115 海巡特考五等 海洋巡護科 航海學大意與輪機學大意 考古題詳解

核心觀念

航海學中的方向，通常以三位數表示，單位為度，並以「北」為 $000^\circ$，順時針量至目標方向，稱為方位（bearing）。

最常用的標準基準是真北（True North），因此：

• 真北：$000^\circ$
• 東：$090^\circ$
• 南：$180^\circ$
• 西：$270^\circ$

完整方向範圍為 $000^\circ$ 至 $359^\circ$，超過 $360^\circ$ 時回到 $000^\circ$。

解題方法

題幹問的是「航海學中方向通常以三位數表示時，最常用之參考基準為何者」。

判斷關鍵在於「通常」與「最常用之參考基準」。航海學的標準方位系統，是以地理上的真北作為起點，順時針計算方向：

$$\text{方向角}=\text{自真北起順時針量測之角度}$$

因此，正確答案為真北。

磁北、羅經北屬於受到地磁或羅經系統影響的方向基準；船艏向則是船舶自身的相對參考方向，均不是一般方向表示最基本、最通用的起點。

選項分析

(A) 磁北

核心觀念

本題考查航海距離的基本定義與量測方式：

1. 球面上兩點的最短距離，是通過兩點之大圈劣弧。
2. 航海距離的單位為浬（nautical mile，海里）。
3. 航海上通常以子午線弧長換算距離，$1^\circ$ 緯度約等於 $60$ 浬。
4. 緯度平行圈屬於小圈，其弧長會隨緯度改變，不適合作為統一的航海距離量測基準。

本題以命題當年（民國115年）之航海學慣用定義與考試標準為準。

解題方法

判斷本題的關鍵，是分辨「大圈弧」與「緯度平行圈弧」：

• 大圈：圓心與地心重合，例如赤道及各條經線所形成的圓。
• 小圈：圓心不在地心，例如緯度平行圈。
• 最短球面航程取大圈劣弧。
• 航海距離主要依子午線方向的緯度差換算，而不是依船位所在緯度平行圈的弧長量取。

因此，敘述「通常以船位之緯度平行圈弧長量取」違反航海距離的通常量測原則，錯誤選項為 D。

選項分析

(A) 地球上兩點間最短距離，應為過兩點之大圈劣弧

正確。

在將地球視為球體的航海學模型中，通過地球上兩點的大圈，其劣弧即為兩點間的最短球面距離。大圓航線（Great Circle Route）即根據此原理規劃。

「劣弧」是指小於半圓的弧。若兩點不正好位於對蹠點，兩點間的大圈劣弧即為最短路徑。

(B) 實際航海中，一浬為大圈（赤道）上之一分弧長

依本題命題慣例，正確。

航海學常以大圈一分弧長作為一浬的概念定義，因此：

$$1^\circ = 60'$$

航海距離常用浬表示，並以緯度差換算：

$$1^\circ \text{ 緯度} \approx 60 \text{ 浬}$$

嚴格而言，現代國際標準海里已定義為：

$$1\text{ 海里}=1852\text{ 公尺}$$

而地球並非完美球體，赤道上一分弧長與平均子午線上一分弧長並不完全相同。因此，B 的文字在精密測量上具有定義上的爭議；

核心觀念

球心切面投影（Gnomonic projection）是以球心為投影中心，將地球表面各點投影至與球面相切的平面上。其最重要的性質是：

• 球面上的大圈，在圖上呈現為直線。
• 切點附近變形較小，距離切點越遠，比例尺與形狀變形越嚴重。
• 距離、方向及比例尺並非全圖一致，不能直接由圖上量取後視為實際航程。
• 恆向線在球面上通常不是大圈，因此在球心切面投影上不呈直線。

本題主要考查球心切面投影的「大圈成直線」與「距離、方向量測不便」等特性。

解題方法

判斷此題可先掌握球心切面投影的核心用途：

1. 利用大圈成直線的特性，將大圈航線繪製成直線。
2. 由於投影比例尺隨距離切點遠近而改變，圖上距離不能直接代表實際距離。
3. 其主要用途是規劃大圈航線，再將航線分段轉繪至墨卡托海圖上航行。

因此，凡是宣稱「可以直接、簡便量取距離及方向」的敘述，均違反球心切面投影的基本特性。

選項分析

(A) 大圈為直線，可做為大圈海圖使用

正確。

球心切面投影最大的優點，就是球面上的所有大圈，在投影圖上均呈現為直線。因此可利用此性質繪製大圈航線，作為大圈航線規劃用圖。

但須注意，這類海圖主要適合用於大圈航線的繪圖與計畫，並不表示所有航海資料均可在圖上直接使用。

(B) 可以直接簡便量取距離及方向

錯誤，故為本題答案。

球心切面投影的比例尺並非全圖一致。越接近切點，投影變形越小；離切點越遠，距離及形狀變形越大。因此：

核心觀念

本題考查麥氏投影（Mercator projection）的基本特徵。麥氏投影屬於正形圓柱投影，主要特性如下：

• 經線為相互平行的直線。
• 緯線為相互平行的直線。
• 緯度越高，緯線間隔越大，極點無法在有限距離內表示。
• 保持局部角度與形狀，但面積及距離會產生變形。
• 大圈航線通常呈曲線；除赤道及子午線外，在圖上一般呈現凹向赤道的曲線。

其緯度方向的投影關係可表示為：

$$y=R\ln \tan\left(45^\circ+\frac{\phi}{2}\right)$$

其中 $R$ 為地球半徑，$\phi$ 為緯度。由於緯度增加時，$y$ 的增加量越來越大，因此高緯度地區的緯線間隔會逐漸放大。

解題方法

判斷麥氏投影的選項，可掌握三個切入點：

1. 看經線、緯線的形狀。
2. 看緯度間隔是否等距。
3. 區分大圈航線與恆向線的圖形。

麥氏投影中，經線與緯線都是直線且互相垂直，但只有經線在圖上維持等距；緯線間隔則隨緯度增加而變大。大圈航線在麥氏海圖上不是直線，而是向赤道方向凹入的曲線。

選項分析

(A) 緯度線是平行直線，緯度間隔一致

前半句正確，後半句錯誤。

麥氏投影的緯線確實是相互平行的水平直線，但緯線間隔並不一致。低緯度地區間隔較小，越接近兩極，緯線間隔越大。

因此，選項將「緯線為平行直線」與「緯度間隔一致」合併敘述，整體錯誤。

(B) 可在鄰近的經度比例尺量出距離

錯誤。

核心觀念

本題考查海圖上「推算描繪（dead reckoning plotting）」及船位、航向、航速的標註規則，重點包括：

• 航向：以英文字母 $C$ 加三位數字表示。
• 航速：以英文字母 $S$ 加數字表示，單位為每小時航行浬數，即節（knots）。
• 實測定位船位：以圓圈內加黑點表示。
• 推算船位：以半圓圈內加黑點表示。
• 估計船位：以小方塊表示。
• 定位時間須依規定方式標註於定位符號旁，不能任意以傾斜角度表示。

解題方法

本題屬於規則辨識題，不涉及計算。解題時應逐項比對海圖標繪符號及文字標註方式，找出不符合標準規則的敘述。

其中，A、B、D 均符合航海圖上常用的推算描繪規則；C 對定位時間的標示方式描述錯誤，因此選 C。

選項分析

(A) 正確

航向通常以英文字母 $C$ 加三位數字表示，例如：

$$C090$$

表示航向為 $090^\circ$。航向標註在航向線上方，藉以表示船舶所採用的航向。

因此，A 選項敘述正確。

(B) 正確

航速以英文字母 $S$ 加數字表示，數字代表每小時航行的浬數。例如：

$$S12$$

核心觀念

本題考查燈塔表（Light List）中燈光特徵的縮寫判讀，以及「Visible」後方方位角的正確意義。

燈光註記：

Fl（2）.W. 15sec 103m 27M Visible 069°–272°

各部分意義如下：

• Fl（2）：群閃光，每一週期閃白光 2 閃。
• W：White，白色燈光。
• 15sec：燈光閃光週期為 15 秒。
• 103m：燈光高度或燈火海拔高度為 103 公尺。
• 27M：燈光公稱能見距為 27 海里。
• Visible 069°–272°：燈光自燈標所在位置觀測，於指定方位範圍內可見。

