110 專技高考高等考試 甲種引水人(基隆港) 船舶操縱（包括離靠碼頭、錨泊法以及輪機知識及技術） 考古題詳解

核心觀念

船艏橫向推進器（Bow Thruster, B/T）的功率以 $\mathrm{kW}$ 表示；拖船的繫纜樁拉力（Bollard Pull, BP）則是拖船在近似零速、定點拉力測試時所能提供的拉力，通常以公噸力表示。兩者單位不同，不能直接等同，題目採用港勤估算常用的經驗換算：每 $100\ \mathrm{hp}$ 約相當於 $1$ 噸 BP。

此換算是估算值；拖船實際 BP 仍以繫纜樁拉力測試結果為準。

解題方法

先將船艏推進器功率換算為馬力，再用經驗換算估算所需拖船 BP：

以每 $100\ \mathrm{hp}$ 約相當於 $1$ 噸 BP 估算：

因此，船艉配置約 $50$ 噸 BP 的拖船，可作為與該船艏推進器前後施力平衡的估算值。

核心觀念

本題考查強橫流中接近港口入口時，如何理解「穩舵（Steady）」及掌握船舶的偏航慣性。

「穩舵」是要求舵手把船艏向的迴轉趨勢穩住，並維持下令當時的船艏向；它不是「把舵放在正中」的同義詞，也不代表船舶的對地航跡會自動保持在航道中心。船舶受橫流時，船艏向與實際對地航跡可能不同，必須同時觀察船艏向、船位和航跡。

解題方法

1. 先以預定航跡為目標。 進入防波堤口時，應掌握船舶相對入口的橫向偏移，並以適當的船艏向抵銷橫流造成的漂移。不能只看羅經航向，便認定船已走在安全航跡上。

2. 考量船長造成的流力差異。 本船長 $230$ 公尺，船艏先進入防波堤遮蔽水域，船艉仍可能留在外側強流中。此時船體前後受流情形不一，橫向力的作用差可能引起船艏偏轉。因此，引水人下「穩舵」時，要判斷船舶已進入哪一段水域、船艏與船艉分別受到何種流況，以及偏航趨勢是否已受控制。

3. 預留轉向慣性，適時穩住船艏。 船舶已有迴轉速度時，舵令改為穩舵後仍會繼續轉動一段時間。引水人應依船舶迴轉率及船位，預先用反舵減緩迴轉，並在適當時機下令穩舵；

核心觀念

本題考拖船協助船舶離、靠碼頭時，拖船是單純待命護航，還是已主動介入船舶操縱。兩者的分界在於：拖船是否以拖帶、頂推或其他方式主動施力，協助控制船舶的運動。

• 消極護航（Passive Escorting）：拖船在船舶旁隨行或待命，通常不持續施加操縱力；遇到船舶偏移、失控或有碰撞危險時，才介入協助。主要作用是提供備援與緊急應變。
• 積極護航（Active Escorting）：拖船與被護航船舶保持適當連繫，並依操船指令主動施力，例如拖帶、頂推或以拖力控制船首向、航向及船速。拖船持續參與船舶運動控制，而非僅在危急時介入。

題目沒有要求援引特定法條；作答重點是拖船的施力狀態、控制責任與作業風險。

解題方法

可從「平時是否施力、何時介入、主要功能、風險與指揮」四方面比較：

「消極」不代表拖船完全沒有能力或不得介入；「積極」也不等於拖船可以自行決定操船。實際操作均須依引水人、船長與拖船間的協調及當地作業規範執行。

注意事項

核心觀念

本題考查劍型船艏（Sea Sword Bow，亦稱 ES Sea Sword Bow）的線型概念，以及船艏形狀如何改變船舶在波浪中的受力與運動。作答重點是說明它如何降低波浪造成的阻力與船體運動，並指出效果須配合船型、航速、吃水與海況評估。

船舶在波浪中會受到波浪激振力與激振力矩，產生六自由度運動：縱向的縱搖（pitch）、垂向的升沉（heave）、橫向的橫搖（roll），以及艏搖、橫移、縱移。船艏線型會直接影響艏部與波浪接觸時的壓力分布、興波與衝擊力，進而影響縱搖、升沉、砰擊及波浪中的附加阻力。

設計概念

劍型船艏是以細長、尖削、向前伸展的艏部線型為主要特徵，外形如劍尖切入水中。台船發展的 ES Sea Sword Bow，設計目標是兼顧靜水航行效率與波浪中的航行性能，並透過船型設計抑制波浪對船舶的負荷。

其主要設計思路如下：

1. 讓船艏較平順地切入波浪：細長尖削的艏部減少艏部與波浪正面接觸時的水動力衝擊。
2. 控制艏部興波與波浪附加阻力：改善艏部周圍的壓力與流場，降低興波阻力及航行於波浪中所增加的阻力。
3. 減少波浪負荷傳至船體的程度：降低艏部受波浪作用時的激振力與激振力矩，改善耐波性。
4. 兼顧船舶營運條件：線型須依船舶主尺度、吃水、載重狀態、設計航速與主要航線海況配合設計，不能只憑外觀判斷性能。

