力曲線或 曲線分析。
:初始橫穩心高
是重心 與穩度中心 之間的垂直距離。
其基本關係為:
其中:
- :由基準面至穩度中心 的高度。
- :由基準面至重心 的高度。
若已知浮心高度 與橫向穩度半徑 ,則:
因此:
又因為:
所以:
其中:
- :水線面對縱向中線的二次面積矩。
- :排水體積。
- :橫向穩度半徑。
主要用來判斷船舶在小傾角範圍內的初始穩度。
:復原力臂
是船舶傾斜後,重量作用線與浮力作用線之間的最短水平距離,稱為復原力臂或正穩度臂。
船舶的復原力矩為:
其中:
- :復原力矩。
- :船舶排水量。
- :復原力臂。
在小傾角範圍內,可近似為:
因此:
其中 為船舶橫傾角。
此式表示,在小角度傾斜時, 越大,通常 越大,船舶產生的復原力矩也越大。
三種穩度平衡關係
穩定平衡
穩定平衡的條件為:
第 二 題20 分
輪機員船舶出塢前應具備的檢查工作有那些?
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查船舶出塢前,輪機員如何確認「船體水下部位、海水系統、推進與操舵裝置、機艙機械及安全設備」均已恢復正常,避免船舶下水後發生進水、失去推進力、失去操舵能力或機械故障。
本題不是單純列舉機器名稱,而是要掌握出塢前檢查的三項目的:
- 確認船底及水下設備無遺漏、損傷或未封妥。
- 確認船舶浮起後,海水系統、推進系統及操舵系統可以正常工作。
- 確認船舶具備安全離塢及必要航行的條件。
法規與管理依據,以命題當年(民國 110 年)法規為準,主要可依《船舶檢查規則》、《船舶設備規則》、SOLAS Chapter II-1 及船公司 ISM 船舶安全管理系統所要求的船舶機械、安全及操作程序辦理。現行法規及船公司安全管理程序已可能修正,解題仍以民國 110 年命題時之規範及一般船舶修造實務為準。
解題方法
可依「由船底至機艙、由靜態至動態、由安全至操作」的順序作答:
- 先檢查船底及水下設備,防止船舶下水後進水。
- 再檢查海水吸入口、海水閥及管路,確保冷卻水、消防水及其他海水系統可用。
- 接著確認主機、軸系、螺槳、舵機等推進與操舵設備。
- 最後確認機艙輔機、電力、警報、通信、消防及離塢操作安排。
答案應同時涵蓋「檢查結果」與「功能試驗」,因為設備外觀正常不代表下水後一定能運轉。
一、船體及水下部位檢查
1. 船底板及船體外板
- 確認船底外板、舭部、艉部及艏部無裂紋、變形、凹損或明顯腐蝕。
- 確認塢內修理、焊接及補板工作已完成,焊縫無異常。
- 確認所有船底塞、測深管塞、排水孔塞及臨時開口均已裝回並封妥。
- 確認船底油漆、防污漆及標線工程已完成,未因施工留下異物。
船底塞未裝妥是出塢後大量進水的重大危險,應列為出塢前的重點確認項目。
2. 海水吸入口及海底閥箱
- 檢查海水箱、海水吸入口及格柵是否清潔。
- 清除工具、焊渣、木料、抹布及其他異物。
- 確認海底閥、海水截止閥、吸入閥及排出閥已依操作需要裝妥。
- 確認閥件開關方向正確,閥桿、手輪及遙控裝置操作正常。
- 確認海水管路、法蘭、墊片及接頭沒有滲漏。
出塢時若海水閥未關妥,可能造成海水大量進入機艙;下水後若海水閥未能開啟,則會造成主機、發電機或空調冷卻水不足。
3. 舵、舵桿及艉部水下設備
- 檢查舵葉、舵桿、舵承及舵柱有無裂損、變形及異常間隙。
- 確認舵系潤滑、密封及固定狀態良好。
- 檢查艉軸、艉軸管、艉軸封及相關螺栓。
- 確認螺槳葉片無彎曲、裂紋、缺損及異常擦痕。
- 檢查螺槳與艉軸的固定螺帽、鍵及止退裝置。
- 確認陰極保護裝置及鋅板安裝牢固。
二、機艙進水及水密檢查
1. 機艙及艙底
- 確認機艙、艙底及各污水井清潔,無積水及油污。
- 確認艙底吸入管、污水泵、油水分離器及污水警報裝置正常。
