
第四章 避碰的時間差意識
直航船舶,當發現應讓路船舶,顯然未依本規則採取適當措施時,亦可單獨採取措施,運轉本船以避免碰撞。
二、不論任何原因,應保持航向及航速之船舶,發現本船巳逼近至僅賴讓路船之單獨措施,不能避免碰撞時,應採取最有助於避免碰撞之措施。
這裡指的是,經常提及的
直航船最後階段的行動,應該採取最佳避碰的操作,在MCA(MARITIME and COASTGUARD AGENCY)英國海事局推薦的適當距離是3海浬,大連海事大學研究的建議是2海浬。這些建議距離,並不具有法律約束力。這距離指的是兩條船之間的相對距離,同樣的距離,在不同的相遇情況之下,會有不同的到可能碰撞區距離DTC。
l 對追越船來講(OVERTAKING),如果兩條船的船速,只有2到3節的差距,那2 到3海浬的距離,就會需要半到一個小時的時間,才會可能的。
l 對開的船隻來說(END-ON),如果兩條船有三十節的相對速度,那這兩三海浬的距離,只能有6到4分鐘的時間,就會到達可能的碰撞區。
在前面追越的情況裡,本船的避碰行動,如果在可能的碰撞時間前半個鐘頭採行,似乎是太早了一些。但是對於後面對開的情況來講,在碰撞前6到10分鐘,才要採取行動,又顯然是太晚。所以我們應該了解,這裡他們所推薦的兩到三海浬的距離,作為最後必須採取行動的距離,指的應該是交叉相遇的情況,是相對距離。
避碰的相對與絕對距離
這個距離指的是兩條船的距離,與到碰撞距離DTC不同,DTC代表的是,本船會前進到可能碰撞點POC(POINT of COLLISION)的距離。DTC距離就是本船,能夠用以操縱最佳的避碰行動,增加與他船的最近距離。相較起來,相對距離DISTANCE or RANGE就比較無關緊要。MCA與大連海大建議的三海浬或2海浬,當然不會錯,上一章的圖表,畫的是4海浬,好像也沒甚麼問題? 航運界的莫衷一是,都是因為參數用錯,用到相對距離來討論避碰。大家沒有從根本的定義上,碰撞點在哪裡?,來定義到碰撞區的距離,正確的參數應該是,本船會前進到可能碰撞區的距離。我們可以稱它為,避碰絕對距離。
這也是為什麼,後面我們的討論都是以DTC或者是TCPA到最近距離點的時間為主。
請見上圖,避碰的絕對距離與兩條船之間的相對距離,是不一樣的。然而經由上一章,我們所討論的船隻迴轉特性裡面,我們可以了解到,我們需要的最少的DTC碰撞距離,是本船的7倍船長。這七倍船長,可以用來作為,產生有效的正橫距離(從原航向線上,7倍船長的前進距離,在實際使用的舵角下,有效產生一倍船長的正橫距離)。
從初始航向線上,避碰絕對距離DTC越大,能用來避碰的時間就越多。
對於兩條迎艏正遇的船舶(本船橘紅色,來船黑色),最小的避碰絕對距離DTC,在我們採取避碰行動前,應是7倍的船長。(DTC for END-ON)
對於橫越船的情形,最小的DTC避碰絕對距離,在我們採取避碰行動前,應是7倍的船長。(DTC for CROSSING)
對於追越船的案例,最小的DTC避碰絕對距離,在我們採取避碰行動前,應是7倍的船長。(DTC for OVERTAKING)
顯而易見,避碰絕對距離DTC,是採取避讓措施的很好指示。相對的到碰撞時間TTC,也應該被默記在心 (TTC= DTC/SPEED)。
