112 專技高考高等考試 甲種引水人(安平港) 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
第 一 題20 分
新型貨櫃船的艏、艉部船殼都有突出的外展(Flare/Overhang),常導致泊靠碼頭時船殼撞擊岸上機具,請敘述離、靠碼頭時,影響船殼撞擊碼頭岸上機具的因素。
又某貨櫃船船長(LOA)210 公尺,乾舷高 9 公尺,甲板上積載六層高的貨櫃,船舯平行船殼段的長度為 52 公尺。如果以船身與碼頭法線偏斜 的態勢靠岸,請計算出船艉伸入碼頭法線內的距離。
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核心觀念
本題考查貨櫃船靠、離碼頭時,船體外展(flare/overhang)與船舶相對碼頭的角度如何形成掃掠範圍,進而碰撞岸上機具,以及如何用船艉至平行中體端點的縱向距離,計算船艉伸入碼頭法線的距離。
船舶與碼頭線斜交時,船艏、船艉會沿碼頭法線方向產生位移。計算時須先確認所取的縱向基準點;本題以船舯平行船殼段為基準,並假設船艏、船艉外展段對稱分布。
影響船殼撞擊岸上機具的因素
- 靠、離泊角度及操船軌跡:船身與碼頭線的夾角越大,船艏、船艉沿碼頭法線方向的掃掠距離越大;旋回、平移或拖船協助的過程,也會改變船體掃掠範圍。
- 船體形狀與外展程度:艏艉外展、艏艉懸伸、球鼻艏及船體上部外飄,均可能使甲板以上船殼比水線附近更接近岸上機具。
- 船舶尺度與平行中體長度:船長、艏艉外展段的長度及其相對位置,會影響船端偏離碼頭法線的距離。
- 船舶吃水、乾舷及載貨狀態:吃水與乾舷改變船體各部位相對碼頭設備的高度;甲板貨櫃堆高也會擴大船舶上部的外廓範圍。
- 岸上機具的位置與高度:岸橋、裝卸設備、管線等相對碼頭前緣的位置、高度及伸出量,決定船體外廓是否會與其重疊。
- 環境與操船控制:風、流、潮位、船速、拖船及繫纜控制,會影響船舶實際接近碼頭的角度、速度與位置。
解題方法
以船舯平行船殼段長度為基準,先求艉部外展段的縱向長度。假設艏艉外展段對稱:
第 二 題20 分
某郵輪配置二具外旋(Outward turning)螺旋槳的全方位吊艙型推進器(Azi Pods),請以簡圖畫出二具吊艙(Pods)應置於什麼相對操作位置,才可以讓船舶產生最大向左與向右迴轉的橫向推力(Side thrust)?
又如果要使此船在前進中停止下來,有幾種操作吊艙的方法?條件為無風、無流、空曠且水深足夠的水域。
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核心觀念
全方位吊艙推進器(Azi Pods)能把螺槳推力轉向任意方位。判斷其操船效果時,先看推力方向,再看推力作用點相對船舶重心的位置:
- 兩具吊艙的橫向推力若同向,會形成合成橫向力,推動船艉向一側移動。
- 吊艙位於船艉,橫向推力也會對重心形成迴轉力矩,使船舶轉向。
- 題目已指定為外旋螺旋槳,示意圖應將兩槳旋轉方向畫成由船體中心線向外側旋轉;螺旋槳的旋向與吊艙的方位角是不同概念。
解題方法
要讓船舶向左(左舷)迴轉,船艉需向右舷移動,因此兩具吊艙的推力都朝右舷;要向右迴轉,船艉需向左舷移動,因此兩具吊艙的推力都朝左舷。把吊艙轉至橫向推力最大的舷向位置,並令兩具推力同向,合成橫向推力最大。
俯視簡圖如下(船艏朝上;箭頭表示吊艙推力方向):
艏
↑
左舷 │ 右舷
│
向左迴轉: │
[左吊艙] ─┼─→ [右吊艙] ─→
│ 船艉向右舷
│
向右迴轉:
[左吊艙] ←┼─ [右吊艙] ←
│ 船艉向左舷
↓
艉
兩具吊艙的推力方向平行且同向,才能使橫向分力相加;若分別朝相反舷向,橫向合力會互相抵銷。外旋的槳葉旋向依題意標示為向外旋轉,不代表一具吊艙推力朝左、另一具朝右。
前進中停止船舶的方法
第 三 題20 分
散裝船 A 輪欲進港左舷泊靠 B 船席,港口碼頭配置如下圖所示。安排兩艘 3,000 匹馬力(HP)拖船協助,請說明如何引領 A 輪泊靠?