- 確認所有人孔蓋、艙蓋、法蘭及檢修孔已封妥。
- 確認機艙水密門、防火門及通風開口可正常關閉。
- 確認各艙櫃測深管、空氣管及溢流管已恢復正常。
2. 船艙液位及船舶穩性
- 確認燃油、滑油、淡水、壓載水及污水櫃的液位符合出塢計畫。
- 確認壓載水分配合理,船舶無過度縱傾或橫傾。
- 確認液艙內無因施工造成的異物、積水或不正常液位。
- 必要時依船舶裝載資料核對吃水、縱傾及穩性。
出塢前不僅要確保船不漏水,也要避免因壓載不當造成浮起後船舶傾斜、螺槳浸水不足或吸入口露出水面。
三、主機及推進系統檢查
1. 主機本體
- 確認主機已完成保養、拆裝及復原工作。
- 檢查燃油系統、滑油系統、冷卻水系統、起動空氣系統及排氣系統。
- 確認主機曲柄箱、汽缸頭、燃油泵、噴油器及相關管路無漏油、漏水或漏氣。
- 確認滑油油位、冷卻水液位、燃油供應及起動空氣壓力正常。
- 確認主機盤車裝置已脫開,盤車機與安全聯鎖功能正常。
- 確認主機控制系統、調速器、停機裝置及超速保護裝置正常。
2. 軸系及螺槳
- 確認艉軸承、推力軸承、中間軸承及聯軸器已正確安裝。
- 檢查軸系螺栓、鍵、止退裝置及聯軸器螺帽。
- 確認艉軸封已調整妥當,潤滑及冷卻條件正常。
- 確認軸系中心線及軸承負荷符合修造或驗船規範。
- 盤車確認軸系轉動平順,無卡滯、碰擦及異常聲音。
- 確認螺槳周圍無支架、墊木、鋼索及其他障礙物。
若船舶曾拆卸艉軸或主機,應特別注意軸系校準、艉軸封及軸承間隙,不能只以主機能否起動作為判定標準。
四、海水及冷卻系統檢查
- 確認主海水泵、中央冷卻水泵、發電機冷卻水泵及各備用泵可用。
- 確認海水濾器、冷卻器及熱交換器已清潔並正確復原。
- 確認海水吸入閥、排出閥及旁通閥位置正確。
- 確認主機及發電機淡水冷卻系統已充滿並排除空氣。
- 確認各冷卻水管路無漏水,壓力及溫度指示正常。
第 三 題20 分
MARPOL 73/78/97 之 Annex 海洋環境保護六個附則其中附則Ⅰ、附則Ⅳ、附則Ⅴ、附則Ⅵ分別管制污染物處理及要求為何?
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查《MARPOL 73/78/97》各附則所管制的污染來源、污染物處理方式、排放條件與船舶應備設備。答題時應依「污染物種類—防止污染設備—排放限制—文件與操作要求」分別說明。
MARPOL 六個附則為:
- Annex I:防止油污染
- Annex II:散裝有毒液體物質污染
- Annex III:包裝形式有害物質污染
- Annex IV:防止船舶生活污水污染
- Annex V:防止船舶垃圾污染
- Annex VI:防止船舶空氣污染
本題指定說明 Annex I、IV、V、VI。以下內容以命題當年(民國110年)法規及國際規範為準;現行法規與國際規範已持續修正,實務適用時應以最新規定為準。
一、Annex I:防止油污染
(一)管制對象
Annex I 主要管制:
- 船舶機艙污油水、艙底水
- 貨油船之貨油殘油與油性洗艙水
- 油泥、廢油及油渣
- 油輪裝卸、洗艙及壓艙作業所產生的油污染
所稱「油」包括原油、燃油、潤滑油、柴油及其煉製品等石油類物質。
(二)機艙污油水之處理
船舶機艙污油水不得直接排放,通常應經由下列設備處理:
- 油水分離器(Oily Water Separator, OWS)
- 15 ppm 油分濃度監測器
- 自動停止或回流裝置
- 油水分離器排放管路及取樣點
在非特殊區域,船舶航行中排放機艙污油水,必須符合下列條件:
- 船舶正在航行中;
- 污水經由油水分離設備處理;
- 排出液之油分濃度不得超過 15 ppm;
- 不得混入油貨殘液或貨油泵浦艙內的油性殘液;