解題方法

判讀本題時，應將題幹分成兩部分：

1. 先判讀燈光種類、顏色與週期。
2. 再判讀燈光能見距與可見方位。

其中，069°–272° 是方位角範圍，不是以燈光中心為起點向外量測的幾何扇形角度。它表示船舶位於燈標的相對方位介於 069° 至 272° 之間時，可以看見該燈光；超出此方位範圍則屬於遮蔽區或不可見區。

選項分析

(A) 白色閃光 2 閃——正確

「Fl」是 flashing，表示閃光；括號內的「2」表示每一組閃光包含 2 閃。因此「Fl（2）.W.」可解讀為：

每一週期出現 2 次白色閃光。

故本選項正確。

(B) 週期 15 秒——正確

「15sec」表示燈光的完整閃光週期為 15 秒。也就是從一組閃光開始，到下一組相同閃光開始，時間間隔為 15 秒。

故本選項正確。

核心觀念

本題考查潮汐週期、潮汐類型、潮位變化及潮差等基本名詞：

• 太陰日（潮汐日）：以月球通過同一地點子午線兩次的時間間隔計算，約為 24 小時 50 分鐘。
• 日潮：每一潮汐日僅發生一次高潮與一次低潮。
• 停潮：在高潮或低潮附近，潮位於短時間內幾乎不升不降。
• 潮差：同一地點連續一次高潮與一次低潮之間的潮位高度差。

解題方法

逐一核對選項中的「名詞」與「定義」是否相符即可。本題關鍵在於分辨「停潮」與「平潮」：

• 潮位在高潮、低潮附近暫時不再升降，稱為停潮。
• 「平潮」並非本題所述潮位暫時不變現象的標準名稱。

因此，選項 C 的名詞使用錯誤。

選項分析

(A) 太陰日又稱為潮汐日，約 24 小時 50 分鐘

正確。

地球自轉一周相對於月球的位置並非固定，月球每天在天球上約向東移動 50 分鐘，因此月球再次通過同一地點子午線的時間，約比太陽日延後 50 分鐘：

$$24\text{小時}+50\text{分鐘} =24\text{小時}50\text{分鐘}$$

太陰日又稱潮汐日，約為 24 小時 50 分鐘。

(B) 每一潮汐日僅有一次高潮與一次低潮的現象稱為日潮

正確。

日潮是指一個潮汐日內僅出現一次高潮與一次低潮。相對而言：

核心觀念

本題考查「實際航向」（Course Made Good, CMG）與「實際距離」（Distance Made Good, DMG）的計算。

• CMG：船舶由出發點至終點的合成航向。
• DMG：船舶由出發點至終點的合成距離。
• 各段航向均為真方位，以真北順時針量測。
• 北向、東向分量公式如下：

$$\text{東西分量}=d\sin C$$ $$\text{南北分量}=d\cos C$$

其中 $d$ 為航行距離，$C$ 為航向。

解題方法

設定：

• 向東為正，向西為負；
• 向北為正，向南為負。

各航段分量如下。

第一段：航向 $036^\circ$，航行 $40$ 浬

$$E_1=40\sin36^\circ=23.51$$ $$N_1=40\cos36^\circ=32.36$$

第二段：航向 $158^\circ$，航行 $26$ 浬

$$E_2=26\sin158^\circ=9.74$$ $$N_2=26\cos158^\circ=-24.11$$

因為 $158^\circ$ 位於東南象限，故北向分量為負。

第三段：航向 $245^\circ$，航行 $55$ 浬

$$E_3=55\sin245^\circ=-49.85$$ $$N_3=55\cos245^\circ=-23.24$$

因為 $245^\circ$ 位於西南象限，東向與北向分量均為負。

合計分量：

$$E=23.51+9.74-49.85=-16.60$$ $$N=32.36-24.11-23.24=-14.99$$

因此，終點位於出發點的西南方。

實際距離 DMG 為：

$$DMG=\sqrt{E^2+N^2}$$ $$DMG=\sqrt{(-16.60)^2+(-14.99)^2} \approx22.3\text{ 浬}$$

實際航向 CMG 位於西南象限。其西向與南向分量所形成的夾角約為：

$$\theta=\tan^{-1}\left(\frac{16.60}{14.99}\right)\approx48.1^\circ$$

核心觀念

本題考查航海推算（Dead Reckoning）及經度、東西距的換算。

• 航速以節表示，$1$ 節即每小時航行 $1$ 海里。
• 航向 $270^\circ$ 表示正西航行。
• 航行於北緯 $25^\circ30'$ 時，東西距與經度差的關係為：

$$\text{東西距}=\text{經度差（分）}\times\cos\text{緯度}$$

因此：

$$\text{經度差（分）} =\frac{\text{東西距（海里）}}{\cos\text{緯度}}$$

本題無涉及法條，依航海學基本定義及公式計算。

解題方法

出發時間為 $1200$，推算時間為 $1430$，航行時間為：

$$1430-1200=2.5\text{ 小時}$$

航速為 $18$ 節，因此航行距離為：

$$18\times2.5=45\text{ 海里}$$

航向為 $270^\circ$，表示向正西航行，所以經度應由東經 $122^\circ20'$ 減少。

出發緯度為北緯 $25^\circ30'$，經度差為：

$$\Delta\lambda =\frac{45}{\cos25^\circ30'}$$

由於：

$$\cos25^\circ30'\approx0.9026$$

所以：

$$\Delta\lambda \approx\frac{45}{0.9026} \approx49.9'$$

出發經度為東經 $122^\circ20'$：

$$122^\circ20'-49.9' =121^\circ30.1'$$

故推算船位經度為：

$$\boxed{\text{東經 }121^\circ30.1'}$$

核心觀念

本題考三種時間的定義：

• 當地視太陽時（Local Apparent Time, LAT）：以真太陽為基準。
• 當地平均太陽時（Local Mean Time, LMT）：以平均太陽為基準。
• 區域時（Zone Time, ZT）：以每隔 $15^\circ$ 設定的標準中央經線為基準。
• 時差（Equation of Time）：比較真太陽時與平均太陽時的差值。

本題依民國 115 年試題官方答案及其採用的教材定義判定，錯誤選項為 B。

解題方法

判斷此題可抓住兩個重點：

1. LAT 與 LMT 的差別，在於參考的太陽不同：

• 真太陽 → LAT
• 平均太陽 → LMT

2. ZT 的中央經度必須是 $15^\circ$ 的整數倍，且每一時區涵蓋中央經度東、西各 $7.5^\circ$。

最後利用時差公式：

$$\text{Equation of Time}=LAT-LMT$$

逐項核對即可。

選項分析

(A) 正確

選項所述為當地視太陽時（LAT）的定義。LAT 以真太陽時圈的位置表示當地時間，並依天球上由東向西的運行方向換算為時間。

真太陽運行速度並不均勻，因此 LAT 會隨日期與季節相對於平均太陽時產生變化。

依本題採用的教材表述，A 所述為正確敘述。

(B) 錯誤

當地平均太陽時（LMT）是以平均太陽時圈為基準所表示的當地時間。依本題官方採用的定義，參考基準應為當地下子午線，而選項寫成「當地上子午線」，因此判定錯誤。

核心觀念

本題考「地磁傾角」（Dip 或 Magnetic Inclination）的定義，以及地磁力在地球表面上的分布。

地磁力可分解為：

• 水平分力 $H$
• 垂直分力 $Z$
• 地磁總力 $F$

若地磁傾角以 $I$ 表示，則：

$H=F\cos I$

$Z=F\sin I$

因此：

$\tan I=\frac{Z}{H}$

地磁傾角是地磁總力與水平面的夾角：

• 磁赤道：$I=0^\circ$
• 地磁兩極附近：$|I|$ 接近 $90^\circ$
• 磁北極附近與磁南極附近的傾角方向相反，但傾角的絕對值均最大

磁羅經主要依靠地磁的水平分力產生指向作用。當水平分力趨近於零時，磁羅經便失去穩定的指向能力。

解題方法

本題逐項檢查地磁傾角與地磁分力的基本特性：

1. 判斷磁赤道的傾角是否為零。
2. 確認地磁是否可分為水平分力與垂直分力。
3. 分辨「地理北極」與「地磁北極」是否為同一位置。
4. 判斷地磁南極附近的水平分力是否足以使磁羅經保持指向。

