111 高普考普通考試 航海技術 船藝學概要 考古題詳解

核心觀念

本題測驗船體幾何與基本船藝計算核心概念，主要包含以下兩項定義與公式：

1. 方塊係數（Block Coefficient, $C_b$）： 船體水下排水體積（$\nabla$）與由船長（$L$）、船寬（$B$）、吃水（$d$）所圍成之長方體體積的比值： $C_b = \frac{\nabla}{L \times B \times d}$ 故水下排水體積為： $\nabla = L \times B \times d \times C_b$

2. 排水量（Displacement, $\Delta$）： 依據阿基米德浮力原理，船舶浮於水面時，其排水量（排開液體之總重量／質量）等於排水體積乘以所在水域之液體密度（$\rho$）： $\Delta = \nabla \times \rho$

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解題方法

已知條件：

• 船長 $L = 100\ \mathrm{m}$
• 船寬 $B = 20\ \mathrm{m}$
• 吃水 $d = 5\ \mathrm{m}$
• 方塊係數 $C_b = 0.75$
• 海水密度 $\rho = 1.025\ \mathrm{t/m^3}$

計算步驟：

1. 求船體水下排水體積（$\nabla$）： $\nabla = L \times B \times d \times C_b$

核心觀念

本題測驗船藝學與船舶穩度之基本原理——阿基米德浮力原理與預備浮力（Reserve Buoyancy）之定義。

1. 箱形船總體積（Total Enclosed Volume, $V_{\text{total}}$）： 箱形船為長方體，船體封閉總體積為長、寬、深之乘積： $V_{\text{total}} = L \times B \times D$ 其中 $L$ 為船長、$B$ 為船寬、$D$ 為船深（模深）。

2. 排水體積（Underwater Volume / Volume of Displacement, $\nabla$）： 依據阿基米德浮力原理，浮船之排水量（$\Delta$）等於排開水之重量。排開水之體積（即水線下體積）為排水量除以水之密度（$\rho$）： $\nabla = \frac{\Delta}{\rho}$ 淡水（Fresh Water, FW）標準密度 $\rho_{\text{FW}} = 1.000\text{ t/m}^3$。

3. 預備浮力體積（Volume of Reserve Buoyancy, $V_{\text{reserve}}$）： 預備浮力係指船舶水線以上所有水密空間之體積，為船舶抵抗破損進水之儲備能力： $V_{\text{reserve}} = V_{\text{total}} - \nabla$

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解題方法

本題採用「總體積扣除浸水排水體積」之切入點，分三步驟推導計算：

步驟一：計算箱形船之水密總體積（$V_{\text{total}}$） 已知船長 $L = 100\text{ m}$、寬 $B = 20\text{ m}$、深 $D = 15\text{ m}$： $V_{\text{total}} = 100 \times 20 \times 15 = 30{,}000\text{ m}^3$

核心觀念

本題評量公職考試《船藝學概要》中「船舶構造與型式（Ship Construction and Types）」之基本專業知識。以民國 111 年考選部公布之命題大綱與航海技術法規為準，船舶構造之分類核心在於**「船體骨架受力排列體系（Framing System）」**。

船舶航行於波浪中，承受縱向彎曲力矩（產生中拱 Hogging 與中垂 Sagging 應力）、橫向水壓、局部衝擊力及貨物重力。為了抵抗各方向之負荷，船體內部由板材與骨架組裝而成。依其主要受力骨架之配置方向，最根本的兩大構造形式為：

1. 橫肋骨式構造（Transverse Framing System）
2. 縱肋骨式構造（Longitudinal Framing System）

此外，在航海學與船藝學傳統教材中，若由「甲板層數構造（Deck Arrangement）」之觀點劃分，船舶亦常分為**「單層甲板船（Single Deck Vessel）」與「多層甲板船（Multi-Deck / 'Tween Deck Vessel）」**。評分標準以「骨架配置構造體系」為最主流且高分之評分核心，作答時須優先詳述骨架體系，並補充甲板構造體系以達滿分標準。

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解題方法

本題為配分 25 分之典型申論題。解題時切忌僅列出名稱，必須依循航海工程之標準論述架構：

1. 確立主軸：開門見山指出以「骨架配置體系」為區分標準的二大基本構造（橫肋骨式與縱肋骨式）。
2. 分項詳述：

• 定義與構件佈置特徵（主骨架走向、輔助骨架）。
• 力學特性與受力優缺點（縱向強度 vs 橫向強度、結構自重、建造難易）。
• 適用船型（船長尺寸限制、載貨空間利用）。

