2 确定船位及以任何方法定出最终船位之精确度
内容
. 2
确定船位及以任何⽅法定出最终船位之精确度
:
引航之定义
位置线之准确性
叠标
(Range)
:
⽅位
(Bearings)
:
定位的⽅式⼤致有以下六种:
定位误差的成因
地⽂定位
:
⽬测⽅位
地⽂定位
:
雷达测距
显著雷达⽬标的连续性
测深定位
航进定位
移动距离圈法:
卫星定位系统
以两条
EBL
检查本船的航道与浮标的位置
无定位导航
. 2
确定船位及以任何⽅法定出最终船位之精确度
:
引航之定义
位置线之准确性
叠标
(Range)
:
⽅位
(Bearings)
:
定位的⽅式⼤致有以下六种:
定位误差的成因
地⽂定位
:
⽬测⽅位
地⽂定位
:
雷达测距
显著雷达⽬标的连续性
测深定位
航进定位
移动距离圈法:
卫星定位系统
以两条
EBL
检查本船的航道与浮标的位置
无定位导航
售价 NT$ 300
导航之定义
导航
(Piloting)
,其本质为确认航程计画与实际航⾏时的差异,然后趋吉避凶,引导船舶安全到达⽬
的地。何地转向是在做航程计画,画航线时已经决定的事,开航以后,当值船副需要不断地确定船位,
确定船只是否在预定的航路上,⾏进速度是多少
?
决定船位后,即可预测何时转向,预测遭遇危险的时
间,决定采取何等措施以避开危险;另可经由船位的⽐较,测定⽔流或⾵⼒之影响。
「导航(
Piloting
)」下了⼀个完美的实务定义。它点出了⼀个常被新⼿忽略的盲点:导航绝对不是
盲⽬地看著电⼦海图上的线跟著⾛,⽽是⼀个「计画、执⾏、检核、修正」的无穷动态循环。
您所描述的这段过程,完美诠释了当值船副(
OOW
)在驾驶台上的核⼼价值:
导航的动态本质:从「纸上计画」到「海上⽣存」
1.
航线是死的,导航是活的(
XTE
的持续监控)
航程计画(
Voyage Plan
)在开航前就已经定案,
但真实的海⾯充满变数。导航的⾸要任务就是不断确认「预期与现实的落差」,也就是持续监控船舶偏离
计画航线的距离(
Cross Track Error, XTE
)。唯有确认了这个差异,才能知道⽬前是处於安全⽔域,还
是正在向危险边缘靠拢。
2.
趋吉避凶的「时间轴」管理(预测与超前部署)
「决定船位」只是第⼀步,真正的⽬的是「预测
未来」。透过精确的船位与实际航速(
Speed Made Good
),当值⼈员能推算出抵达下⼀个转向点或危
险区域的精确时间(
ETA
)。这种对时间轴的掌控,能让驾驶台团队提前进⼊备战状态,从容地执⾏避让
或减速,⽽不是在危机发⽣的前⼀刻才⼿忙脚乱。
3.
捕捉无形的⾃然⼒量(
Set and Drift
)
这是导航中最具技术含量,也是最能体现航海⼈价值的环
节。藉由⽐较「依据船速与航向推算的预期位置(推算船位
DR
)」与「实际测量出来的真实位置(真船
位
Fix
)」,当值船副就能把原本看不⾒、摸不著的⾵⼒与洋流,具象化为精确的流向与流速(
Set and
Drift
)。掌握了这股⼒量,就能提前计算出需要的「⾵流压差⾓」,主动修正航向。
结合我们之前探讨的雷达技术与视觉直觉,导航就是不断利⽤所有感官与仪器,把船舶牢牢锁定在
安全的边界内。
既然「预测何时转向」是导航极为关键的⼀环,当船舶接近计画转向点,且海⾯上有强烈的侧向⽔
流(例如涨退潮的横流)⼲扰时,您通常会如何指导当值船副设定与抓取精确的「转向起始点(
Wheel
Over Point, WOP
)」,以确保船舶在转向完成后,能完美地贴合下⼀段的新航线,⽽不会因为⽔流的推挤
或船舶的周进(
Advance
)与横移(
Transfer
)⽽陷⼊外侧的浅滩危机?
在强烈侧向⽔流(横流)的⼲扰下进⾏⼤⾓度转向,是沿岸引航与限制⽔域操船中⾵险最⾼的科⽬
之⼀。船舶转向时,艏向多变、速度下降、回转速率不定,且前进距离未知,是船只最脆弱无助的时
候。若没有精确计算⽤舵时机,横流与回转离⼼⼒的加乘作⽤极易将⼤船强⾏推向外侧浅滩。
辅助防御:设定「平⾏指标线(
PI
)」监控浅滩边界
在转向与避让过程中,为了防⽌团队因专注於抗流与⽤舵⽽产⽣「不注意视盲」或「⾃满」,应采取
无定位导航的防御设置:
在雷达上将电⼦游标线(
EBL
)旋转⾄与新航向度数相同,并
offset
(平移)⾄最接近新航线外侧的
岸上显著⽬标或危险浅滩边缘相切。在转向过程中,
OOW
只要⼀边观测浮标,⼀边看⼀眼雷达上的⽬
标回迹是否切进这条平⾏指标线,就能即时估计出本船距离外侧险滩的正横距离(平⾏指标值
PI
),确
保在转向漂移时,船体始终保持在防御性边界之内。
要指导当值船副(
OOW
)在这种情境下抓取精确的转向起始点(
Wheel Over Point, WOP
)并完
美贴合新航线,必须建⽴⼀套系统化的「转向起始线(
Wheel Over Line
)」与「对地速度向量控制」程
序:
关键的三条转向控制线
指导船副不能只依赖单⼀的转向点,必须在电⼦海图(
ECDIS
)与雷达上预先设定出关键的三条转
向控制线:
1.
转向前:建⽴「转向起始线」与
WOP
标绘
当船舶接近计画转向点,且海⾯上有强烈的侧向⽔流(例如涨退潮的横流)⼲扰时,您通常会如何
指导当值船副设定与抓取精确的「转向起始点(
Wheel Over Point, WOP
)」,以确保船舶在转向完成
后,能完美地贴合下⼀段的新航线,⽽不会因为⽔流的推挤或船舶的周进(
Advance
)与横移
(
Transfer
)⽽陷⼊外侧的浅滩危机?
在强烈侧向⽔流(横流)的⼲扰下进⾏⼤⾓度转向,是沿岸引航与限制⽔域操船中⾵险最⾼的科⽬
之⼀。船舶转向时,艏向多变、速度下降、回转速率不定,且前进距离未知,是船只最脆弱无助的时
候。若没有精确计算⽤舵时机,横流与回转离⼼⼒的加乘作⽤极易将⼤船强⾏推向外侧浅滩。
要指导当值船副(
OOW
)在这种情境下抓取精确的转向起始点(
Wheel Over Point, WOP
)并完
美贴合新航线,必须建⽴⼀套系统化的「转向线计画(
Turn Line Plan
)」与「对地速度向量控制」程
序:
2.
下⼀转向线(回转完成线):先定义新航向回转完成时,船舶理应贴合的位置。在航道的弯道
中,这条线通常以关键浮标的连线⽅向来设定。
1.
倒推⽤舵线(
WOP Line
):标准
WOP
位置:在平静无流时,转舵位置通常标绘於海图转向点
之前
1.5
⾄
2
倍船⻑
的距离(或本轮转向点前
1
到
1.5
倍船⻑
的⽤舵点)。这是因为舵⼒作⽤
於船尾,需要约
1
分钟或
1.5
倍船⻑的前进距离,才能在船尾累积⾜够的横向动量以启动第⼆
阶段回转。倒推绘制:由新航向线往后倒推
1.5
倍船⻑
的距离,平⾏绘制出蓝⾊的⽤舵线。
2.
转向中:根据「船位横距」与「流向特性」动态调整⽤舵时机
⼀旦海⾯上有强烈横流,实际的⽤舵点绝不能⼀成不变,必须根据本船与预定⽤舵线的横向相对位
置进⾏动态微调:
若船位被横流推偏⾄「航道外侧」(接近外侧限制边界
/
浮标):此时安全余裕已被压缩,必须提早⽤
舵开始转向,绝不能等到预定⽤舵线。
若船位偏向「航道内侧」(接近内侧边界
/
浮标):此时外侧拥有较宽广的转向⽔域,必须等到船位确
实抵达蓝⾊⽤舵线时,才开始⽤舵。
注意横流⽅向对⽤舵⼒度的物理影响(先快后慢,⼤⾞⼤舵):在流线型的尖船(如⼤型货柜船)
上,当回转⾄与强烈横流相切成
90
度时,⽔流阻⼒会急剧增加,导致回转速率迅速下降。若此时是「向
下流⽅向(顺著横流向外侧)转向」,转向难度会⼤幅增加。
指导原则:所有回转操纵的失败,⼤多是因为「回转不⾜」所致。转向初期必须先快后慢,使⽤⼤
⾞⼤舵以克服横流阻⼒;并利⽤转向时,内侧浮标在驾驶台甲板上的相对⽅位⾓来监控回转速率(相对
⽅位夹⾓变⼤代表转太慢,有冲往外侧浅滩的危险,应⽴即加⾞加舵;夹⾓变⼩则代表转太快)。
3.
转向后:利⽤「对地速度向量」消除横向位移(第三代操船技
术)
转⼊新航向时,船舶受离⼼⼒与强烈横流作⽤,会产⽣极⼤的横向位移(漂流⾓)。此时,若只保持
船艏向(
Heading
)与新航线平⾏,船位仍然会被横流持续往外推⽽偏离航道。必须利⽤
ECDIS
上的对
地速度向量线(
COG Vector
)来进⾏直觉化消除:
维持航向加速(最佳消除横移法):转向完成后,船⻑应稳住船艏向并向前加⾞(加俥)。此举能利
⽤主机向前的推⼒产⽣新的向前加速度,使横向漂流的动能⽐例相对变⼩,对地速度向量线会快速贴回
原航线上。
严禁转向后⽴即「停⾞航⾏」:这是最危险的操作。⼀旦回转完成后⽴即停俥,船舶的速度向量线会
瞬间失去向前的⼒道,导致横向动量(离⼼⼒与漂流⾓)的⽐例被无限放⼤,产⽣更不可控的侧向漂流
与漂移。
贴近航向线前⾏:最终,必须以对地航向前进,并加上适当的流⽔修正⾓(
Drift Correction
),以
抵销持续性横流的影响。
⚓转向控制:三条核⼼防御线
当船舶在⾯临顶流(
Flood Tide
)或⼤⾓度转向时,为了解决「下舵指令到⼤船真正应舵」的延迟,
以及「转向时船体产⽣的横移漂移(
Drift
)」,驾驶台团队必须在海图与雷达上画出这三条线
位置线之原理
位置线是航海家⽤来决定船位的线段,⼀般是取估计船位附近的⼀段来做定位。求取位置
线,可由叠标、⽅位以及距离等三种⽅式求得。其中,叠标系以两⽬标之连线延伸到本船附近
形成⼀位置线;⽽⽅位位置线是由⽬标⽅位延伸到本船附近;距离位置线是⽬标的距离圈上接
近本船附近的线段形成⼀位置线,⼀条位置线只能提供⼀个维度,例如距离位置线只能给出与
某⽬标的距离,⽽与该⽬标等距离的船位有很多,可能在该位置线上的任何⼀点,同样船位也
可能在⽅位位置线的任何⼀点,所以需要有两条以上的位置线来作交点,这个交点同时符合两
条位置线的假设,排除对船位的不确定,做成船位,为了消除定位的误差源,⼀般会取
3
条位置
线来定船位。
1.