- 船舶須依規定操作並記載於《油類記錄簿》(Oil Record Book)。
15 ppm 可表示為:
(三)油輪貨油區之要求
油輪貨油區所產生的含油污水,須使用:
- 油水分離與監測系統;
- 油排放監測及控制系統(Oil Discharge Monitoring and Control System, ODMCS);
- 油性水分離設備;
- 污油艙及污油水收集設備。
貨油區排放須符合航行、排放速率、油分濃度及總排油量等限制。油輪不得將貨油殘液、洗艙水或含油壓艙水任意排入海中,通常應送至岸上接收設施,或依 Annex I 規定經合格設備處理後排放。
(四)油泥與廢油處理
船上產生的油泥、廢油及油渣,應:
- 儲存於油泥艙或廢油艙;
- 使用焚化爐或合格設備處理;
- 交由港口接收設施處理;
- 依規定記入《油類記錄簿》。
嚴禁以旁通管路繞過油水分離器,俗稱「magic pipe」,直接排放含油污水。此行為屬重大違規。
(五)特殊區域
MARPOL 對地中海、波羅的海、黑海、紅海、海灣區、南極區等指定「特殊區域」採取更嚴格的油污染防制要求。
在特殊區域內,油性混合物的排放受到更嚴格限制,船舶原則上應將污油水、油泥及殘油保存於船上,靠港後交由岸上接收設施處理。
(六)應備文件與記錄
依船舶種類及噸位,應備有:
- 《國際防止油污染證書》(IOPP Certificate)
- 《油類記錄簿》第一部分:機艙作業
- 《油類記錄簿》第二部分:貨油及壓艙作業,主要適用油輪
- 油水分離器、15 ppm 監測器及相關操作紀錄
二、Annex IV:防止船舶生活污水污染
(一)管制對象
Annex IV 管制船舶生活污水(Sewage),包括:
- 廁所、尿槽及醫療區域排出的污水;
- 其他可能含有病原菌、糞便及尿液的污水;
- 與上述污水混合的其他廢水。
船舶廚房洗滌水、洗澡水等一般生活灰水,原則上不屬於 Annex IV 的核心管制對象,但若與生活污水混合,即應一併依生活污水規定處理。
(二)船舶應備設備
船舶應依船型及航行狀況配置下列一項或數項設備:
- 生活污水處理裝置(Sewage Treatment Plant)
- 污水粉碎及消毒系統
- 污水儲存櫃(Holding Tank)
- 污水排放管路及岸上接收介面
船舶應避免污水未經處理直接排放,並須有足夠容量保存污水,以供進港或位於禁止排放區域時使用。
(三)生活污水排放條件
依 Annex IV 的基本規定:
1. 經認可的生活污水處理裝置處理
若污水經主管機關認可的污水處理裝置處理,且排放水不產生可見漂浮固體或變色現象,得依規定排放。
2. 經粉碎及消毒處理
若生活污水經粉碎、消毒處理,通常須在船舶距離最近陸地 3海里以外 時排放。
3. 未經處理的生活污水
未經處理的生活污水,通常須在船舶距離最近陸地 12海里以外,且船舶正在航行中,並以適當速率排放。
可整理如下:
| 處理方式 | 排放距離與條件 |
|---|---|
| 認可污水處理裝置處理 | 符合處理標準後,依規定排放 |
| 粉碎及消毒 | 距最近陸地至少3海里 |
| 未經處理 | 距最近陸地至少12海里,且航行中 |
「3海里」與「12海里」是本附則最常考的數字。
(四)特殊區域與港口要求
波羅的海屬 Annex IV 的特殊區域,對客船生活污水排放採取更嚴格規範。
船舶在港內、錨地、河口附近或其他禁止排放區域,不得任意排放生活污水,應:
- 儲存於污水儲存櫃;
- 使用污水處理設備處理;
- 送至港口接收設施。
三、Annex V:防止船舶垃圾污染
(一)管制對象
Annex V 管制船舶所產生的垃圾,包括:
- 塑膠及塑膠製品;
- 食物廢棄物;
- 生活垃圾;
- 操作垃圾;
- 食用油;
- 營運及貨物殘渣;