雷達初始的設計是為軍用的。所以海軍用來計算,接近中的目標的最小相會距離(CLOSET POINT OF APPROACH),看它是否對船上的生命有威脅,當時自動測繪雷達ARPA還沒問世。CPA在軍事航海上是重要的安全憂慮,它給軍官提供了目標的意圖和預計接近的範圍。只要CPA不是0,軍事船舶應該是安全的。與CPA相比,TCPA也是計算出採取避讓目標行動,還有多少剩餘時間的粗略方法。作為一個謹慎的軍官,他必須經由必要的訓練,來告訴他,對於不同的TCPA,他可以採用不同的武器來防衛(海麻雀防空飛彈系統,可有效攔截長程超音速反艦飛彈、公羊反飛彈系統應付飽和攻擊的短程反艦飛彈系統,以及專門近距離攔截攻艦飛彈的方陣近迫武器系統,應付以超音速迂迴掠海飛行的目標,也能操作追蹤水面與慢速空中目標),來採取適當的行動,以避免人員與自身船舶的損害。作為商業航海人,我們的威脅來自與目標船的碰撞,對避免碰撞有用的方法是,改變自身的船速,航向或兩者。用舵改變航向是利用空間差的概念,下面我們要討論的是用俥,用舵或兩者,來製造時間差的概念。
避免碰撞的時間差觀念
備便主機要一小時前通知機艙人員,是根深蒂固在每位當值船副腦海中。使用主機來避免碰撞,總是最後採取的策略,以避免主機快速減速時,熱應力造成主機的損壞。對於要用舵來有效避碰,航海員需要7倍船長的前進距離,船隻才會來得及反應。這7倍船長的距離,會有一段航行的時間,來作用在舵板與船身上。需要多少的時間?可通過計算1.DTC碰撞絕對距離除以自身的船速=TTC到碰撞時間,或者2.兩船的相對距離除以相對的速度,兩種方法來取得。無論用哪種方法,這個時間就是TCPA到最近距離點CPA的時間。我們商船需要的是,本船至可能碰撞區域的距離DTC,並沒有顯示在ARPA的計算資料區。因為DTC這碰撞絕對距離考慮的是,是否有足夠的水域?去採取避讓行動。這對我們航海人員的重要性,就像海軍軍官要瞭解,不同的距離下,需要不同的防空飛彈與反艦飛彈一樣,下一代的ARPA廠商,應該改進他們的資料顯示,才能配合我的需要。任何的改變,都需要了解自己的需求,這就是本書在做的。
我們需要知道最小的DTC到碰撞區距離,可以去操縱自身的船舶,以遠離危險。通過我們對於迴轉半徑的學習,如果我們不想用很大的舵角操船,7倍的船長是最小的要求,以遠離危險。實際上,儘早採取行動,可以避免他船,因為壓力太大,而採取效果相反的倉促行動,致使本船人員或者貨物處於危險之中,這是主動防衛。但是有時,我們受到COLREG國際碰碰章程的約束,不能做出任何行動,尤其是在本船附近,還有一些其他的船隻時,直航與避讓的義務相衝突。
到碰撞區距離DTC(或避碰絕對距離) 除以自身的船速 就是TTC到碰撞區時間 (或TCPA到最近距離點的時間),通常我們得到的TCPA是從兩船的相對距離除以相對的速度。既然避碰絕對距離DTC不能從ARPA資料中直接得到,我們也可以利用ARPA上的TCPA(Time To Closest Point of Approach)時間來換算DTC,作操船安全的考慮因素。
例如:上圖黃色船與紫色船具有碰撞危機,將同時達碰撞點。
本船長是285米,如果用7倍的船長,作為避碰絕對距離DTC,7倍的船長是1955米。如果本船速度為20節,1955米的距離,到碰撞區時間TTC,需要航行3.17分鐘。這3.17分鐘便是我們避碰時,操舵的最後時間期限。本船若是在TTC3.17分鐘前,沒有採取操舵避碰的行動,這時就很可能會,發生非常逼近的情況。7倍的船長是多少距離?這個距離需要幾分鐘才會到?是依船長與船速不同而變的變數。但對服務於同一條船,每天當班的當值船副而言,本船長度與巡航速度,到7倍船長距離碰撞區的時間TTC,是預先知道的常數。是一個在他上新船時,就要能計算出來並默記在心的常數。這是操舵的最後時間期限,也是我們的處境感識的一部分,消除任何無名的恐懼與不確定性。萬一,某天船長被船副的呼救,叫到駕駛台支援,卻發現某目標到碰撞區時間TTC,已經少於2分半鐘時(能見度不好,只能使用ARPA避碰,對用海麻雀防空飛彈或方陣快砲防禦),用舵,用俥或是左右滿舵停船法(後續),才能不慌不懼,立即有一個操作空間,還有多少的概念。