叠标(
Transit / Range
):航海⼈的「绝对真理」
在所有位置线中,叠标是等级最⾼、最可靠的。
零误差特性:
叠标是纯粹的视觉几何重叠,完全不受罗经误差(
Gyro Error
或
Magnetic Variation
)的⼲扰。只要您⾁眼看⾒前后两个标杆或灯塔重叠,本船就绝
对在那条直线上,没有任何讨价还价的空间。
实务延伸:
经验丰富的船⻑不仅⽤叠标来定位,更会利⽤航道上的天然或⼈⼯叠标来
反向校正罗经,或是在转向时当作最精准的转向指标(
Headmark
)。
2.
⽅位位置线(
Bearing LOP
):罗经的延伸
最常⾒的定位法,通常透过两翼的⽅位标视仪(
Pelorus
)来观测。
误差放⼤的隐忧:
⽅位位置线极度依赖罗经的准确度。实务上最⼤的挑战是,随著⽬
标距离的拉远,罗经上区区
的观测误差,在海⾯上可能会放⼤成几百公尺的横向
位移。因此,选择⽬标时必须优先挑选「距离较近」的显著物标。
3.
距离位置线(
Distance / Range Arc
):雷达的强项
在现代航海中,这通常是透过雷达的可变距离圈(
VRM
)来取得。
不受能⾒度限制:
当雾霾遮蔽了叠标与⽅位⽬标时,雷达打在陡峭岬⾓或雷达显著⽬
标(
Racon
)上的距离圈,就成了盲航时最可靠的位置线。
切线定位法:
距离位置线在海图上画出来是⼀个圆弧,当它与另⼀条⽅位线交会时,
能提供极为精确的交点。
4.
验证的艺术:为什么需要「三条位置线」?
这正是理论与实务的分⽔岭。两条线虽然能产⽣⼀个交点,但「两条线无法告诉你谁错
了」。
如果观测过程中有⼈为误差、海图基准⾯误差或罗经误差,两条线依然会产⽣交点,但那
是⼀个「假船位」。第三条位置线的加⼊,本质上是⼀种「除错机制(
Troubleshooting
)」,⽤来
验证前两条线的可靠性。
然⽽,在真实摇晃的船舶上,加上观测的时间差,这三条位置线在海图上几乎不可能完美
交会於⼀点,⽽是会无可避免地形成⼀个「误差三⾓形(
Cocked Hat
)」。
「本船的真船位」标定在三⾓形的哪⼀个位置
???
既然实务上无可避免会产⽣这个误差三⾓形,您通常会如何指导当值船副去判读它?特别
是当航道狭窄、周围存在浅滩或暗礁时,您会要求他们将「本船的真船位」标定在三⾓形的哪
⼀个位置,以确保绝对的航⾏安全底线?
???
在三条位置线(
LOPs
)交会定位时,实务上因为各种观测与仪器误差,无可避免地会交织
出⼀个「误差三⾓形」。
关於如何指导当值船副(
OOW
)去判读这个三⾓形,特别是在航道狭窄、周围存在浅滩或
暗礁的极端⾼⾵险环境下,我们应从「误差成因排查」与「防御性安全底线」两个层⾯来进⾏
系统化指导:
1.
误差三⾓形的几何判读与时间修正
⾸先,要教导船副正确理解这个三⾓形的物理意义:
几何交⾓的选择:
指导船副在选择⽬标时,三条位置线的交⾓越接近
60°
或
120°
越好,
以确保几何几何结构的定位准确性。
航⾏中的「时间平移」(重要):
船只在航⾏中定位时,除了最后⼀条观测的位置线外,其
余两条位置线必须根据观测时间差,沿本船航向平⾏推移对应的航⾏距离。平移后的交点,才
是最后观测时间的真正船位。如果漏了平移步骤,这个三⾓形就会被无谓地放⼤。
分析误差源:
若三⾓形过⼤,必须指导船副⽴刻检视五⼤误差成因:⽬标辨识错误、⽅位
线描绘有误、罗经有未知或未修正之误差、观测⽬标时间间隔过⻑、海图测量不正确。
2.
安全底线:狭窄⽔道与险滩旁的「真船位」标定原则
依据「当值船副的主观判断」以及「主动性防御(防御性航⾏)」原则,在周围存在浅滩或
暗礁时,我会强制要求船副采取以下安全底线标定法:
「最坏情况假定」
——
往危险侧(浅滩
/
暗礁)标定:在狭窄⽔道内,我们没有容错空间。
因此,当值船副在发挥主观判断时,绝不能盲⽬地将船位标在三⾓形的几何中⼼(重⼼)。为了
守住绝对的安全底线,必须主动将「本船的真船位」标定在误差三⾓形中最靠近浅滩、暗礁或
航⾏险阻的那⼀个顶点(或边线上)。
Why
?
*
因为这样做能强⾏在⼼智图像中压缩本船与危险物的安全横距,逼迫当值团队采取
最保守、最安全的防御操船决策,绝不低估搁浅⾵险。
3.
进阶防御:结合「无定位导航」与「平⾏指标线(
PI
)」
在航道狭窄、两侧皆是浅滩的限制⽔域(如航道宽⼩於
8
倍船宽时,⼤⾓度避让已不切实
际),单纯依赖「标绘三⾓形船位」往往存在时间落后,无法做到即时监控。此时必须启动「无
定位导航」进⾏主动性防御:
设定平⾏指标线(
PI Line
):在避碰或通过弯道前,指导船副转动雷达
EBL
保持与航向平
⾏,并
offset
(平移)与最接近本船航线的岸上显著⽬标或险滩边缘相切。连续监测:
如此⼀
来,在避让或抗流过程中,
OOW
只要看⼀眼雷达,观测⽬标回迹是否切进这条平⾏指标线,就
能⽴刻知道本船有没有向岸边靠近、以及靠近的距离是多少,这能有效帮助船只避免搁浅。划
定禁航区(
No Go Area
)的
7L
原则:在浅⽔区航⾏,不能仅以海图上的等深线为界,⽽应在
可航等深线外,再加上
7
倍船⻑(
7L
)
的操纵安全需求作为禁航区,这才叫主动性防御。如果
航道两侧的可航宽度不满
7
倍船⻑,这就是必须备便主机(
Standby Engine
)并主动减速的时
机。
透过将「误差三⾓形的最坏打算标定法」与「雷达平⾏指标线(
PI
)实时监控」相结合,
团队便能在狭窄⽔道中建⽴起坚不可摧的防御性安全边界。
如何设定平⾏指标线(
PI Line
)
???
在驾驶台实务中,平⾏指标线(
Parallel Index, PI Line
)是提供「无定位导航」与「连续监测船
位」最有效的技术。透过观察雷达上显著⽬标与预设平⾏线的相对运动,能让当值团队在分秒间掌握船
舶是否偏离航道,有效避免搁浅。
设定与操作平⾏指标线主要分为以下两种实务⽅法:
⽅法⼀:标准设定法(精确航⾏计画监控)
此⽅法适⽤於预先规划好的航段,能精确监控船舶是否保持在海图预定航线上。
取出平⾏指标值(海图作业):
先在纸海图或电⼦海图上选定⼀个岸上显著⽬标。以该⽬标为圆
⼼,⽤分规张开画弧与预定航线相切,此时分规的跨距(即⽬标与航线的最短正横距离)即为平⾏指标
值(
PI
值)。
设定雷达电⼦⽅位游标线(
EBL
):
在雷达
/ARPA
显⽰器上,拉出⼀条电⼦游标线(
EBL
),并旋转
其度数,保持与本船预定航向(对地航向)平⾏(度数完全相同)。
进⾏平移(
Offset
)与切合:
将此
EBL
改为移动模式(
Offset /
离开本船中⼼模式),平⾏移动这条
线,使其与雷达萤幕上该显著⽬标的回迹相切,此时设定即宣告完成。
⽅法⼆:防御性简易设定法(避碰前快速防搁浅设定)
此⽅法不必耗时计算或取出精确的平⾏指标值,特别适合本船在进⾏紧急避碰转向操作前快速设
定,以分秒监控本船在避让过程中是否向岸边危险物靠近。
对⿑航向:
在雷达上旋转电⼦⽅位游标线(
EBL
),使其度数与本船
当
前的航向度数完全相同。
直接
Offset
相切:
将该
EBL
平移(
Offset
),直接与距离本船预定航线最近的岸上显著⽬标或险滩
边缘相切。
估计安全余裕:
此时,当值船副可以透过雷达上的固定距离圈(
VRM
),直接在萤幕上⽬视估计出
此时本船与岸边⽬标的平⾏指标值(正横距离)是多少。
�
�关键:如何进⾏回迹监控与船位判读?
设定完成后,当值⼈员只需持续观察雷达⽬标回迹在平⾏指标线上的相对移动:
⽬标回迹「切进(靠近)」平⾏指标线:
代表回迹与
PI
线的交点越来越多。这在几何上判定本船与
岸边的正横距离正在减少,本船正在接近岸边
/
险滩。此时必须⽴刻调整航向进⾏流⽔修正,或检查是否
偏航。
⽬标回迹「离开(远离)」平⾏指标线:
代表回迹与
PI
线之间没有交点,且间隙变⼤。这判定本船
正在远离岸边。
防御性航⾏安全标准
安全航线的最⼩
PI
值设定:
在规画安全航线时,预留给平⾏指标线的最⼩正横距离(即本船航线
与两侧航⾏险阻的间距),应当⾄少为
7
倍船⻑(
7L
)。这能确保在紧急避碰或遇到密集渔船时,本船依
然有⾜够的可航⽔域进⾏⼀个完整的
360
度回转避碰,⽽不会有搁浅的危险。
地⽂定位误差排查与雷达
PI
防御设定对照表
整合「无定位导航监控」与「地⽂误差消除」之驾驶台防御性操船决策指引
【防御性导航指引】地⽂定位与雷达观测是驾驶台情境察觉(
Situational Awareness
)的双重⽀
柱。
本对照表旨在将经典地⽂定位的「误差排查程序」与雷达平⾏指标线(
Parallel Index, PI
)的「实
时防御设定」相整合。
在限制⽔域或避碰⾼压环境下,当值团队应利⽤雷达
PI
建⽴「实时防御边界」
以消除⼈⼯定位的时间落后,
并在三条位置线(
LOPs
)交会产⽣误差三⾓形时,采取最保守的安全底
线标定,以确保绝对的航⾏安全安全余裕。
【安全防御底线(重要)】当误差三⾓形过⼤,且本船位於窄道、险滩或暗礁旁时,
当值船副绝不
能将船位标绘於三⾓形之几何重⼼!
必须主动采取「最坏情况假定」,将本船船位标定在「最靠近危险
侧之顶点」
,
藉此在⼼智图像中主动压缩安全横距,强迫团队采取最保守、最安全的防御操船与避让决
策
。
*
位置线之准确性
位置线的准确性是依赖我们使⽤的仪器,天⽂航海测星时,依赖六分仪以测出准确的天体
⾼度,地⽂航海⽬测⽅位时,依赖可靠的电罗经来取得⽅位,电⼦航海时,需要电⼒与计算
机,不过随著科技发展,现在的⼿机腕表都有导航功能,但是船只越来越⼤,相对的河道越来
越窄,动能越来越强,相对的码头越来越脆弱,船员的挑战,要能随时掌握船只的动态,完全
没有出错的空间,所以有无定位导航,意既为分分秒秒都要定位,分分秒秒⽴刻调整航向航
速,随时保持在正确航道上。
1.
