9 在各種情況下操船及操控船舶
9
在各種情況下操船及操控船舶
失去動⼒
迴旋⽀點不是⼀個固定的點,是各種⼒量消⻑,所產⽣的⼀個想像位置。假設船隻靜⽌狀
態的時候,因為沒有主機的動⼒,所以甲板下⽔流阻⼒,是與甲板上的⾵⼒在做對抗。所以在
迴轉到某⼀船艏向時,⾵⼒的中⼼點與⽔流阻⼒的中⼼點重和,這就是停⾞漂流時的迴旋⽀
點。下圖上
⾵⼒中⼼點
W
點與阻⼒中⼼點
CLR
不在同⼀個點上,船隻就會迴轉,直到⾵⼒與阻
⼒的作⽤相抵消,船艏向就會穩定在⼀個⽅向不動,船體與⾵⼒成⼀穩定⾓度後退。
⼀般船隻駕駛台在後,船艉的受⾵⾯積較⼤,如圖上所⽰船艏向向上⾵轉向,停⾞漂流時
的⽅向是左舷受⾵向左後⽅漂流,右舷受⾵向右後⽅漂流。駕駛員應該在平常海上漂流等碼頭
時,注意觀察本船的漂流⽅向,謹記在⼼,當主機剛故障,還有剩餘舵效時,注意⾵向⽔流的
來向與下⾵處是否有礙航⽬標,調整受⾵舷
(
利⽤剩餘舵效或是頭俥
)
,避免後續事故。
停⾞漂流的⼒學本質:
迴旋⽀點(
Pivot Point
)並⾮固定位置,⽽是⾵⼒中⼼點( )與⽔流阻⼒中⼼點(
)在動態消⻑下形成的平衡點。當兩者不在同⼀直線上時,船舶會持續迴轉,直到⾵⼒與
⽔流阻⼒作⽤完全相抵消,船艏向才會穩定,並與⾵⼒形成特定夾⾓後退。
受⾵結構與後退特性:
多數商船的駕駛台與上層建築位於船後⽅,導致船艉受⾵⾯積⼤於船艏。這會使船艏⾃動
向上⾵處轉向,其停⾞漂流的規律為:
左舷受⾵:
船舶會向左後⽅漂流。
右舷受⾵:
船舶會向右後⽅漂流。
駕駛員的⿈⾦處置原則:
平⽇觀察:
應在⽇常海上漂流或等候進港(
Waiting for Berth
)時,主動觀察並牢記
本船在不同⾵向下的實際漂流軌跡。
善⽤殘餘舵效:
當主機剛發⽣故障、尚存微弱慣性與舵效時,必須⽴刻觀察⾵流來向
與下⾵處的障礙物,並利⽤剩餘舵效或點放⾞令(頭俥)調整受⾵舷,搶先避開下⾵
處的淺灘或危險⽬標。
此圖主要分析在⾵⼒作⽤下,船舶的⾵⼒作⽤點(
W
)與⽔中側阻⼒中⼼(
CLR
)的相對
位置,如何影響船舶的偏轉與迴旋特性。
以下為詳細的結構分析:
核⼼物理概念
W
(⾵的作⽤⼒點):⾵吹襲船體時,⾵⼒的合⼒作⽤中⼼。
CLR
(⽔中側阻⼒中⼼):船舶在⽔中移動或受側向⼒時,⽔流阻⼒的合⼒中⼼(在
停⾞時常作為迴旋⽀點)。
Turning lever
(轉向⼒臂):
W
與
CLR
之間的⽔平距離。距離愈⼤,產⽣的轉矩
(偏轉⼒道)愈強。
兩種情境對⽐
1.
上圖:
W
在
CLR
之後(
W behind CLR
)
配置:⾵從上⽅吹來,⾵⼒作⽤點
W
位在⽔中阻⼒中⼼
CLR
的後⽅(靠近船尾)。
物理效應:此時存在⼀個較⼩的轉向⼒臂(
Small turning lever
)。
船舶運動:⾵⼒推動船尾偏向下⽅,以
CLR
為⽀點,迫使船頭向上(迎⾵)偏轉
(如⿊⾊箭頭所⽰)。
下圖:
W
與
CLR
重合(
W and CLR coincide
)
配置:當船體轉動到特定⾓度,或因船速、吃⽔變化,使得
W
與
CLR
的位置完全重
疊(
CLR*W
)。
物理效應:兩點重合意味著轉向⼒臂消失(
No turning lever
),⼒矩為零。
船舶運動:船舶不會再產⽣額外的⾃轉偏轉,此時的
CLR
即為停⾞時候的迴旋⽀
點,船體狀態趨於相對穩定。
主機故障時,使⽤循環舵減速操作,以控制船隻最後的船⾸向
這是主機故障時緊急操船的⼀種,船隻最後的船⾸向,在主機故障的時候,是⼀個⾮常重
要的因素,因為它會影響到船之後續漂流的路徑,所以有經驗的船⻑,就會注意到這個效應,
以便能讓他的船隻,在後續的漂流中,能夠避開危險的⼀側。請⾒下圖,不同的船⾸向造成不
同的漂流路徑,也就決定了船隻後續的命運。這似乎是⼀個常識,但知道的⼈很少,在緊急操
船的時候,卻很容易忽略。各位只要仔細觀察下列的圖例,就會知道有什麼不同
:
船失速後會橫⾵,左舷受⾵就向左船尾漂流,右舷受⾵就向右船尾漂流。
船艏向與流⽔⾓度越⼤,船體飄流⾓度就越⼤。
不要與危險⽬標同舷受⾵
**
,危險在左邊,就保持右舷上⾵,向右漂流。
核⼼防禦邏輯(避免同舷受⾵):
當主機故障且船隻失速時,絕對不能讓危險⽬標與本船處於同⼀
側受⾵舷。若危險淺灘或岸壁在左側,必須透過剩餘舵效或循環舵操作,將船體調整為右舷上⾵,讓船
隨⾵向與⽔流向右後⽅漂流,利⽤寬闊的⽔域遠離危險源。
漂流軌跡的物理規律:
左舷受⾵:
船舶會向左後⽅漂流。
右舷受⾵:
船舶會向右後⽅漂流。
動態夾⾓效應:
船艏向與流⽔(或⾵流合⼒)的夾⾓越⼤,船體橫向與後退的飄流速率與⾓
度就越⼤。
循環舵減速與轉向的操作價值:
在主機故障、動⼒盡失的瞬間,利⽤僅存的船速與循環舵(
Cyclic
Rudder /
點放操舵)技巧,強⾏控制並鎖定最後的船⾸向,是決定船舶後續漂流命運的關鍵。這能讓船
⻑在危急中「主動選擇」安全的漂流路徑,避開災難性的擱淺或碰撞
在各種情況下操船及操控船舶
失去動⼒
迴旋⽀點不是⼀個固定的點,是各種⼒量消⻑,所產⽣的⼀個想像位置。假設船隻靜⽌狀
態的時候,因為沒有主機的動⼒,所以甲板下⽔流阻⼒,是與甲板上的⾵⼒在做對抗。所以在
