111 專技高考高等考試 造船工程技師 造船設計（包括造船原理） 考古題詳解

核心觀念

本題旨在考驗造船原理中兩大類船舶支撐機制之根本差異：靜態浮力（Hydrostatic Lift） 與 動態升力（Dynamic Lift）。

1. 貨櫃輪（排水型船舶，Displacement Hull）：依據流體靜力學之「阿基米德原理（Archimedes' Principle）」，由船體浸沒於水中所承受之周圍靜水壓力（Hydrostatic Pressure）垂直分量總合所支撐，與航速無關（靜止時即可支撐）。
2. 水翼船（動態支撐載具，Dynamic Support Craft）：於全速航行（Foilborne）狀態下，依據流體動力學之「白努利定律（Bernoulli's Principle）」及「牛頓第三運動定律（動量定理）」，水翼以攻角在水流中運動，翼面上下流速差產生之動壓差（Dynamic Pressure Difference）形成向上的水動力升力（Hydrodynamic Lift），此支撐力與航速平方成正比（靜止時無升力）。

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解題方法

解答本題應採取「對比式架構」，將貨櫃輪與水翼船依題目的三個小題分別作答：

1. 繪圖說明：繪製受力示意圖與流場圖，標註作用力（浮力 $B$、升力 $L$、重力 $W$）、壓力分佈、吃水線或來流方向。
2. 物理原理解釋：從力的本質（靜壓 vs. 動壓）、流體力學基本定律（阿基米德、微積分壓力場 vs. 白努利方程式、環流與下洗流動量變化）深入剖析。
3. 計算方法推導：寫出精確的微積分表面積分式及實用工程公式，並逐一定義公式中各物理量之符號與單位。

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選項分析

本題為專門職業及技術人員高等考試（專技高考）之申論題，無選擇題選項。

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解題技巧與評分關鍵

1. 關鍵字精準度：閱卷委員著重「阿基米德原理」、「靜水壓力垂直合力」、「白努利原理」、「動壓差」、「攻角（Angle of Attack）」、「升力係數（$C_L$）」等核心術語。
2. 避開常見陷阱：

• 說明水翼船時，必須明確指出是在**翼航狀態（Foilborne Mode）**下由水翼提供升力。若處於靜止狀態，水翼船僅為普通排水型船體。
• 計算公式不可只列代號，務必清楚定義 $\rho$、$g$、$\nabla$、$V$、$S$、$C_L$ 等變數。

3. 高分繪圖要領：試卷繪圖需包含「船體/水翼幾何輪廓」、「水線或流向箭頭」、「受力向量方向（箭頭）」及「局部壓力分佈箭頭（垂直於表面）」，圖文呼應方能拿滿分數。

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【答案】

（1）繪圖說明

1. 貨櫃輪（靜水浮力支撐）受力示意圖

 ▲ 船體重力 W 作用於重心 G
 │ (向下: W = m·g)
 ───────┼─────── 船體結構
 \ │ /
 水線 WL ~~~~\──┼──/~~~~ 水線 WL
 \ │ /
 靜水壓力 p \ │ / 靜水壓力 p
 (隨深度遞增) ↘│↙ (隨深度遞增)
 ────┴────
 ▲
 │ 浮力合力 B 作用於浮心 ▽
 │ (向上: B = ρ·g·▽)

• 圖示重點說明：
• 水線以下船體各點受到向內且垂直於板面的靜水壓力 $p = \rho g z$（箭頭隨水深 $z$ 增加而變長）。
• 各點壓力之垂直分量往上積分，形成向上的總浮力 $\vec{B}$，作用於浸水體積中心（浮心 $\nabla$ 或 $B$）。
• 在靜態平衡下，浮力 $\vec{B}$ 與全船重力 $\vec{W}$ 大小相等、方向相反且作用於同一鉛垂線上。

2. 水翼船（動態水動力升力支撐）受力示意圖

 [ 船身主體 (完全脫離水面) ]
 │ │ 支柱 (Strut)
 水線 WL ~~~~~~~~~~│~~~~~~~~~~│~~~~~~~~~~ 水線 WL
 ▼ ▼
 水翼截面 (具有攻角 α，向前航速 V)
 