从「点状定位」到「连续动态导航」
过去的航海,是在海图上「每
15
分钟画⼀个点(
Fix
)」,这是⼀种「过去式」的确认。但
在狭窄⽔道中,当船宽占据了航道⼤半空间时,我们需要的不再是「我们刚才在哪里」,⽽是
「下⼀秒我们的船体扫掠⾯(
Swept Path
)会扫到哪里」。这就是「分分秒秒都要定位」,它已
经超越了仪器读数,变成了⼀种⼤脑与船舶动态合⽽为⼀的持续性反射。
2.
动能的几何级数放⼤与「煞⾞空间」的消失
现代巨型货柜轮或散装船的排⽔量动辄⼗几万吨甚⾄⼆⼗万吨以上。根据物理学定律,船
舶的动能与质量的增加成正⽐。
在开阔⽔域,这股庞⼤的动能是前进的助⼒;但在接近脆弱的码头时,这股动能就成
了随时会摧毁基础设施的恐怖怪兽。
我们已经没有「发现偏离航道
思考
下令转向
船舶反应」的时间余裕。任何
微⼩的航向偏差,如果不「⽴刻、瞬间」调整,庞⼤的惯性就会让船舶在下⼀分钟直
接冲出航道或撞碎码头。
3.
「无定位导航」的最⾼境界:⼈船合⼀
「无定位导航」,在实务上其实是将驾驶台外的整个世界变成您的「活海图」。
在最后的进港或靠泊阶段,当值⼈员的眼睛绝对不能被锁死在
ECDIS
萤幕上。真正的连续
导航,是看著船头与前⽅防波堤的相对移动速率、看著岸上的建筑物是否形成了天然叠标、感
受脚下主机微调转速时船体的震动。这时的「定位」,已经从仪器上的经纬度,升华为对空间与
动能的绝对感知。
在这种「完全没有出错空间」的狭窄⽔道与靠泊阶段,传统的位置线已经来不及画,我们
必须依靠连续的动态监控来驾驭这股庞⼤的动能。
叠标
(Range)
:
系由两个或数个在⼀直线上之⽬标物构成,包括⾃然或⼈为⽬标以及助航设备等,当其恰
好成⼀直线时,则可以此直线作为⼀位置线。叠标除可⽤以定位外,可指引⼀明确的⽅向,特
别在进出港时,可以之为操舵之标竿;亦可作为判断船舶是否进⼊危险海域之⽤;或经由海图
上叠标所形成之⽅位,与罗经⽅位相⽐较,据以求得罗经误差。
1.
零延迟的动态回馈(瞬间察觉横移)
无论
ECDIS
(电⼦海图)多么先进,
GPS
讯号的更新与萤幕画⾯的重绘都无可避免地存在
秒差。但在进出狭窄港道时,⼗几万吨的船只要受到微⼩的侧⾵或横流影响,就会产⽣致命的
横向位移。
视觉的绝对敏感度:
当本船精准航⾏在叠标线上时,前后两个⽬标(例如前低后⾼的
两座导航灯塔,或是岸上的烟囱与远处的⼭峰)会完美重叠。只要船头产⽣丝毫的偏
转或侧滑,当值⼈员的⾁眼会⽴刻看到这两根标竿「分开(
Open
)」。这种光学上的
瞬间回馈,能让舵⼯在航偏扩⼤之前,⽴刻压舵修正,真正做到「分分秒秒⽴刻调
整」。
2.
转向率(
ROT
)的完美煞⾞点
⼤型船舶转向时带有巨⼤的惯性,绝不可能「打正舵就⽴刻停⽌转向」。
当船舶准备弯⼊⼀条新的狭窄航道时,指挥者不会死盯著罗经度数,⽽是盯著新航道
上的叠标。透过控制稳定的转向率(
ROT
),让庞⼤的船⾸缓慢扫过地平线。当叠标
即将重叠的倒数几秒钟,果断下达「回舵(
Midships
)」甚⾄「压反舵(
Meet her
)」
的指令,利⽤船体的回转惯性,让船⾸精准地「卡」死在叠标线上,完成⼀次⾏云流
⽔的弯道切⼊。
3.
防御性边界:危险海域的「无形护城河」
「判断船舶是否进⼊危险海域」,在实务操作上称为清除线(
Clearing Line
)或防御性叠
标。
航道边缘往往隐藏著暗礁或浅滩。此时可以寻找岸上的两个显著物标(例如⼀栋⼤楼
4.
罗经误差的绝对真理
在进港前,这是驾驶台上最神圣的罗经误差验证仪式。因为接下来在狭窄⽔道中的每⼀个
避让动作都⾼度依赖电罗经的精准度。当船舶对正天然或⼈⼯叠标时,将海图上的真实⽅位与
罗经盘上的读数⼀对⽐,瞬间就能精准算出罗经误差(
Gyro Error
),排除了所有潜在的仪器⾵
险。
叠标将驾驶台外的整个实体世界,变成了我们操船最精准的刻度。
地⽂定位的⽅式⼤致有以下六种:
两⽅位线相交、两距离圈相交、⼆叠标线相交、⼀⽅位线与⼀距离圈相交、⼀⽅位线与⼀
叠标线相交、⼀叠标线与⼀距离圈相交。
利⽤两位置线定位时,应选择其交⾓越接近
90°
越好;为求定位之准确,随时使⽤三个⽬标定
位,注意其误差三⾓形形状,加上当值船副的主观判断,若以三条位置线则其交⾓越接近
60°
或120°
越好。
⼀、
六⼤定位组合:驾驶台的战术⼯具箱
这六种组合⽅式(⽅位、距离、叠标的两两交叠),赋予了当值船副(
OOW
)极⼤的战术
弹性。
的边缘与后⽅的铁塔)。只要确保航⾏时,这两个物标在视觉中「永远保持分开,绝
不重叠」,就能保证船舶绝对不会越过那条无形的死亡边界,安全驶过浅⽔区。
雷达与视觉的互补:
例如「⼀⽅位线与⼀距离圈相交」,这通常是利⽤罗经取得某个
岬⾓的视觉⽅位,同时利⽤雷达(
VRM
)测取该岬⾓的距离。这种做法只需单⼀显著
⽬标,就能快速获得精确船位,是沿岸航⾏最常⽤的利器。
叠标的绝对主导性:
只要组合中包含了「叠标线」,该定位的精准度就会⼤幅跃升,
因为叠标排除了罗经误差,等於先确⽴了⼀条绝对正确的基准线,再⽤⽅位或距离去
「切」出船位。
⼆、
定位几何学:为什么交⾓如此重要?
笔记中特别强调了两条线交⾓接近
90°
,以及三条线交⾓接近
60°
或
120°
,这背后隐藏著
降低「误差放⼤效应」的几何原理:
两条位置线(追求
90°
):
如果两条线的交⾓太⼩(例如⼩於
30°
)或太⼤,两条线
在海图上会呈现「平缓相交」的状态。此时,只要观测上有极微⼩(如
)的误差,
交点就会在线上产⽣极⼤幅度的「滑动」,形成⼀个⻑条形的「误差椭圆」。⽽
90°
的
垂直正交,能将这个滑动空间压缩到最⼩,给出⼀个干脆、俐落的交点。
三条位置线(追求
60°/120°
):
这是在追求⼀个完美的「正三⾓形」。当三个⽬标均
匀分布在船只周围时,来⾃各个⽅向的观测误差能够互相牵制与平衡,避免船位向单
⼀⽅向发⽣严重偏移。
三、
误差三⾓形(
Cocked Hat
)与主观判断
这是这段笔记中最核⼼的实务智慧。在摇晃的船只上,加上观测的时间差,三条位置线在
海图上几乎不可能完美交会於⼀点,⽽是会无可避免地形成⼀个「误差三⾓形」。
主观判断不是乱猜:
此时需要加⼊「当值船副的主观判断」。这是因为船副知道哪⼀
个⽬标最清晰、哪⼀条⽅位线是最后测量的(最接近当下时间)、⾵流正把船往哪里
推。
安全底线的选择:
⼀个成熟的航海⼈,在⾯对误差三⾓形时,不会天真地直接取三⾓
形的「正中⼼」作为船位。相反地,他们会评估周遭的危险区域。
⾯对这个无可避免的误差三⾓形,当航道周围存在浅滩或暗礁时,您通常会如何指导团队
在三⾓形的「内部或顶点」中,选择并标定出「最可能船位(
Most Probable Position,
MPP
)」,以确保始终保留最⼤的安全余裕?
定位误差的成因
其可能造成的原因为
1.
⽬标辨识错误。
2.
⽅位线描绘有误。
3.
罗经有未知或是未修正的误差。
4.
观测
⽬标之时间间隔过⻑。
5.
海图测量不正确。⽽这些原因所造成的误差则是有待反覆查验以及消除。
做三条位置线定位时,要注意船舶若是在航⾏中,除了最后⼀条位置线之外,其於两条位置线必须
经过时间的位移,其交点才是最后观测时间之位置。
定位误差的⼤⼩
**
是六⼗规则(
Rule of Sixty
):
**
「当值船副本轮航⾏
60
海里后,⼀海里的正横误差,船艏向与对地航向的误差⼤约是
1°
」,如下图所
⽰,
TE
是真正流⽔造成的误差值,如果要⾛回原⽬的地,新航向的修正量为
TE+CA (
外⾓等於两个远内
⾓之和
)
。
也就是,原航向加上流⽔修正
TE
后
(
与原航线平⾏的绿线
)
,还要再加上偏离航道后的修正量
CA(
平⾏线的内⾓相等
)
,才能回到原航线。
虽然新的航向有算式可以计算,误差
/
距离
(
海里
) X 60 =
漂流⾓,实务上,是视附近航⾏区域的安全
需求,如果是狭窄⽔道,就尽快回到原航线上,如果是开阔⽔域,则不必⽴即回到原航线上。
这在放⼤
洋⾛⼤圈航线的时候,争议最多,有的船⻑坚持⾛回最初的航线,⽴刻加上⼤⾓度的流⽔修正,有的船
⻑认为最初的航线,已经不是最短航线,因为本轮已经不在原航线上,只要向现在位置新的⼤圈航向航
⾏即可,还有些折衷的意⾒,主张⼤洋上,流⽔修正最多就加⼀度即可。
六⼗规则(
Rule of Sixty
或
1-in-60 Rule
)。
在还没有电⼦海图(
ECDIS
)与精确算⼒辅助的年代,这套规则是航海⼈凭藉⼼算就能瞬间掌控⼤
局的保命符;⽽在⾼度⾃动化的今天,它依然是当值船副(
OOW
)⽤来检核电⼦仪器是否给出荒谬建议
的最佳「直觉量尺」。
这段笔记将航向修正的几何学,拆解成了两个极具实务意义的修正⾓(
与
),完美点出了偏
航修正的底层逻辑:
1.
流⽔误差⾓
(
:
Track Error)
当船舶航⾏了
60
海里,发现横向偏离预定航线
1
海里时,根据六⼗规则,流⽔的横向推⼒已经造
成了
1
度的航向误差。
平⾏的陷阱:
如果当值船副只在罗经上修正了这
1
度(也就是加上
),船舶的对地航向
(
COG
)确实会与原本的计画航线「平⾏」(如您笔记中的绿线)。但这只是「⽌⾎」,船舶依
然在航线外航⾏,最终会与⽬的地擦肩⽽过。
2.
