111 高普考高考三級 輪機技術 輪機管理與安全 考古題詳解

核心觀念

本題評量考生對船舶航行運作所衍生之海洋與大氣環境衝擊，以及國際海事防污染法規架構的掌握程度。解題的核心依據為國際海事組織（IMO）所制訂之《國際防止船舶污染公約》（MARPOL 73/78）六大附錄規範，並輔以其他海事環境公約（如 BWM 壓載水公約、AFS 防污系統公約）及物理性環境衝擊指標。

法規基準：本題以命題當年（民國 111 年）之國際公約及我國法規為準（附註：我國《海洋污染防治法》現行法已於民國 112 年大幅修正公布，惟解題架構仍以命題當年法規精神與國際公約為準）。

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解題方法

本題為標準的輪機管理申論題。最佳切入方式是以「法規與實務結合」為架構：

1. 主幹架構：以 MARPOL 73/78 之六大附錄（Annex I 至 Annex VI）為主體，逐項列舉化學性與生物性污染源。
2. 延伸補充：補充航行運作中常見之「壓艙水外來物種」、「防污漆毒性物質溶出」及「物理性污染（水下噪音、熱排水）」。 此解法條理清晰、層次分明，符合閱卷委員所期待之輪機專業廣度與國際海事法規素養。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題，故無個別選項。作答時切忌漫無章法地隨意列舉，應將污染型態依「大氣污染」、「水體/海洋介質污染」與「物理/生態破壞」三大維度進行歸類解析。

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解題技巧

1. 記憶口訣：牢記 MARPOL 六大附錄口訣——「油、化、包、污、垃、氣」：

• 附錄一（Annex I）：油污染（Oil）
• 附錄二（Annex II）：散裝有毒液體物質（Noxious Liquid Substances）
• 附錄三（Annex III）：包裝有害物質（Harmful Substances in Packaged Form）
• 附錄四（Annex IV）：船舶污水／黑水（Sewage）
• 附錄五（Annex V）：船舶垃圾（Garbage）
• 附錄六（Annex VI）：空氣污染（Air Pollution）

2. 加分關鍵：除上述六大類外，務必寫出「壓艙水引進外來物種」、「螺槳與機械水下輻射噪音（URN）」以及「機械冷卻水熱污染」，此為取得高分之關鍵差別所在。

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【答案】

船舶於海上正常航行與營運期間，因推進動力系統運轉、貨物載運及船員旅客生活所需，會對大氣與海洋環境造成多種形式的污染。依據國際海事組織（IMO）《國際防止船舶污染公約》（MARPOL 73/78）及相關國際海事環境保護規範，船舶航行對環境造成的污染主要區分為以下八大類：

一、空氣污染（Air Pollution，對應 MARPOL 附錄六）

船舶推進主機、發電機柴油機及鍋爐燃燒化石燃料，於航行中持續向大氣排放廢氣：

1. 硫氧化物（$\text{SO}_x$）與懸浮微粒（PM）：燃油中之硫成分燃燒生成，會形成酸雨並對人體呼吸道造成危害。
2. 氮氧化物（$\text{NO}_x$）：缸內高溫高壓燃燒促使空氣中之氮與氧反應生成，是光化學煙霧與臭氧層破壞之前驅物。
3. 溫室氣體（GHGs）：主要是二氧化碳（$\text{CO}_2$），為導致全球暖化與氣候變遷之主要元兇。

核心觀念

本題考查國際海事安全法規之基石——國際海事組織（IMO）所制訂之《國際海上人命安全公約》（International Convention for the Safety of Life at Sea, SOLAS 1974，以下簡稱 SOLAS 公約）。

考生須清楚掌握：

1. 公約沿革與宗旨：起源於 1912 年鐵達尼號海難，旨在規定商船在建造、設備及營運上之最低安全標準。
2. 法規架構：包含公約本文（Articles）與附則（Annex）。
3. 附則各章（Chapters）範疇：以命題當年（民國 111 年）法規為準，附則共分為 14 章，涵蓋船舶結構、機電、防火、救生、無線電、航安、貨物、管理系統及極地作業等（現行法已於後續新增第 XV 章工業人員載運安全措施）。
4. 與輪機管理之關聯：著重於第 II-1 章（機電設備）、第 II-2 章（機艙防火與滅火）、第 IX 章（ISM Code 安全管理體系）。