A 輪總噸 17,000,船長 165 公尺,柴油機主機馬力 7,000 HP,單俥右旋螺旋槳,艏艉無側推(Lateral Thruster),艏吃水 4.5 公尺,艉吃水 6.0 公尺,北風風速 20 節,港口外潮流流向西南,流速 2.0 節,港內水深 12 公尺。
【原卷港口碼頭配置圖文字標示】
- N
- ENTRANCE
- BREAK WATER
- CHANNEL
- SEA
- TURNING CIRCLE
- BERTH
- BERTH
- BREAK WATER
- DOCK
- LAND
- B 船席
- BERTH
- BERTH
- BERTH
- BERTH
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核心觀念
本題考驗受限水域進港與拖船協助靠泊的整體操船:先依港池配置選定進港後的轉向路徑,再利用艏、艉拖船控制船首向、船速與橫向移動,最後以低速、受控的方式左舷靠妥 B 船席。
由圖判讀,A 輪自港口入口沿航道朝東南進港;B 船席位於南側碼頭。要讓左舷靠上南側碼頭,A 輪應以船首朝西、左舷朝南的姿勢平行接近泊位。因此,進港後須在迴船池內由東南向轉為向西,約為向右轉舵方向的轉向。
操船時須一併考慮風流、舵效、單俥右旋螺槳的低速效應,以及拖船施力位置造成的迴轉力矩。題示水深 公尺、最大吃水 公尺,靜態水深餘裕為:
這只是未計潮位變化、下沉量(squat)、縱搖與橫搖的靜態差值,不能單憑此數字判定全程水深安全。
解題方法與操船步驟
-
進港前協調與確認 引水人先與船長及兩艘拖船船長確認進港路線、轉向時機、拖帶或頂推方式、通訊口令、拖船帶纜位置及緊急停止訊號。進港前確認航道與迴船池可供本船迴轉,並依潮位、實際水深、船速及船舶下沉量確認安全水深;題目未提供航道寬度、迴船池尺寸與潮位資料,以下以航道及迴船池經確認足供本船安全操縱為前提。
-
兩艘拖船配置 一艘配置於艏部,負責控制船首向及協助轉向;另一艘配置於艉部,負責控制艉部掃掠、船速及橫向移動。進入航道前依拖船型式及港口程序完成帶纜或就位。進港與迴船時兩艘拖船以小而明確的指令配合主機、舵角,避免突然施力造成船舶偏離航道或拖船受擠壓。
-
控制航道內進港速度 A 輪為單俥右旋螺槳,且沒有艏、艉側推器,應保持足以維持舵效的最低安全速度,不以高速進港取得操縱性。港外潮流流向西南、流速 節,會使船舶產生向西南的流壓;船舶進入東南向航道時,應持續觀察船位與航道中線的偏移,提早以舵與艏、艉拖船修正,不可等到接近防波堤或航道邊界才補救。
-
在迴船池轉向 抵達圖示迴船池後,先確認船舶位置與迴旋空間,再以受控的低速在池內向右轉向,使船首由東南逐步轉至向西。
第 四 題15 分
試述操縱大型高乾舷船(High sided vessels)進出水域受限的港口時應注意事項。
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核心觀念
本題考查大型高乾舷船(High sided vessels)在港口進出與狹窄水域操縱時,如何控制風壓、流壓及受限水域的水動力效應。高乾舷船的水上側面積大,低速操船時舵效和自身側向控制力減弱,風對船舶的影響因而特別顯著;受限水域又會壓縮船舶迴旋、停船及修正航向的餘裕。
作答時應依序涵蓋:環境與船舶資料評估、航道與潮汐規劃、低速操縱、拖船配置、通訊與應變。這是船舶操縱原理題,沒有指定數值計算,也無須援引特定法條。
解題方法與應注意事項
一、先評估船舶風壓與環境條件
-
確認船舶狀態與風壓面積 進港前確認吃水、縱傾、載況、乾舷、貨物或甲板上突出物,以及可受風的水上投影面積。大型高乾舷船受風後,可能迅速產生偏航或橫移,尤其橫風作用於船側時更為明顯。
-
判斷風向、風速及其相對船位的影響 預估風會使船首或船尾偏轉、使船舶向下風側漂移,並評估轉向區、航道彎曲處、港池及靠泊區的遮蔽與陣風狀況。進出港常須低速航行,舵效下降,風壓相對更難抵消;不能只依海上航行時的操船經驗估計。
-
一併評估流、潮汐與能見度 確認流向、流速、潮位、風浪、能見度及預報變化,留意風與流同向或相反時對船位、偏航及橫移的疊加影響。若環境條件超出船舶操縱能力、拖船能力或港口限制,應延後進港或等待較有利的條件。
二、預先規劃航道、船位與速度
-
確認航道限制與安全水深 取得最新港口資料及航道資訊,確認水深、寬度、彎道、障礙物、淺灘、交通情況及可用迴旋水域。大型船舶通過狹窄航道時須保留足夠側向距離,避免過度接近岸壁、碼頭或其他船舶。
-
考慮淺水效應與下沉量(squat) 船舶在淺水或受限水域航行時,船體周圍流速與壓力分布改變,可能增加下沉量並減少龍骨下淨空。應以可用水深、潮位、船速及船舶吃水評估安全餘裕,並控制速度;不可因為高乾舷就忽略吃水與觸底風險。