對船舶運動的影響

在適合的船型與操作條件下，劍型船艏的預期效果包括：

• 降低縱搖與艏部垂向加速度：艏部切入波浪較平順，可減輕波浪對艏部造成的週期性衝擊，改善船舶在迎浪或斜迎浪中的縱向運動。
• 降低砰擊及上浪傾向：艏部受波浪衝擊減輕，有助於降低船艏砰擊；艏部線型及乾舷配置適當時，也可減少甲板上浪。

核心觀念

本題考查利用牛頓第二運動定律與等加速度運動公式，推導船舶以主機倒俥減速時的停止距離。倒俥產生的制動力方向與船舶前進方向相反，若將減速度大小記為 $a$，則：

$F=ma$

停止距離還可由平均速度與時間求得。若減速度固定，船舶由初速 $v$ 均勻減至零，平均速度為 $v/2$。

解題方法

設停止所需時間為 $t$。由速度變化率：

$a=\frac{v}{t}$

代入牛頓第二運動定律：

$F=ma=m\frac{v}{t}$

因此：

$t=\frac{mv}{F}$

停止距離等於平均速度乘以停止時間：

這是採用一致單位制時的基本式。題目所列的 $0.0135$ 是換算係數，將速度以節（kn）、質量以公噸（tonne）、作用力以公噸力（tf）表示時，將這些單位換成一致單位後得到。

節換成公尺／秒：

$1\ \mathrm{kn}=\frac{1852}{3600}\ \mathrm{m/s}$

公噸力換成牛頓：

$1\ \mathrm{tf}=1000g\ \mathrm{N}$

將 $v_{\mathrm{kn}}$、$m_{\mathrm{tonne}}$、$F_{\mathrm{tf}}$ 代入基本式，可得停止距離（公尺）：

核心觀念

本題考查大型貨櫃船在風、流作用下的靠泊操縱，重點是控制船速、船位與船首向，並正確運用主機、舵、艏推器及艏艉拖船。大型船舶慣性大、風壓面積大；接近碼頭時，不能只看主機是否正常，也須評估船舶相對碼頭的速度、潮流造成的漂移，以及各項操船命令的反應時間。

圖示標出以下操船情形：

• 14:37，右舵 20 度、微速前進，船速 9.3 節。
• 14:39，右舵 20 度、主機停車，船速仍有 7.6 節。
• 14:42，右滿舵、全速前進，船速 5.2 節。
• 14:47，對主機與舵下達不規則命令，意圖脫離碼頭，船速升至 6 節。
• 14:49，碰觸橋式機；其後下令全速前進、緊急全速倒車，14:52 再碰撞停泊船舶。

這段紀錄顯示船速雖逐步下降，接近碼頭時仍相當可觀；其後的加速與不規則命令，又使船舶運動難以預測。圖中沒有提供船長、排水量、風向風速逐時資料、潮流方向及拖船帶纜方式，因此無法定量計算停船距離或各外力大小；以下依題示吹攏風、漲潮流及圖示操船紀錄作定性分析。

解題方法：由「接近速度—外力漂移—操船協調」分析

一、進港速度過高，停船與修正時間不足

船舶在 14:37 仍以 9.3 節航行；停車後至 14:39 尚有 7.6 節，代表大型船舶的慣性使其無法迅速減速。14:42 船速仍有 5.2 節，14:47 又升至 6 節。對大型貨櫃船而言，這樣的速度不利於在狹小泊位間精確控制位置，留給拖船、艏推器及舵修正的時間也不足。

判斷速度時，應同時注意船舶相對水的速度與相對碼頭的接近速度。主機停車不代表船舶已停止前進；若未提早減速，船舶仍會因慣性向泊位移動。

二、吹攏風與漲潮流增加船舶偏移

吹攏風會將船體推向碼頭。大型貨櫃船受風面積大，船體即使尚有前進速度，也可能持續產生向岸漂移。漲潮流亦會改變船舶相對岸線的運動；實際影響方向須依潮流方向及碼頭方位判斷，不能只以「漲潮」二字推定其推力方向。

靠泊時應把風、流視為持續作用的外力，預先估計漂移趨勢，再以拖船和主機舵效應抵銷。若船舶已被吹向碼頭，單靠臨近碰撞時才加大主機或猛打舵，往往不足以及時制止偏移。

三、艏推器與拖船未能及時穩定船位

題示艏推器為 2,800 匹馬力，與大型貨櫃船的尺度相比，不能視為足以單獨抵抗強風、潮流或船舶慣性的工具。艏推器主要用於低速下調整船首橫移；船速較高時效果降低，也不能用來取代提前減速與拖船控制。

艏艉各有一艘 5,000 匹馬力拖船，若能事先分配清楚，可分別控制船首、船尾的橫移與船首向。拖船應依風流和靠泊計畫及早建立有效協助，並與引水人、船長及拖船船長保持明確一致的命令。題目沒有交代拖船的帶纜狀態、推拉位置及通訊情形，不能據此斷定是哪一艘拖船失效；但圖示的偏移與後續不規則操船，顯示整體控制未能阻止船舶接觸橋式機及鄰船。

四、船舶位置與視線判斷的限制