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解題方法

本題為標準的公約體系記憶與申論整合題，切入策略應採取「總分架構法」：

1. 開門見山：界定公約性質、主管機構（IMO）及適用對象（國際航線商船）。
2. 總體框架剖析：指出公約由「本文」（規定簽約、修訂、生效等法律程序）與「附則」（技術規範主體）構成。
3. 分章詳述核心規範：將附則各章依章號順序完整條列，並精準點出各章之核心技術要求及衍生之重大強制性章程（如 ISM Code、ISPS Code、FSS Code、LSA Code 等）。
4. 突顯輪機專業重點：在第 II-1 章、第 II-2 章適度延伸輪機設備（主副機、應急發電機、舵機、雙重操舵、機艙固定滅火系統）之規範深度，以符合「輪機管理與安全」科目的專業閱卷期待。

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選項分析

本題為申論題（非選擇題），無個別選項。作答時之各章涵蓋重點分析如下：

• 公約本文（Articles）：規範締約國義務、適用範圍、免除條件、修正程序（包含默示接受程序 Tacit Acceptance Procedure）及生效日期。
• 附則第 I 至 XIV 章：各章規範不可混淆。常見失誤為將防污染規範（屬 MARPOL 公約）或海員培訓（屬 STCW 公約）混入 SOLAS 範疇；作答必須明確限定於「人命安全、船舶結構、航行與營運保全」範疇。

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解題技巧

1. 模組化記憶法：14 個章節切忌死背，建議劃分為四大功能群組：

• 基本設備與結構安全：第 I 章（檢驗證書）、第 II-1 章（結構/穩度/機電）、第 II-2 章（防火）、第 III 章（救生）、第 IV 章（無線電通訊）。
• 航行與貨載營運安全：第 V 章（航行安全）、第 VI 章（一般貨物）、第 VII 章（危險品）。
• 特定船型特別要求：第 VIII 章（核動力船）、第 X 章（高速船）、第 XII 章（散裝船）、第 XIV 章（極地水域）。
• 現代管理與安全保全：第 IX 章（ISM Code）、第 XI-1 章（海事安全特別措施）、第 XI-2 章（ISPS Code）、第 XIII 章（履約查核）。

2. 關鍵章程（Mandatory Codes）連結：答題時若能一併寫出各章對應的強制性國際章程名稱，為爭取高分之關鍵技巧（如第 II-2 章之 FSS Code、第 III 章之 LSA Code、第 IX 章之 ISM Code、第 XI-2 章之 ISPS Code）。

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【答案】

《國際海上人命安全公約》（SOLAS 1974）為國際海事組織（IMO）所主管最重要之國際海事安全公約，其主要宗旨為訂定國際航行商船於建造、裝備與營運之最低安全標準。公約架構由「公約本文」（Articles）與「附則」（Annex）兩大部分組成，其主要內容如下：

一、公約本文（Articles）

包含條款 1 至 13 條，規定公約之一般義務、適用範圍、檢驗發證程序、條約批准、生效、終止，以及公約修正案之通過程序（採「默示接受程序」，使技術法規能迅速配合科技進展生效）。

二、附則（Annex）主要章節內容（以民國 111 年規定為準）

附則共計 14 章，各章規範主題如下：

• 第 I 章：一般規定（General Provisions） 規範各類船舶（客船、貨船）之檢驗項目（初次、定期、中間及年檢）、檢驗機構、證書之核發（如安全構造證書、安全設備證書、安全無線電證書等）與港口國管制（PSC）之檢查原則。

核心觀念

本題出自 111 年高考三級「輪機管理與安全」第三題，屬於**船藝學與船舶流體力學基礎（Ship Knowledge and Naval Architecture for Marine Engineers）**的綜合名詞解釋題。題目涵蓋四大核心範疇：