- 動物屍體;
- 漁具;
- 焚化爐灰渣;
- 貨物相關垃圾。
(二)塑膠之全面禁止排放
Annex V 最重要的原則是:
塑膠及含塑膠垃圾不得排入海中。
包括:
- 塑膠袋;
- 合成纖維繩索;
- 塑膠包裝材料;
- 塑膠漁網及漁具;
- 混合塑膠垃圾;
- 含塑膠的焚化爐灰渣。
此為最常見的考試陷阱。即使船舶距離陸地很遠,塑膠仍不得排入海中。
(三)不同垃圾的處理原則
1. 食物廢棄物
食物廢棄物在符合距離、粉碎及特殊區域要求時,得排放。經粉碎且能通過適當篩網的食物廢棄物,所需離岸距離通常較短;未經粉碎者,須距離最近陸地更遠。
在特殊區域內,食物廢棄物排放受到更嚴格限制,原則上應儲存於船上或交由岸上接收設施處理。
2. 貨物殘渣
貨物殘渣是否得排放,須視其是否對海洋環境有害、是否位於特殊區域,以及是否符合相關排放距離與條件判斷。
對海洋環境有害的貨物殘渣不得任意排放,應送交岸上接收設施。
3. 焚化爐灰渣
焚化爐產生的灰渣不得因含有塑膠成分而排入海中。尤其塑膠焚化後的灰渣,仍可能含有有害物質,應妥善保存並交由港口接收。
4. 動物屍體
第 四 題20 分
機艙滅火作業須特別注意的事項為何?
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查機艙火災的特性與滅火作業順序。機艙內通常具有燃油、滑油、液壓油、電氣設備、高溫表面及壓力管路,火災多屬油類火災,並可能伴隨電氣火災、噴射火災及爆燃危險。
機艙滅火的基本原則為:
- 立即警報、通報與人員撤離。
- 切斷燃料、電源及空氣供應。
- 依火災種類選擇適當滅火劑。
- 對封閉機艙使用固定式滅火系統時,必須先確認人員已全部撤出。
- 加強鄰近艙間的邊界冷卻,防止延燒。
- 滅火後防止復燃,未確認安全前不得貿然重新進入。
以命題當年(民國 110 年)法規為準,相關規範主要涉及《海上人命安全國際公約》(SOLAS)第二章第二節消防安全規定、《船舶設備規則》消防設備相關規定及船舶安全管理制度。現行法規與技術標準已隨後續修正,解題仍以命題當年規範及一般船舶消防原則為準。
解題方法
本題屬申論式消防作業題,宜按照「發現火災後的處置程序」作答,並分成下列四個階段:
這樣的作答方式可以同時涵蓋人員安全、火勢控制、滅火劑選用及復燃防止等命題重點。
一、立即發出火災警報並通報
發現機艙火災時,應立即按下火警警報、通知駕駛台及輪機長,說明火災位置、火勢大小、燃燒物質及是否有人受困。
人員應依消防部署表採取行動,迅速清點機艙內人員。無關人員應撤離至安全區域,消防人員不得在缺乏通訊、照明及支援的情況下單獨進入濃煙機艙。
機艙屬高溫、狹窄且管路密集的場所,濃煙中常含一氧化碳及其他有毒氣體,因此進入火場時應配戴:
- 空氣呼吸器;
- 防火衣、消防頭盔及防護手套;
- 安全鞋與通信設備;
- 必要時使用安全繩、熱顯像儀及攜帶式照明設備。
二、停止主機及相關機械運轉
火災若發生於主機、發電機、燃油泵、滑油泵或鍋爐附近,應依情況停止相關設備運轉,並使用緊急停止裝置。
停止機械的目的包括:
- 降低燃油及滑油的輸送量;
- 減少高溫表面與旋轉機件造成的危險;
- 防止燃油持續噴出;
- 避免機械運轉擴大火勢。
但停止設備時,必須考慮船舶操船、供電、操舵及消防泵等必要功能,避免因全面停機造成船舶失去操縱能力或消防能力。
三、切斷燃油、滑油及其他可燃物來源
機艙火災最重要的處置之一,是停止燃料供應。應依船舶配置操作:
- 關閉燃油及滑油供應閥;
- 停止燃油泵、滑油泵及相關輸送泵;
- 關閉燃油櫃、日用油櫃及沉澱櫃的遙控速閉閥;
- 停止燃油加熱器及相關加熱設備;
- 隔離液壓油、柴油及其他可燃液體管路;
- 移除或隔離附近可燃物。