其中最重要的判斷是：地磁傾角在「地磁兩極」附近最大，不是以地理兩極作為判定依據。

選項分析

(A) 地磁傾角在磁赤道位置最小

正確。

在磁赤道附近，地磁力大致平行於地表，垂直分力 $Z$ 接近零，因此：

$Z=0$

$I=0^\circ$

此時地磁傾角最小，故本項正確。

(B) 地表的地磁可以分解成水平與垂直兩力

正確。

核心觀念

本題考「國際商港船舶交通服務（Vessel Traffic Service, VTS）」及港外分道航行制度的基本航行管制原則。以命題當年（民國 115 年）法規及相關作業規定為準，重點包括：

1. 船舶進出港航道屬於受管制水域，禁止任意錨泊、停留或妨礙航行。
2. 港口航道可能採單向管制，以維持船舶進出港安全及航道容量。
3. 使用分道通航制時，船舶應依航道方向航行，通常由分道航行巷道的起點進入、終點駛離。
4. 分道航行巷道及分隔區均屬維持交通秩序的水域，不得作為錨泊區使用。

解題方法

本題是判斷「哪一項違反 VTS 與分道通航的安全原則」。可採「航道是否保持暢通」及「分道通航水域能否錨泊」兩個切入點：

• 進出港航道須保持暢通，因此不得任意錨泊或滯留。
• 單向航行及船舶依起、終點進出，均是交通管制與分道通航的基本設計。
• 分道航行巷道及分隔區的功能是分離相反方向或不同流向的船舶交通，不能占用作為臨時錨泊位置。

因此，主張「可以暫時錨泊」的選項，直接違反分道通航水域的安全管制原則。

選項分析

(A) 船舶進出港航道嚴禁任何船舶錨泊或滯留

正確。進出港航道是船舶集中通行的水域，若船舶錨泊或滯留，會占用航道、縮減可航水域，並增加碰撞、擱淺及妨礙其他船舶進出港的風險。

除非依法獲得特殊許可，或因緊急避難、機械故障等不得已情形，船舶不得在進出港航道內任意錨泊或停留。因此本項符合 VTS 航行管制原則。

(B) 港口為單向航行，同一時間僅允許一艘船隻通過

正確。港口入口、狹窄航道或受高度管制的進出港水域，得採單向航行及管制放行方式，使船舶依序通過，避免進、出港船舶同時對遇而造成航行衝突。

核心觀念

本題考查電羅經系統中複示器（Repeater）與主羅經（Master Gyrocompass）之間的誤差傳遞關係，以及如何利用「疊標方位」（Transit Bearing）推算主羅經誤差（Gyrocompass Error, GE）。

涉及的核心公式有兩條：

$\text{主羅經讀數} = \text{複示器讀數} + \text{複示器差}$

$\text{主羅經誤差（GE）} = \text{真方位（T）} - \text{主羅經讀數（G）}$

關鍵定義說明：

• 複示器羅經差（Repeater Error）：表示主羅經與複示器讀數之間的差值，正值（E）代表主羅經讀數大於複示器讀數（即複示器偏低）。
• 主羅經誤差（Gyrocompass Error, GE）：真方位減去主羅經讀數。結果為正（E）表示羅經讀數偏小；結果為負（W）表示羅經讀數偏大。
• 疊標（Transit / Range）：兩個固定目標重合成一直線時，其方位即為已知真方位，可作為校正基準，是最可靠的羅經誤差測定方法之一。

---

解題方法

已知條件整理：

項目	數值
複示器觀測疊標方位	$093.5°$
複示器羅經差（Repeater Error）	$2°\text{E}$（主羅經讀數＞複示器讀數）
海圖疊標真方位	$095°$

第一步：由複示器讀數換算主羅經讀數

複示器羅經差 $2°\text{E}$ 代表主羅經比複示器多讀 $2°$，因此：

$G_{\text{主}} = G_{\text{複示器}} + \text{複示器差}$

$G_{\text{主}} = 093.5° + 2° = 095.5°$

第二步：計算主羅經誤差

$GE = T - G_{\text{主}} = 095° - 095.5° = -0.5°$

負值代表西偏（W），即：

$\boxed{GE = 0.5°\text{W}}$

---

選項分析

(A) 2°E — 錯誤

若不做任何換算，直接將複示器差當成主羅經誤差，則得 $2°\text{E}$，此為**混淆「複示器差」與「主羅經誤差」**的典型錯誤。

核心觀念

本題考查自動操舵系統的 PID 控制概念，以及 PID 自動舵常見的外部調節功能。

PID 分別代表：

• P（Proportional，比例控制）：依照船舶偏航角大小，產生相應比例的舵角。
• I（Integral，積分控制）：考慮偏航誤差隨時間累積的效果，用以消除長時間存在的固定偏差。
• D（Derivative，微分控制）：考慮偏航角變化的速度，也就是偏航角速度，提前產生修正作用，以抑制船舶過度偏轉。

一般可表示為：

$$\delta=K_P e+K_I\int e\,dt+K_D\frac{de}{dt}$$

其中：

• $\delta$：自動舵所要求的舵角
• $e$：航向誤差或偏航角
• $K_P$：比例控制參數
• $K_I$：積分控制參數
• $K_D$：微分控制參數

此外，PID 自動舵通常設有外部調節功能，供操舵人員依船舶性能及海況調整控制效果，例如海象調整、舵角增益及反舵角調整等。

解題方法

先利用定義辨識各控制方式：

1. 題目提到「偏航角大小」時，判斷比例控制。
2. 題目提到「時間累積」時，判斷積分控制。
3. 題目提到「偏航角速度快慢」時，判斷微分控制。
4. 再檢查 PID 自動舵的外部調節功能是否符合實務。

依此判斷，只有 D 選項的敘述完整正確。

選項分析

(A) 錯誤

比例控制的基本關係為：

$$\delta=K_P e$$

當比例控制參數 $K_P=0.5$，偏航角 $e=5^\circ$ 時：

$$\delta=0.5\times5^\circ=2.5^\circ$$

因此偏舵角應為 $2.5^\circ$，不是 $10^\circ$。

核心觀念

本題考查回音測深儀利用聲波往返時間測量水深的原理。發射音波到達海底後反射回接收器，所測得的時間是「下行加上上行」的往返時間，因此水深必須除以 $2$。

基本公式為：

$$d=\frac{ct}{2}$$

其中：

• $d$：最大測深範圍，即水深
• $c$：水中音速
• $t$：發射脈波後至下一脈波發射前，可供回波返回的時間

本題中，兩脈波間的休止時間為 $0.5\ \text{s}$，依官方答案採用此時間作為最大回波往返時間。

解題方法

水中音速為：

$$c=1500\ \text{m/s}$$

回波可利用的時間為：

$$t=0.5\ \text{s}$$

聲波在 $0.5$ 秒內所走的總路程為：

$$ct=1500\times0.5=750\ \text{m}$$

這 $750$ 公尺包含「由測深儀到海底」及「由海底返回測深儀」兩段路程，因此最大水深為：

$$d=\frac{750}{2} =\frac{1500\times0.5}{2} =375\ \text{m}$$

所以正確選項為 (C) 375 m。

發射音波脈波寬度 $0.8\ \text{ms}$ 主要影響測深儀的距離解析度及近距離盲區；依本題官方解法，最大測深範圍由 $0.5$ 秒的休止時間決定。

選項分析

• (A) 1500 m：錯誤

核心觀念

本題考查雷達假回波的種類與判別。假回波是指雷達螢幕上出現回波，但該方位、距離實際上沒有相對應的真實目標。

雷達測距原理為：

$$R=\frac{ct}{2}$$

其中 $R$ 為目標距離、$c$ 為電波速度、$t$ 為電波往返時間。回波抵達時間越早，代表實際距離越近；回波抵達時間越晚，未必代表另一個真實目標，也可能是多次反射所形成的假回波。