 低壓區 (流速高, 形成吸力) 
 ╭───────────╮ ▲ 總升力 L (向上)
 來流速度 V ───> │ 水翼剖面 │ │
 ╰───────────╯ │
 高壓區 (流速低, 形成推力)

• 圖示重點說明：
• 於全翼航（Foilborne）航態下，船體被水翼完全抬出水面，水線僅接觸支柱與水翼。
• 水翼剖面具弧度或攻角 $\alpha$，前方來流以速度 $V$ 流經水翼。
• 水翼上表面流線收縮、流速增大、壓力降低（吸力面）；下表面流線發散、流速減緩、壓力增高（壓力面）。
• 上下表面之動壓力差產生垂直於來流方向的淨向上升力 $\vec{L}$，支撐全船重量 $\vec{W}$。

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（2）以物理原理解釋支撐力的組成及產生原理

1. 貨櫃輪：靜水浮力（Hydrostatic Buoyant Force）

• 力的組成： 由水分子在重力場中所產生的「靜水壓力（Static Fluid Pressure）」所組成。流體處於靜止狀態時，微元壓力大小僅為水深之函數，方向恆垂直向內作用於船殼外板。
• 產生原理：

核心觀念

本題評量造船工程中「船舶推進系統與螺槳設計」之核心方法論。傳統單一螺槳（Conventional Single Screw Propeller）設計在實務與學理上分為兩大主軸：

1. 系列螺槳設計法（Series Propeller Design Method / Chart Method）： 屬於經驗圖表法。利用預先進行過完整模型單獨試驗（Open-water Test）的標準螺槳幾何族群（如荷蘭 MARIN 的 Wageningen B-series），透過無因次特徵參數圖表（如 $B_p - \delta$ 或 $B_u - \delta$ 圖）進行最佳效率搜尋。
2. 理論螺槳設計法（Theoretical / Numerical Propeller Design Method）： 屬於現代數值流體力學與勢流分析法。依據給定船後非均勻伴流場（Non-uniform Wake Field），利用昇力線理論（Lifting Line Theory）、昇力面理論（Lifting Surface Theory）或邊界元法（Boundary Element Method, BEM / Panel Method）等工具，逆向反求葉片各徑向剖面之最佳環流分布、螺距、拱度（Camber）與厚度分布。

相關核心公式包含：

• 船體與螺槳互應關係： $V_A = V_s(1 - w)$ $T = \frac{R_T}{1 - t}$ $P_D = \frac{P_E}{\eta_H \eta_R} = \frac{R_T V_s}{\eta_H \eta_R}$ 其中 $\eta_H = \frac{1 - t}{1 - w}$ 為船後效率（Hull Efficiency）。
• 螺槳單獨特性參數： $J = \frac{V_A}{n D}, \quad K_T = \frac{T}{\rho n^2 D^4}, \quad K_Q = \frac{Q}{\rho n^2 D^5}, \quad \eta_0 = \frac{J}{2\pi} \frac{K_T}{K_Q}$
• 圖表設計常用係數： $B_p = \frac{N P_D^{0.5}}{V_A^{2.5}}, \quad \delta = \frac{N D}{V_A}$

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解題方法

（1）系列螺槳設計法

1. 設計前需具備之設計條件

1. 航行與阻力條件：設計船速 $V_s$（節或 $\text{m/s}$）、有效馬力 $P_E$（或船體全阻力 $R_T$）。
2. 船體互應係數：伴流分數 $w$、推力減額分數 $t$、相對旋轉效率 $\eta_R$。
3. 主機與轉速設定：主機傳遞馬力 $P_D$（或主機連續額定功率 MCR 配以傳動效率）、主機或齒輪箱軸轉速 $N$（$\text{rpm}$）或 $n$（$\text{rps}$）。
4. 幾何佈置限制：螺槳最大容許直徑 $D_{\max}$（受限於吃水、基線與艉軸架/船體間隙 Tip Clearance）、軸心浸水深度 $h$。
5. 空蝕防護基準：容許之最小擴展面積比 $(A_E/A_0)_{\min}$。