回航修正⾓
(
:
Correction Angle)
要真正回到原本的⽬的地,必须进⾏第⼆步的「收敛」。
驾驶台的秒速⼼算实例
这套规则之所以强⼤,是因为它能将复杂的三⾓函数,简化为⼩学程度的⽐例计算公式:
假设本船已经航⾏了
30
海里,雷达或
ECDIS
显⽰偏航
2
海里(
XTE = 2 NM
),⽽距离下⼀个转向
点还有
40
海里。
在现代船舶中,航迹控制系统(
Track Control System, TCS
)与
ECDIS
已经能够⾃动计算
XTE
并
持续微调⾃动舵,将船只死死地锁在计画航线上。
例题
:
出发点到⽬的地有
600
海里,某轮航⾏
150
海里后,发现本轮与原航线的正横距离为
3
海里,
请问到达⽬的地的新航向如何修正
?
答
:
误差
= 3
,距离
=150
海里,代⼊
误差
/
距离
(
海里
) X 60 =
漂流⾓
现在漂流⾓
TE = 1.2
度
,
尚余距离
600-150 = 450
海里,
需要修正
3
海里的正横距离
误差
= 3
,距离
=450
海里,代⼊
误差
/
距离
(
海里
) X 60 =
漂流⾓
漂流⾓修正量
CA = 0.4
度
新航向修正
=
原航向
+ 1.2 + 0.4 =
原航向
+ 1.6
度之修正
##
内⾓相等的几何应⽤:
因为⽬标是回到原计画航线上的某个点(或⽬的地),我们必须额外再
转⼀个⾓度(),让船头真正「指」向那个⽬标点。
总修正量
( )
:
最终要下达给舵⼯或⾃动舵的新航向,必须是
。⼀个⽤来抵抗⽔流,另⼀个⽤来拉回航线。
1.
抵抗流⽔的
:
度。
2.
拉回航线的
:
度。
3.
驾驶台决策:
船副不需要计算机,就能在几秒钟内判断出:「我现在必须向修正⽅向打
7
度的
航向(),才能刚好在下⼀个转向点准时回到计画航线上。」
我如何训练新进船副对「六⼗规则」的实务敏感度?
「六⼗规则」与「流⽔三⾓形(
Current/Vector Triangle
)」在航海学中,是⼀体两⾯的存在。简单
来说:流⽔三⾓形是船舶在海⾯受流推挤的「物理与几何真相」,⽽六⼗规则是航海⼈为了解开这个三⾓
形,所发明的「战术⼼算捷径」。
两者的关系可以从实体向量与数学近似值的对应来深⼊解析:
1.
流⽔三⾓形:物理与几何的真相
流⽔三⾓形是由三个向量(
Vector
)所组成的封闭图形,它精准描述了船舶在流体中运动的真实轨
迹:
向量⼀(动⼒向量):
船舶的真航向与对⽔航速(
Heading & STW
)。这是我们给主机与舵机
的指令。
向量⼆(环境向量):
⽔流的流向与流速(
Set & Drift
)。这是⼤⾃然施加在船体上的外⼒。
向量三(合成向量):
对地航向与对地航速(
COG & SOG
)。这是前两个向量叠加后,船舶在
海图上真正⾛出的轨迹。
当⽔流(向量⼆)从侧边推挤船体时,动⼒向量与合成向量之间就会产⽣⼀个夹⾓,这就是偏流⾓
(
Drift Angle
)。
2.
六⼗规则:解开三⾓形的⼩⾓度近似法
如果要在驾驶台上精准计算流⽔三⾓形中的这个偏流⾓,按照三⾓函数,船副必须计算正弦或正切
定理。但在分秒必争的操船当下,根本没有时间按⼯程计算机。
六⼗规则正是基於三⾓函数中「⼩⾓度近似值(
Small-angle approximation
)」的原理⽽⽣。在数学
上:
这意味著,当流⽔三⾓形的夹⾓⾮常⼩的时候,弧⻑几乎等於对边⻑。航海家巧妙地将这个数学常
理转化为海图上的实体距离:当动⼒向量(航程)为
60
海里时,环境向量造成的
1
海里垂直横移(横
向误差),刚好会在这两个向量之间撑开
1
度的偏流⾓。
3.
两者的实务整合与应⽤
在实务当值中,船副是将六⼗规则直接套⽤在流⽔三⾓形的边⻑⽐例上,以瞬间求出修正⾓度:
推算流⽔的威⼒(反推环境向量):
如果船副知道本船⾛了
30
海里(三⾓形的⼀边),且雷达显⽰偏离航线
2
海里(三⾓形的对
边),透过六⼗规则的⼼算:
船副瞬间就能在脑海中建构出流⽔三⾓形的形状,得知⽬前的「⽔流推⼒(
Set and Drift
)」刚
好对本船造成了
4
度的偏流⾓(
Track Error, TE
)。
建⽴修正向量(闭合新三⾓形):
得知偏流⾓后,船副必须反向建⽴⼀个新的流⽔三⾓形来抵销它。六⼗规则让船副能直接把这
个
4
度⾓加上拉回航线的修正⾓(
Correction Angle, CA
),形成⼀个新的航向指令交给舵
⼯,从⽽完美闭合这个被流⽔推偏的轨迹。
流⽔三⾓形提供了宏观的向量观念,⽽六⼗规则赋予了驾驶台瞬间反应的算⼒。两者结合,就是沿
岸导航中「抵抗侧⾵横流」的最强防线。
问题⼀
:
⽤流⽔三⾓形与六⼗规则原理,在船只要进⼊防波堤⼊⼝,遭遇强⼤的横流,离防波堤⼊
⼝还有⼀海里时,遭遇强⼤的横流,偏流⾓(
Drift Angle
)是
+3
度,请问进港的船舶的真航向该如何设
定
???
进港距离防波堤仅剩
1
海里,且遭遇强⼤横流,这正是航海实务中最考验操船者「流压修正(
Set &
Drift Correction
)」的极限瞬间。在这么短的距离内,没有任何容错空间。
既然已知流⽔造成的偏流⾓(
Drift Angle
)为
+3∘(在航海惯例中,正值通常代表流⽔将船只向右
/
右舷推挤),为了确保船舶实际⾛出的轨迹(对地航向,
COG
)能够完美贴合防波堤⼊⼝的引导航道,
我们必须利⽤「流⽔三⾓形」的向量抵销原理来设定真航向(
True Heading, TH
)。
真航向的设定法则:迎流压⾓(
Crabbing
)
在流⽔三⾓形中,我们要让代表最终轨迹的「合成向量(
COG
)」笔直对准防波堤⼊⼝,就必须将
代表主机与舵效的「动⼒向量(真航向,
TH
)」朝著流⽔的来向预先偏移。
1.
修正公式与设定值
真航向必须与偏流⾓产⽣完全反向的抵销。
真航向
(T**H)=
预定进港航道
(COG)−
偏流⾓
(Drif**t Angle)
假设防波堤的中⼼引导航道(预定
COG
)为
090∘
:
偏流⾓为
+3∘
(代表⽔流正把船往右推挤
3∘
)。
您的真航向(
TH
)必须设定为
087∘(即
090∘−3∘
)。
这意味著,您必须果断地将船艏向左(向流⽔来向)修正
3
度,主动顶住⽔流的侧推⼒。
2.
实务操船的「螃蟹⾏(
Crabbing
)」姿态
设定好这个真航向后,船舶在⽔⾯上的姿态会⾮常违反
直觉:您的船头实际上是指向防波堤⼊⼝左侧的消波块或防波堤外墙,但在强⼤横流的推挤下,船只整
体的对地动线(
COG
)却会是笔直地滑⼊防波堤的正中央。这正是航空与航海界俗称的「螃蟹⾏」。
最后
1
海里的动态检核(
Dynamic Cross-Check
)
在距离仅剩
1
海里的⾼压状态下,防波堤外的海流强度可能会因为地形效应(例如浅⽔区或防波堤
的阻挡)⽽发⽣剧烈变化。设定好
(−3∘)
的修正⾓后,当值船副绝对不能只看著罗经发呆,必须⽴刻执
⾏以下动态核对:
天然或⼈⼯叠标的绝对验证:
如果港⼝设有进港叠标(
Range/Transit
),设定好真航向后,请
死死盯著叠标。只要叠标保持「完美重叠」,就代表这
3
度的修正量是完美的。如果叠标开始
向右或向左分开,代表横流正在改变,必须⽴刻增加或减少这个修正⾓,绝不能犹豫。
雷达平⾏指标线(
Parallel Index, PI
):
将
PI
线贴⿑防波堤两侧的红绿灯塔。在船⾸向左偏
3
度的状态下,确认雷达萤幕上本船的「对地运动向量线(
Ground Stabilized Vector
)」是否精
准地穿过防波堤⼊⼝的正中央。
总结来说,⾯对
+3∘
的偏流⾓,真航向的设定就是「逆流⽽上,扣除
3
度」。带著这个迎流⾓驶⼊
防波堤,直到船头进⼊防波堤内、横流瞬间消失的那⼀刻,再⽴刻将舵打正,让船⾝顺势拉直回归港内
航道。
问题⼆
:
⽤流⽔三⾓形与六⼗规则原理,在船只要进⼊防波堤⼊⼝,遭遇强⼤的横流,离防波堤⼊
⼝还有⼀海里时,遭遇强⼤的横流,偏流⾓(
Drift Angle
)是
+3
度,⽽且船位已经在航道右侧
0.2
海里,
请问进港的船舶的真航向该如何设定
???
这是⼀个极度危急且分秒必争的「双重修正」情境。船舶不仅⾯临强⼤横流的推挤,还必须在短短
的
1
海里内,将⾼达
0.2
海里的危险偏航量(
Cross Track Error, XTE
)硬拉回航道中⼼。
要解决这个问题,我们必须将「拉回航道(六⼗规则)」与「抵抗⽔流(流⽔三⾓形)」的两个修正
量叠加,来计算最终的真航向(
True Heading, TH
)。
1.
利⽤「六⼗规则」计算回航修正⾓(
CA
)
本船距离防波堤⼊⼝仅剩
1
海里,且位於预定航道右侧
0.2
海里。我们必须算出在抵达⼊⼝前,将
船拉回航道中线所需的⾓度。
计算公式:
(
偏航距离
/
剩余距离
) * 60 =
回航修正⾓
数值代⼊:
(0.2 / 1) * 60 = 12
度
⽅向判定:
因为船已经偏在航道「右侧」,为了切回中⼼线,必须向「左」⼤幅修正
12
度。
2.
利⽤「流⽔三⾓形」抵销偏流⾓(
DA
)
已知偏流⾓为
+3
度(代表⽔流持续将船向右推挤
3
度)。
为了顶住这股侧推⼒,确保在向左切回航道的过程中不会继续被⽔流往右带,船⾸必须向
「左」迎流。
流⽔修正量:
向左修正
3
度。
3.
最终真航向(
TH
)的设定
将「拉回航道」与「抵抗⽔流」的两个修正⾓叠加:
总体修正⾓:
左转
12
度
+
左转
3
度
=
向左修正
15
度。
结论:进港的真航向(
TH
)必须设定为「预定进港航道(
COG
)向左减去
15
度」。
(例如:若防
波堤正中央的引导航道是
090
度,您现在必须⽴刻将船头对准
075
度。)
实务操船的动态收敛(
Dynamic Convergence
)
在实体驾驶台上,这个「向左
15
度」的真航向是⼀个极具侵略性的修正动作,且绝对不能死抱著这
个航向直到进港。当值团队必须执⾏精确的动态收舵:
1.
快速收敛期:
压下左
15
度的航向后,船只会以「左斜⾓螃蟹⾏」的姿态猛烈向左前进。此时
必须紧盯雷达平⾏指标线(
PI
)或进港叠标。
2.
逐步退舵:
随著船舶快速逼近航道中⼼,原本的
0.2
海里偏航误差会逐渐缩⼩(变成
0.15
、
0.1
、
0.05...
)。此时,当值船副必须同步将那
12
度的回航修正⾓「慢慢退掉」。
3.