解題方法

判斷各選項是否正確時，掌握三種常見假回波：

1. 間接回波：目標回波受到桅杆、煙囪或其他船上結構物反射，繞道進入雷達天線。
2. 多次回波：電波在本船與目標間多次反射，於同一方位上呈現多個回波，距離通常為真實距離的整數倍。
3. 旁波回波：目標回波由主波束兩側的旁波瓣接收，造成螢幕上顯示不在實際方位的假目標。

其中，多次回波的第一個、最近的回波才是真回波，較遠的回波是後續多次反射形成的假回波。

選項分析

(A) 正確

「假回波為雷達有回波出現，但實際於此位置上並無目標」是假回波的基本定義。

雷達螢幕上的回波不一定都代表該位置存在實際船舶或障礙物；若回波是由反射、旁波瓣或多次傳播所造成，即屬於假回波。

(B) 正確

目標回波若先被本船的桅杆、煙囪等結構物反射，再進入雷達天線，電波行進路徑便不是目標與天線間的直接路徑。

此種因結構物反射而產生的回波，稱為間接回波。間接回波常具有下列特徵：

核心觀念

本題考查雷達的三項基本性能：

1. 最小探測距離：雷達發射脈波後，接收機恢復接收能力前，無法辨識近距離目標的距離。
2. 距離分解力：雷達沿距離方向分辨兩個相鄰目標的能力。
3. 方位分解力與水平波束寬度：雷達在水平方向分辨兩個相鄰目標的能力。

設雷達脈波寬度為 $\tau$，電波速度為 $c$。雷達波往返目標一次，因此距離換算須除以 $2$：

$$R=\frac{ct}{2}$$

當時間間隔為脈波寬度 $\tau$ 時，其對應距離為：

$$\Delta R=\frac{c\tau}{2}$$

---

解題方法

本題可直接依雷達性能的基本關係判斷：

• 最小探測距離與脈波寬度成正比，約為 $\frac{c\tau}{2}$。
• 距離分解力約為 $\frac{c\tau}{2}$。
• 方位分解力約由水平波束寬度決定，波束越窄，分辨能力越好。
• 水平波束越寬，兩個目標的回波越容易重疊，方位分解力與方位判定精度越差。

因此，宣稱「水平波束越寬，方位分解力與方位精確度越佳」的敘述錯誤。

---

選項分析

(A) 雷達的最小探測距離等於脈波寬度的一半

此敘述在考試慣用的距離概念下視為正確。

脈波持續時間為 $\tau$ 時，雷達在發射脈波期間通常無法正常接收近距離目標回波。脈波往返所對應的距離為：

$$R_{\min}=\frac{c\tau}{2}$$

因此，最小探測距離相當於脈波寬度所對應距離的一半。

嚴格而言，實際最小探測距離還會受到接收機恢復時間、收發轉換器性能及雷達電路設計影響；本選項採用的是基本理想關係。

(B) 雷達的距離分解力等於脈波寬度的一半

此敘述正確。

核心觀念

GPS 定位是藉由接收機量測衛星訊號傳播時間，換算接收機與衛星間的距離。偽距觀測值可概略表示為：

$$P=\rho+c(\delta t_r-\delta t_s)+I+T+M+\varepsilon$$

其中：

• $\rho$：接收機與衛星間的幾何距離
• $c$：光速
• $\delta t_r$：接收機時鐘誤差
• $\delta t_s$：衛星時鐘誤差
• $I$：電離層延遲誤差
• $T$：對流層延遲誤差
• $M$：多路徑誤差
• $\varepsilon$：其他雜訊

本題比較的是 GPS 各項主要定位誤差的典型量級。在單頻、未充分改正的情況下，電離層延遲通常是影響最大的誤差來源之一，故官方答案為 (C)。

解題方法

GPS 衛星訊號由太空傳至地面時，會通過電離層。電離層含有大量自由電子，會改變無線電訊號的傳播速度，使接收機判定的訊號傳播時間增加，進而把衛星距離估計得較實際距離更長。

電離層延遲與下列因素有關：

• 電離層電子總量
• 太陽活動與電離層擾動
• 訊號頻率
• 衛星仰角；仰角越低，訊號通過的大氣路徑越長

單頻 GPS 接收機若未使用適當模型修正，電離層延遲可達數公尺至十餘公尺，受到太陽活動影響時還會進一步增加。相較之下，衛星星曆誤差、時鐘誤差及一般環境下的多路徑誤差，典型量級通常較小。

因此，本題應採「比較各誤差典型量級」的方式判斷，選擇電離層延遲誤差。

選項分析

(A) 衛星星曆誤差：錯誤

衛星星曆提供衛星在太空中的位置與運動資料。星曆誤差會造成衛星位置計算不準，進而造成定位誤差。

但現代 GPS 的廣播星曆已經經過精密控制，造成的距離誤差通常為數公尺等級，低於未修正電離層延遲的典型影響，因此不是本題所問的最大者。

(B) 時間誤差：錯誤

GPS 以時間量測訊號傳播距離，時間誤差會依下式換算為距離誤差：

$$\Delta r=c\Delta t$$

例如：

$$1\ \mu s \times 3\times10^8\ m/s\approx300\ m$$

核心觀念

本題考「恆向線」（Rhumb line，又稱 Loxodrome）的定義與幾何性質。

恆向線是船舶在地球表面航行時，始終以固定羅經航向前進所形成的航跡。因此具有下列主要特性：

• 與每一條子午線交角相等。
• 在墨卡托投影圖上呈直線。
• 除東、西航向外，通常會以螺旋形逐漸趨近極點。
• 與各條垂直圈的交角並不固定。

恆向線的基本數學關係可表示為：

$$\tan C=\frac{\Delta \lambda}{\Delta \psi}$$

其中：

• $C$ 為固定航向；
• $\Delta \lambda$ 為經度差；
• $\Delta \psi$ 為墨卡托投影中的緯度差，又稱子午線部差。

子午線部差為：

$$\psi=\ln \tan\left(45^\circ+\frac{\phi}{2}\right)$$

由於恆向線的航向 $C$ 固定，所以其與各子午線的交角也固定。

解題方法

判斷本題的關鍵，是先掌握「恆向」二字：

恆向線只保證與各子午線的交角相等，並不保證與所有其他種類的曲線或大圓交角相等。

因此，逐項檢查各敘述：

• 是否符合與子午線保持固定交角的定義？
• 是否符合恆向線在球面上的螺旋形態？
• 是否符合東、西航向的特殊情況？
• 是否錯誤地把「子午線」的性質擴大成「所有垂直圈」？

其中將「所有子午線」擴大為「所有垂直圈」，即為錯誤所在。

選項分析

(A) 任一恆向線和所有子午線的交角均相等

此項正確。

恆向線的定義，就是船舶始終以固定航向航行。因此，船舶航跡與每一條子午線所形成的交角均相同。

例如船舶保持航向 $045^\circ$ 航行，則其航跡與各子午線的交角均為 $45^\circ$。這也是「恆向線」名稱的核心意義。

特殊情況如下：

• 航向 $000^\circ$ 或 $180^\circ$ 時，航跡為子午線；
• 航向 $090^\circ$ 或 $270^\circ$ 時，航跡為緯線。

這些仍符合恆向線的定義。

(B) 任一恆向線和所有垂直圈的交角均相等

此項錯誤，為本題答案。

核心觀念

本題考查船載自動識別系統（Automatic Identification System, AIS）所傳送資料的分類。依 AIS 與《1974 年海上人命安全國際公約》（SOLAS）第五章相關規範，AIS 資訊通常分為：

1. 靜態資訊：通常於船舶安裝或資料設定時輸入，變動頻率低。
2. 動態資訊：由船舶航行儀器即時或定期更新，會隨航行情況改變。
3. 航行相關資訊：與本航次、貨物及航程安排有關。