如果本船能夠減速一半來避碰,從20節減到10節的船速,便需要6.34 (=3.17 x 2) 分鐘,才能行進同樣7倍船長的距離,因此到達可能碰撞區的時間,會增加為原始船速的雙倍。
如果他船保持原航向和速度,將會以原來的3.17分鐘TTC,到達可能碰撞區。
本船到達可能碰撞區的時間,將延後為6.34分,比目標船慢3.17分鐘,目標船已經清爽可能碰撞區。這就是避免碰撞的時間差意識。
有一個簡單的事實,十次車禍九次快,海上也是一般,大船撞小船,快船撞慢船。
人心隔肚皮,避免碰撞,改變自己(航向航速),比改變他人快。
減速不單是在迴轉空間不足時,要使用,
在任何時候,只要船長船副感覺到,碰撞的壓力太大時,都應該立刻減速。
船速減半,碰撞危機,就減半,到碰撞區時間,就加倍。危機少一半,安全時間多一倍,對船長船副來說,負的少一半,正的多一倍,等於是個人的操作安全係數,整整提高四倍,能不慎哉。
開船不是開車,緊急時,減速只能減一半。
如同下圖,本輪船速15.0節,進入口袋戰術,前後左右包抄,無路可走,保持原航速,紅色碰撞點有一條船同時到達,DTC碰撞點為1.25海浬(第5道0.25海浬的固定距離圈),TTC碰撞時間為5分鐘,怎麼辦?慌了嗎?
這時如果本輪減速為7.5節,原來的DTC碰撞點距離1.25海浬,本輪要10分鐘(1.25/7.5*60=10)才會到達可能碰撞區POC,他船維持航向航速(10節),於5分鐘後,通過碰撞點POC,本船比目標船慢了5.0分鐘,才到達碰撞點POC,不構成碰撞危機。
緊急時侯,哪有時間去做計算,我們只要把本輪的速度向量長度減半,就可得到綠色的半速點位置,所有目標船的速度向量不變,就可以迅速的估計出,船速減半後,所有船隻的相對位置。當然,ARPA也可以做試運算TRIAL MANEUVERING,但是需要熟練的操作程序與相當的時間,事實是任何時候,很多人只能有5 ± 2組的工作記憶。ARPA的試運轉功能,都不是老頭子能熟練操作的,船長需要專注於現場的狀況,請看一下,前後左右都有船啊,而且兩海浬內,超過5條船。對新手來說,還要能在強大壓力下,頭腦不會變笨,才有可能正確操作。那就做一下BRM吧!熟練的操作,就變成要有一個船副,專責於ARPA上的操作(因為專責,所以不知道實際上的風險與壓力,換句話說,另外一個菜鳥來做),如此便會增加船上的人力負擔與溝通上的困難。船長可不願意,把自己的退休金或年終獎金,交到一個菜鳥手中。還有一個辦法:
我們可以用手指頭,沿著航速向量比劃一下,便可以得到需要的資訊,熟練以後,看一看ARPA顯示幕,就可以知道需要減速多少?
首先紅色圓圈是碰撞點POC,綠色圓圈是安全航速點(此例為航速減半的半速點)。
現在我們進一步說明;承上例,本輪到可能碰撞區時間TTC為5(=1.25/15.0*60)分鐘。
如果我們希望本船在減速後,與目標船保持0.25海浬的安全距離。
- 1. 減速後,本船速度向量的落點,在左圖船首向量的上的綠色線段內,由半速點到1.0海浬處,綠色線段的終點距離紅色碰撞點POC,最少也有0.25海浬(固定距離圈的一圈)。ARPA上面,並沒有這個綠色線段的顯示,但是這並不表示,身為航行員,我們沒有這個需求,同樣的,就算ARPA有這個功能,也是要有熟練的操作,找到正確的頁面。
- 2. 這時候,我們要自己來做估計,用左手拇指放在紅色碰撞點POC上,另一隻指頭放在本船,左手拇指沿著船艏輝線上往回推,取出安全距離0.25海浬,安全距離保留好了,此時左手拇指的位置,就是預定的安全船位,保留兩指的跨度,與本船至紅色碰撞點POC的長度相比,按照比例原則,可以估計本輪需要的船速是多少?