抵达⼊⼝的瞬间:
当船舶精准回到防波堤⼊⼝中线时,那
12
度的回航修正必须已经完全归
零,只剩下向左
3
度的迎流⾓(抵抗偏流⾓)。
4.
进⼊防波堤:
⼀旦船⾸穿过防波堤⼊⼝,横流的推⼒会被防波堤瞬间阻断。舵⼯必须⽴刻将
最后那
3
度的迎流⾓也全数取消,将船⾝彻底拉直,完美对正港内航道。
导航
(Piloting)
,其本质为确认航程计画与实际航⾏时的差异,然后趋吉避凶,引导船舶安全到达⽬
的地。何地转向是在做航程计画,画航线时已经决定的事,开航以后,当值船副需要不断地确定船位,
确定船只是否在预定的航路上,⾏进速度是多少
?
决定船位后,即可预测何时转向,预测遭遇危险的时
间,决定采取何等措施以避开危险;另可经由船位的⽐较,测定⽔流或⾵⼒之影响。
「导航(
Piloting
)」下了⼀个完美的实务定义。它点出了⼀个常被新⼿忽略的盲点:导航绝对不是
盲⽬地看著电⼦海图上的线跟著⾛,⽽是⼀个「计画、执⾏、检核、修正」的无穷动态循环。
您所描述的这段过程,完美诠释了当值船副(
OOW
)在驾驶台上的核⼼价值:
导航的动态本质:从「纸上计画」到「海上⽣存」
1.
航线是死的,导航是活的(
XTE
的持续监控)
航程计画(
Voyage Plan
)在开航前就已经定案,
但真实的海⾯充满变数。导航的⾸要任务就是不断确认「预期与现实的落差」,也就是持续监控船舶偏离
计画航线的距离(
Cross Track Error, XTE
)。唯有确认了这个差异,才能知道⽬前是处於安全⽔域,还
是正在向危险边缘靠拢。
2.
趋吉避凶的「时间轴」管理(预测与超前部署)
「决定船位」只是第⼀步,真正的⽬的是「预测
未来」。透过精确的船位与实际航速(
Speed Made Good
),当值⼈员能推算出抵达下⼀个转向点或危
险区域的精确时间(
ETA
)。这种对时间轴的掌控,能让驾驶台团队提前进⼊备战状态,从容地执⾏避让
或减速,⽽不是在危机发⽣的前⼀刻才⼿忙脚乱。
3.
捕捉无形的⾃然⼒量(
Set and Drift
)
这是导航中最具技术含量,也是最能体现航海⼈价值的环
节。藉由⽐较「依据船速与航向推算的预期位置(推算船位
DR
)」与「实际测量出来的真实位置(真船
位
Fix
)」,当值船副就能把原本看不⾒、摸不著的⾵⼒与洋流,具象化为精确的流向与流速(
Set and
Drift
)。掌握了这股⼒量,就能提前计算出需要的「⾵流压差⾓」,主动修正航向。
结合我们之前探讨的雷达技术与视觉直觉,导航就是不断利⽤所有感官与仪器,把船舶牢牢锁定在
安全的边界内。
既然「预测何时转向」是导航极为关键的⼀环,当船舶接近计画转向点,且海⾯上有强烈的侧向⽔
流(例如涨退潮的横流)⼲扰时,您通常会如何指导当值船副设定与抓取精确的「转向起始点(
Wheel
Over Point, WOP
)」,以确保船舶在转向完成后,能完美地贴合下⼀段的新航线,⽽不会因为⽔流的推挤
或船舶的周进(
Advance
)与横移(
Transfer
)⽽陷⼊外侧的浅滩危机?
在强烈侧向⽔流(横流)的⼲扰下进⾏⼤⾓度转向,是沿岸引航与限制⽔域操船中⾵险最⾼的科⽬
之⼀。船舶转向时,艏向多变、速度下降、回转速率不定,且前进距离未知,是船只最脆弱无助的时
候。若没有精确计算⽤舵时机,横流与回转离⼼⼒的加乘作⽤极易将⼤船强⾏推向外侧浅滩。
辅助防御:设定「平⾏指标线(
PI
)」监控浅滩边界
在转向与避让过程中,为了防⽌团队因专注於抗流与⽤舵⽽产⽣「不注意视盲」或「⾃满」,应采取
无定位导航的防御设置:
在雷达上将电⼦游标线(
EBL
)旋转⾄与新航向度数相同,并
offset
(平移)⾄最接近新航线外侧的
岸上显著⽬标或危险浅滩边缘相切。在转向过程中,
OOW
只要⼀边观测浮标,⼀边看⼀眼雷达上的⽬
标回迹是否切进这条平⾏指标线,就能即时估计出本船距离外侧险滩的正横距离(平⾏指标值
PI
),确
保在转向漂移时,船体始终保持在防御性边界之内。
要指导当值船副(
OOW
)在这种情境下抓取精确的转向起始点(
Wheel Over Point, WOP
)并完
美贴合新航线,必须建⽴⼀套系统化的「转向起始线(
Wheel Over Line
)」与「对地速度向量控制」程
序:
关键的三条转向控制线
指导船副不能只依赖单⼀的转向点,必须在电⼦海图(
ECDIS
)与雷达上预先设定出关键的三条转
向控制线:
1.
转向前:建⽴「转向起始线」与
WOP
标绘
当船舶接近计画转向点,且海⾯上有强烈的侧向⽔流(例如涨退潮的横流)⼲扰时,您通常会如何
指导当值船副设定与抓取精确的「转向起始点(
Wheel Over Point, WOP
)」,以确保船舶在转向完成
后,能完美地贴合下⼀段的新航线,⽽不会因为⽔流的推挤或船舶的周进(
Advance
)与横移
(
Transfer
)⽽陷⼊外侧的浅滩危机?
在强烈侧向⽔流(横流)的⼲扰下进⾏⼤⾓度转向,是沿岸引航与限制⽔域操船中⾵险最⾼的科⽬
之⼀。船舶转向时,艏向多变、速度下降、回转速率不定,且前进距离未知,是船只最脆弱无助的时
候。若没有精确计算⽤舵时机,横流与回转离⼼⼒的加乘作⽤极易将⼤船强⾏推向外侧浅滩。
要指导当值船副(
OOW
)在这种情境下抓取精确的转向起始点(
Wheel Over Point, WOP
)并完
美贴合新航线,必须建⽴⼀套系统化的「转向线计画(
Turn Line Plan
)」与「对地速度向量控制」程
序:
2.
下⼀转向线(回转完成线):先定义新航向回转完成时,船舶理应贴合的位置。在航道的弯道
中,这条线通常以关键浮标的连线⽅向来设定。
1.
倒推⽤舵线(
WOP Line
):标准
WOP
位置:在平静无流时,转舵位置通常标绘於海图转向点
之前
1.5
⾄
2
倍船⻑
的距离(或本轮转向点前
1
到
1.5
倍船⻑
的⽤舵点)。这是因为舵⼒作⽤
於船尾,需要约
1
分钟或
1.5
倍船⻑的前进距离,才能在船尾累积⾜够的横向动量以启动第⼆
阶段回转。倒推绘制:由新航向线往后倒推
1.5
倍船⻑
的距离,平⾏绘制出蓝⾊的⽤舵线。
2.
转向中:根据「船位横距」与「流向特性」动态调整⽤舵时机
⼀旦海⾯上有强烈横流,实际的⽤舵点绝不能⼀成不变,必须根据本船与预定⽤舵线的横向相对位
置进⾏动态微调:
若船位被横流推偏⾄「航道外侧」(接近外侧限制边界
/
浮标):此时安全余裕已被压缩,必须提早⽤
舵开始转向,绝不能等到预定⽤舵线。
若船位偏向「航道内侧」(接近内侧边界
/
浮标):此时外侧拥有较宽广的转向⽔域,必须等到船位确
实抵达蓝⾊⽤舵线时,才开始⽤舵。
注意横流⽅向对⽤舵⼒度的物理影响(先快后慢,⼤⾞⼤舵):在流线型的尖船(如⼤型货柜船)
上,当回转⾄与强烈横流相切成
90
度时,⽔流阻⼒会急剧增加,导致回转速率迅速下降。若此时是「向
下流⽅向(顺著横流向外侧)转向」,转向难度会⼤幅增加。
指导原则:所有回转操纵的失败,⼤多是因为「回转不⾜」所致。转向初期必须先快后慢,使⽤⼤
⾞⼤舵以克服横流阻⼒;并利⽤转向时,内侧浮标在驾驶台甲板上的相对⽅位⾓来监控回转速率(相对
⽅位夹⾓变⼤代表转太慢,有冲往外侧浅滩的危险,应⽴即加⾞加舵;夹⾓变⼩则代表转太快)。
3.
转向后:利⽤「对地速度向量」消除横向位移(第三代操船技
术)
转⼊新航向时,船舶受离⼼⼒与强烈横流作⽤,会产⽣极⼤的横向位移(漂流⾓)。此时,若只保持
船艏向(
Heading
)与新航线平⾏,船位仍然会被横流持续往外推⽽偏离航道。必须利⽤
ECDIS
上的对
地速度向量线(
COG Vector
)来进⾏直觉化消除:
维持航向加速(最佳消除横移法):转向完成后,船⻑应稳住船艏向并向前加⾞(加俥)。此举能利
⽤主机向前的推⼒产⽣新的向前加速度,使横向漂流的动能⽐例相对变⼩,对地速度向量线会快速贴回
原航线上。
严禁转向后⽴即「停⾞航⾏」:这是最危险的操作。⼀旦回转完成后⽴即停俥,船舶的速度向量线会
瞬间失去向前的⼒道,导致横向动量(离⼼⼒与漂流⾓)的⽐例被无限放⼤,产⽣更不可控的侧向漂流
与漂移。
贴近航向线前⾏:最终,必须以对地航向前进,并加上适当的流⽔修正⾓(
Drift Correction
),以
抵销持续性横流的影响。
⚓转向控制:三条核⼼防御线
当船舶在⾯临顶流(
Flood Tide
)或⼤⾓度转向时,为了解决「下舵指令到⼤船真正应舵」的延迟,
以及「转向时船体产⽣的横移漂移(
Drift
)」,驾驶台团队必须在海图与雷达上画出这三条线
位置线之原理
位置线是航海家⽤来决定船位的线段,⼀般是取估计船位附近的⼀段来做定位。求取位置
线,可由叠标、⽅位以及距离等三种⽅式求得。其中,叠标系以两⽬标之连线延伸到本船附近
形成⼀位置线;⽽⽅位位置线是由⽬标⽅位延伸到本船附近;距离位置线是⽬标的距离圈上接
近本船附近的线段形成⼀位置线,⼀条位置线只能提供⼀个维度,例如距离位置线只能给出与
某⽬标的距离,⽽与该⽬标等距离的船位有很多,可能在该位置线上的任何⼀点,同样船位也
可能在⽅位位置线的任何⼀点,所以需要有两条以上的位置线来作交点,这个交点同时符合两
条位置线的假设,排除对船位的不确定,做成船位,为了消除定位的误差源,⼀般会取
3
条位置
线来定船位。
1.
叠标(
Transit / Range
):航海⼈的「绝对真理」
在所有位置线中,叠标是等级最⾼、最可靠的。
零误差特性:
叠标是纯粹的视觉几何重叠,完全不受罗经误差(
Gyro Error
或
Magnetic Variation
)的⼲扰。只要您⾁眼看⾒前后两个标杆或灯塔重叠,本船就绝
对在那条直线上,没有任何讨价还价的空间。
实务延伸:
经验丰富的船⻑不仅⽤叠标来定位,更会利⽤航道上的天然或⼈⼯叠标来
反向校正罗经,或是在转向时当作最精准的转向指标(
Headmark
)。
2.