燃油管路若因破裂而形成加壓噴射,火勢會沿噴流方向快速擴大。此時直接以水柱沖擊火焰,容易造成燃油飛濺及火勢擴散,應先切斷油源,再使用適當滅火劑。
四、停止通風並關閉機艙開口
機艙火災必須停止機械通風及相關送風設備,並關閉:
- 通風機;
- 送風管及排風管;
- 水密門、防火門;
- 天窗、艙口及其他開口;
- 可能向鄰近艙間輸送煙氣的通道。
通風會持續供給燃燒所需的氧氣,也可能將火焰、熱煙及有毒氣體帶往其他艙間。使用二氧化碳等窒息型固定滅火系統前,機艙必須盡量形成封閉空間,否則滅火濃度不足,容易造成滅火失敗。
五、確認人員撤離後,才可使用固定式滅火系統
機艙通常設有固定式二氧化碳系統、固定式泡沫系統或水霧系統。若使用固定式二氧化碳系統,應特別注意下列事項:
- 確認機艙內無人員滯留。
- 由負責人員依程序操作,不得任意誤放。
- 關閉所有通風設備及機艙開口。
- 停止燃油泵、風機及會助長火勢的設備。
- 依規定啟動警報及延遲裝置。
- 確認二氧化碳瓶組、管路及釋放閥狀態正常。
- 釋放後保持艙間密閉,不得立即開門查看。
- 未經指揮官許可,不得重新進入機艙。
二氧化碳會降低艙內氧氣濃度,使人員窒息。機艙內即使火焰已消失,仍可能存在高溫表面、未完全燃燒氣體及復燃危險。因此,滅火後必須等待足夠時間,依程序通風,並以儀器檢測氧氣、一氧化碳及可燃氣體濃度,確認安全後才可進入。
六、依燃燒物質選擇適當滅火劑
1. 燃油、滑油及其他油類火災
油類火災應使用:
第 五 題20 分
試述船舶特別檢查(Special survey)的要求時機及時效為何?
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查船級社制度下之船舶特別檢查(Special Survey)週期、實施時機及證書有效期間。特別檢查是船舶各項檢查中最完整、最徹底的一種,目的在於確認船體結構、機械、鍋爐、軸系、舵機及安全設備等,經長期航行與使用後,仍符合船級及海事安全要求。
以下以命題當年(民國110年)法規及船級檢查慣例為準。
一、特別檢查的要求時機
特別檢查主要於下列時機辦理:
- 新船建造完成時
船舶建造完成後,必須完成初次檢查及相關試驗,確認船舶符合建造規範、法定安全標準及船級要求,始得取得相應之船級與法定證書。
- 特別檢查證書有效期間屆滿前
船舶在正常營運期間,特別檢查原則上每五年辦理一次。前一次特別檢查完成日或船級週年日,作為下一次特別檢查週期的計算基準。
- 船舶發生重大事故或重大修理時
船舶若發生碰撞、擱淺、火災、爆炸、重大機械損壞,或進行船體、主機、鍋爐、軸系等重大改裝與修理,船級社得要求辦理臨時檢查、追加檢查,必要時提前實施特別檢查。
- 船舶改變用途、船級或重要結構時
船舶若改變用途、航區、船級,或進行重大結構改裝,亦須依船級社及主管機關要求辦理相應檢查;若涉及船舶主要結構或推進系統,通常須按照特別檢查程度辦理。
二、特別檢查的時效
- 有效期間原則為五年
特別檢查證書或船級有效期間,原則上不得超過五年。船舶必須在有效期限屆滿前完成下一次特別檢查,否則船級及相關法定證書可能失效,船舶不得合法營運。
以週年日計算時,可表示為:
- 得提前開始辦理
特別檢查通常可在到期日前數月開始,實務上常配合第四次年度檢查或於到期日前約五個月展開。提前檢查的目的,是使船舶有足夠時間進船塢、拆檢機械、修理缺失及完成複驗。
提前辦理並不表示有效期間重新以提前完成日計算;船級社通常維持原有週年日,以避免船舶因提前檢查而逐年縮短其檢查週期。
- 到期前必須完成
特別檢查不僅是「開始」即可,必須在有效期限屆滿前完成規定項目,且重大缺失均已修妥並經檢驗合格。若僅完成部分檢查,或仍有重大缺失未改善,不能視為特別檢查已完成。
- 特殊情形得有限度展期