1. 船舶安全法規與乾舷控制：《1966年國際載重線公約》（ICLL 1966）及我國《船舶載重線勘劃規則》（以命題當年民國 111 年法規為準）中，關於載重線圈、各水域季節載重線段與預備浮力（Reserve Buoyancy）的法律與物理意義。
2. 浮力與初穩度幾何：船舶小角度傾斜時浮力線與中線面之交點（定傾中心 $M$）、定傾半徑公式（$BM = \frac{I_T}{\nabla}$）與初定傾高（$GM$）的穩度判別。
3. 推進系統流體水動力學：螺旋槳單獨（敞水）試驗之定義、能量轉換比值、無因次水動力參數（$J, K_T, K_Q$）與推進效率分解體系。
4. 船舶運動安全性：船舶抵抗外力傾側並恢復原平衡狀態之能力，區分橫穩度與縱穩度、初穩度與大角度穩度，以及輪機當值時的液體自由液面效應（Free Surface Effect）。

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解題方法

本題為標準的申論型名詞解釋題（滿分 25 分），各小題配分介於 5 至 7 分。評分委員重視**「定義嚴謹度」、「物理與幾何機制」、「計算公式或標誌構造」、「實務與法規意涵」**四個層次。作答策略如下：

1. （一）船舶載重線標誌（7分）：由法規依據切入，說明圖形組成（普林索爾圓盤與載重線梳狀標記）、各標記符號意義（S, W, WNA, T, F, TF），並強調其保障「預備浮力」與「抗沉性」之安全目的。
2. （二）定傾中心（6分）：給出小角度傾斜下的嚴格幾何定義，輔以 $KM = KB + BM$ 及 $BM = \frac{I_T}{\nabla}$ 公式，並點出 $GM$ 正負與船舶穩定平衡狀態之連帶關係。
3. （三）螺槳單獨效率（7分）：明確指出「均勻流場、無船體伴流干擾（Open Water）」的前提，寫出推力功率與遞送功率之比值公式，並導出由無因次係數（進速比 $J$、推力係數 $K_T$、扭矩係數 $K_Q$）構成的表達式。
4. （四）船舶穩度（5分）：定義平衡與復原力矩之關係，依傾斜角度（初穩度 vs. 大角度穩度）及受力性質（靜穩度 vs. 動穩度）分類闡述，並鏈結至輪機員壓載水操作與自由液面管理。

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解題技巧

1. 圖形與符號聯想：名詞解釋若能帶出英文縮寫（如 $GM$, $\eta_O$, Plimsoll Mark, ICLL），能展現答題深度。
2. 公式不可或缺：論述「定傾中心」務必寫出定傾半徑公式；論述「螺槳單獨效率」務必寫出功率比值與無因次轉換式，純文字描述難以拿滿 7 分。
3. 輪機實務扣合：雖然題目涉及造船原理，但本科目為「輪機管理與安全」，作答時帶入「燃油與壓載水調配對 $GM$ 的影響」及「主機輸出功率在螺旋槳上的能量耗損階層」，能精準切中閱卷老師的給分點。

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【答案】

（一）船舶載重線標誌（Load Line Mark）

1. 定義與法規依據： 依據《1966年國際載重線公約》（ICLL 1966）及我國《船舶載重線勘劃規則》（以命題當年民國 111 年法規為準），載重線標誌係勘劃於船舶兩舷船舯處的外板上，用以指示該船在不同航區、季節及水質密度下所允許的最大裝載吃水（即法定最小乾舷，Minimum Freeboard）。
2. 標誌構造與組成：

• 載重線圈（Plimsoll Mark）：外徑 300 mm、寬 25 mm 的圓圈，中心貫穿一條長 450 mm 的水平線，該線頂部邊緣即為夏期海水載重線（Summer Freeboard）。圓環兩側刻有勘劃單位代號（如 CR 代表我國中國驗船中心、LR 代表英國勞氏船級社等）。
• 載重線標尺（各季節載重線段）：位於圓圈前方（或依規定方向）垂直線向兩側引出的水平線段，包含：
• S（Summer）：夏期載重線。
• W（Winter）：冬期載重線。
• WNA（Winter North Atlantic）：冬期北大西洋載重線（適用於長度 100 公尺以下之船舶）。
• T（Tropical）：熱帶載重線。
• F（Fresh Water）：淡水載重線。
• TF（Tropical Fresh Water）：熱帶淡水載重線。
• 若為木材甲板貨載船舶，則另加劃帶有「L」（Lumber）字樣的一組標記（如 LS, LW 等）。