2. 適當系列之挑選原則

• 商船常規選用：全球商船最通用者為 Wageningen B-series（B 型系列螺槳，具備 2 至 7 葉、多種擴展面積比，涵蓋面廣且資料最齊全）。高速艇或巡邏艦艇則常挑選高抗空蝕的 Gawn / KCA 系列；特殊大側斜螺槳可選用專屬大側斜系列。
• 葉片數（$Z$）挑選：依據激振頻率（Blade Passing Frequency, $Z \times n$）與船體梁、上層建築及主機固有頻率的共振防範決定。商船多取 4 至 6 葉。
• 盤面積比（$A_E/A_0$）挑選：由空蝕準則（如 Keller 公式）計算最小臨界面積比，選定略大於臨界值之標準系列離散值（如 0.55, 0.70, 0.85 等）。

3. 設計步驟與物理量取得方式

• 步驟一：決定設計輸入參數
• 物理量數值取得：
• $R_T$ 與 $P_E$：由船模拖航阻力試驗（Towing Tank Resistance Test）取得；無試驗數據時，由經驗統計公式（如 Holtrop-Mennen 法）推估。
• $w, t, \eta_R$：由船模自航試驗（Self-Propulsion Test）取得；前期設計可由 Holtrop 等經驗回歸公式計算。
• 前進速度 $V_A = V_s(1 - w)$，推力需求 $T = R_T / (1 - t)$。
• 步驟二：預估葉片面積比以抑制空蝕
• 採用 Keller 公式評估防空蝕之最小擴展面積比： $(A_E/A_0)_{\min} = \frac{(1.3 + 0.3Z)T}{(p_0 - p_v + \rho g h)D^2} + k$
• 物理量數值取得：大氣壓力 $p_0$ 與海水飽和蒸氣壓 $p_v$ 依設計海水水溫查物性表；海水密度 $\rho$ 查規範；軸心水深 $h$ 取自艉部型線圖設計吃水線至軸心距離；餘裕係數 $k$ 依雙軸船（約 0.10）或單軸商船（約 0.20）給定。
• 步驟三：利用系列圖表最佳化搜尋
• 情況 A（轉速 $N$ 已由主機鎖定）：計算載量係數 $B_p = \frac{N P_D^{0.5}}{V_A^{2.5}}$。於選定葉數 $Z$ 及 $A_E/A_0$ 之 $B_p - \delta$ 圖表中，沿該 $B_p$ 垂直線尋找與螺槳單獨效率曲線 $\eta_0$ 相切之頂點（最佳效率點），讀出對應的最佳螺距比 $(P/D)_{opt}$ 與前進直徑比 $\delta_{opt}$。
• 計算最佳直徑：$D = \frac{\delta_{opt} V_A}{N}$。
• 情況 B（直徑受限於 $D_{\max}$）：若算得直徑 $D > D_{\max}$，則改將直徑設為 $D_{\max}$，計算 $\delta = \frac{N D_{\max}}{V_A}$，在圖上該 $\delta$ 與 $B_p$ 交點讀取次佳之 $P/D$ 與 $\eta_0$。
• 步驟四：幾何間隙檢核與微調
• 檢核葉尖與船體間隙（Tip Clearance），通常要求間隙 $\ge 0.15 \sim 0.25 D$，以避免誘發過大船體表面脈動壓力。

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（2）理論螺槳設計法

1. 所需工具

1. 伴流場測定與數值計算工具：大型拖航水槽（裝配立體 PIV 或五孔 Pitot 管探針）或商用/開源計算流體力學（CFD）RANS/DES 求解器，用於獲得三維船艉伴流場。
2. 勢流昇力線理論求解器（Lifting Line Code）：基於誘導速度與環流分佈的經典中等負荷螺槳勢流程式（如 Lerbs Induction Factor 法）。
3. 昇力面理論或邊界元法求解器（Lifting Surface / Boundary Element Method, BEM Panel Code）：具備模擬三維扭曲葉片、弦向負載分布及自由渦流尾跡面（Wake Sheet Alignment）之面元法工具。

