115 高普考高考三級 航海技術 船藝學 考古題詳解

115 年・高普考・高考三級・航海技術
試題代碼 船藝學

第 一 題25 分

請根據商船之載重線標誌與其相關規定，分別說明 Fresh Water Allowance 及 Statutory Freeboard 之意涵為何？

若某貨船在海水密度為比重 1.011.01 的港口準備裝貨，艏水尺 7.47.4 公尺，艉水尺 7.67.6 公尺，FWA 為 2020 公分，俯仰中心位於船舯。已知該船在標準海水密度下滿載時之平均水尺為 7.77.7 公尺，則當該船在港口裝貨達滿載，且俯仰差為艉俯 0.160.16 公尺的狀態下，其艏、艉水尺應各是多少？

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核心觀念

本題依商船載重線標誌及《國際載重線公約》的相關規定，考查淡水與海水密度不同時，如何調整滿載水尺，以及艏、艉水尺如何由平均水尺與俯仰差求得。以下以命題當年（民國 115 年）法規為準。

  • Fresh Water Allowance（FWA，淡水超額量）：船舶由標準海水進入淡水時，因水的密度較低，船體會下沉。FWA 是標準海水滿載水線與密度為 1.0001.000 的淡水滿載水線之間的水尺差，表示在淡水中允許比標準海水滿載水線多下沉的量。若港口水的比重介於 1.0001.000 與 1.0251.025 之間，FWA 按實際比重差比例折算。
  • Statutory Freeboard（法定乾舷）：依載重線法規核定、由乾舷甲板線量至適用載重線的垂直距離。它限制船舶裝載程度，確保船舶保有規定的儲備浮力與安全裕度。

解題方法

題目給的滿載平均水尺 7.77.7 公尺，是標準海水密度下的滿載水尺。港口水比重為 1.011.01，較標準海水 1.0251.025 淡，因此應按比例折算 FWA：

港口密度修正量=FWA×1.025−1.011.025−1.000\text{港口密度修正量} = \text{FWA}\times\frac{1.025-1.01}{1.025-1.000}

代入 FWA =0.20=0.20 公尺：

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第 二 題25 分

舵是船舶在航行中保持航向、轉向，或執行迴轉運動時主要的屬具設備。試述影響一般商船舵效高低的主要因素有哪些？且其個別所造成的影響情形或原因為何？

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核心觀念

本題考查舵所受水動力及船舶操縱性能的關係。舵效是舵偏轉後改變船舶航向或產生迴轉的能力；一般而言，舵面所受的水動力愈大，舵效愈好。舵力可概略表示為：

FR=12ρVR2ARCRF_R=\frac{1}{2}\rho V_R^2 A_R C_R

其中，ρ\rho 為水密度，VRV_R 為流經舵面的相對水流速度，ARA_R 為舵面積，CRC_R 為與舵角、舵形及流況有關的水動力係數。這個關係說明舵效主要受舵面受流狀況、舵本身設計、船舶速度及船體操縱特性影響。

解題方法

作答時可依「舵面大小與位置、舵角與操作、舵面水流速度與流況、船舶速度與船型、外界環境」分類。每項除了列出因素，也要說明它如何改變舵面水動力，或如何影響船舶對舵力的反應。

影響舵效的主要因素

一、舵面積與舵的形狀

在舵角及流速相同時，舵面積增加，受水面積與舵力通常隨之增加，舵效較好。但舵面積過大會增加舵機負荷與阻力，也可能受船體、螺槳或伴流遮蔽，不能只以面積判斷舵效。舵的剖面、平衡形式及舵葉與舵柱的配置，也會影響升力、阻力及操舵所需力量。

二、舵角大小及操舵速度

在適當範圍內，增加舵角會增加舵面橫向水動力，轉向作用增強。舵角過大時，舵面附近水流容易分離、渦流增加，舵力不再與舵角成比例，阻力反而上升；因此大舵角不代表舵效必然持續增加。操舵愈迅速，船舶開始偏轉的反應通常愈快，但持續轉向能力仍取決於舵力與船體操縱特性。

三、舵面相對水流速度

舵力大致與舵面相對水流速度的平方成正比，因此流經舵面的水流愈快，舵效通常愈強。船舶在航速較高時，舵面通常有較強水流；低速時舵力減小，舵效較差。判斷時要看舵面實際收到的水流，不可只看船舶對地速度。