3. 安全管理意涵：

• 確保預備浮力（Reserve Buoyancy）：限制吃水即保留適當水線以上的水密空間，防止浪擊上甲板造成危險。
• 保障結構強度與航行穩度：避免超載使船體梁產生過大彎矩與剪力，是防止船舶沉沒的第一道法定安全防線。

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（二）定傾中心（Metacenter）

1. 幾何定義： 當船舶在小角度橫傾（一般指橫傾角 $\theta \le 10^\circ \sim 15^\circ$）時，船體浸水體積形狀改變，浮力作用點由原浮心 $B$ 移動至新浮心 $B'$。

核心觀念

本題考查「海事應變處置與船舶危機管理」，核心涵蓋國際海事組織（IMO）之《國際海上人命安全公約》（SOLAS）、《國際安全管理章則》（ISM Code）應變計畫，以及《防止船舶污染國際公約》（MARPOL）附則 I 之「船舶油污應急計畫」（SOPEP）。法規與專業規範以命題當年（民國 111 年）之架構為準。

在「輪機技術」類科中，本題不僅測驗一般海難之通則性處置（人命安全與通報），更著重於輪機部門之損害管制（Damage Control）與機艙保全，包含：水密完整性、海門切換（防吸入泥沙）、推進軸系與操舵系統狀態確認、應急排水處置、燃油駁運防污染，以及未明底質與受損狀況前「禁止盲目倒車」之安全準則。

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解題方法

本題屬廣泛性之海事應變申論題，答題切入點應兼顧「船長／全船通則層面」與「輪機工程專業層面」，並依時間應變歷程與處置優先順序展開：

1. 立即處置與人命保全：停止航行衝量、發布警報、召集人員、關閉水密門。
2. 機艙保全與動力控制（輪機核心）：冷卻海門切換、推進設備檢視、啟動排水泵。
3. 損害評估與量測：船體測深（雙層底水/油量測）、周邊水深及底質測量。
4. 防止海洋污染與穩定度評估：SOPEP 程序啟動、內部油料倒駁、穩度計算。
5. 後續脫險處置與通報記錄：潮汐配合脫淺、海事通報（VTS/海岸巡防機關）與航海/輪機日誌保全。

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選項分析

本題為專業科目申論題（非選擇題），無選項。答題重點在於分項架構是否完整嚴謹、是否具備輪機專業實務細節，避免僅寫出大拜拜式的空洞宣示。

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解題技巧

1. 結構切塊記憶法：以「即（立即反應）$\rightarrow$ 機（機艙處置）$\rightarrow$ 量（測深評估）$\rightarrow$ 防（防污穩度）$\rightarrow$ 報（通報紀錄）」五大模組答題，層次分明。
2. 常見答題陷阱：

• 致命盲點：寫出「擱淺後應立即全速倒車脫淺」。在實務與海事評分中此為嚴重錯誤，因碰撞或擱淺後盲目倒車極易造成破口擴大、海水湧入、失去擱淺支撐而傾覆，或將海底泥沙吸入冷卻海門導致副機過熱全船跳電（Blackout）。
• 輪機失焦：若通篇僅寫「穿救生衣、打電話求救」，未提及「海門切換、量測雙層底、應急吸水閥（Bilge Injection）、軸系檢視」，無法在輪機技術類科獲得高分。

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【答案】

船舶遭遇觸礁（Stranding）、碰撞（Collision）及擱淺（Grounding）等海難事故時，船上人員應依據安全管理系統（SMS）及應急應變部署表，注意並執行下列事項：

一、 立即處置與人命保全

1. 發出緊急警報與人員召集：立即鳴放通用緊急警報（General Emergency Alarm），全體船員按應變部署表（Muster List）著救生衣就位，清點人員並確認有無傷亡。
2. 適當操俥與控制衝量：

• 碰撞事故：若兩船插碰，在評估破損狀況前切忌貿然倒俥分開，以免造成進水孔迅速進水而加劇沉沒危險。
• 擱淺與觸礁：應立即減速或停車，未確認船底受損與周邊水深底質前，嚴禁盲目全速倒俥脫淺。