本題出自民國 111 年專門職業及技術人員高等考試（專技高考）造船工程技師類科《造船設計（包括造船原理）》，為耐海性能（Seakeeping）與船舶運動力學之經典核心試題。

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核心觀念

1. 船舶運動六自由度（6 Degrees of Freedom, 6-DOF）： 剛體在空間中有三個平移自由度與三個旋轉自由度。以直角座標系表示：

• 平移運動（Translations）：縱盪（Surge, $X$ 軸）、橫盪（Sway, $Y$ 軸）、起伏／垂盪（Heave, $Z$ 軸）。
• 旋轉運動（Rotations）：橫搖（Roll, 繞 $X$ 軸）、縱搖（Pitch, 繞 $Y$ 軸）、艏搖／偏航（Yaw, 繞 $Z$ 軸）。

2. 迎浪運動的對稱性與耦合（Motion Coupling in Head Seas）： 在常規線性耐海性理論中，船體具備左右舷縱向對稱面（$X-Z$ 平面）。在純迎浪（Head Seas, 遭遇角 $\mu = 180^\circ$）條件下，波浪作用力與船體幾何均對稱於中線面，反對稱運動（Sway, Roll, Yaw）理論上不被線性外力激發；對稱運動（Surge, Heave, Pitch）則會被激發，其中「起伏（Heave）」與「縱搖（Pitch）」因水線面形狀非艏艉對稱（浮心／浮面中心偏離船舯），產生強烈的水動力與靜水力交叉耦合（Cross-coupling）。
3. 橫搖自然週期（Roll Natural Period）： 橫搖自由振動自然週期公式為： $T_\phi = \frac{2\pi k_{xx}}{\sqrt{g \cdot \overline{GM}_T}} \approx \frac{C \cdot B}{\sqrt{\overline{GM}_T}}$ 其中 $k_{xx}$ 為橫搖迴轉半徑（Radius of gyration），$\overline{GM}_T$ 為橫向定傾中心高（Transverse metacentric height），$g$ 為重力加速度，$B$ 為船寬，$C$ 為經驗常數。設計取向需在「初穩度安全（避免傾覆）」與「耐海舒適度／結構負荷（加速度控制）」之間取得權衡。

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解題方法

（1）圖繪座標軸與六自由度運動定義

依題意建立船體右手直角座標系：

• 座標原點 $O$：船舯（Midship）與水線面（或重心）交點。
• $+X$ 軸：由船舯指向船艏（Forward）。
• $+Y$ 軸：由中線面指向左舷（Port）。
• $+Z$ 軸：由基線／水線面垂直向上（Upward）。
• 遭遇波浪：往前正面迎向連續波浪，船艏恰位於波峰（Wave Crest）。

船體迎浪姿態與六自由度示意圖：

 波峰 (Wave Crest) ──┐
 ▼ (船艏 Bow)
 ┌─┐
 ┌──────┘ │
 ┌─────┘ │
 +Z (Upward) │ │ 連續迎浪波形
 ▲ │ │ (Head Waves) ───►
 │ └──────────────┘ ~~~▲~~~~~~~~~▲~~~
 │ 波谷 波峰
 ┼──────► +X (Forward)
 / 船舯 (Midship)
 /
 ▼ +Y (Port)