迴轉到某⼀船艏向時,⾵⼒的中⼼點與⽔流阻⼒的中⼼點重和,這就是停⾞漂流時的迴旋⽀
點。下圖上
⾵⼒中⼼點
W
點與阻⼒中⼼點
CLR
不在同⼀個點上,船隻就會迴轉,直到⾵⼒與阻
⼒的作⽤相抵消,船艏向就會穩定在⼀個⽅向不動,船體與⾵⼒成⼀穩定⾓度後退。
⼀般船隻駕駛台在後,船艉的受⾵⾯積較⼤,如圖上所⽰船艏向向上⾵轉向,停⾞漂流時
的⽅向是左舷受⾵向左後⽅漂流,右舷受⾵向右後⽅漂流。駕駛員應該在平常海上漂流等碼頭
時,注意觀察本船的漂流⽅向,謹記在⼼,當主機剛故障,還有剩餘舵效時,注意⾵向⽔流的
來向與下⾵處是否有礙航⽬標,調整受⾵舷
(
利⽤剩餘舵效或是頭俥
)
,避免後續事故。
停⾞漂流的⼒學本質:
迴旋⽀點(
Pivot Point
)並⾮固定位置,⽽是⾵⼒中⼼點( )與⽔流阻⼒中⼼點(
)在動態消⻑下形成的平衡點。當兩者不在同⼀直線上時,船舶會持續迴轉,直到⾵⼒與
⽔流阻⼒作⽤完全相抵消,船艏向才會穩定,並與⾵⼒形成特定夾⾓後退。
受⾵結構與後退特性:
多數商船的駕駛台與上層建築位於船後⽅,導致船艉受⾵⾯積⼤於船艏。這會使船艏⾃動
向上⾵處轉向,其停⾞漂流的規律為:
左舷受⾵:
船舶會向左後⽅漂流。
右舷受⾵:
船舶會向右後⽅漂流。
駕駛員的⿈⾦處置原則:
平⽇觀察:
應在⽇常海上漂流或等候進港(
Waiting for Berth
)時,主動觀察並牢記
本船在不同⾵向下的實際漂流軌跡。
善⽤殘餘舵效:
當主機剛發⽣故障、尚存微弱慣性與舵效時,必須⽴刻觀察⾵流來向
與下⾵處的障礙物,並利⽤剩餘舵效或點放⾞令(頭俥)調整受⾵舷,搶先避開下⾵
處的淺灘或危險⽬標。
此圖主要分析在⾵⼒作⽤下,船舶的⾵⼒作⽤點(
W
)與⽔中側阻⼒中⼼(
CLR
)的相對
位置,如何影響船舶的偏轉與迴旋特性。
以下為詳細的結構分析:
核⼼物理概念
W
(⾵的作⽤⼒點):⾵吹襲船體時,⾵⼒的合⼒作⽤中⼼。
CLR
(⽔中側阻⼒中⼼):船舶在⽔中移動或受側向⼒時,⽔流阻⼒的合⼒中⼼(在
停⾞時常作為迴旋⽀點)。
Turning lever
(轉向⼒臂):
W
與
CLR
之間的⽔平距離。距離愈⼤,產⽣的轉矩
(偏轉⼒道)愈強。
兩種情境對⽐
1.
上圖:
W
在
CLR
之後(
W behind CLR
)
配置:⾵從上⽅吹來,⾵⼒作⽤點
W
位在⽔中阻⼒中⼼
CLR
的後⽅(靠近船尾)。
物理效應:此時存在⼀個較⼩的轉向⼒臂(
Small turning lever
)。
船舶運動:⾵⼒推動船尾偏向下⽅,以
CLR
為⽀點,迫使船頭向上(迎⾵)偏轉
(如⿊⾊箭頭所⽰)。
下圖:
W
與
CLR
重合(
W and CLR coincide
)
配置:當船體轉動到特定⾓度,或因船速、吃⽔變化,使得
W
與
CLR
的位置完全重
疊(
CLR*W
)。
物理效應:兩點重合意味著轉向⼒臂消失(
No turning lever
),⼒矩為零。
船舶運動:船舶不會再產⽣額外的⾃轉偏轉,此時的
CLR
即為停⾞時候的迴旋⽀
點,船體狀態趨於相對穩定。
主機故障時,使⽤循環舵減速操作,以控制船隻最後的船⾸向
這是主機故障時緊急操船的⼀種,船隻最後的船⾸向,在主機故障的時候,是⼀個⾮常重
要的因素,因為它會影響到船之後續漂流的路徑,所以有經驗的船⻑,就會注意到這個效應,
以便能讓他的船隻,在後續的漂流中,能夠避開危險的⼀側。請⾒下圖,不同的船⾸向造成不
同的漂流路徑,也就決定了船隻後續的命運。這似乎是⼀個常識,但知道的⼈很少,在緊急操
船的時候,卻很容易忽略。各位只要仔細觀察下列的圖例,就會知道有什麼不同
:
船失速後會橫⾵,左舷受⾵就向左船尾漂流,右舷受⾵就向右船尾漂流。
船艏向與流⽔⾓度越⼤,船體飄流⾓度就越⼤。
不要與危險⽬標同舷受⾵
**
,危險在左邊,就保持右舷上⾵,向右漂流。
核⼼防禦邏輯(避免同舷受⾵):
當主機故障且船隻失速時,絕對不能讓危險⽬標與本船處於同⼀
側受⾵舷。若危險淺灘或岸壁在左側,必須透過剩餘舵效或循環舵操作,將船體調整為右舷上⾵,讓船
隨⾵向與⽔流向右後⽅漂流,利⽤寬闊的⽔域遠離危險源。
漂流軌跡的物理規律:
左舷受⾵:
船舶會向左後⽅漂流。
右舷受⾵:
船舶會向右後⽅漂流。
動態夾⾓效應:
船艏向與流⽔(或⾵流合⼒)的夾⾓越⼤,船體橫向與後退的飄流速率與⾓
度就越⼤。
循環舵減速與轉向的操作價值:
在主機故障、動⼒盡失的瞬間,利⽤僅存的船速與循環舵(
Cyclic
Rudder /
點放操舵)技巧,強⾏控制並鎖定最後的船⾸向,是決定船舶後續漂流命運的關鍵。這能讓船
⻑在危急中「主動選擇」安全的漂流路徑,避開災難性的擱淺或碰撞
售價 NT$ 400
9
在各種情況下操船及操控船舶
失去動⼒
迴旋⽀點不是⼀個固定的點,是各種⼒量消⻑,所產⽣的⼀個想像位置。假設船隻靜⽌狀
態的時候,因為沒有主機的動⼒,所以甲板下⽔流阻⼒,是與甲板上的⾵⼒在做對抗。所以在
迴轉到某⼀船艏向時,⾵⼒的中⼼點與⽔流阻⼒的中⼼點重和,這就是停⾞漂流時的迴旋⽀
點。下圖上
⾵⼒中⼼點
W
點與阻⼒中⼼點
CLR
不在同⼀個點上,船隻就會迴轉,直到⾵⼒與阻
⼒的作⽤相抵消,船艏向就會穩定在⼀個⽅向不動,船體與⾵⼒成⼀穩定⾓度後退。