3. 延伸補充：補充由「甲板層數構造」劃分之單層甲板船與多層甲板船，展現全方位的專業知識。

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選項分析（構造體系深度剖析與對比）

本題為申論題，以下針對「船體骨架構造」與「甲板配置構造」進行逐項深度剖析與結構對比：

一、骨架體系構造分類（核心標準答案）

比較項目	橫肋骨式構造（Transverse Framing）	縱肋骨式構造（Longitudinal Framing）
主要骨架走向	橫向（垂直於船體首尾中心線）	縱向（平行於船體首尾中心線）
主要受力構件	橫肋骨（Transverse Frames）、肋板（Floors）、橫樑（Beams）	甲板縱骨、船底縱骨、舷側縱骨、縱向桁材（Girders）
縱向強度	較弱，需加厚甲板與船底外板以補足縱向斷面模數	極高，各縱向骨架直接參與抵抗縱向中拱與中垂彎曲力矩
橫向強度	極高，能有效抵抗側向水壓及橫向變形	由間隔較大之強力橫肋板（Web Frames）與橫隔艙壁提供
自重與載重	船體結構較重，自重大，載貨裕度相對受限	相同縱向強度下，結構自重可減輕約 $10\% \sim 15\%$
貨艙空間利用	橫向構件貼壁，艙內無深大縱向構件，空間平整利於裝卸	大型橫向肋板（Web Frames）深凸入艙內，略佔空間
建造施工工藝	結構簡單、施工容易、造價較低	構件接合處繁多，裝配與銲接工藝要求較高
典型適用船型	船長小於 $100 \sim 120\text{ m}$ 之沿海小型貨船、拖船、漁船、客船	船長較長之大型油輪（Tanker）、大型散裝船（Bulk Carrier）

二、甲板層數構造分類（輔助實務觀點）

1. 單層甲板船（Single Deck Ship）：

• 構造特性：主甲板（上甲板）之下即為底艙（Hold），中間無其他貫通之全通甲板。
• 營運優勢：艙容開闊且完整，艙口大，利於抓斗、吸管或岸式機械直接進行大量裝卸。
• 適用船型：散裝船、礦砂船、油輪及貨櫃船。

2. 多層甲板船（Multi-Deck / 'Tween Deck Ship）：

核心觀念

本題測驗商船遭遇海難事故時，船長在面臨「海上拖帶（Towage）」與「海難救助（Salvage）」決策時的危機管理與船藝實務綜合判斷能力。涉及的核心法規與海事專業標準包括：

1. 船長法定權限與職責：依《商港法》、《船員法》及中華民國《海商法》（以命題當年民國 111 年法規為準，規範船長於船舶遇難時，負有維護人命、載運物及防止海洋環境污染之最終責任）。
2. 國際海事公約規範：

• 《國際海上人命安全公約》（SOLAS）第 II-1 章第 3-4 條：應急拖帶程序與油輪緊急拖帶裝置（Emergency Towing Arrangement, ETA）。
• 《1989 年國際救助公約》（International Convention on Salvage 1989）：救助報酬條件、環境污染特別補償條款。
• 《國際防止船舶造成污染公約》（MARPOL）：控制船舶受損外洩油污或有害物質。

3. 商業救助契約形式：一般拖帶契約（Towage Contract）與勞氏標準救助契約（Lloyd's Open Form, LOF，採「無效果無報酬（No Cure, No Pay）」原則及 SCOPIC 條款）之性質差異。

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解題方法

本題屬於海事體系之實務申論題。作答時不可零散列舉，而應依循海難發生時船長的決策思維流程，以「由內而外、由技術至法律」的系統化架構切入：

1. 內部狀況評估（本船安全與自救能力）：人命、浮力穩度、機件自修可能性。
2. 外部環境與急迫性評估（危險程度）：氣象海象、漂流方向與速度、地理危險障礙物。
3. 技術與操作可行性評估（拖帶適航性）：本船繫泊與拖曳結構強度、受力點、拖船性能匹配。
4. 法律、商務與防污通報（責任與契約）：通知船東、保險人（P&I / H&M）、主管機關，並決定拖帶或救助契約性質。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題。試卷作答時應以結構化之綱要與條列要點論述，展現海事管理與船藝實務深度，切忌僅以口語化短句帶過。

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解題技巧

1. 答題架構口訣「人、船、環、技、法」：

• 人：人員生命安全有無立即威脅。
• 船：船體結構、水密穩度與機艙自力修復能力。
• 環：海象潮流、漂流至淺灘或暗礁的剩餘寬裕時間、環境污染防範。
• 技：拖帶點強度、緊急拖帶裝置（ETA）、拖纜受力與兩船適配性。
• 法：通知船東與保險人、簽訂契約類型（純拖帶 vs. 救助 LOF）。

2. 應試常見陷阱：

• 僅考慮「拖纜與拖船馬力」（純工程層面），而遺漏「本船自力修復可行性」與「漂向危險區的急迫時間分析」。
• 忽略商業與法律風險：未取得船東或保險人授權逕行簽訂非標準救助合約，可能引發後續巨額救助報酬爭議。

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【答案】

商船遭遇事故（如主機故障、失舵、碰撞、進水或擱淺）後，在正式召請他船進行拖曳作業前，事故船船長必須審慎評估下列五大面向事項：

一、 本船狀況與自救修復能力評估（內部因素）

1. 人員傷亡與生命安全： 確認全船人員安全，有無重傷需優先醫療後送，或是否需要先將非關鍵船員撤離。
2. 浮力、穩度與水密完整性：

• 徹底量測全船各艙底水（Bilge）、水櫃（Tanks）與空艙（Void Spaces），查明有無進水。