六個自由度運動名稱、方向與符號標定：

自由度類型	中文名稱	英文名稱	運動方向與定義	符號與轉向約定（右手法則）
直線平移	縱盪	Surge	沿 $X$ 軸前後線性平移	$+X$ 方向為向前（Forward）加速
直線平移	橫盪	Sway	沿 $Y$ 軸左右線性平移	$+Y$ 方向為向左舷（To Port）移動
直線平移	起伏（垂盪）	Heave	沿 $Z$ 軸垂直上下線性平移	$+Z$ 方向為向上（Upward）升起
角旋轉	橫搖	Roll	繞 $X$ 軸旋轉	拇指朝 $+X$，右舷下沉／左舷抬升為正
角旋轉	縱搖	Pitch	繞 $Y$ 軸旋轉	拇指朝 $+Y$，船艏下俯（Bow down）為正
角旋轉	艏搖（偏航）	Yaw	繞 $Z$ 軸旋轉	拇指朝 $+Z$，船艏轉向左舷為正

 【六自由度運動向量分解】
 
 +Z (Heave, 起伏)
 ▲ 
 │ /| Yaw (艏搖)
 │ /
 │/ 
 Roll (橫搖) ┼─────────────► +X (Surge, 縱盪)
 \ / \
 \ / \ Pitch (縱搖)
 ▼ / ▼
 |/
 ▼ +Y (Sway, 橫盪)

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（2）迎浪條件下容易耦合的自由度與力學機制

在正面迎浪（Head Seas）運動情形下，起伏（Heave）與縱搖（Pitch）最容易強烈耦合（縱盪 Surge 亦有微弱耦合，但 Heave-Pitch 耦合為最主要的運動主體）。

耦合原因分析：

1. 縱向對稱面限制橫向外力： 船體幾何具有橫向對稱性（Port-Starboard Symmetry），迎浪波浪作用力亦相對於中線面對稱。因此，橫向外力 $F_y$、橫搖力矩 $M_x$、艏搖力矩 $M_z$ 理論上均為零，橫向群組運動（Sway, Roll, Yaw）不被線性激發。
2. 前後非對稱性引發交互作用（Coupling Hydrodynamic & Restoring Coefficients）： 船舶在縱向（前後）通常非完全鏡像對稱，浮心縱向位置（LCB）與浮面中心縱向位置（LCF）通常不重合於船舯：

核心觀念

本題評量考生對國際海事法規體系中三大核心公約之中文法定名稱、主管國際組織及立法宗旨在船舶工程設計上的掌握度。在現代造船設計（Naval Architecture Design）流程中，規範與公約構成了全船設計的強制性技術邊界條件：

1. 國際海事治理架構：國際海事組織（IMO）主導的「船舶安全」與「海洋防污染」，以及國際勞工組織（ILO）主導的「船員勞動權益」，共同構成國際航運四大支柱（SOLAS、MARPOL、STCW、MLC）。
2. 造船設計之法規約束：船舶之總體佈置（General Arrangement）、穩度與艙區劃分（Damage Stability & Subdivision）、機艙系統、環保設備及住艙設施，均受上述公約條文嚴格拘束。
3. 法規基準說明：本題涉及國際公約體系，詳解以命題當年（民國 111 年）法規為準。（註：現行法規中，MLC 2022 年修正案與 MARPOL 附錄六溫室氣體減排新制於後續年度陸續生效，解題仍以命題當年架構為準。）

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解題方法

本題為申論題型，答題結構應採取「三段式對稱架構」，針對 MARPOL、SOLAS 及 MLC 三大公約逐一展開，各段均精準列出：

1. 公約完整中文法定名稱（並附上標準英文全銜以彰顯專業度）。
2. 主管機構與成立背景。
3. 訂定之主要目的與造船設計核心管制範疇。

切入點聚焦於公約如何直接影響造船設計工程師在線型、結構、設備選型與艙區佈置上的技術要求，以符合專技高考造船技師之實務水平。

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評析與各公約詳解

一、 MARPOL

• 中文名稱：《國際防止船舶污染公約》（全銜：International Convention for the Prevention of Pollution from Ships）。
• 制定之主要目的：

1. 防止並最大程度減少因營運操作或海難意外所造成的海洋與大氣環境污染。
2. 建立強制性技術標準與設備要求：公約涵蓋六大附錄（Annexes I ~ VI），分別管制防止油污染（雙層船殼、油水分離設備、殘油艙配置）、散裝有毒液體物質、包裝有害物質、船舶生活污水、船舶垃圾，以及防止船舶空氣污染（包含硫氧化物 $SO_x$、氮氧化物 $NO_x$ 排放限制，以及能源效率設計指數 EEDI / 碳強度管制）。