⽅位位置线(
Bearing LOP
):罗经的延伸
最常⾒的定位法,通常透过两翼的⽅位标视仪(
Pelorus
)来观测。
误差放⼤的隐忧:
⽅位位置线极度依赖罗经的准确度。实务上最⼤的挑战是,随著⽬
标距离的拉远,罗经上区区
的观测误差,在海⾯上可能会放⼤成几百公尺的横向
位移。因此,选择⽬标时必须优先挑选「距离较近」的显著物标。
3.
距离位置线(
Distance / Range Arc
):雷达的强项
在现代航海中,这通常是透过雷达的可变距离圈(
VRM
)来取得。
不受能⾒度限制:
当雾霾遮蔽了叠标与⽅位⽬标时,雷达打在陡峭岬⾓或雷达显著⽬
标(
Racon
)上的距离圈,就成了盲航时最可靠的位置线。
切线定位法:
距离位置线在海图上画出来是⼀个圆弧,当它与另⼀条⽅位线交会时,
能提供极为精确的交点。
4.
验证的艺术:为什么需要「三条位置线」?
这正是理论与实务的分⽔岭。两条线虽然能产⽣⼀个交点,但「两条线无法告诉你谁错
了」。
如果观测过程中有⼈为误差、海图基准⾯误差或罗经误差,两条线依然会产⽣交点,但那
是⼀个「假船位」。第三条位置线的加⼊,本质上是⼀种「除错机制(
Troubleshooting
)」,⽤来
验证前两条线的可靠性。
然⽽,在真实摇晃的船舶上,加上观测的时间差,这三条位置线在海图上几乎不可能完美
交会於⼀点,⽽是会无可避免地形成⼀个「误差三⾓形(
Cocked Hat
)」。
「本船的真船位」标定在三⾓形的哪⼀个位置
???
既然实务上无可避免会产⽣这个误差三⾓形,您通常会如何指导当值船副去判读它?特别
是当航道狭窄、周围存在浅滩或暗礁时,您会要求他们将「本船的真船位」标定在三⾓形的哪
⼀个位置,以确保绝对的航⾏安全底线?
???
在三条位置线(
LOPs
)交会定位时,实务上因为各种观测与仪器误差,无可避免地会交织
出⼀个「误差三⾓形」。
关於如何指导当值船副(
OOW
)去判读这个三⾓形,特别是在航道狭窄、周围存在浅滩或
暗礁的极端⾼⾵险环境下,我们应从「误差成因排查」与「防御性安全底线」两个层⾯来进⾏
系统化指导:
1.
误差三⾓形的几何判读与时间修正
⾸先,要教导船副正确理解这个三⾓形的物理意义:
几何交⾓的选择:
指导船副在选择⽬标时,三条位置线的交⾓越接近
60°
或
120°
越好,
以确保几何几何结构的定位准确性。
航⾏中的「时间平移」(重要):
船只在航⾏中定位时,除了最后⼀条观测的位置线外,其
余两条位置线必须根据观测时间差,沿本船航向平⾏推移对应的航⾏距离。平移后的交点,才
是最后观测时间的真正船位。如果漏了平移步骤,这个三⾓形就会被无谓地放⼤。
分析误差源:
若三⾓形过⼤,必须指导船副⽴刻检视五⼤误差成因:⽬标辨识错误、⽅位
线描绘有误、罗经有未知或未修正之误差、观测⽬标时间间隔过⻑、海图测量不正确。
2.
安全底线:狭窄⽔道与险滩旁的「真船位」标定原则
依据「当值船副的主观判断」以及「主动性防御(防御性航⾏)」原则,在周围存在浅滩或
暗礁时,我会强制要求船副采取以下安全底线标定法:
「最坏情况假定」
——
往危险侧(浅滩
/
暗礁)标定:在狭窄⽔道内,我们没有容错空间。
因此,当值船副在发挥主观判断时,绝不能盲⽬地将船位标在三⾓形的几何中⼼(重⼼)。为了
守住绝对的安全底线,必须主动将「本船的真船位」标定在误差三⾓形中最靠近浅滩、暗礁或
航⾏险阻的那⼀个顶点(或边线上)。
Why
?
*
因为这样做能强⾏在⼼智图像中压缩本船与危险物的安全横距,逼迫当值团队采取
最保守、最安全的防御操船决策,绝不低估搁浅⾵险。
3.
进阶防御:结合「无定位导航」与「平⾏指标线(
PI
)」
在航道狭窄、两侧皆是浅滩的限制⽔域(如航道宽⼩於
8
倍船宽时,⼤⾓度避让已不切实
际),单纯依赖「标绘三⾓形船位」往往存在时间落后,无法做到即时监控。此时必须启动「无
定位导航」进⾏主动性防御:
设定平⾏指标线(
PI Line
):在避碰或通过弯道前,指导船副转动雷达
EBL
保持与航向平
⾏,并
offset
(平移)与最接近本船航线的岸上显著⽬标或险滩边缘相切。连续监测:
如此⼀
来,在避让或抗流过程中,
OOW
只要看⼀眼雷达,观测⽬标回迹是否切进这条平⾏指标线,就
能⽴刻知道本船有没有向岸边靠近、以及靠近的距离是多少,这能有效帮助船只避免搁浅。划
定禁航区(
No Go Area
)的
7L
原则:在浅⽔区航⾏,不能仅以海图上的等深线为界,⽽应在
可航等深线外,再加上
7
倍船⻑(
7L
)
的操纵安全需求作为禁航区,这才叫主动性防御。如果
航道两侧的可航宽度不满
7
倍船⻑,这就是必须备便主机(
Standby Engine
)并主动减速的时
机。
透过将「误差三⾓形的最坏打算标定法」与「雷达平⾏指标线(
PI
)实时监控」相结合,
团队便能在狭窄⽔道中建⽴起坚不可摧的防御性安全边界。
如何设定平⾏指标线(
PI Line
)
???
在驾驶台实务中,平⾏指标线(
Parallel Index, PI Line
)是提供「无定位导航」与「连续监测船
位」最有效的技术。透过观察雷达上显著⽬标与预设平⾏线的相对运动,能让当值团队在分秒间掌握船
舶是否偏离航道,有效避免搁浅。
设定与操作平⾏指标线主要分为以下两种实务⽅法:
⽅法⼀:标准设定法(精确航⾏计画监控)
此⽅法适⽤於预先规划好的航段,能精确监控船舶是否保持在海图预定航线上。
取出平⾏指标值(海图作业):
先在纸海图或电⼦海图上选定⼀个岸上显著⽬标。以该⽬标为圆
⼼,⽤分规张开画弧与预定航线相切,此时分规的跨距(即⽬标与航线的最短正横距离)即为平⾏指标
值(
PI
值)。
设定雷达电⼦⽅位游标线(
EBL
):
在雷达
/ARPA
显⽰器上,拉出⼀条电⼦游标线(
EBL
),并旋转
其度数,保持与本船预定航向(对地航向)平⾏(度数完全相同)。
进⾏平移(
Offset
)与切合:
将此
EBL
改为移动模式(
Offset /
离开本船中⼼模式),平⾏移动这条
线,使其与雷达萤幕上该显著⽬标的回迹相切,此时设定即宣告完成。
⽅法⼆:防御性简易设定法(避碰前快速防搁浅设定)
此⽅法不必耗时计算或取出精确的平⾏指标值,特别适合本船在进⾏紧急避碰转向操作前快速设
定,以分秒监控本船在避让过程中是否向岸边危险物靠近。
对⿑航向:
在雷达上旋转电⼦⽅位游标线(
EBL
),使其度数与本船
当
前的航向度数完全相同。
直接
Offset
相切:
将该
EBL
平移(
Offset
),直接与距离本船预定航线最近的岸上显著⽬标或险滩
边缘相切。
估计安全余裕:
此时,当值船副可以透过雷达上的固定距离圈(
VRM
),直接在萤幕上⽬视估计出
此时本船与岸边⽬标的平⾏指标值(正横距离)是多少。
�
�关键:如何进⾏回迹监控与船位判读?
设定完成后,当值⼈员只需持续观察雷达⽬标回迹在平⾏指标线上的相对移动:
⽬标回迹「切进(靠近)」平⾏指标线:
代表回迹与
PI
线的交点越来越多。这在几何上判定本船与
岸边的正横距离正在减少,本船正在接近岸边
/
险滩。此时必须⽴刻调整航向进⾏流⽔修正,或检查是否
偏航。
⽬标回迹「离开(远离)」平⾏指标线:
代表回迹与
PI
线之间没有交点,且间隙变⼤。这判定本船
正在远离岸边。
防御性航⾏安全标准
安全航线的最⼩
PI
值设定:
在规画安全航线时,预留给平⾏指标线的最⼩正横距离(即本船航线
与两侧航⾏险阻的间距),应当⾄少为
7
倍船⻑(
7L
)。这能确保在紧急避碰或遇到密集渔船时,本船依
然有⾜够的可航⽔域进⾏⼀个完整的
360
度回转避碰,⽽不会有搁浅的危险。
地⽂定位误差排查与雷达
PI
防御设定对照表
整合「无定位导航监控」与「地⽂误差消除」之驾驶台防御性操船决策指引
【防御性导航指引】地⽂定位与雷达观测是驾驶台情境察觉(
Situational Awareness
)的双重⽀
柱。
本对照表旨在将经典地⽂定位的「误差排查程序」与雷达平⾏指标线(
Parallel Index, PI
)的「实
时防御设定」相整合。
在限制⽔域或避碰⾼压环境下,当值团队应利⽤雷达
PI
建⽴「实时防御边界」
以消除⼈⼯定位的时间落后,
并在三条位置线(
LOPs
)交会产⽣误差三⾓形时,采取最保守的安全底
线标定,以确保绝对的航⾏安全安全余裕。
【安全防御底线(重要)】当误差三⾓形过⼤,且本船位於窄道、险滩或暗礁旁时,
当值船副绝不
能将船位标绘於三⾓形之几何重⼼!
必须主动采取「最坏情况假定」,将本船船位标定在「最靠近危险
侧之顶点」
,
藉此在⼼智图像中主动压缩安全横距,强迫团队采取最保守、最安全的防御操船与避让决
策
。
*
位置线之准确性
位置线的准确性是依赖我们使⽤的仪器,天⽂航海测星时,依赖六分仪以测出准确的天体
⾼度,地⽂航海⽬测⽅位时,依赖可靠的电罗经来取得⽅位,电⼦航海时,需要电⼒与计算
机,不过随著科技发展,现在的⼿机腕表都有导航功能,但是船只越来越⼤,相对的河道越来
越窄,动能越来越强,相对的码头越来越脆弱,船员的挑战,要能随时掌握船只的动态,完全
没有出错的空间,所以有无定位导航,意既为分分秒秒都要定位,分分秒秒⽴刻调整航向航
速,随时保持在正确航道上。
1.
从「点状定位」到「连续动态导航」
过去的航海,是在海图上「每
15
分钟画⼀个点(
Fix
)」,这是⼀种「过去式」的确认。但
在狭窄⽔道中,当船宽占据了航道⼤半空间时,我们需要的不再是「我们刚才在哪里」,⽽是
「下⼀秒我们的船体扫掠⾯(
Swept Path
)会扫到哪里」。这就是「分分秒秒都要定位」,它已
经超越了仪器读数,变成了⼀种⼤脑与船舶动态合⽽为⼀的持续性反射。
2.