本題以命題當年（民國115年）相關規範與分類為準。

解題方法

判斷關鍵在於：該項資料是否會隨船舶即時航行狀態改變。

• 船舶識別資料、設備位置等，屬於船舶本身的基本設定資料，歸入靜態資訊。
• 航行狀態、船位、航向、航速等，會隨船舶實際航行情形即時變化，歸入動態資訊。
• 貨物性質、吃水、目的地等，屬於本航次資料，歸入航行相關資訊。

因此，屬於動態資訊的是「船舶航行狀態」。

選項分析

(A) 船舶識別碼

錯誤。船舶識別碼，如海上移動業務識別碼（MMSI）、IMO 船舶識別號等，是用來辨識船舶身分的固定資料，通常不會因船舶航行而改變，屬於靜態資訊。

(B) GPS 天線位置修正

核心觀念

本題考查冷凍系統的「冰塞」成因與排除方法。

冰塞通常是系統內含有水分，水分在低溫、低壓的節流部位，例如毛細管、膨脹閥或濾乾器處結冰，造成冷媒流路受阻。常見現象包括：

• 冷媒流量忽大忽小。
• 蒸發器供液不足。
• 系統運轉一段時間後製冷能力下降。
• 停機升溫後冰融化，系統暫時恢復正常。

排除冰塞的基本原則，是「去除系統內水分，並使既有冰塞融化或排出」，而不是單純調整運轉參數。

解題方法

逐一判斷各選項是否屬於處理冷凍系統冰塞的常見措施：

1. 更換乾燥劑：去除系統中的水分。
2. 灌入解凍劑：協助融化冰塞。
3. 對整個系統抽真空：利用真空降低水分的沸點，使水分汽化並被抽出。
4. 調高蒸發溫度：主要是改變運轉條件，不能有效去除系統內的水分，因此不是冰塞的標準排除方法。

因此，並非常見做法的是「調高蒸發溫度」。

選項分析

(A) 更換乾燥劑：正確做法

乾燥器或濾乾器中的乾燥劑可吸收冷媒系統內的水分。乾燥劑受潮、失效時，系統中的水分會在節流裝置處結冰，形成冰塞。

更換濾乾器或乾燥劑，是排除水分並預防冰塞再發的重要措施，因此屬於常見做法。

(B) 灌入解凍劑：正確做法

適量加入與冷媒、潤滑油相容的解凍劑，可降低水分的凝固影響，協助融化節流部位的冰塞，使冷媒流路恢復。

核心觀念

船舶空壓機的主要功能，是將空氣壓縮並儲存於空氣瓶或其他壓力容器中，供船上各項需要壓縮空氣的設備使用。常見用途包括：

• 柴油主機及發電機組的壓縮空氣起動。
• 加壓操作水櫃，維持生活用水或服務用水的供水壓力。
• 提供氣動工具、氣動閥及部分控制設備所需的動力。

發電機的「轉向」並非船舶空壓機的正常用途。發電機組通常以固定方向運轉，轉向及相序由原動機、控制系統與電氣設備控制。

解題方法

本題採「設備功能對應法」判斷。逐一檢查各選項是否屬於壓縮空氣的典型用途：

1. 若設備需要以高壓空氣推動活塞或起動馬達，屬於空壓機用途。
2. 若設備利用壓縮空氣維持水櫃壓力，屬於空壓機用途。
3. 若設備使用氣動馬達或氣動工具，屬於空壓機用途。
4. 若涉及發電機旋轉方向，則屬於機械傳動或電氣控制問題，不是空壓機的基本用途。

因此，不包含在船舶空壓機運用範圍內的是「操控發電機轉向」。

選項分析

(A) 起動主機或發電機——正確用途

船舶柴油主機及柴油發電機組常設有壓縮空氣起動系統。壓縮空氣進入起動閥，依序推動汽缸活塞，使曲軸開始轉動，待柴油機自行發火運轉後，起動空氣即停止供應。

因此，空壓機可用於壓縮空氣起動主機或發電機，屬於典型用途。

(B) 操控發電機轉向——不包含，為本題答案

核心觀念

本題考查船舶電氣設備的絕緣電阻測定。

船舶長期處於海洋環境，帶有鹽分的濕空氣容易附著在電纜、馬達繞組、配電盤及絕緣材料表面，使表面漏電流增加，導致絕緣電阻降低。測定絕緣電阻的目的，在於判斷電氣設備是否受潮、污染、老化或有漏電危險。

絕緣電阻的基本關係為：

$$R_{\text{ins}}=\frac{V}{I_{\text{leak}}}$$

其中：

• $R_{\text{ins}}$：絕緣電阻
• $V$：施加於絕緣體兩端的直流測試電壓
• $I_{\text{leak}}$：通過絕緣體的漏電流

由於絕緣電阻通常很大，常以 $\mathrm{M\Omega}$ 甚至 $\mathrm{G\Omega}$ 表示，因此必須使用專門的高阻測量設備。

解題方法

題幹的關鍵字是「測定絕緣電阻」。判斷儀器時，應先確認其主要功能：

1. 是否能施加適當的直流測試電壓？
2. 是否能測量極微小的漏電流？
3. 是否能直接顯示高達數兆歐姆以上的絕緣電阻？

船舶上用來測量電動機、發電機、電纜及配電設備絕緣電阻的專用儀器，就是高阻計，英文常稱為 Megohmmeter 或 Insulation Resistance Tester，俗稱「兆歐表」或「絕緣電阻計」。

因此本題選擇高阻計。

選項分析

(A) 萬用電表

核心觀念

本題考查離心式泵起動後「排出口無液體」的故障原因判斷。

離心式泵必須先由吸入管及泵殼內的液體形成連續液柱，葉輪旋轉後才能利用離心力提高液體的速度與壓力，將液體送至排出口。因此，排出口無液體通常與下列因素有關：

1. 泵內未充分引水或灌水。
2. 吸入管路漏氣，導致泵內無法形成真空及連續液柱。
3. 葉輪嚴重磨損或損壞，無法有效增加液體能量。

離心式泵的轉速與性能大致符合泵浦相似律：

$$Q \propto n$$ $$H \propto n^2$$ $$P \propto n^3$$

其中，$Q$ 為流量、$H$ 為揚程、$P$ 為功率、$n$ 為轉速。轉速降低會使流量及揚程下降，但在一般題目所設定的正常運轉條件下，不直接列為「排出口完全無液體」的主要故障原因。

解題方法

本題問的是「原因不包含」，應先列出離心式泵無排液的基本必要條件，再判斷各選項是否會破壞這些條件：

• 若泵內沒有液體，葉輪只能攪動空氣，無法建立有效壓力。
• 若吸入管漏氣，泵浦難以維持吸入真空，液體無法連續進入。
• 若葉輪磨損過度，泵浦產生的壓力與揚程不足，可能無法將液體送出。
• 轉速較低通常是性能下降因素，會使流量與揚程降低，但不屬於一般故障排查中造成「完全無排液」的直接原因。

因此，依官方答案判定，應選擇轉速較低。

選項分析

(A) 葉輪磨損過多

葉輪是離心式泵提升液體能量的主要構件。葉輪磨損過度時，葉片外徑、厚度或表面形狀改變，葉輪對液體所施加的能量減少，泵浦的揚程及流量均會降低。

當磨損嚴重到泵浦無法克服系統阻力或靜揚程時，排出口可能沒有液體。因此，葉輪磨損過多是排出口無液體的可能原因，本選項不是答案。

(B) 引水不足

離心式泵起動前，泵殼及吸入管路通常必須充滿液體，這個程序稱為引水或灌水（priming）。

核心觀念

本題考查船舶主冷卻水系統所採用的熱交換器型式。

新型船舶多採「中央冷卻系統」，以海水冷卻中央淡水，再由中央淡水冷卻主機、齒輪箱、空氣冷卻器等設備。中央冷卻器要求具備：

• 傳熱效率高
• 體積小、重量輕
• 流道可分隔，便於淡水與海水進行熱交換
• 易於拆裝、清洗及更換零件
• 可依冷卻容量增減板片數量

符合上述要求者，主要為板式熱交換器。

解題方法

判斷本題可從「新型船舶」及「主冷卻水熱交換器」兩個關鍵語句切入。

板式熱交換器由多片金屬薄板組成，板片間形成交錯流道，使海水與淡水分別在相鄰流道中流動。兩種流體不直接混合，而是透過金屬板片進行熱傳導。流體通常採逆流配置，可提高平均溫差與熱交換效率。