⼀般船隻駕駛台在後,船艉的受⾵⾯積較⼤,如圖上所⽰船艏向向上⾵轉向,停⾞漂流時
的⽅向是左舷受⾵向左後⽅漂流,右舷受⾵向右後⽅漂流。駕駛員應該在平常海上漂流等碼頭
時,注意觀察本船的漂流⽅向,謹記在⼼,當主機剛故障,還有剩餘舵效時,注意⾵向⽔流的
來向與下⾵處是否有礙航⽬標,調整受⾵舷
(
利⽤剩餘舵效或是頭俥
)
,避免後續事故。
停⾞漂流的⼒學本質:
迴旋⽀點(
Pivot Point
)並⾮固定位置,⽽是⾵⼒中⼼點( )與⽔流阻⼒中⼼點(
)在動態消⻑下形成的平衡點。當兩者不在同⼀直線上時,船舶會持續迴轉,直到⾵⼒與
⽔流阻⼒作⽤完全相抵消,船艏向才會穩定,並與⾵⼒形成特定夾⾓後退。
受⾵結構與後退特性:
多數商船的駕駛台與上層建築位於船後⽅,導致船艉受⾵⾯積⼤於船艏。這會使船艏⾃動
向上⾵處轉向,其停⾞漂流的規律為:
左舷受⾵:
船舶會向左後⽅漂流。
右舷受⾵:
船舶會向右後⽅漂流。
駕駛員的⿈⾦處置原則:
平⽇觀察:
應在⽇常海上漂流或等候進港(
Waiting for Berth
)時,主動觀察並牢記
本船在不同⾵向下的實際漂流軌跡。
善⽤殘餘舵效:
當主機剛發⽣故障、尚存微弱慣性與舵效時,必須⽴刻觀察⾵流來向
與下⾵處的障礙物,並利⽤剩餘舵效或點放⾞令(頭俥)調整受⾵舷,搶先避開下⾵
處的淺灘或危險⽬標。
此圖主要分析在⾵⼒作⽤下,船舶的⾵⼒作⽤點(
W
)與⽔中側阻⼒中⼼(
CLR
)的相對
位置,如何影響船舶的偏轉與迴旋特性。
以下為詳細的結構分析:
核⼼物理概念
W
(⾵的作⽤⼒點):⾵吹襲船體時,⾵⼒的合⼒作⽤中⼼。
CLR
(⽔中側阻⼒中⼼):船舶在⽔中移動或受側向⼒時,⽔流阻⼒的合⼒中⼼(在
停⾞時常作為迴旋⽀點)。
Turning lever
(轉向⼒臂):
W
與
CLR
之間的⽔平距離。距離愈⼤,產⽣的轉矩
(偏轉⼒道)愈強。
兩種情境對⽐
1.
上圖:
W
在
CLR
之後(
W behind CLR
)
配置:⾵從上⽅吹來,⾵⼒作⽤點
W
位在⽔中阻⼒中⼼
CLR
的後⽅(靠近船尾)。
物理效應:此時存在⼀個較⼩的轉向⼒臂(
Small turning lever
)。
船舶運動:⾵⼒推動船尾偏向下⽅,以
CLR
為⽀點,迫使船頭向上(迎⾵)偏轉
(如⿊⾊箭頭所⽰)。
下圖:
W
與
CLR
重合(
W and CLR coincide
)
配置:當船體轉動到特定⾓度,或因船速、吃⽔變化,使得
W
與
CLR
的位置完全重
疊(
CLR*W
)。
物理效應:兩點重合意味著轉向⼒臂消失(
No turning lever
),⼒矩為零。
船舶運動:船舶不會再產⽣額外的⾃轉偏轉,此時的
CLR
即為停⾞時候的迴旋⽀
點,船體狀態趨於相對穩定。
主機故障時,使⽤循環舵減速操作,以控制船隻最後的船⾸向
這是主機故障時緊急操船的⼀種,船隻最後的船⾸向,在主機故障的時候,是⼀個⾮常重
要的因素,因為它會影響到船之後續漂流的路徑,所以有經驗的船⻑,就會注意到這個效應,
以便能讓他的船隻,在後續的漂流中,能夠避開危險的⼀側。請⾒下圖,不同的船⾸向造成不
同的漂流路徑,也就決定了船隻後續的命運。這似乎是⼀個常識,但知道的⼈很少,在緊急操
船的時候,卻很容易忽略。各位只要仔細觀察下列的圖例,就會知道有什麼不同
:
船失速後會橫⾵,左舷受⾵就向左船尾漂流,右舷受⾵就向右船尾漂流。
船艏向與流⽔⾓度越⼤,船體飄流⾓度就越⼤。
不要與危險⽬標同舷受⾵
**
,危險在左邊,就保持右舷上⾵,向右漂流。
核⼼防禦邏輯(避免同舷受⾵):
當主機故障且船隻失速時,絕對不能讓危險⽬標與本船處於同⼀
側受⾵舷。若危險淺灘或岸壁在左側,必須透過剩餘舵效或循環舵操作,將船體調整為右舷上⾵,讓船
隨⾵向與⽔流向右後⽅漂流,利⽤寬闊的⽔域遠離危險源。
漂流軌跡的物理規律:
左舷受⾵:
船舶會向左後⽅漂流。
右舷受⾵:
船舶會向右後⽅漂流。
動態夾⾓效應:
船艏向與流⽔(或⾵流合⼒)的夾⾓越⼤,船體橫向與後退的飄流速率與⾓
度就越⼤。
循環舵減速與轉向的操作價值:
在主機故障、動⼒盡失的瞬間,利⽤僅存的船速與循環舵(
Cyclic
Rudder /
點放操舵)技巧,強⾏控制並鎖定最後的船⾸向,是決定船舶後續漂流命運的關鍵。這能讓船
⻑在危急中「主動選擇」安全的漂流路徑,避開災難性的擱淺或碰撞
「主機故障(
Blackout/Engine Failure
)緊急操船與漂流控制」原理圖。
您的說明點出了⾮常關鍵的航海⼼法:在主機失效、船隻喪失動⼒(
NUC, Not Under Command
)
的瞬間,操船者利⽤剩餘舵效或船艏向的微⼩差異,決定船隻接下來的漂流軌跡。
以下為結合您提供的實務核⼼,重新對此圖進⾏的深度分析:
⚓主機故障緊急漂流機制分析
潮流與⾵向特性:圖中上⽅「
Tidal Stream
」代表⽔流(或⾵向)由北向南壓迫。
船舶失速橫⾵效應:船隻完全喪失動⼒後,最終必定會轉為「橫⾵橫流(
Beam to the
wind/stream
)」的狀態。但在完全橫過來之前,最初的船艏向(
Heading
)決定了船體哪⼀舷
先受⼒,進⽽決定向左後⽅還是右後⽅漂移。
�
�兩側情境:⽣死攸關的受⾵舷選擇
1.