- 3. 有沒有可能航速的落點,落在圖示船首向量上的白色線段內,也就是減到原來船速的一半以上,例如航速15節船的3分之一,減到5節的船速,當然有可能,前提是有充分的時間去減車。多少是充分的時間?
- 4. 上一章,26萬噸大型油輪與高速5500TEU貨櫃船,實船操縱試驗結果顯示,高速5500TEU貨櫃船要7分05秒,26萬噸大型油輪要17分27秒,才能把船速減為零,實際停在水面上。承上例,本輪如果為26萬噸大型油輪,到可能碰撞區時間TTC為5(=1.25/15.0*60)分鐘,與船速為零需要17分半鐘,明顯無法在這5分鐘內,把本船的船速,減到原來船速的一半以上。
- 5. 充分的時間是多少? 應該是各位船長船副的職責吧,各位要去自行估計。
這一個簡單的事實,船不是汽車,緊急時,減速只能減一半。船速並沒有如我們想像的,能這麼快回應,當主機俥鐘一搖,真正的船速是慢慢減少,而且減速期間,會受到許多因素影響,例如海浪的大小與方向;風力與風向;船的大小與結構;原本船速;吃水;俯仰差;船殼的乾淨與否……。減速能減多少,是無法預測的,且有很大的副作用(在俥葉轉數減少時,會失去舵效),這將減少我們,操舵遠離我們原航向的能力,等於是自廢武功,非到萬不得已,壓力山大,不會立刻減車。
TTC到碰撞時間為5分鐘,本船現在是十五節的速度,這是初速,假設當值船副船長立即搖俥鐘停車,5分鐘後,船速漸漸減為零,這是終速,假設過程是平均的,在這5分鐘裡平均速度,就是7.5節。當然這不是事實,剛搖俥鐘時,可能減更快,5分鐘以後,船還會有剩餘速度(貨櫃船要7分05秒,才會實際停在水面上,油輪要更長時間),減速只能減一半,是我們能做的最好假設。如此看來時間不夠時(少於緊急停車需要的時間),船首向量的上的白色線段,少於原航速一半的減速,是不切實際的。如果綠色點代表本船速度向量的一半,緊急時,最好的假設是;安全航速點是落在綠色線段上。
如果由綠色線段的長度0.3海浬,來估計安全的區間。紅色點是碰撞點,平均航速15節,綠色點是安全航速點,航速平均7節,如果要保持碰撞距離DTC 0.25海浬,航速平均12節是最後的底限,12= (初速15+ 終速S)/2,終速S= 9節,本輪5分鐘後,船速要減到9節才會來得及。
另外綠色線段的長度0.3海浬,也代表安全的區間是1.2分鐘(0.3海浬/15節*60分=1.2分鐘),1.2分鐘內要立即停車,否則到碰撞距離DTC,便不足0.25海浬。TTC到碰撞時間為5分鐘,減去1.2分鐘的安全區間,為3.8分鐘。到碰撞時間前3.8分鐘,一定要停車。
這裡會進入無盡迴圈: 如果繼續探討保持到碰撞區0.5海浬的安全區間,(DTC > 0.5 nm),到碰撞時間前 ?分鐘,一定要停車。對於空間差意識,我們有IMO的操舵標準規定,滿舵要在4.5倍船長,完成90度的迴轉,雖然IMO沒有管到,迴轉時的漂流角,船艏向雖然轉了90度,船體還是有向前推進,所以我們可以討論到,到碰撞距離DTC7倍船長的適當性。IMO對的停車的時間,沒有標準規定,我們對空間差意識,便沒有辦法,提出容易記憶的標籤(tag),以幫助學習。自己的性命自己顧,這裡已經提出問題,解答還在各位船長船副的身上。
(資料來源:開闊水域的船舶避碰措施,作者:蔡奇呈、張建仁、陳志立)
所有相遇情況都適用的TCPA