其熱交換基本關係可表示為：

$$Q=UA\Delta T_{\mathrm{lm}}$$

其中：

• $Q$：熱交換量
• $U$：總傳熱係數
• $A$：有效傳熱面積
• $\Delta T_{\mathrm{lm}}$：對數平均溫差

板式熱交換器具有較高的傳熱係數，且在相同熱交換能力下所需體積通常較小，因此適合現代船舶對緊湊化、輕量化及維修便利性的要求。

選項分析

(A) 殼管式熱交換器：錯誤

殼管式熱交換器由管束與外殼構成，一種流體在管內流動，另一種流體在管外、殼側流動。其優點是結構堅固、耐高壓、耐高溫，廣泛使用於許多工業設備及部分船舶系統。

但相較於板式熱交換器，殼管式通常具有下列缺點：

• 體積及重量較大
• 相同熱交換能力下所需安裝空間較多
• 拆解及清洗管束較不便利
• 傳熱效率通常不如板式熱交換器緊湊

核心觀念

多段空壓機是將總壓縮比拆分成數段進行壓縮，並在各段之間設置中間冷卻器（intercooler）。其主要目的，是將前一段壓縮後溫度升高的空氣冷卻，再送入下一段壓縮。

壓縮空氣時，氣體溫度會上升；若未冷卻，進入下一段時的溫度與比容較高，後續壓縮所需的功也較大。依理想氣體關係式：

$$pv=RT$$

在壓力相同時，降低溫度 $T$ 可使比容 $v$ 減小。下一段壓縮的邊界功可表示為：

$$W=\int p\,dv$$

冷卻後氣體的比容降低，因此下一段壓縮所需功減少，總壓縮功隨之降低。理想情況下，透過適當的段間冷卻，可使多段壓縮過程更接近等溫壓縮；在相同壓力比下，等溫壓縮所需功低於絕熱壓縮。

解題方法

判斷本題的關鍵，在於找出能夠直接降低「下一段壓縮時氣體體積與溫度」的設備。

多段壓縮的基本流程為：

$$\text{低壓缸壓縮} \rightarrow \text{中間冷卻器降溫} \rightarrow \text{高壓缸再壓縮}$$

中間冷卻器在段與段之間移除壓縮熱，使氣體冷卻、比容減小。如此一來，後續壓縮活塞所需推動的氣體體積較小，壓縮功降低，故可節約壓縮能量。

因此，官方答案所指的正確設備為中間冷卻器。

選項分析

(A) 中間冷卻器：正確

中間冷卻器設置於多段壓縮機各壓縮段之間，作用包括：

核心觀念

船舶管路通常會依管內輸送流體的種類，採用不同的管路塗裝顏色或色帶標識，以利船員辨識與操作。例如燃油、滑油、海水、淡水、蒸汽、消防水及壓縮空氣等，均會依船舶管路識別規範或船公司標準予以區分。

因此，題目問「船舶管路內之流體種類可由何者得知」，所考的是船舶管路的顏色識別制度。

解題方法

判斷管內流體種類，應觀察管路外部所施作的識別標誌。船舶管路會以塗裝顏色、色帶、箭頭及文字標示，表示管內流體的種類與流向。

四個選項中，只有「管路塗裝顏色」直接具有流體辨識功能，因此選擇（C）。

選項分析

（A）管路口徑大小：錯誤。 管路口徑主要依流量、流速、壓力損失及設備需求決定。不同流體可能使用相同口徑，相同流體也可能因用途不同而採用不同口徑，因此無法單靠口徑判斷管內流體種類。

核心觀念

本題考查感應電動機在起動瞬間的電氣特性，以及「起動器」的主要功能。

感應電動機轉子轉速為 $n$、同步轉速為 $n_s$ 時，滑差為：

$$s=\frac{n_s-n}{n_s}$$

電動機剛起動時，轉子尚未旋轉，故 $n=0$，滑差為：

$$s=1$$

此時轉子感應電流最大，且電動機所呈現的等效阻抗較低。若直接全電壓起動，定子會吸收數倍於額定電流的起動電流，通常可達額定電流的數倍，容易造成電源電壓瞬間下降、線路壓降、保護裝置誤動作，以及同一電源系統中其他設備運轉不穩。

因此，感應電動機起動器的主要目的，是限制起動瞬間的過大電流。

解題方法

判斷「感應電動機起動器」的功能，可從起動瞬間的滑差切入：

1. 電動機起動時，$s=1$。
2. 轉子感應電勢與感應電流均達起動狀態的最大值。
3. 若施加額定全電壓，定子起動電流會大幅增加。
4. 起動器藉由降壓、改變接線或加入起動阻抗等方式，降低起動電流。

以星—三角起動器為例，起動時先採星形接法，使每相繞組所承受的電壓降低。與直接起動相比，線電流約降為三分之一：

$$I_{\mathrm{Y}} \approx \frac{1}{3}I_{\Delta}$$

因此，起動器的核心作用是抑制起動電流，而非處理機械摩擦或轉向問題。

選項分析

(A) 起動電流過大：正確。

核心觀念

本題考查船舶發電機組的常見保護裝置及其保護對象。

船舶發電機通常透過保護電驛監視電流、電壓及功率等電氣參數，以避免發電機、配電盤及負載設備受損。常見保護包括：

• 過載保護：防止發電機長時間輸出過大電流。
• 逆功率保護：防止並聯運轉時發電機變成電動機。
• 欠壓保護：防止電壓過低造成設備異常。
• 短路、過電流、接地故障及差動保護等。

超速保護主要是柴油機原動機的機械或調速保護，並非船舶發電機本體的常見電氣保護裝置。

解題方法

判斷各選項的保護對象即可：

1. 若保護的是發電機的電流、電壓或功率，屬於發電機常見電氣保護。
2. 若保護的是柴油機轉速，則屬於原動機或發電機組的機械保護。
3. 題目問「並非船舶發電機之常見保護裝置」，因此應選出不屬於發電機電氣保護範圍者。

依此判斷，超速保護所監視的是柴油機轉速，故選 (C)。

選項分析

(A) 過載保護：正確敘述

當發電機輸出電流超過額定值時，過載保護裝置會經過設定時間動作，發出警報或使斷路器跳脫，以避免：

• 發電機繞組過熱；
• 絕緣材料劣化；
• 電纜及配電設備受損；
• 發電機長時間超過額定容量運轉。

過載保護通常與過電流電驛、斷路器及熱效應保護有關，是船舶發電機的常見保護。

(B) 逆功率保護：正確敘述

核心觀念

本題考查船用四行程柴油機的工作循環，以及曲軸與凸輪軸之間的轉速比例。

四行程柴油機完成一個完整工作循環，活塞必須依序完成：

1. 進氣行程
2. 壓縮行程
3. 動力行程
4. 排氣行程

每一行程為活塞由上止點至下止點，或由下止點至上止點的一次往復運動。曲軸每旋轉 $180^\circ$，活塞完成一個行程，因此四個行程需要：

$$4 \times 180^\circ=720^\circ$$

所以，四行程柴油機完成一個完整工作循環時，曲軸旋轉 $720^\circ$，即 $2$ 圈。

解題方法

凸輪軸的作用是控制進、排氣門的開閉。四行程柴油機在一個完整工作循環中，進氣門與排氣門各須按照固定時序動作一次；凸輪軸只需完成一個完整的凸輪運轉循環，因此旋轉 $360^\circ$，即 $1$ 圈。