左側情境:危險⽬標(已錨泊船)在左舷
錯誤決策(紫⾊路徑):主機故障時,船頭偏向左側,導致左舷受⾵
/
受流。船隻隨即轉為向左
後⽅側向漂流,直接撞上位於左側的危險⽬標,造成碰撞事故。
正確決策(紅⾊路徑):有經驗的船⻑在失速前將船頭帶向右側,使右舷受⾵
/
受流。此時船隻
會順著流向往右後⽅漂流,成功避開左側的危險⽬標。
右側情境:危險⽬標(已錨泊船)在右舷
錯誤決策(紅⾊路徑):船頭偏向右側,導致右舷受⾵
/
受流。船體開始向右後⽅⼤⾓度漂移,
最終不幸撞上右側的錨泊船。
正確決策(紫⾊路徑):控制船頭偏左,讓左舷受⾵
/
受流。船隻隨即向左後⽅漂流,安全通過
危險區域。
�
�實務操船三⼤⾦律(如您所述)
1.
橫⾵漂流規律:失速後必定橫⾵,左舷受⾵向左尾漂,右舷受⾵向右尾漂。
2.
流向夾⾓效應:船艏向與流⽔(⾵向)⾓度越⼤,船體受⼒⾯積越⼤,側向漂流的速度與⾓度
就越劇烈。
3.
避險避同舷:「危險在左,右舷上⾵;危險在右,左舷上⾵」。絕對不要讓危險⽬標與受⾵舷在
同⼀側。
這張圖充分證明了,在緊急⿊燈(
Blackout
)時,船⻑若能保持冷靜,在船隻還有最後⼀絲餘速與
舵效時「把船頭引向正確的⼀側」,就能利⽤⾃然的⾵流⼒將船隻帶離險境。
⼤型柴油機
Crashing Astern
緊急倒⾞機制
船⽤⼤型柴油機須利⽤壓縮空氣起動,原理是將壓縮空氣按柴油機各缸的點⽕順序引⼊氣
缸,壓縮空氣在缸內膨脹,推動活塞,使柴油機達到起動轉速,完成⾃動發⽕。壓縮空氣起動
的起動能量⼤,起動順序可靠,在緊急情況下,可⽤壓縮空氣進⾏煞⾞,適⽤於⼤型柴油機。
⼤型柴油機「
Crashing Astern
(緊急倒⾞)」的運作機理與安全限制:
⾼速時的保護機制(防⽌嚴重損壞):
當船舶處於⾼速前進時,若盲⽬扳動⾞令⾄
緊急倒⾞(
Crash Astern
),主機控制系統(
Safety Interlock System
)會強制拒絕
執⾏倒⾞動作,僅會切斷燃油供應。這是為了防⽌曲軸、連桿與軸系承受毀滅性的
巨⼤機械應⼒(反向扭矩衝擊)。此時若單靠⾃然降速,船舶往往會滑⾏⻑達
6
⾄
7
倍船⾝⻑度,因此必須同時配合舵效(如循環滿舵)利⽤⽔流阻⼒來協助減速。
壓縮空氣煞⾞的啟動⾨檻:
必須等到船速降⾄微進俥(
Dead Slow Ahead
)、且主
機無燃料供應下的轉速⾃然掉落⾄低轉速區(約
30 RPM
左右)時,控制系統才會
解鎖並啟動壓縮空氣緊急制動程序。
兩階段氣動煞⾞與反轉程序:
1.
正轉歸零:
利⽤⾼壓空氣灌⼊氣缸膨脹,強⾏將原本正轉的曲軸煞停⾄
0
RPM
。
2.
建⽴反轉與噴油:
再次引⼊壓縮空氣推動活塞建⽴反向轉動(負轉速),
當反轉轉速達到約
30 RPM
時,系統才會噴⼊燃油。
成功判斷:
若點⽕成功,轉速表指針會越過
30 RPM
並穩定攀升,即代
表倒⾞⽣效,可源源不絕輸出倒⾞動⼒;若噴油失敗,負轉速會再度掉回
零。
驚⼈的衝⽌距(
Head Reach
)數據:
當⼤型商船以全速前進時拉下
Crash Astern
(緊急
倒⾞),從下達指令到船⾝完全在⽔中靜⽌,往往需要前進⾼達
12
到
13
倍船⻑(
Ship
Lengths
)的距離。這項關鍵數據是依據
IMO
規範計算並強制張貼在駕駛台的實測資料。
「先停⾞、後倒⾞」的時間差:
由於主機保護機制的限制,在⾼速時拉倒⾞僅形同「
Ring
Stop Engine
(停⾞)」。單靠⽔流與螺旋槳阻⼒⾃然滑⾏,直到轉速降⾄可使⽤壓縮空氣煞⾞的
⾨檻前,船隻就已經⽩⽩前進了
6
⾄
7
倍船⻑;隨後經過氣動煞⾞歸零、建⽴反轉與點⽕倒
⾞,⼜會消耗掉後半段的距離。
尋求更短衝⽌距的戰術需求:
⾯對前⽅突發的淺灘、障礙物或碰撞危機,⻑達
12-13
倍船
⻑的衝⽌距往往是致命的。因此,純粹依賴
Crash Astern
緩不濟解,實務上必須結合其他⾼效
減速戰術(例如前述利⽤循環滿舵
/Zig-Zag
操舵產⽣的強⼤流體阻⼒,或果斷拋錨),才能將衝
⽌距壓縮到安全極限內。
在船速⼩於五節的船,舵效很差,要⽤緊急倒⾞來減速。
低速下的操作邏輯轉變:
當船速⼩於
5
節(或已降⾄微進俥速度)時,船舶失去⾜夠的動
⽔壓通過舵葉,舵效會變得極差。此時若再利⽤循環舵(
Zig-Zag
)製造橫向阻⼒來避碰或減速
已無實益,必須改以緊急倒⾞(
Crash Astern
)作為主要的減速與煞⾞⼿段,這對慢速航⾏中的
船舶(如接近領航站或準備下錨)特別有效。
「下錨」與「避碰」的倒⾞⽬的差異:
下錨減速:
倒⾞的⽬的是將船完全停住,並順勢建⽴微⼩的倒退速度(
Astern
Way