在過去,船長必須把他要求的預防措施與注意事項,寫在當值命令簿與夜令簿上STANDING OREDER /NIGHT ORDER BOOK,並要求當值船副簽名,現在英旗船上,這仍然是新船長上船後,要做的一個基本動作。不論來船的相對方位,在什麼距離時?當值船副應該採取適當的行動,給直航船讓路。因為不同的相遇情形如上表,很難對於每個情況,制定一個適當的標準,以規範本船應該採取行動的時間(如同本章開始時,指出的迎艏正遇,交叉相遇與追越等情況)。現在使用DTC碰撞絕對距離或Time to Collision (TTC)到碰撞區時間,所有的相遇情況,船長都可以給出更精確的要求,來說明他希望當值船副,要做怎樣操船,來避免碰撞。將DTC碰撞絕對距離作為準則:利用本船的運轉空間多少,來衡量危險的程度(或是安全的餘裕)。船長可以寫下他要求的DTC碰撞絕對距離是多少?當值船副應該採取行動,遠離其他船舶,而不必管是什麼樣的相遇情況。如果各位不健忘,應該記得值更紀錄簿與夜令簿上,經常寫的是”Give passing vessel wide berth”或“Keep minimum CPA one mile”。以後,船長可以規定”Every OOW should give way at least TTC 8 Min away”或是” Keep DTC at 3 NM away.”
最小的DTC 或TCPA
DTC 到可能碰撞區的距離的資料,不能從雷達或者ARPA資料區直接得到。不健忘的話,應該還記得上一章,判斷可能碰撞的區域Possible Area of Collision;是本船的船首向(HEADING MARK),與他船真航向的交點,就是碰撞點。再由碰撞點在雷達距離圈的位置,來判斷到可能碰撞區的距離DTC。
當值船副也可以用ARPA資料區的TCPA去換算,我們需要的最小碰撞距離是多少。TCPA=DTC/本船船速,TCPA的資訊總可以從ARPA螢幕上讀到,最小的TCPA(前進7倍船長的時間)應當銘記於心。這點很重要,最小的TCPA可以作為一個指標,指出何時?僅依靠操舵來避讓,會不足夠。如果TCPA少於最小TCPA,避讓行動應該與減速相互運用。
用舵?用俥?甚麼車?甚麼舵?
操舵是用來改變本船軌跡,以避開可能碰撞區域。操舵迴轉受到兩種限制,
一是本輪的迴轉半徑夠不夠?如果DTC碰撞絕對距離少於7倍的船長,僅依靠用舵來避讓,會受到本輪迴轉半徑的限制,無法產生足夠的正橫距離,可能導致另一個兩船相互逼近的情形。此時,使用主機停俥ENGINE STOP,也不一定有效,因為距離太近,時間太短,此時應該判斷他船與本船的相對位置,與可能碰撞的區域,採取與他船平行的航線,爭取時間,以避免碰撞。見上一章,完美的迴轉。
二是周邊的水域夠不夠?如果無法在狹宰水道內,大角度的轉向以避碰,主機轉速應當減到,僅能維持舵效的程度,以使用最大的速度減小量,得到最大的時間差。
減速的實際功用,受到本輪的初始速度影響,
一. 如果初始速度很快,DTC碰撞絕對距離很短(TCPA沒有足夠的時間來減少速度),船舶應當用左右滿舵停船法來減速,迫使速度降下來。像上例,本輪初速是15.0節,主機只能做停俥的動作,螺旋槳順槳,無法倒轉車葉。倒轉車葉,車葉轉數要降到30轉左右(DEAD SLOW AHEAD),壓縮空氣才能進入汽缸作動,可能要5分鐘以後,船速才會歸零。
二. 如果初始船速很慢(5節以下),車葉轉數在30轉左右,車令應當用“CRASH ASTERN”,壓縮空氣可以立刻進入汽缸作動,產生反轉,來得到更多的時間差。此時,左右滿舵停船法的舵效太小,時間拖的太長。
Z字型減速法 = 左右滿舵停船法
現在我們來介紹一下,左右滿舵停船法又稱Z型減速法。
IMO的Z字形試驗是做兩次,一次用舵角10度轉船艏向兩舷各10度,一次是用舵角20度轉船艏向兩舷各20度。上圖所示,起始是使用右舵10度,當船艏向改變到右邊10度時,便使用反向左舵10度。當船艏向來到左邊10度以後,立即轉到右舵10度,以回到原航向。這是在測試船隻的操舵性能,跟迴轉過度的趨勢。
Z字型減速的操船測試
當新船長上一條新船工作時,建議應該是做Z字型減速的操船測試,這是操船的知識,我們需要收集,船舶Z字型減速迴轉特性的資料,當使用的時機來臨時,船長將會得到許多的幫助。用於避免碰撞擱淺,都是使用這些減速資料的時機。