四、螺槳流與船體伴流

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第 三 題25 分

船舶在遭遇緊急狀況時，為使船上人員知悉所應遵循的事項及其任務分派，根據 SOLAS 公約之規定，須在船舶之哪些處所公告應急部署表和應急須知？

又該部署表於一般貨船上對於救生與滅火的應急處理，所應載明之必要內容及相關規定為何？

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核心觀念

本題考《海上人命安全國際公約》（SOLAS）第 III 章第 8 條「應急部署表及應急須知」與第 37 條「應急部署表及應急須知之內容」。第 8 條規定公告位置與船上人員應取得的應急指示；第 37 條規定部署表須列出的警報、船員職責、備代人員及編製事項。

以下依民國 115 年命題年度適用的 SOLAS 規定作答。

解題方法

先按題目兩個問句分開回答：第一問指出部署表與應急須知公告的位置；第二問按 SOLAS 第 III 章第 37 條，整理一般貨船必列的救生與滅火應急職責及部署表的編製、更新要求。題目指定一般貨船，因此乘客專屬職責與乘客船格式核准規定不列為貨船必要項目。

一、公告位置與應急須知

SOLAS 第 III 章第 8 條第 2 項要求，船上每一人均應有清楚的應急指示，說明發生緊急狀況時應採取的行動。

依同條第 3 項，符合第 37 條要求的應急部署表及應急須知，應張貼於全船各適當且顯眼處所，至少包括：

  • 駕駛台；
  • 機艙；
  • 船員居住處所。

船員居住處所如走廊、餐廳等，也應選擇容易看見、便於查閱的位置張貼。

二、一般貨船部署表應載明事項

依 SOLAS 第 III 章第 37 條，一般貨船的應急部署表應載明下列事項：

（一）警報與棄船命令

  1. 一般緊急警報及公共廣播系統的相關資料。
  2. 聽到一般緊急警報時，船員應採取的行動。
  3. 棄船命令將如何發布。

（二）船員應急職責

部署表須列明分派給各船員的職責，必要內容包括：

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第 四 題25 分

何謂船舶之扶正力矩（Moment of statical stability）？

若某船裝卸貨前之排水量為 1100011000 公噸，KM=7.3KM=7.3 公尺，橫傾 5∘5^\circ 時之扶正力矩為 767767 公噸－公尺；然後於第一艙裝貨 24002400 公噸，重心距龍骨 6.26.2 公尺，在中線右側 0.50.5 公尺；第二艙裝貨 900900 公噸，重心距龍骨 7.57.5 公尺，在中線左側 4.24.2 公尺；第三艙卸貨 14001400 公噸，重心距龍骨 5.75.7 公尺，在中線左側 1.31.3 公尺。假設 KMKM 維持不變，求該船裝卸貨完成後之傾側角度？

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核心觀念

扶正力矩（Moment of statical stability）是船舶傾斜後，浮力作用線與重力作用線形成力偶，將船舶推回正浮位置的力矩。其大小為

MR=Δ×GZM_R=\Delta \times GZ

其中 Δ\Delta 為排水量，GZGZ 為扶正臂。小傾角下採用 GZ≈GMsin⁡θGZ\approx GM\sin\theta，故

MR≈Δ×GMsin⁡θM_R\approx \Delta \times GM\sin\theta

本題先由原船在 5∘5^\circ 時的扶正力矩求出初始 GMGM，再以裝卸貨的縱向與橫向重量矩更新重心，最後求裝卸完成後的橫傾角。

解題方法

一、求原船初始 GMGM 與 KGKG

由原船扶正力矩得：

767=11000×GM0×sin⁡5∘767=11000\times GM_0\times\sin5^\circ GM0=76711000sin⁡5∘=0.800 mGM_0=\frac{767}{11000\sin5^\circ}=0.800\text{ m}

已知 KM=7.3 mKM=7.3\text{ m}，因此原船：

KG0=KM−GM0=7.3−0.800=6.500 mKG_0=KM-GM_0=7.3-0.800=6.500\text{ m}

二、計算裝卸後排水量與垂向重心

裝貨增加排水量，卸貨減少排水量：

Δ1=11000+2400+900−1400=11900 公噸\Delta_1=11000+2400+900-1400=11900\text{ 公噸}

以龍骨為基準，原船垂向重量矩為 11000×6.50011000\times6.500。裝卸後垂向重量矩為：

∑w KG=11000(6.500)+2400(6.2)+900(7.5)−1400(5.7)=85150 公噸－公尺\sum w\,KG =11000(6.500)+2400(6.2)+900(7.5)-1400(5.7) =85150\text{ 公噸－公尺}

卸貨項採減號，因為該重量自船上移除。故裝卸後：

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