动能的几何级数放⼤与「煞⾞空间」的消失
现代巨型货柜轮或散装船的排⽔量动辄⼗几万吨甚⾄⼆⼗万吨以上。根据物理学定律,船
舶的动能与质量的增加成正⽐。
在开阔⽔域,这股庞⼤的动能是前进的助⼒;但在接近脆弱的码头时,这股动能就成
了随时会摧毁基础设施的恐怖怪兽。
我们已经没有「发现偏离航道
思考
下令转向
船舶反应」的时间余裕。任何
微⼩的航向偏差,如果不「⽴刻、瞬间」调整,庞⼤的惯性就会让船舶在下⼀分钟直
接冲出航道或撞碎码头。
3.
「无定位导航」的最⾼境界:⼈船合⼀
「无定位导航」,在实务上其实是将驾驶台外的整个世界变成您的「活海图」。
在最后的进港或靠泊阶段,当值⼈员的眼睛绝对不能被锁死在
ECDIS
萤幕上。真正的连续
导航,是看著船头与前⽅防波堤的相对移动速率、看著岸上的建筑物是否形成了天然叠标、感
受脚下主机微调转速时船体的震动。这时的「定位」,已经从仪器上的经纬度,升华为对空间与
动能的绝对感知。
在这种「完全没有出错空间」的狭窄⽔道与靠泊阶段,传统的位置线已经来不及画,我们
必须依靠连续的动态监控来驾驭这股庞⼤的动能。
叠标
(Range)
:
系由两个或数个在⼀直线上之⽬标物构成,包括⾃然或⼈为⽬标以及助航设备等,当其恰
好成⼀直线时,则可以此直线作为⼀位置线。叠标除可⽤以定位外,可指引⼀明确的⽅向,特
别在进出港时,可以之为操舵之标竿;亦可作为判断船舶是否进⼊危险海域之⽤;或经由海图
上叠标所形成之⽅位,与罗经⽅位相⽐较,据以求得罗经误差。
1.
零延迟的动态回馈(瞬间察觉横移)
无论
ECDIS
(电⼦海图)多么先进,
GPS
讯号的更新与萤幕画⾯的重绘都无可避免地存在
秒差。但在进出狭窄港道时,⼗几万吨的船只要受到微⼩的侧⾵或横流影响,就会产⽣致命的
横向位移。
视觉的绝对敏感度:
当本船精准航⾏在叠标线上时,前后两个⽬标(例如前低后⾼的
两座导航灯塔,或是岸上的烟囱与远处的⼭峰)会完美重叠。只要船头产⽣丝毫的偏
转或侧滑,当值⼈员的⾁眼会⽴刻看到这两根标竿「分开(
Open
)」。这种光学上的
瞬间回馈,能让舵⼯在航偏扩⼤之前,⽴刻压舵修正,真正做到「分分秒秒⽴刻调
整」。
2.
转向率(
ROT
)的完美煞⾞点
⼤型船舶转向时带有巨⼤的惯性,绝不可能「打正舵就⽴刻停⽌转向」。
当船舶准备弯⼊⼀条新的狭窄航道时,指挥者不会死盯著罗经度数,⽽是盯著新航道
上的叠标。透过控制稳定的转向率(
ROT
),让庞⼤的船⾸缓慢扫过地平线。当叠标
即将重叠的倒数几秒钟,果断下达「回舵(
Midships
)」甚⾄「压反舵(
Meet her
)」
的指令,利⽤船体的回转惯性,让船⾸精准地「卡」死在叠标线上,完成⼀次⾏云流
⽔的弯道切⼊。
3.
防御性边界:危险海域的「无形护城河」
「判断船舶是否进⼊危险海域」,在实务操作上称为清除线(
Clearing Line
)或防御性叠
标。
航道边缘往往隐藏著暗礁或浅滩。此时可以寻找岸上的两个显著物标(例如⼀栋⼤楼
4.
罗经误差的绝对真理
在进港前,这是驾驶台上最神圣的罗经误差验证仪式。因为接下来在狭窄⽔道中的每⼀个
避让动作都⾼度依赖电罗经的精准度。当船舶对正天然或⼈⼯叠标时,将海图上的真实⽅位与
罗经盘上的读数⼀对⽐,瞬间就能精准算出罗经误差(
Gyro Error
),排除了所有潜在的仪器⾵
险。
叠标将驾驶台外的整个实体世界,变成了我们操船最精准的刻度。
地⽂定位的⽅式⼤致有以下六种:
两⽅位线相交、两距离圈相交、⼆叠标线相交、⼀⽅位线与⼀距离圈相交、⼀⽅位线与⼀
叠标线相交、⼀叠标线与⼀距离圈相交。
利⽤两位置线定位时,应选择其交⾓越接近
90°
越好;为求定位之准确,随时使⽤三个⽬标定
位,注意其误差三⾓形形状,加上当值船副的主观判断,若以三条位置线则其交⾓越接近
60°
或120°
越好。
⼀、
六⼤定位组合:驾驶台的战术⼯具箱
这六种组合⽅式(⽅位、距离、叠标的两两交叠),赋予了当值船副(
OOW
)极⼤的战术
弹性。
的边缘与后⽅的铁塔)。只要确保航⾏时,这两个物标在视觉中「永远保持分开,绝
不重叠」,就能保证船舶绝对不会越过那条无形的死亡边界,安全驶过浅⽔区。
雷达与视觉的互补:
例如「⼀⽅位线与⼀距离圈相交」,这通常是利⽤罗经取得某个
岬⾓的视觉⽅位,同时利⽤雷达(
VRM
)测取该岬⾓的距离。这种做法只需单⼀显著
⽬标,就能快速获得精确船位,是沿岸航⾏最常⽤的利器。
叠标的绝对主导性:
只要组合中包含了「叠标线」,该定位的精准度就会⼤幅跃升,
因为叠标排除了罗经误差,等於先确⽴了⼀条绝对正确的基准线,再⽤⽅位或距离去
「切」出船位。
⼆、
定位几何学:为什么交⾓如此重要?
笔记中特别强调了两条线交⾓接近
90°
,以及三条线交⾓接近
60°
或
120°
,这背后隐藏著
降低「误差放⼤效应」的几何原理:
两条位置线(追求
90°
):
如果两条线的交⾓太⼩(例如⼩於
30°
)或太⼤,两条线
在海图上会呈现「平缓相交」的状态。此时,只要观测上有极微⼩(如
)的误差,
交点就会在线上产⽣极⼤幅度的「滑动」,形成⼀个⻑条形的「误差椭圆」。⽽
90°
的
垂直正交,能将这个滑动空间压缩到最⼩,给出⼀个干脆、俐落的交点。
三条位置线(追求
60°/120°
):
这是在追求⼀个完美的「正三⾓形」。当三个⽬标均
匀分布在船只周围时,来⾃各个⽅向的观测误差能够互相牵制与平衡,避免船位向单
⼀⽅向发⽣严重偏移。
三、
误差三⾓形(
Cocked Hat
)与主观判断
这是这段笔记中最核⼼的实务智慧。在摇晃的船只上,加上观测的时间差,三条位置线在
海图上几乎不可能完美交会於⼀点,⽽是会无可避免地形成⼀个「误差三⾓形」。
主观判断不是乱猜:
此时需要加⼊「当值船副的主观判断」。这是因为船副知道哪⼀
个⽬标最清晰、哪⼀条⽅位线是最后测量的(最接近当下时间)、⾵流正把船往哪里
推。
安全底线的选择:
⼀个成熟的航海⼈,在⾯对误差三⾓形时,不会天真地直接取三⾓
形的「正中⼼」作为船位。相反地,他们会评估周遭的危险区域。
⾯对这个无可避免的误差三⾓形,当航道周围存在浅滩或暗礁时,您通常会如何指导团队
在三⾓形的「内部或顶点」中,选择并标定出「最可能船位(
Most Probable Position,
MPP
)」,以确保始终保留最⼤的安全余裕?
定位误差的成因
其可能造成的原因为
1.
⽬标辨识错误。
2.
⽅位线描绘有误。
3.
罗经有未知或是未修正的误差。
4.
观测
⽬标之时间间隔过⻑。
5.
海图测量不正确。⽽这些原因所造成的误差则是有待反覆查验以及消除。
做三条位置线定位时,要注意船舶若是在航⾏中,除了最后⼀条位置线之外,其於两条位置线必须
经过时间的位移,其交点才是最后观测时间之位置。
定位误差的⼤⼩
**
是六⼗规则(
Rule of Sixty
):
**
「当值船副本轮航⾏
60
海里后,⼀海里的正横误差,船艏向与对地航向的误差⼤约是
1°
」,如下图所
⽰,
TE
是真正流⽔造成的误差值,如果要⾛回原⽬的地,新航向的修正量为
TE+CA (
外⾓等於两个远内
⾓之和
)
。
也就是,原航向加上流⽔修正
TE
后
(
与原航线平⾏的绿线
)
,还要再加上偏离航道后的修正量
CA(
平⾏线的内⾓相等
)
,才能回到原航线。
虽然新的航向有算式可以计算,误差
/
距离
(
海里
) X 60 =
漂流⾓,实务上,是视附近航⾏区域的安全
需求,如果是狭窄⽔道,就尽快回到原航线上,如果是开阔⽔域,则不必⽴即回到原航线上。
这在放⼤
洋⾛⼤圈航线的时候,争议最多,有的船⻑坚持⾛回最初的航线,⽴刻加上⼤⾓度的流⽔修正,有的船
⻑认为最初的航线,已经不是最短航线,因为本轮已经不在原航线上,只要向现在位置新的⼤圈航向航
⾏即可,还有些折衷的意⾒,主张⼤洋上,流⽔修正最多就加⼀度即可。
六⼗规则(
Rule of Sixty
或
1-in-60 Rule
)。
在还没有电⼦海图(
ECDIS
)与精确算⼒辅助的年代,这套规则是航海⼈凭藉⼼算就能瞬间掌控⼤
局的保命符;⽽在⾼度⾃动化的今天,它依然是当值船副(
OOW
)⽤来检核电⼦仪器是否给出荒谬建议
的最佳「直觉量尺」。
这段笔记将航向修正的几何学,拆解成了两个极具实务意义的修正⾓(
与
),完美点出了偏
航修正的底层逻辑:
1.
流⽔误差⾓
(
:
Track Error)
当船舶航⾏了
60
海里,发现横向偏离预定航线
1
海里时,根据六⼗规则,流⽔的横向推⼒已经造
成了
1
度的航向误差。
平⾏的陷阱:
如果当值船副只在罗经上修正了这
1
度(也就是加上
),船舶的对地航向
(
COG
)确实会与原本的计画航线「平⾏」(如您笔记中的绿线)。但这只是「⽌⾎」,船舶依
然在航线外航⾏,最终会与⽬的地擦肩⽽过。
2.
回航修正⾓
(
:
Correction Angle)
要真正回到原本的⽬的地,必须进⾏第⼆步的「收敛」。
驾驶台的秒速⼼算实例
这套规则之所以强⼤,是因为它能将复杂的三⾓函数,简化为⼩学程度的⽐例计算公式:
假设本船已经航⾏了
30
海里,雷达或
ECDIS
显⽰偏航
2
海里(
XTE = 2 NM
),⽽距离下⼀个转向
点还有
40
海里。
在现代船舶中,航迹控制系统(
Track Control System, TCS
)与
ECDIS
已经能够⾃动计算
XTE
并
持续微调⾃动舵,将船只死死地锁在计画航线上。
例题
:
出发点到⽬的地有
600
海里,某轮航⾏
150
海里后,发现本轮与原航线的正横距离为
3
海里,
请问到达⽬的地的新航向如何修正
?