每當有機會,提前半小時抵達引水站,且周圍沒有其他船隻來往困擾的時候,船長應當找個適當的海面,把速度降低到在港的全速HARBOR FULL AHEAD,並穩定在新航線上,以便測試。所有的位置應被精確的定位,使用GPS可以得到很好的幫助,因為在新的機型上,只要按一個單獨的按鈕,便會有記憶過去船位的功能。DGPS的位置誤差,更可以在15米之內。前面說的是十年前的事,現在只要回放電子海圖資料處理系統的顯示器ECDIS(playback),一切的資料都一清二楚,現在其實已經進入,人人可以做領港的時代,好像有了飛行模擬電玩,人人都可以開飛機的時代。
使用舵角的大小與能否控制迴轉速率是不相干的
當航向與航速都穩定了以後,船長就可以開始測試,現在應當停車,用滿舵使船舶迴轉。用滿舵聽起來是荒唐的,有經驗的船長,可能牢記于心的是,船舶在迴轉的時候,在某些階段,迴轉速率太高的話,迴轉可能會失去控制。例如用某個舵令(如5度右舵)來啟動船舶迴轉的時候,如果回正舵(MIDSHIP)以後,迴轉率沒有降低,就需要將近雙倍的舵角(如左舵10度),去阻止迴轉。即使我們立即用雙倍的反舵,來穩住船艏向,船首向有時仍會,超出先前設定的艏向一些角度(OVERSHOOT)。控制船艏向的重點是,船隻的迴轉速率,要始終都在船長的監督之下,並不是船長用多大的舵角去啟動迴轉。這是我們操船的技術盲點之ㄧ。
使用的舵角大小與船隻的迴轉速率,與操船者的技術息息相關的。迴轉速率是由每分鐘轉5度,每分鐘轉10度,每分鐘轉15度,慢慢增加的。舵角越大則迴轉速率增加越快。即使用的舵角小,只要時間夠久,或者是外面風向水流的相互影響,船隻的迴轉速率,也有可能到達失控的地步。使用舵角的大小與能否控制迴轉速率是不相干的,這是操船者必須具備的技術能力之ㄧ,也是我們需要培養的能力之ㄧ。
Z字型減速不是普通的操船轉向,目的是能盡快,使船舶的速度減下來。用滿舵的舵板去擋水減速,當然效果有限,但是因為船體迴轉,利用船身側面積與船隻的前進方向的不同,產生的阻力來煞俥減速,卻是個不錯的方法。迴轉動力產生的漂流角,使整個船體側面在水中的動作,像一個巨大的舵板在擋水。如上圖船身的方向是紅線,船隻的前進方向是藍線,當然兩者的夾角越大,減速效果越好,前提是船隻不可失去控制,也就是迴轉速率,始終都在我們可以控制的範圍。
我們潛意識知道要控制船隻迴轉,只是不知道量化的指標。
有了這個觀念以後,我門就可以看看以下的操船。第一步是停車打滿舵。
(與船廠試車的Z字形試驗不同,Z字形試驗用90%全速進俥),使用滿舵是,在主機停車的情況下運用的。沒有主機的排出流,舵效通常會減弱。沒有主機俥葉的排出流,船舶在其後的迴轉階段,終將會失去控制。主機停俥後,在何階段?船舶會因為船速的降低,船體對舵角不會再有反應,應在新船下水海試的時候決定。Z字型減速操作需要實行多次,以取得船舶在不同轉向角度下,迴轉性能的必要的瞭解。
在第一次做Z字型減速操船,只要從初始的航向,做右舷5度的轉向。用右滿舵來啟動最初的轉向,當本輪船艏向到達右舷5度時,下令左滿舵。壓舵時也應當用反向的滿舵來壓。如上圖,在船隻停止轉動之前,艏向可能將多出預定航向10或20度(OVERSHOOTING),到達右舷的15到20度,保持使用反向滿舵,以制止船隻繼續迴轉,使船艏向朝向初始航向相反的左舷5度迴轉,當相反的左舷5度船艏向,已經到達時,應運用反向右滿舵來壓回,使船舶停止旋轉。重複這個Z字型減速迴轉,直到船舶艏向失去控制。在沒有主機排出流的情況下(主機無轉速,即使有轉速,也是順著船速產生的順轉,無排出流),使船舶穩定在我們需要的航向上,我們上面提到,控制船艏向的重點是,控制迴轉速率不能太大。在這項操作時,船長應該觀察,
l 本輪船艏向到達右舷5度時,迴轉速率是多少?