),以便讓放出的錨鏈能夠⾃然受⼒拉緊、發揮抓地⼒。
避碰減速:
倒⾞不單是為了讓船靜⽌,往往需要製造出實質的倒退速度,拉開與障礙
物的安全距離。
抵銷螺旋槳橫向推⼒(
Propeller Walk
):
當單槳船執⾏倒⾞時,側向⼒(
Sideways Force
/ Propeller Walk
)會強烈將船艉推向右側(右旋⾞)或左側(左旋⾞),導致船⾸朝反⽅向偏
轉。此時若正值低速進港或緊急避碰,單靠舵葉已無⾜夠⽔流產⽣轉向⼒(舵效極差),必須即
時點放、啟動船艏推進器(
Bow Thruster
),主動推動船艏抵銷偏航,確保船體在倒⾞過程中
維持筆直或預期的航向。
進港靠泊與狹窄⽔域的機動控制:
在靠泊碼頭減速或狹窄⽔道微調⾞令時,結合「倒⾞制
動」與「艏側推進器(
Bow/Stern Thrusters
)」的操作,能讓船⻑在低速或無前進動量時,依然
精準控制船舶的平⾏位移與轉向速率,避免因側向⼒過⼤⽽擦撞碼頭或鄰近船舶。
應急操船學的三⼤⽅法
應急操船時,有三個⽅法滿舵迴轉,緊急倒⾞與循環舵,
來處理空間不⾜的問題,本船可
能因為疏忽,進⼊前後左右都有船的空間,隨著船隻⼤型化,操船空間不⾜的情況,隨時都會
發⽣,⼀般滿舵迴轉,緊急倒⾞都是以聯合國海事組織的標準來測試的,這些資料必需張貼在
駕駛台的牆壁上,
讓當值海員與領港們參考,循環舵就沒有要求公佈,循環舵的優點最多,但
是充滿各種誤解,需要深⼊了解。
滿舵迴轉是最有效的減速措施,可以在最短的距離,減下最多的速度,⽽且可以創造最多
的正橫距離。都⽐其他兩種⽅法好,這個就是他的優點。其缺點是當船隻迴轉速率超過本船有
效控制的範圍,船隻就會失控,碰撞經常發⽣在滿舵迴轉後迴轉速率太⾼。
•
對超⼤型油輪
/
圓船系列,船隻⼀旦開始迴轉,要控制迴轉就⽐較⿇煩,或是無法控制,就
像過⼭⾞⼀樣,滿舵迴轉失控的危險,⽐超⼤型貨櫃船來得嚴重,只能眼睜睜的看碰撞發⽣。
•
雖然如此,在限制⽔域,還是應該⽤滿舵的舵⾓來啟動迴轉,雖然本船並不是要完成
90
度
以上的迴轉。舵⾓剛打到滿舵的時候,主要影響的是船尾的動態,舵⾓的⼤⼩,對於船隻整體
的迴轉還沒有多⼤的影響,只會加快產⽣漂流⾓與⽔流的阻⼒。
•
使⽤滿舵在迴轉的初始階段,只是創造船體的⾓度,來產⽣離⼼⼒,使船隻能夠在第⼆階
段繼續迴轉。本船船⾸向迴轉
10
度左右之後,船體在迴旋⽀點後的動量,與此時船頭受到⽔流
的阻⼒,會讓船隻繼續迴轉。
•
對於各種圓船,超⼤型油輪要停⽌轉動的時間,需要⽐超⼤型貨櫃船早得多。如果超級油
輪需要停⽌迴轉,反舵的舵⾓也要⽤的更⼤。
•
在實際的海上,我們看到油輪航⾏的時候,船⾸向改變的⾮常快,⽽且很難回到穩定的航
向,對地的航跡並不像⼤型貨櫃船那般的平順,猶如蛇⾏。
•
如果船⻑⾃⼰來操縱本船的船⾸向,這些
“
前置作業
”
,⽤多少舵⾓
?
何時回舵
?
何時壓舵
?
就要由船⻑來做估計,這些資訊,並沒有包括在駕駛台張貼的資料裡⾯。
短
•
停⽌迴轉的時候,需要使⽤多少反舵的舵⾓
?
這並不是⼀個常數,需要使⽤反舵的時間⻑
?
也是取決於很多因素。像是⾵⼒⽔流的⼤⼩跟⽅向,船隻的裝載,吃⽔,吃⽔差,岸邊地形
的影響等等。
迴轉的⼒矩⼤⼩有兩個顯⽰,⼀是迴轉的速率
RATE OF TURN
,⼀是漂流⾓
DRIFT
ANGLE
。
在迴轉的時候,我們可以在雷達或是阿帕的螢幕上,看出漂流⾓的顯⽰,漂流⾓是本船對
地的航向跟船⾸向之間的差別,這是
GPS
時代的產物,所以對漂流⾓的討論與應⽤,還不充
分。
迴轉的第⼀階段漂流⾓是幾乎沒有,因為船⾝沒有受到⽔流阻⼒。
到第⼆階段的迴轉,漂流⾓會開始增加到
10
到
20
度之間,對地航向
COG
就是我們船隻實際
前進的⽅向,也是迴旋曲線的切線⽅向。
漂流⾓是轉向時,留在原航線上的慣性。除⾮維持航向航速,或是維持航向加速,或是使
⽤另⼀側的迴轉來抵銷
(
循環舵抵銷
)
,如果放任不管,就會繼續偏移。
•
第⼆個就是船隻的迴轉速率,在操舵的舵機上或是駕駛台的抬頭指⽰器上,我們經常能看
到迴轉速率指⽰器,
在迴轉第⼀階段,迴轉速率少於每分鐘
10
度,
在第⼆階段迴轉速率⼤約是
30
度,
在第三階段,迴轉速率很可能就會超過每分鐘
30
度。
圓船的迴轉速率⼤於尖船,也就是油輪的迴轉速率⼤於貨櫃船,圓船可以達到每分鐘
60
度
以上,這取決於船隻⽔⾯下的船體的形狀。
船⻑應該知道,在什麼迴轉速率或是什麼樣的漂流⾓,本船就有穩舵的困難,無法穩定在
新的航向上,即使我們⽤反向的滿舵去壓制。
就算是同⼀條船在同樣的地點作迴轉,受到的外⼒,需要反舵的⼤⼩與時間,都不是⼀樣的,所以
在迴轉前,知道本船需要迴轉多少度
?