曲軸與凸輪軸的旋轉關係為：

$$\text{曲軸轉速}:\text{凸輪軸轉速}=2:1$$

因此：

$$\text{曲軸旋轉 }2\text{ 圈，凸輪軸旋轉 }1\text{ 圈}$$

故正確答案為 (C)。

選項分析

核心觀念

本題考查柴油機活塞環的「搭口間隙」（end gap，又稱端隙）及其熱膨脹作用。

活塞環裝入缸套後，兩端並非完全接合，而是保留一定間隙，使活塞環受熱膨脹時仍有伸長空間。活塞環周長的熱膨脹量可概念化表示為：

$$\Delta L=\alpha L\Delta T$$

其中：

• $\Delta L$：活塞環周長的膨脹量
• $\alpha$：活塞環材料的線膨脹係數
• $L$：活塞環原有周長
• $\Delta T$：運轉前後的溫度變化

若原本的搭口間隙過小，活塞環受熱後兩端會迅速接觸，無法繼續自由膨脹，形成極大的壓縮應力。

解題方法

判斷本題可掌握三個連續結果：

1. 搭口間隙過小。
2. 活塞環受熱膨脹後，兩端接觸並互相頂住。
3. 活塞環受到額外應力，產生卡死、折斷，並可能刮傷、拉傷缸套。

因此，題目所描述的直接危害是活塞環兩端對接卡死，後續導致活塞環折斷及缸套受損。

選項分析

(A) 活塞環受熱膨脹後兩端對接卡死折斷，拉傷缸套

正確。

柴油機運轉時，活塞環溫度升高而膨脹。搭口間隙若不足，兩端會相互頂住，活塞環無法再沿周向膨脹，因而產生很大的環向壓縮應力。

當應力超過材料強度時，活塞環可能折斷。斷裂的活塞環碎片會在活塞環槽與缸套之間造成刮削，並使活塞環卡滯，進一步拉傷缸套，甚至造成嚴重漏氣與潤滑油消耗。

核心觀念

本題考查減速齒輪箱中「電磁離合器」的基本作動原理。

電磁離合器是利用電磁作用控制主動軸與從動軸的接合、分離。其主要構造包括勵磁線圈、鐵心、吸合盤（電樞）及摩擦片或接合齒。當勵磁線圈通入直流電後，產生磁場，使吸合盤被磁力吸引，進而使主動軸的動力傳遞至從動軸；切斷電流後，磁力消失，離合器在彈簧等機構作用下分離。

解題方法

判斷本題可從「電磁離合器」的名稱切入：

1. 「電磁」表示以電流通過線圈產生磁場。
2. 一般電磁離合器的控制電源為直流電。
3. 磁場產生後，吸合盤與摩擦片或接合機構被吸合，使兩軸接合。
4. 切斷電流即可解除接合，因此可配合控制電路進行電氣操作與遙控。

因此，符合基本嚙合原理的是利用直流電使勵磁線圈產生磁場，吸合主動軸與從動軸的選項。

選項分析

(A) 依靠高壓液壓油將嚙合齒輪直接壓緊

錯誤。這是液壓離合器或液壓操縱式離合器的作動概念，依靠液壓油壓力推動活塞、壓盤或接合機構。電磁離合器的主要作動力來自勵磁線圈產生的電磁力，不是高壓液壓油。

(B) 運轉時必須持續通入高壓交流電

核心觀念

本題考查真空沸騰式造水機的工作原理：降低蒸發室壓力，使海水沸點下降，利用主機冷卻水或廢熱水提供熱量，使海水在較低溫度下蒸發，再由冷凝管冷凝成淡水。

液體沸騰的條件為：

$$P_{\text{液體飽和蒸氣}}=P_{\text{蒸發室}}$$

蒸發室壓力越低，海水達到沸騰所需的飽和蒸氣壓越低，因此沸點越低；真空度下降代表蒸發室內的絕對壓力升高，海水沸點隨之提高。

解題方法

題目指出真空度由 $90\%$ 下跌至 $60\%$。以真空度通常表示相對於大氣壓的負壓比例：

$$P_{\text{abs}} \approx (1-\text{真空度})P_{\text{atm}}$$

因此：

• 真空度 $90\%$：蒸發室絕對壓力約為大氣壓的 $10\%$
• 真空度 $60\%$：蒸發室絕對壓力約為大氣壓的 $40\%$

真空度下降後，蒸發室壓力上升，海水沸點顯著提高。若主機廢熱水的溫度不足以達到新的沸點，海水便無法正常沸騰蒸發，造水量會大幅降低，甚至停止造水。

因此符合題意的是 (D)。

選項分析

(A) 蒸發室內部的冷凝管外表會發生高溫熔化

錯誤。真空度下降會使海水沸點提高，直接影響的是蒸發條件與造水效率，不會使冷凝管外表達到熔化溫度。冷凝管通常由耐蝕金屬製成，且管內流通冷卻介質，題目所述的高溫熔化並非真空度下降的直接結果。

(B) 海水會在更低的溫度（約 $20^\circ\text{C}$）下產生劇烈電解

核心觀念

本題考查柴油主機長期停機後，正式起動前進行「吹車（Blowing through）」的安全目的。

吹車是指開啟各缸示功閥（indicator cock），並以起動空氣帶動柴油機曲柄軸轉動，使活塞在氣缸內往復運動。由於示功閥開啟，氣缸內的液體或異物可被排出，並可觀察各缸是否有異常排液或不正常阻力。

柴油機長期停機時，氣缸內可能因下列原因積存液體：

• 冷卻水或海水由汽缸套、汽缸蓋等處滲入。
• 燃油噴射系統滴漏，使燃油進入氣缸。
• 潤滑油沿活塞環或其他部位進入燃燒室。
• 停機期間冷凝水累積。

液體幾乎不可壓縮。若未先排除氣缸內液體即直接起動，活塞上行時會壓縮液體，造成液擊（hydraulic lock）。此時可能導致連桿彎曲、活塞損壞、汽缸蓋破裂，甚至造成曲柄軸及軸承受損。

解題方法

判斷本題可抓住兩個關鍵字：

1. 「開啟示功閥」：表示要讓氣缸與外界相通，便於排出氣缸內的液體。
2. 「長期停機後」：表示氣缸內積水、燃油或潤滑油的風險增加。

因此，吹車的主要目的，是在正式起動前確認氣缸內沒有液體阻塞，並將積存液體排出，以避免活塞壓縮液體而產生液擊。

選項分析

(A) 測試啟動空氣管路壓力是否達到額定值

核心觀念

本題考查「筒狀活塞柴油機」與「十字頭式柴油機」的構造差異。

筒狀活塞（Trunk piston）直接在氣缸套內往復運動，活塞本體包含活塞頭與活塞裙部，連桿直接連接活塞銷。連桿與氣缸中心線形成夾角時，會產生作用於活塞側面的側向力，稱為活塞側推力，主要由活塞裙部與缸套承受。

十字頭式柴油機則由活塞桿連接活塞與十字頭，側向力由十字頭滑塊與導板承受，活塞本身不直接承受主要側推力。

解題方法

判斷本題可掌握三個特徵：

1. 筒狀活塞的活塞裙部直接在缸套內滑動。
2. 筒狀活塞的連桿直接連接活塞，沒有十字頭。
3. 活塞裙部須承受連桿傾斜所產生的側向力，並常配合潤滑油控制環或刮油環控制缸套油膜。

因此，只要選項描述「活塞裙部直接接觸缸套並承受側向力」，即符合筒狀活塞的構造特徵。

選項分析

(A) 正確

筒狀活塞的裙部直接與氣缸套接觸，具有導向作用。由於連桿在運動過程中會相對於氣缸中心線傾斜，連桿作用力可分解為：

$$F_{\text{連桿}}=F_{\text{軸向}}+F_{\text{側向}}$$

其中側向分力會將活塞推向缸套的一側，形成活塞側推力。此側向力主要由活塞裙部與缸套的接觸面承受。

故本選項正確。

(B) 錯誤

本選項描述的是十字頭式柴油機的典型構造。

十字頭式柴油機通常在燃燒室與曲軸箱之間設有隔板，並在活塞桿穿越處設置活塞桿填料箱，使氣缸內的燃燒氣體與曲軸箱潤滑油分隔，避免相互污染。

核心觀念

本題考查「高溫蒸汽管路法蘭墊片的耐溫性與材料特性」。

法蘭墊片的功能，是在法蘭螺栓預緊力作用下填補接合面的微小不平整，並於高溫、高壓流體作用下維持密封。選用墊片時，主要考量：

• 使用溫度與壓力
• 流體種類
• 材料的耐熱性、耐壓性及耐化學性
• 高溫下的蠕變、硬化、軟化與失去彈性問題

普通天然橡膠屬於彈性體，耐熱能力有限，不適合直接用於高溫蒸汽管路。高溫會使天然橡膠軟化、老化、硬化、龜裂，並因失去彈性而造成洩漏。

解題方法

本題採「工作介質與墊片材料耐溫性比對法」：

1. 先確認管路內介質為高溫蒸汽，屬於高溫、高壓且具有熱循環的工作環境。
2. 排除耐熱金屬及耐高溫纖維材料。
3. 找出耐溫性不足、遇熱蒸汽容易劣化的材料。
4. 普通天然橡膠的耐熱性能明顯不足，因此不能使用。