l 本輪船艏向到達相反的左舷5度時,迴轉速率又是多少?
迴轉速率不能太大?多少的迴轉速率會失控。一般河道的設計是每分鐘10度,在外海巡航速度,應該是每分鐘15-20度,一般船副在操舵時,最基本的概念是,使用5度舵角迴轉,便需要使用反向10度舵角,穩定船身在新航向上,使用10度舵角迴轉,便需要使用反向20度舵角穩舵,穩定船身在新航向上,使用15度舵角迴轉,便需要使用反向滿舵角,穩定船身在新航向上,若使用20度舵角轉向,便會有心理障礙,直覺的不對勁,由此可知,我們潛意識是知道要控制船隻迴轉,只是不知道量化的指標;迴轉速率是多少而已。
使用短而強的進俥,以制止右轉過度
如果用反向滿舵不能制止,船舶做的第一個5度迴轉(迴轉速率無法降低),你便可知道,你手上得到的是一條舵效不穩定的新船。這種船,如果沒有主機推進時的排出流,用舵迴轉,經常會失控。大多數的船,不會發生這種狀況。當然原因也可能是,船速太低或風力流水太強。船長必須自行判斷,主要的原因是甚麼?如果天氣不好,測試出來的結果,不應該拿來參考。如上圖本船在第一個右滿舵後,船艏向不停的向右轉去,右舷又有船隻在下錨。這種舵效不穩定船隻的操作,我們便不得不使用主機短進俥的排出流(Kick Ahead踢進),來停止船隻的迴轉與失控,本輪必須使用短而強的進俥BURST ENGINE AHEAD,去產生排出流與需要的舵效,以制止迴轉過度。這是迴轉慣性強的船隻,操船者必須有的操船知識。
慢速操船的處境感識
當本船已經用過兩三次滿舵,做Z字型減速操船,本船速度徹底降下來,想要停止迴轉的時候,滿舵的舵效也減小了。如果不用主機踢進來停止迴轉(Kick Ahead),我們將失去對船隻的控制。
在第一時間,船長應試著去瞭解:
- 1. 在舵效不穩定前,本船可做到幾次左右搖擺?以減速。
- 2. 在舵效不穩定的時候,本船的殘餘速度?
- 3. 在舵效不穩定的時候,本船已經前進幾個船身?
- 4. 在舵效不穩定的時候,本船與原來的可能碰撞區距離DTC是多少?
- 5. 在最後用主機(Kick Ahead)來停止迴轉的時候,船身能否穩定在原航向上。
這些不是領港專用的知識,這是慢速操船的處境感識,這是本船,你是船長。
減速接近領航站時
不必這麼麻煩嘞,另一種更快的方法是首先停車,給舵工下達右滿舵的舵令,當迴轉啟動後,船頭過了轉折點(記得嗎?),指定航向為原航向加5度。當舵工穩定在右邊5度的新航向時,我保證他已經用過左滿舵,去穩住船艏向(而且心裡還在罵,船長神經病,可見中國人的航海傳統,還沒有習慣這種操作),下達左滿舵的舵令,並指定航向到原航向減5度。如此反復以上動作數次,直到沒有舵效,以此取得上述4種資料。這在繁忙水域,需要精確控制船舶航向的時候,作用更有效率。但是這種快捷的操作方式,與舵工的操舵習慣和經驗,都有很大關係。當本船以高速接近領港站時,通過停車和Z型減速操船,來使船舶速度,減到可以接領航的速度,是非常有效的。這是Z型減速操船的第二種作用。
Z型減速操船
在第二次做Z字型減速操船,從初始的航向,做左右10度搖擺的轉向。取得的效果如何?在本船的前進距離內,速度可以減到多少?經過幾次左右滿舵迴轉,會失去舵效?本船與原來的可能碰撞區距離DTC是多少?