就⾮常重要,我們沒有辦法讓船隻說停就停,如果沒有隨時確認
迴轉速率與漂流⾓的習慣,要適時的停⽌迴轉在特定的航向,就需要操船的技術與經驗。
三⼤應急⽅法總覽:
⾯對空間不⾜的緊急狀況,可運⽤滿舵迴轉(
Hard-Over Turning
)、緊急倒⾞
(
Crash Astern
)與循環舵(
Cyclic Rudder
)來處理。其中滿舵與倒⾞的性能數據需依
IMO
標準張貼於
駕駛台供隨時參考。
滿舵迴轉的優缺點與⾵險:
優點:
是最有效的減速措施,能在最短距離內消除最多速度,並創造最⼤的正橫離岸
/
離障距
離。
致命缺點(迴轉失控):
當迴轉速率(
Rate of Turn, ROT
)超過控制極限時會導致失控。特別
是超⼤型油輪(
VLCC/
圓船系列)慣性極⼤,⼀旦迴轉速率過⾼便難以壓制,宛如過⼭⾞,碰
撞⾵險遠⾼於超⼤型貨櫃船。
滿舵迴轉的三階段動態與⼒學:
初始階段(第⼀階段):
剛打滿舵時主要影響船尾動態,透過創造船體⾓度來產⽣離⼼⼒,⽔
流阻⼒開始形成。此階段漂流⾓(
Drift Angle
)趨近於零,迴轉速率⼩於
10
度
/
分。
發展階段(第⼆階段):
船⾸向改變約
10
度後,迴旋⽀點後的動量與船頭受⽔流阻⼒使船體
持續迴轉。漂流⾓增加⾄
10°~20°
(對地航向
COG
與船⾸向的差值,
GPS
時代的重要導航指
標),迴轉速率約達
30
度
/
分。
⾼速階段(第三階段):
迴轉速率往往超過
30
度
/
分(圓船
/
油輪甚⾄可達
60
度
/
分以上)。
關鍵控制指標(
ROT
與
Drift Angle
):
迴轉速率(
ROT
):
可從駕駛台轉向速率指⽰器讀取。
漂流⾓(
Drift Angle
):
船⾸向與對地航向(
COG
)的夾⾓。若放任不管,會帶著旋轉慣性持
續橫向偏移。
實務要求:
船⻑必須清楚掌握本船在特定
ROT
或漂流⾓下會失去穩舵能⼒的臨界點。反舵煞
⾞所需的時間與舵⾓不是常數,極度依賴⾵流、裝載、吃⽔差與岸形,必須透過經驗精準預判
「轉向⽬標⾓度」與「提前回舵時機」。
如果讓船時,我們要迴轉到與⽬標船的航向平⾏,或是靠碼頭時,要停平靠,漂流⾓就會
對我們好不容易穩定下來的船⾸向,造成⼀些⿇煩,其實發⽣碰撞的時候,只要還有漂流⾓,
就是還有橫向速度,船⾸向跟船體前進的⽅向不⼀樣,雖然表⾯上看起來,船⾝已經穩定在需
要的⽅向,可是橫向的碰撞仍然會發⽣,這個在應急操船,尤其是特別困難,除⾮有⾜夠的時
間,來消除這些我們不需要的橫向速度
(
漂流⾓)。
近年來,最出名的是
2020
年
MILANO
BRIDGE
進釜⼭港右轉調頭失敗與
2021
的
OOCL DURBAN
在⾼雄港
。這與前⾯超⼤型貨櫃船
擱淺⼀樣,同樣是無知造或。
在不緊急的狀況,試著在迴轉的每⼀個階段,正舵,然後讓船隻⾃⾏迴轉,是⼀個很好的
實務,可以讓我們知道本船的迴轉性能,當我們需要⾮常精確的控制船⾸向。這個測試是在三
個階段中正舵後,讓船隻⾃⼰去轉,可以給我們⼀個簡單的概念,對於本船的迴轉穩定性有個
瞭解。
動態穩定的船是在轉動⼀個⾓度後正舵,迴轉速率會慢慢歸零,穩定在新的航向上,也就
是船⾸向不會繼續迴轉,迴轉速率能夠歸零。
如果是動態不穩定的船,雖然迴轉速率會減少,但是會留下⼀些殘餘的迴轉速率,也就是
會繼續轉向,殘餘的迴轉速率在向左轉時,或是向右轉時是多少
?
可以指⽰本船不穩定的程
度。即使是在正舵後,仍然有迴轉的速率,或是漂流⾓。
知道本船的動態穩定性,在迴轉的時候,可以⽤來決定在什麼時間?⽤多⼤的舵⾓,或是
反舵?來控制本船的迴轉,不會失控,不要忘記船可能會繼續迴轉,即使已經使⽤反向的滿
舵。
下了舵令之後,船⻑可以檢查⼀下迴轉速率的指⽰,是增加或是減少?這是⼀個良好的實
務,舵⼯可能使⽤錯誤的滿舵,在這種關鍵的時刻,船⻑檢查⼀下迴轉速率,是⼩⼼謹慎的優
良船藝。
漂流⾓(
Drift Angle
)隱藏的撞擊殺機:
當船舶在讓船或靠碼頭停平靠時,即使表⾯上船
⾸向(
Heading
)已經轉到與⽬標平⾏或對準碼頭,只要漂流⾓尚未歸零,船體就依然帶有「橫
向滑⾏速度」。這正是許多碰撞與撞擊碼頭事故的元兇(如
2020
年
MILANO BRIDGE
進釜⼭港
與
2021
年
OOCL DURBAN
在⾼雄港的事故教訓)。應急操船時,必須預留⾜夠時間與空間來
徹底消除這項橫向殘餘動能。
動態穩定(
Dynamically Stable
)與不穩定(
Unstable
)船型的判別:
在⾮緊急狀況下,
透過「轉向後將舵放正(
Midships
),觀察船⾸迴轉表現」可以測試本船的動態穩定特性:
動態穩定船:
正舵後,迴轉速率(
ROT
)會逐漸衰減⾄零,船⾸⾃動穩定在新航向
上。
動態不穩定船:
正舵後,雖然
ROT
會減弱,但會殘存部分旋轉慣性繼續向原⽅向偏
轉。船⻑必須熟知本船殘餘
ROT
的數值,以此作為預判何時該「提前反舵、⽤多⼤
反舵⾓」的關鍵依據。
船⻑的關鍵檢查優良船藝:
下達舵令後,當值船⻑隨時核對「轉向速率指⽰器(
ROT
Indicator
)」數值是增加還是減少,是防範舵⼯誤打反舵或操舵失誤的最後⼀道安全防線。
應急操船:循環舵