-
以安全航速保留操縱餘裕 航速應足以維持舵效,又須避免在狹窄水域形成過大的下沉量或船岸交互作用。預先規劃減速點、轉向點與停止位置,避免進入無法及時減速、停船或修正船位的區段。接近岸壁時也須留意岸壁效應及船岸交互作用,避免因船速過高、距離過近而引起船首偏轉或船體吸引、排斥等操縱困難。
三、妥善運用拖船與船上操縱設備
- 依船型、風況及港口條件安排拖船 高乾舷船受風面積大,應依船舶大小、載況、風向風速、航道限制及靠泊方式,事先與引水人、船長及拖船船長確認所需拖船數量、馬力、拖帶位置、繫纜方式與作業時機。拖船應能協助控制船首、船尾或橫移,不能只在失控後才臨時呼叫。
第 五 題15 分
試述港勤拖船(Harbour tugs)應具備的安全操作要求。
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核心觀念
本題考查港勤拖船在協助船舶進出港、移泊及靠離碼頭時,如何以事前評估、作業協調、船舶與人員整備、拖帶中監控及緊急應變降低事故風險。港勤拖船常在狹窄水域、近距離及高負荷下作業,主要危害包括拖纜斷裂回彈、拖船遭助操船舶擠壓或吸引、拖船傾覆、碰撞及人員落水。
法規與港區程序因港口、船型及作業型態而異;本題宜掌握通用安全原則,並遵守港口主管機關、引水人與拖船營運單位的作業規定。涉及法規時,以命題當年(民國 112 年)法規為準。
解題方法
依照拖船作業流程作答:作業前評估與協調 → 人員、船舶及設備整備 → 拖帶中安全操作 → 作業結束與緊急應變。逐階段列出要求,能完整涵蓋作業安全,也能避免只寫「小心操作」等空泛原則。
安全操作要求
一、作業前評估與協調
- 評估作業風險及環境條件:確認助操船舶的尺寸、吃水、操縱性能、主機與舵況、預定航路、泊位及作業方式;並評估風、流、浪、能見度、潮位、水深、交通流量及水域限制。
- 確認拖船配置與能力:依被助操船舶及作業需求,確認拖船數量、位置、推拉或拖帶方式,以及拖船馬力、操縱性能和拖纜能力足以勝任。
- 事前交換資訊並明確分工:引水人、被助操船舶船長與拖船船長應確認作業計畫、船舶預定速度、拖船配置、拖帶點、通信頻道、指令方式、緊急停止訊號及異常時的處置。關鍵指令應確認收到並理解,避免只靠單向喊話。
- 遵守作業限制:能見度、風浪、流況或船速超出港區規定或拖船安全能力時,應調整作業方式、暫停或拒絕作業;拖船船長應能基於安全提出異議。
二、人員、船舶與設備整備
- 人員適任並完成安全簡報:船員須具備職務所需的資格、訓練與熟悉度;作業前確認每人職責、站位、通信方式、警戒區及緊急撤離方法。
- 船舶保持適航狀態:確認主機、舵機、推進器、操舵與通訊設備運作正常,並保持適當瞭望、航行燈號及必要的救生、消防與急救設備。
- 檢查拖帶與繫纜設備:檢視拖纜、卸扣、導纜器、拖鉤或拖柱等設備有無磨損、損傷或異常;使用的拖帶點須適合預定負荷,並確認拖鉤釋放裝置能正常操作。
- 配戴適當防護裝備:在甲板作業的人員應依風險穿戴救生衣、安全鞋、手套及其他必要個人防護裝備。作業甲板須保持整潔,避免纜索絆倒或纏繞人員。
第 六 題10 分
依據國際海事組織(IMO)第 A.960(23) 號決議案,建議引水人登輪執行引航程序前,至少要與船長交換哪幾項重要航行相關資訊(Information)?
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核心觀念
本題考查 IMO 第 A.960(23) 號決議案附錄二第 5.1 至 5.4 段的「船長—引水人資訊交換」(Master–Pilot Information Exchange)。船長與引水人應交換航行程序、當地情況與規則,以及船舶特性等資訊;資訊交換應從每次引航任務開始時進行,並通常持續至引航結束。
題目所稱「至少」的項目,明列於附錄二第 5.4 段。資訊內容應依實際引航作業的航行需求調整,航行中也可繼續補充。
解題方法
先鎖定決議案附錄二第 5.4 段的最低交換項目,再依序整理為「船舶操縱資料、航行計畫、外在條件、船舶異常與限制、靠泊與拖船、繫泊、通訊語言」七類,便能完整作答。
- **船舶操縱資料:**船長提供已填妥的標準引水人資料卡(Pilot Card),並補充不同航速下的旋迴率、迴轉圈、停船距離及其他適用資料。
- **航行計畫與程序:**船長與引水人就預定航程的計畫及程序達成概括共識,並包含應變計畫。
- **航行環境與當地狀況:**討論航程中可能遇到的天候、水深、潮流及海上交通等特殊情況。
- **船舶操縱或設備限制:**討論可能影響船舶操作、操縱或安全運轉的特殊操縱特性、機械故障、航行設備問題及船員限制。