二、 SOLAS

• 中文名稱：《海上人命安全國際公約》（全銜：International Convention for the Safety of Life at Sea）。
• 制定之主要目的：

1. 制定商船建造、設備配備及安全營運的最低國際標準，以確保海上人命與財產之安全。
2. 奠定現代造船安全工程基準：公約源於 1912 年鐵達尼號海難，規範重點直接決定造船設計核心：

• 結構與穩度：完整穩度、水密艙區劃分（Subdivision）與破損穩度（Damage Stability）。
• 機械與電氣工程：主推進動力、轉向系統及緊急備用電源。

核心觀念

本題為「造船設計」中極具代表性的概念設計（Conceptual Design）與一般布置（General Arrangement, GA）綜合申論題，評量考生在有限時間與圖面空間內，將船舶任務需求轉化為實體工程配置的能力。本題主要測驗之核心觀念包含：

1. 客船主要尺寸之匹配性與母型船法： 依據設定之航線特性（航程、海象、吃水限制）與載客需求，依流體動力性能（長寬比 $L/B$、寬深比 $B/D$、長深比 $L/D$）及穩度需求，訂定合理的主要尺寸。
2. 水密隔艙區劃與法規限制（以命題當年民國 111 年法規為準）： 依據《客船管理規則》、《船舶設備規則》及《船舶構造規則》：

• 防撞艙壁（Collision Bulkhead）位置通常須設於自前垂標向後 $0.05L$ 至 $0.08L$ 之間。
• 包含主機艙前後水密艙壁與艉軸艙壁之設置，需能滿足破損穩度（Damage Stability）基本要求。
• 座席尺度（椅距不得小於 $750\text{ mm}$、椅寬不得小於 $450\text{ mm}$）與走道淨寬度（主走道建議 $\ge 900\text{ mm}$）之法定基準。

3. 船舶人因工程（Human Factors in Ship Design）： 包含人體計測工學（Ergonomics）、耐海性與運動致病率（Motion Sickness Incidence, MSI）、通用設計（無障礙通行環境）、逃生疏散動線（Evacuation Egress），以及環境微氣候（噪音、振動、換氣）。

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解題方法

子題（1）解題策略與步驟

1. 船型與任務設定（Design Mission Profile）： 選擇離島短程交通客船（以「東港－小琉球」航線為設計背景）。

• 單程航程：約 $14\text{ 海浬}$（約 26 公里），航行時間約 25～30 分鐘。
• 設計載客數：$180\text{ 人}$（全座席客艙）。
• 船型選擇：單體半滑行高速客船（Monohull Semi-planing Passenger Ferry），材質為海用鋁合金（重量輕、維護便利、適合 30 公尺以下中小型高速客船）。
• 設計航速：$25\text{ 節}$。

2. 主要尺寸決定與合理性驗算：

• 全長 ($L_{OA}$)：$30.00\text{ m}$（題目給定）
• 垂標間長 ($L_{BP}$)：取 $0.90 \sim 0.92 L_{OA} \approx 27.20\text{ m}$
• 型寬 ($B$)：對於 30 公尺單體高速客船，$L_{BP}/B$ 經驗比值約為 $4.2 \sim 4.8$。取 $B = 6.20\text{ m}$（$L_{BP}/B \approx 4.39$），確保橫向完整穩度（$GM$）足夠，並能容納雙走道 2-3-2 或 3-3 座椅橫向排列。
• 型深 ($D$)：$L/D$ 經驗值取 $9.0 \sim 10.5$，取 $D = 2.80\text{ m}$（$B/D \approx 2.21$）。主甲板下扣除雙層底與機艙高度後，具備足夠乾舷（Freeboard）防止甲板上浪。
• 設計吃水 ($d$)：取 $d = 1.30\text{ m}$，以利進出離島潮差與淺水港道，並維持吃水深寬比 $B/d \approx 4.77$。
• 排水量與方形係數：高速半滑行船型，方形係數 $C_B \approx 0.42 \sim 0.46$。取 $C_B = 0.44$，則設計排水量 $\Delta$ 為： $\Delta \approx L_{BP} \times B \times d \times C_B \times 1.025 = 27.20 \times 6.20 \times 1.30 \times 0.44 \times 1.025 \approx 99.0\text{ 公噸}$