循環舵結合了減速跟轉向的優點,在緊急的時候,是⽐較有效的⽅法。但是這需要有⼀些
正確的操作步驟,才能產⽣功⽤。作為⼀個船⻑,我們需要瞭解所有的緊急操船的⽅法,使⽤
時的時間跟空間的限制,在避碰時,⼀個適任的當值船副,最少在
6
分鐘之前,需要採取避碰⾏
動。在船⻑級,要採取避碰的時間,即使是碰撞前
3
分鐘,也要能夠採取正確的⾏動,這並不是
船⻑的選擇,這是船⻑所要⾯臨的真實狀況。
•
船⻑可以運轉的時間,是在碰撞的
3
分鐘前,要使⽤阿帕的
3
分鐘真運動向量線作為碰撞
線,來決定碰撞點與碰撞危機。
•
對⼀條⼤型油輪,
3
分鐘的時間,⾜夠完成
3
階段的迴轉,對⼀條⼤的貨櫃船,
3
分鐘就不
太⾜夠。
•
無論如何,在轉向
3
分鐘之後,能否穩定住船隻的船⾸向,是船⻑對迴轉性能的瞭解,技
術跟本能,與在現場反應的直覺
(KUP)
。因為現場的天氣,⾵向,⽔流,船隻的密度,可能每⼀
次都不⼀樣。這就是⼈腦⽐電腦強的
“
潛意識
”
,能配合迴轉的環境參數,做出不同的操縱。
•
循環舵的操作,需要
3
到
4
分鐘的時間,才能夠完成它的操作。這是它需要的時間限制,分
解來看,就像本船必須使⽤
3
次的滿舵迴轉,然後每⼀次滿舵需要做到第
1
階段的迴轉。也就是
連續做
3
次船頭開始反向轉向。
我們作為海員,對⽬標的距離⽐碰撞的時間更為敏感,時間是看不到摸不著,⽬標的距離
卻是顯⽽易⾒,循環舵需要的距離,是本船⻑度的
6
到
7
倍,才能夠有效的制動本船。
•
滿舵迴轉,本船可以在
3
分鐘左右完成
90
度的迴轉。使⽤循環舵
3
分鐘,本船可能仍然在停
船位置的半路上,正在使⽤半速前進,或是對我們的原始航線,取得⼀些正橫距離。
•
操作循環舵到⼀半時,⼤概是前進
3
倍船⻑的距離,本船正在使⽤第
1
個反向的滿舵,就像
上圖形的警急操船,這是減速最有效的階段,循環舵的原理是利⽤⽔流的阻⼒,擋掉本船的對
⽔速度,本船船殼的作⽤就像⼤型的擋板,使船隻停⽌在⽔中。
•
第⼀個循環舵使⽤左滿舵或是右滿舵?很重要,因為後續的動作,都無法改變此時決定後
的命運,第⼀個舵取決於本船旁邊的航⾏障礙,哪⼀舷較為清爽。
•
使⽤循環舵時,過度迴轉不⼀定
OK
,使⽤第⼆個反向滿舵時,船⻑應該檢查迴轉速率是否
正在減少,如果船⻑可以確定本船的迴轉速率已經慢慢降低到
0
,就可以證明本船是在他的控制
之下。
•
循環舵並不需要,每次都要向左右舷轉向超過
10
度以上,才去壓反向的滿舵,只要⾮常⼩
的鋸⿒形操作,像是向左右兩舷各作
5
度的轉向,就可以⽤來降低本船的速度。
時間與空間限制:
避碰時間窗:
雖然適任船副應在碰撞前⾄少
6
分鐘採取避碰⾏動,但⾝為船⻑,往
往需⾯臨碰撞前僅剩
3
分鐘的極端殘酷現實。此時必須利⽤
ARPA
雷達的「
3
分鐘真
運動向量線(
True Motion Vector
)」精準判定碰撞點與危機。
船型差異:
3
分鐘的時間⾜夠讓超⼤型油輪完成
3
階段迴轉,但對⼤型貨櫃船⽽⾔往
往時間不⾜。
空間距離:
⼈類對「距離」⽐對「時間」敏感;循環舵完整操作需要耗費約
3
⾄
4
分鐘,且⼤約需要
6
⾄
7
倍船⻑的縱向推進距離才能有效制動本船。
核⼼運作原理(⽔流阻⼒煞⾞):
循環舵的本質是連續進⾏
3
次類似滿舵迴轉的第⼀階段
操作(連續三次讓船頭反向轉向)。在操作到⼀半(約前進
3
倍船⻑距離)正值第⼀個反向滿舵
時,是減速最有效的階段。其原理是利⽤傾斜的船殼作為巨⼤的⽔下擋板,藉由強⼤的橫向⽔
流阻⼒來「刷掉(擋掉)」本船對⽔速度,達到減速效果。
關鍵操作步驟與戰術決策:
第⼀舵的⽣死抉擇:
⾸次下達左滿舵或右滿舵⾄關重要,⼀旦決定便無法回頭。⾸要
依據是本船兩側的航⾏障礙物,哪⼀舷較為清爽(
Clear
)就往哪⼀舷打舵,絕對不
能讓危險⽬標與⾸舵⽅向同側。
控制⼒的驗證:
當執⾏第⼆個反向滿舵時,船⻑必須透過轉向速率指⽰器(
ROT
Indicator
)嚴格檢查迴轉速率是否正在衰減。若能確定
ROT
順利歸零,即代表本船
完全受控。
微調式循環舵:
循環舵並不⼀定要每次都把船⾸轉向超過
10
度才打反舵。在實際操
作中,透過左右各
5
度左右的微型鋸⿒形(
Zig-Zag
)操作,就能達到顯著降低本船
對⽔航速的⽬的。
現在基隆領港的說法是,在港裡⾯的空間有限,循環舵使⽤左滿舵或是右滿舵後,只要船
頭開始向左右轉,就⽴刻壓反向的滿舵,來改變原來的迴轉趨勢,也就是看到迴轉速率顯⽰
是,剛由紅變綠時
(
開始向右轉
)
,就壓左滿舵,當迴轉速率顯⽰開始由綠變紅時
(
開始向左轉
)
,
就壓右滿舵,來回四次,速度可以降低⼀半,
10
節可以減到
5
節,依照⼤陸的講法,
5
節以下,
就是安全速度。
VSZZ
就是
IMO
推薦,⽤來取代⼤⾓度的循環舵操作。
在這個案例,本船可以使⽤兩種變通的⽅式,
第
1
就是⾮常⼩的⾮常⼩的鋸⿒形操作
VSZZ
:
Very Small Zig Zag
,使⽤⾮常⼩幅度船⾸
向的循環改變,取代傳統三個
10
度轉向的循環舵操作,也許
10
次左右,來取代傳統的扇形船⾸
向的改變,
第
2
循環舵的替代⽅案,是左右不平衡的循環舵操作,在第⼀次使⽤右滿舵的時候,向右