答
:
误差
= 3
,距离
=150
海里,代⼊
误差
/
距离
(
海里
) X 60 =
漂流⾓
现在漂流⾓
TE = 1.2
度
,
尚余距离
600-150 = 450
海里,
需要修正
3
海里的正横距离
误差
= 3
,距离
=450
海里,代⼊
误差
/
距离
(
海里
) X 60 =
漂流⾓
漂流⾓修正量
CA = 0.4
度
新航向修正
=
原航向
+ 1.2 + 0.4 =
原航向
+ 1.6
度之修正
##
内⾓相等的几何应⽤:
因为⽬标是回到原计画航线上的某个点(或⽬的地),我们必须额外再
转⼀个⾓度(),让船头真正「指」向那个⽬标点。
总修正量
( )
:
最终要下达给舵⼯或⾃动舵的新航向,必须是
。⼀个⽤来抵抗⽔流,另⼀个⽤来拉回航线。
1.
抵抗流⽔的
:
度。
2.
拉回航线的
:
度。
3.
驾驶台决策:
船副不需要计算机,就能在几秒钟内判断出:「我现在必须向修正⽅向打
7
度的
航向(),才能刚好在下⼀个转向点准时回到计画航线上。」
我如何训练新进船副对「六⼗规则」的实务敏感度?
「六⼗规则」与「流⽔三⾓形(
Current/Vector Triangle
)」在航海学中,是⼀体两⾯的存在。简单
来说:流⽔三⾓形是船舶在海⾯受流推挤的「物理与几何真相」,⽽六⼗规则是航海⼈为了解开这个三⾓
形,所发明的「战术⼼算捷径」。
两者的关系可以从实体向量与数学近似值的对应来深⼊解析:
1.
流⽔三⾓形:物理与几何的真相
流⽔三⾓形是由三个向量(
Vector
)所组成的封闭图形,它精准描述了船舶在流体中运动的真实轨
迹:
向量⼀(动⼒向量):
船舶的真航向与对⽔航速(
Heading & STW
)。这是我们给主机与舵机
的指令。
向量⼆(环境向量):
⽔流的流向与流速(
Set & Drift
)。这是⼤⾃然施加在船体上的外⼒。
向量三(合成向量):
对地航向与对地航速(
COG & SOG
)。这是前两个向量叠加后,船舶在
海图上真正⾛出的轨迹。
当⽔流(向量⼆)从侧边推挤船体时,动⼒向量与合成向量之间就会产⽣⼀个夹⾓,这就是偏流⾓
(
Drift Angle
)。
2.
六⼗规则:解开三⾓形的⼩⾓度近似法
如果要在驾驶台上精准计算流⽔三⾓形中的这个偏流⾓,按照三⾓函数,船副必须计算正弦或正切
定理。但在分秒必争的操船当下,根本没有时间按⼯程计算机。
六⼗规则正是基於三⾓函数中「⼩⾓度近似值(
Small-angle approximation
)」的原理⽽⽣。在数学
上:
这意味著,当流⽔三⾓形的夹⾓⾮常⼩的时候,弧⻑几乎等於对边⻑。航海家巧妙地将这个数学常
理转化为海图上的实体距离:当动⼒向量(航程)为
60
海里时,环境向量造成的
1
海里垂直横移(横
向误差),刚好会在这两个向量之间撑开
1
度的偏流⾓。
3.
两者的实务整合与应⽤
在实务当值中,船副是将六⼗规则直接套⽤在流⽔三⾓形的边⻑⽐例上,以瞬间求出修正⾓度:
推算流⽔的威⼒(反推环境向量):
如果船副知道本船⾛了
30
海里(三⾓形的⼀边),且雷达显⽰偏离航线
2
海里(三⾓形的对
边),透过六⼗规则的⼼算:
船副瞬间就能在脑海中建构出流⽔三⾓形的形状,得知⽬前的「⽔流推⼒(
Set and Drift
)」刚
好对本船造成了
4
度的偏流⾓(
Track Error, TE
)。
建⽴修正向量(闭合新三⾓形):
得知偏流⾓后,船副必须反向建⽴⼀个新的流⽔三⾓形来抵销它。六⼗规则让船副能直接把这
个
4
度⾓加上拉回航线的修正⾓(
Correction Angle, CA
),形成⼀个新的航向指令交给舵
⼯,从⽽完美闭合这个被流⽔推偏的轨迹。
流⽔三⾓形提供了宏观的向量观念,⽽六⼗规则赋予了驾驶台瞬间反应的算⼒。两者结合,就是沿
岸导航中「抵抗侧⾵横流」的最强防线。
问题⼀
:
⽤流⽔三⾓形与六⼗规则原理,在船只要进⼊防波堤⼊⼝,遭遇强⼤的横流,离防波堤⼊
⼝还有⼀海里时,遭遇强⼤的横流,偏流⾓(
Drift Angle
)是
+3
度,请问进港的船舶的真航向该如何设
定
???
进港距离防波堤仅剩
1
海里,且遭遇强⼤横流,这正是航海实务中最考验操船者「流压修正(
Set &
Drift Correction
)」的极限瞬间。在这么短的距离内,没有任何容错空间。
既然已知流⽔造成的偏流⾓(
Drift Angle
)为
+3∘(在航海惯例中,正值通常代表流⽔将船只向右
/
右舷推挤),为了确保船舶实际⾛出的轨迹(对地航向,
COG
)能够完美贴合防波堤⼊⼝的引导航道,
我们必须利⽤「流⽔三⾓形」的向量抵销原理来设定真航向(
True Heading, TH
)。
真航向的设定法则:迎流压⾓(
Crabbing
)
在流⽔三⾓形中,我们要让代表最终轨迹的「合成向量(
COG
)」笔直对准防波堤⼊⼝,就必须将
代表主机与舵效的「动⼒向量(真航向,
TH
)」朝著流⽔的来向预先偏移。
1.
修正公式与设定值
真航向必须与偏流⾓产⽣完全反向的抵销。
真航向
(T**H)=
预定进港航道
(COG)−
偏流⾓
(Drif**t Angle)
假设防波堤的中⼼引导航道(预定
COG
)为
090∘
:
偏流⾓为
+3∘
(代表⽔流正把船往右推挤
3∘
)。
您的真航向(
TH
)必须设定为
087∘(即
090∘−3∘
)。
这意味著,您必须果断地将船艏向左(向流⽔来向)修正
3
度,主动顶住⽔流的侧推⼒。
2.
实务操船的「螃蟹⾏(
Crabbing
)」姿态
设定好这个真航向后,船舶在⽔⾯上的姿态会⾮常违反
直觉:您的船头实际上是指向防波堤⼊⼝左侧的消波块或防波堤外墙,但在强⼤横流的推挤下,船只整
体的对地动线(
COG
)却会是笔直地滑⼊防波堤的正中央。这正是航空与航海界俗称的「螃蟹⾏」。
最后
1
海里的动态检核(
Dynamic Cross-Check
)
在距离仅剩
1
海里的⾼压状态下,防波堤外的海流强度可能会因为地形效应(例如浅⽔区或防波堤
的阻挡)⽽发⽣剧烈变化。设定好
(−3∘)
的修正⾓后,当值船副绝对不能只看著罗经发呆,必须⽴刻执
⾏以下动态核对:
天然或⼈⼯叠标的绝对验证:
如果港⼝设有进港叠标(
Range/Transit
),设定好真航向后,请
死死盯著叠标。只要叠标保持「完美重叠」,就代表这
3
度的修正量是完美的。如果叠标开始
向右或向左分开,代表横流正在改变,必须⽴刻增加或减少这个修正⾓,绝不能犹豫。
雷达平⾏指标线(
Parallel Index, PI
):
将
PI
线贴⿑防波堤两侧的红绿灯塔。在船⾸向左偏
3
度的状态下,确认雷达萤幕上本船的「对地运动向量线(
Ground Stabilized Vector
)」是否精
准地穿过防波堤⼊⼝的正中央。
总结来说,⾯对
+3∘
的偏流⾓,真航向的设定就是「逆流⽽上,扣除
3
度」。带著这个迎流⾓驶⼊
防波堤,直到船头进⼊防波堤内、横流瞬间消失的那⼀刻,再⽴刻将舵打正,让船⾝顺势拉直回归港内
航道。
问题⼆
:
⽤流⽔三⾓形与六⼗规则原理,在船只要进⼊防波堤⼊⼝,遭遇强⼤的横流,离防波堤⼊
⼝还有⼀海里时,遭遇强⼤的横流,偏流⾓(
Drift Angle
)是
+3
度,⽽且船位已经在航道右侧
0.2
海里,
请问进港的船舶的真航向该如何设定
???
这是⼀个极度危急且分秒必争的「双重修正」情境。船舶不仅⾯临强⼤横流的推挤,还必须在短短
的
1
海里内,将⾼达
0.2
海里的危险偏航量(
Cross Track Error, XTE
)硬拉回航道中⼼。
要解决这个问题,我们必须将「拉回航道(六⼗规则)」与「抵抗⽔流(流⽔三⾓形)」的两个修正
量叠加,来计算最终的真航向(
True Heading, TH
)。
1.
利⽤「六⼗规则」计算回航修正⾓(
CA
)
本船距离防波堤⼊⼝仅剩
1
海里,且位於预定航道右侧
0.2
海里。我们必须算出在抵达⼊⼝前,将
船拉回航道中线所需的⾓度。
计算公式:
(
偏航距离
/
剩余距离
) * 60 =
回航修正⾓
数值代⼊:
(0.2 / 1) * 60 = 12
度
⽅向判定:
因为船已经偏在航道「右侧」,为了切回中⼼线,必须向「左」⼤幅修正
12
度。
2.
利⽤「流⽔三⾓形」抵销偏流⾓(
DA
)
已知偏流⾓为
+3
度(代表⽔流持续将船向右推挤
3
度)。
为了顶住这股侧推⼒,确保在向左切回航道的过程中不会继续被⽔流往右带,船⾸必须向
「左」迎流。
流⽔修正量:
向左修正
3
度。
3.
最终真航向(
TH
)的设定
将「拉回航道」与「抵抗⽔流」的两个修正⾓叠加:
总体修正⾓:
左转
12
度
+
左转
3
度
=
向左修正
15
度。
结论:进港的真航向(
TH
)必须设定为「预定进港航道(
COG
)向左减去
15
度」。
(例如:若防
波堤正中央的引导航道是
090
度,您现在必须⽴刻将船头对准
075
度。)
实务操船的动态收敛(
Dynamic Convergence
)
在实体驾驶台上,这个「向左
15
度」的真航向是⼀个极具侵略性的修正动作,且绝对不能死抱著这
个航向直到进港。当值团队必须执⾏精确的动态收舵:
1.
快速收敛期:
压下左
15
度的航向后,船只会以「左斜⾓螃蟹⾏」的姿态猛烈向左前进。此时
必须紧盯雷达平⾏指标线(
PI
)或进港叠标。
2.
逐步退舵:
随著船舶快速逼近航道中⼼,原本的
0.2
海里偏航误差会逐渐缩⼩(变成
0.15
、
0.1
、
0.05...
)。此时,当值船副必须同步将那
12
度的回航修正⾓「慢慢退掉」。
3.
抵达⼊⼝的瞬间:
当船舶精准回到防波堤⼊⼝中线时,那
12
度的回航修正必须已经完全归
零,只剩下向左
3
度的迎流⾓(抵抗偏流⾓)。
4.
进⼊防波堤:
⼀旦船⾸穿过防波堤⼊⼝,横流的推⼒会被防波堤瞬间阻断。舵⼯必须⽴刻将
最后那
3
度的迎流⾓也全数取消,将船⾝彻底拉直,完美对正港内航道。