高溫蒸汽管路通常須使用金屬墊片、石墨墊片、金屬纏繞墊片或具有明確耐溫等級的非石棉纖維墊片。普通天然橡膠並非高溫蒸汽用密封材料。

選項分析

(A) 耐高溫非石棉纖編墊片：錯誤選項

耐高溫非石棉纖維墊片通常以芳綸纖維、玻璃纖維、礦物纖維等搭配橡膠黏結劑製成，並依配方具有一定的耐溫、耐壓能力。

只要其產品規格適用於蒸汽及題目所指的工作溫度，便可作為高溫管路的墊片材料。因此，本選項不是本題所要選出的錯誤材料。

須注意，並非所有非石棉墊片都能適用於任何高溫蒸汽系統，實際仍須依製造商的溫度、壓力及流體適用範圍判定。

(B) 金屬纏繞式石墨墊片：錯誤選項

金屬纏繞式石墨墊片以金屬帶與柔性石墨帶交互纏繞而成，金屬骨架提供強度，石墨則提供良好的填隙與密封性能。

核心觀念

本題考查直流電機與滑環式電機之碳刷維護。碳刷的作用是提供電流由固定部分傳遞至旋轉部分，必須與換向器或滑環保持良好、穩定且乾燥的接觸。

維護重點包括：

• 碳刷接觸面須與換向器或滑環弧度密合。
• 彈簧壓力須適當，過小會造成接觸不良與火花。
• 碳刷磨損至規定極限時應更換。
• 換向器與滑環表面應保持清潔、平滑、乾燥，不可任意塗油。

解題方法

判斷各選項是否符合碳刷的基本維護原則即可：

1. 新碳刷必須研磨，使接觸面符合旋轉部件的弧度。
2. 彈簧壓力過小，碳刷容易跳動，接觸電阻增大，因而產生火花。
3. 碳刷磨損達到常用更換標準時，應立即更換。
4. 換向器表面塗油會形成油膜，使導電接觸變差，並吸附碳粉造成污染，因此錯誤。

選項分析

(A) 正確

新碳刷的端面通常尚未完全符合換向器或滑環的圓弧面。安裝前以細砂紙研磨接觸面，使其與滑環弧度吻合，可增加實際接觸面積，降低接觸電阻，避免局部過熱與火花。

研磨時應使用細砂紙並保持清潔，不宜使用過粗砂紙，以免刮傷滑環或換向器表面。

(B) 正確

碳刷彈簧壓力過小時，碳刷無法穩定貼合旋轉表面，運轉中容易振動、跳動，導致接觸不良。接觸不良會使接觸電阻增加，局部電流集中，容易產生火花與過熱。

核心觀念

本題考查離心式淨油機（centrifugal purifier）起動前的「建立水封」程序。

離心式淨油機利用不同液體的密度差，在高速旋轉產生的離心力作用下分離燃油、水分與雜質。淨油機投入燃油前，須先注入溫水，使分離筒內形成穩定的油水界面與水封。

水封的主要作用，是封住分離筒的排水通道，防止密度較小的燃油由排水口排出。完成水封後再投入燃油，燃油、水分與排水口之間才能維持正確的分離位置。

解題方法

判斷本題應從「起動後、投入燃油前注入溫水」這個操作時機切入。

操作順序為：

1. 淨油機起動，使分離筒達到規定轉速。
2. 先注入溫水，在分離筒內建立水封。
3. 再導入燃油進行油水分離。
4. 由排水口排出分離出的水分與雜質。

若未先建立水封，燃油進入分離筒後，可能直接經由排水口流失，造成燃油損失、分離失效，並使油水界面無法維持在正確位置。

因此，注入溫水的最主要目的為建立水封，正確選項為 (B)。

選項分析

(A) 洗滌分離盤上的殘留油垢

核心觀念

本題考查船舶發電機並聯運轉時的「逆功率保護」（Reverse Power Protection）。

多部發電機並聯供電時，各發電機應由自己的柴油機提供機械功率，再轉換為電功率輸送至主配電盤。若 A 發電機的驅動柴油機故障停車，但 A 發電機仍與配電盤連接，其他正常運轉中的發電機會經由匯流排向 A 發電機輸送電能，使 A 發電機反過來以「電動機」狀態運轉，拖動故障柴油機轉動。

此時 A 發電機的有功功率流向反轉，形成逆功率。逆功率繼電器偵測到此異常後，會使 A 發電機的空氣斷路器（Air Circuit Breaker, ACB）跳脫，將故障發電機與主配電盤隔離。

因此，本題正確答案為 (A)。

解題方法

判斷本題可依下列因果關係：

1. A 發電機原本由柴油機輸入機械功率。
2. 柴油機故障後，無法繼續提供足夠的機械輸入。
3. A 發電機仍與其他發電機並聯，配電盤電壓與頻率仍存在。
4. 其他發電機的電能反向流入 A 發電機。
5. A 發電機成為電動機，拖動故障柴油機。
6. 逆功率繼電器動作，使 A 發電機的 ACB 跳脫。

發電機輸出的三相有功功率可表示為：

$$P=\sqrt{3}VI\cos\phi$$

正常發電時，功率由發電機流向匯流排；發生逆功率時，功率方向相反，繼電器所偵測到的有功功率呈現反向或負值。當逆功率持續超過設定值並達到設定延時，保護系統即發出跳脫命令。

逆功率保護的主要目的，是防止故障柴油機被其他發電機長時間反拖，避免造成柴油機損壞、潤滑不良、過熱或其他機械事故。

選項分析

(A) 將 A 發電機的空氣斷路器（ACB）跳脫隔斷

正確。

核心觀念

船用柴油機滑油的「總鹼價」為 TBN（Total Base Number），表示滑油中鹼性添加劑所具有的中和酸性物質能力，通常以每克滑油相當於氫氧化鉀的毫克數表示，單位為 $\mathrm{mgKOH/g}$。

柴油燃燒後，燃油中的硫會氧化形成二氧化硫與三氧化硫，進一步與燃燒生成的水分反應，產生硫酸性物質：

$$\mathrm{S \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3}$$ $$\mathrm{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}$$

硫酸性物質進入汽缸潤滑區域後，會造成汽缸套、活塞環及其他金屬表面的腐蝕。滑油中的鹼性清淨劑與分散劑可中和這些酸性物質，降低酸腐蝕。因此，TBN主要反映滑油抵抗燃油含硫燃燒產物酸化的能力。

解題方法

本題可從「TBN的用途」直接判斷：

1. TBN中的「鹼」代表滑油具備中和酸的能力。
2. 船用柴油機使用含硫燃油時，燃燒會產生硫氧化物。
3. 硫氧化物遇水形成硫酸性物質。
4. TBN的主要功能就是中和此類酸性燃燒產物，避免滑油系統與汽缸內部受到酸腐蝕。

因此，正確答案為燃油燃燒產生的硫酸化合物。

選項分析

(A) 燃油燃燒產生的硫酸化合物

正確。燃油中的硫燃燒後形成硫氧化物，並可能與水分反應生成硫酸性物質。這些酸性物質會降低滑油鹼儲備，並造成金屬部件腐蝕。TBN即用於表示滑油中和此類酸性物質的能力。

(B) 漏入滑油系統中的海水鹽分