如果本船的舵效很好,可以考慮用15°的船艏向,來測試Z型操船性能資料。第三次做Z字型減速操船,從初始的航向,做左右15度搖擺的轉向。取得的效果如何?
l 經過這些操作後,船長會注意到舵效的另外一個重要特徵。當船舶沒有舵效時,船依然還有一些剩餘速度。剩餘速度的大小,取決於舵效的好壞。以筆者的經驗,雙螺旋槳單舵船的剩餘航速為5節,這是非常高的剩餘速度,表示該輪設計有問題。船長應該通過Z型減速運動來決定本船的剩餘速度,一般在2到1節的速度。
l Z型減速操船的另一個重要特徵是,船不會回到初始航跡上去,如果我們只是回到原航向的另外5度,船舶會行駛在原航線的首次滿舵側(見上圖)。這可以叫做Z型減速操船的橫向位移。當人員落水時,採用Williamson Turn 迴轉時,船是使用滿舵,使船尾甩開人員落水的一舷。當航向變化達到60°時,船要施反向滿舵,以使船艏向著初始航向的反方向旋轉,只有這樣才可以使船回到原來航線上。相反航向為與原航向差180°的航向,在她要回到原航向之前,船首向必須變化為180+60=240°的航向。這裡我們只是用Williamson Turn來說明,航向變化60°以後,船首向必須反向轉240°,才能回到原航線。僅僅使用同樣的轉向角度左右轉向,是無法回到原航線上的。
第一個滿舵,使船永遠保持,偏離在原來航跡線的單側
在Z型減速操船運動中,船舶使用反舵,來達到航向的另一側,這兩個船艏向的差距,以用左右5度搖擺操船來講,只有10度。如上圖,在左舷5度時,雖然用右滿舵穩住steady,船艏向繼續向左轉,因為反向滿舵的舵效,尚未建立,那是因為轉向過度(OVERSHOOTING)。當本船的左轉迴轉速率為零時,船艏向可能已經偏離原航向30度了,見上圖,船隻前進至3倍船長處,船才開始右轉。此時繼續使用右滿舵,船要再前進一倍船長(4倍船長處),才會回到原來的船艏向。隨著船速減少,舵效隨著速度的降低而減弱,橫向移位也相應的減小,這種效應將會使船永遠保持,偏離在原來航跡線的單側。準確的說,是第一個滿舵的一側,這個效應,必須牢記在心,因為考慮到後續的操作,可能會有危險的一側,我們就不應該使用,那一側的滿舵。例如危險側可能有拋錨船隻,淺灘或者是漁船密布的區域。這也是處境感識的概念之ㄧ,後續的船位調整,因為失速,將會變的不可能。
使用Z字型減速操作,可以爭取時間,延遲到達
經由以上的研討,我們知道,在6到7倍船長的前進距離裡,船隻可以實際上在水面上停止。但是要使用左右滿舵停船法,或者是稱為Z字型減速操船,這些研討也讓我們了解到,如果我們的碰撞絕對距離DTC或者是TCPA到碰撞區時間,已經少於七倍船長的前進距離,想要避碰似乎是不可能,因為船隻還是一樣會前進6到7倍船長。但是左右滿舵迴轉法,在迴轉的同時,不但可以降低我們的船速,也同樣會為我們,多爭取一些時間差距,去避免碰撞。雖然船隻最後還是會到達可能的碰撞區域POC,但是到達的時間已經是落後了,與原來的到達時間不同,碰撞也許可以避免。
向右向左轉的船艏度數不必一致
在實際的運用上,到底我們應該偏離原航向左右多少的度數?取決於可避讓海