3. 布置圖架構規劃：

• 縱向剖面（Inboard Profile）：自艏至艉劃分：艏尖艙（防撞艙壁內） $\rightarrow$ 旅客前艙/空艙 $\rightarrow$ 主客艙（Main Passenger Cabin） $\rightarrow$ 主機艙（Engine Room） $\rightarrow$ 舵機艙/艉尖艙（Steering Gear Room）。
• 上層結構：駕駛室（Wheelhouse）置於前部偏中之上甲板，確保全方位盲區符合法規視界要求；救生筏（Liferaft）置於後上甲板。
• 主甲板平面（Main Deck Plan）：布置 180 席旅客座椅、行李放置區、無障礙輪椅席位（2 席）、雙側通道、男女及無障礙廁所各 1 間、服務台與緊急逃生口。

子題（2）切入點

著重挑選兩項在國際海事組織（IMO）與造船界最核心、最具量化標準之「以人為本」考量：

1. 耐海運動舒適度與暈船發生率（Habitability & Motion Sickness Incidence, MSI）。
2. 人因人體工學、動線配置與通用（無障礙）無障礙安全設計。

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解題技巧與常見陷阱

1. 尺寸比值切忌脫離工程現實： 30 公尺客船若型寬取過窄（如 $B < 5\text{ m}$），初穩度高度 $GM$ 會嚴重不足；若取過寬（如單體船 $B > 8\text{ m}$），波浪衝擊阻力過大且橫搖加速度過高，導致舒適度劣化。
2. 水密艙壁法規落點不可遺漏： 手繪圖中必須明確標示防撞艙壁（Collision Bulkhead）。長度 $27\text{ m}$ 的船，其防撞艙壁距艏垂標應在 $1.36\text{ m} \sim 2.18\text{ m}$（即 $0.05 \sim 0.08L$），切勿畫在船中或緊貼艏柱。
3. 國考作圖技巧： 在答案卷上應清晰呈現兩部分：

• 上半部：縱向內部剖面圖（Inboard Profile），標示甲板線、水密艙壁、水線（WL）及各艙間名稱。
• 下半部：主甲板平面圖（Main Deck Plan），標示座位排列（Seats）、走道（Aisle）、門閥出口、機艙棚（Engine Casing）、洗手間與救生設備配置。

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【答案】

（1）30 公尺離島交通客船之設計主要尺寸與一般布置圖

一、 設計任務規格（Design Specifications）

• 服務航線：東港 — 小琉球（離島短程沿海航線，單程約 $14\text{ 海浬}$）
• 載客能量：180 名旅客（全坐席）＋ 4 名船員
• 巡航航速：25.0 節（半滑行深 V 型船身，海用鋁合金建造）
• 主要尺寸表：
• 全長 ($L_{OA}$)：$30.00\text{ m}$
• 垂標間長 ($L_{BP}$)：$27.20\text{ m}$
• 型寬 ($B$)：$6.20\text{ m}$
• 型深 ($D$)：$2.80\text{ m}$
• 設計吃水 ($d$)：$1.30\text{ m}$
• 滿載排水量 ($\Delta$)：約 $99\text{ 公噸}$
• 主機配置：雙柴油引擎、雙軸系雙螺槳推進（$2 \times 1,000\text{ kW}$）

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二、 一般布置圖手繪圖面工程示意（General Arrangement）

在試卷上繪製包含「縱向內部剖面圖（Profile）」與「主甲板平面圖（Main Deck Plan）」之布置：