舷轉到原航向的
5
度就好,然後向左舷轉向的時候,轉向⾓度可以放⼤到原航向的左舷
10
度,避
讓右舷的船隻,只要注意迴轉速率的變動,經常⼩⼼,不要有過度迴轉或是迴轉速率太⾼產
⽣。
我們在使⽤循環舵時,不單要注意航向的改變,同時對於天候因素,本船的操縱性能,或
是避碰的⾓度等等,這些都要在我們考慮的範圍,向上⾵迴轉的舵效總是⽐下⾵好,要向下⾵
啟動迴轉⽐較難,船⻑是不是有檢查漂流⾓是多少?左舷的漂流⾓是否⼤於右舷的漂流⾓?我
們對這⼀切細節的注意⼒,注意的時間點?舵⾓的⼤⼩?船體的反應等等,對我們的操船,都
會有很⼤的影響。
基隆引⽔⼈實務與「紅綠燈」判斷法:
在港內狹窄空間中,引⽔⼈常採⽤敏銳的動態回饋
來操作:當看⾒轉向速率指⽰器(
ROT Indicator
)顯⽰剛由紅變綠(代表開始向右轉)時,⽴
刻果斷壓左滿舵;反之當轉向速率由綠變紅(開始向左轉)時,⽴刻壓右滿舵。如此連續來回
約四次,即可將航速⼤幅削減⼀半(例如將
10
節降⾄
5
節),達到進⼊⼤陸航海實務所謂⼩於
5
節的「安全減速區」。
VSZZ
(
Very Small Zig-Zag
,極⼩鋸⿒形操作):
這是
IMO
推薦⽤來取代傳統⼤⾓度循環
舵的現代替代⽅案。它捨棄了傳統動輒
10
度以上的⼤幅度扇形轉向,改以⼗次左右、極⼩幅度
(如左右各
2
⾄
5
度內)的連續微幅操舵,在不⼤幅改變船⾸向與侵佔橫向安全空間的前提
下,透過頻繁的舵葉阻⼒剝離船速。
不平衡循環舵(
Unbalanced Cyclic Rudder
):
當港內避讓空間受限時可採⾏的變通戰
術。例如:第⼀次右滿舵時,為了避開右舷障礙,僅讓船⾸向右偏轉
5
度即回舵;隨後向左舷
轉向時,再將⾓度放⼤⾄
10
度。此法兼顧了空間閃避與減速需求,但核⼼關鍵依然是隨時監控
ROT
,嚴防過度迴轉(
Over-turning
)失控。
⾵流環境與漂流⾓的物理限制:
實際操船時必須將外⼒納⼊計算:向上⾵⽅向迴轉的舵效
通常優於向下⾵,要強制向下⾵啟動迴轉相對困難。同時,船⻑必須隨時監控左右舷的漂流⾓
(
Drift Angle
)差異(例如確認左舷漂流⾓是否⼤於右舷),並將⾵向、⽔流、吃⽔差及轉向速
率等所有細節納⼊綜合決策,才能在港內極限空間中安全脫困。
根據您提供的圖表數據(以⼤型船舶滿載狀態為基準),我們可以從橫向避讓距離、縱向衝
程變化、船速損耗以及最終航向偏移四個維度,來精確分析左圖使⽤「反覆滿舵避讓
(
RUDDER CYCLING
)」的實際效果與限制:
1.
顯著擴⼤橫向避讓距離(最核⼼效果)
數據表現:圖中橫軸以「鏈(
Cables
,
1
鏈
185.2
公尺)」為單位。當船舶在第
1
分
鐘由右滿舵改為「滿左舵」後,船體因強⼤的橫移慣性,使避讓航向(紫紅⾊軌跡)
向右側⼤幅盪出。
最終效果:在第
3
分鐘恢復穩舵時,新的避讓航線與原始計畫航線之間,製造出了將
近
4.2
個鏈(約
780
公尺)
的橫向安全間隔。這在狹窄⽔道或緊急避讓時,能提供
極為寶貴的正橫避讓空間。
縮短縱向衝程與爭取反應時間
對⽐傳統操船:⼤型船隻若僅採取「減速停⾞」,因慣性極⼤,往往需要前進數公⾥
才能減速。
此法效果:左圖顯⽰,從
0
分鐘開始操舵到第
3
分鐘完全恢復原航向,縱向⾏進距離
約為
10.5
個鏈(約
1.95
公⾥)。反覆打滿舵會迫使船體發⽣嚴重的「橫傾與橫移」,
船側受⽔阻⼒⼤增,能在極短的時間內強⾏壓低船隻的前進速度(通常可瞬间削弱
30%
以上的縱向速度),進⽽爭取更多應變時間。
軌跡⾮對稱性:無法直接回到原計畫航線上
這是實務上最容易被忽視的特點:
盲點:許多⼈誤以為「先右打、再左打」之後,船隻會像汽⾞變換⾞道⼀樣,回到原
本的直線航道上。
實際結果:圖中清楚顯⽰,在第
3
分鐘船隻雖然「恢復原航向」(即船⾸向與原航向
平⾏),但整條船的航跡已經徹底平⾏位移(
Offset
)到了原航道的右側。此時船隻
正沿著⼀條全新的「避讓航向」前進。
操作時序與舵令時機(
Timeline
)
0~1
分鐘:最初的右滿舵主要是讓船頭避開正前⽅的碰撞區域,並開始累積橫移能
量。
1~3
分鐘:改打「滿左舵(
ROT=20
)」,這個動作⾮常關鍵,它負責踩住剎⾞並修正
船頭,阻⽌船隻無限向右旋迴,迫使船體側著往右前⽅「甩」出去。
3
分鐘之後:船隻穩舵,沿著新航線繼續前進。
�
�實務總結
反覆滿舵避讓(
RUDDER CYCLING
)是⼀種「以速度換取空間」的⾼階應急操船法。它
的效果是⽤最短的時間榨出最⼤的橫向位移,並強⾏迫使船速下降。
⼤⾵浪中操船
:
強⾵急流進基隆港
從外海進基隆港的減速操船,有強勁的東北⾵
(
⿈⾊箭頭
)
,如下圖
•
在位置
1
的時候,本船要穩定在船艏向上
(
迴轉速率
=0)
時,才能停⾞。先停⾞,再回舵。
•
東北⾵的時候,船隻向上⾵轉向容易,也就是向左轉快,向右轉慢,所以⼀有左轉趨勢,
換成迴轉速率來說,就是⼀有左轉的迴轉速率,就快⽤右滿舵來壓,但是沒有俥葉的排出流,
右滿舵的效果有限,船位很可能就偏往上⾵,如同位置
2
。
•
是否船位也有可能,被⾵吹向下⾵
?
這當然也是有可能,畢竟⾵是從上⾵來的,怎麼會,
船位反⽽跑到上⾵去了,這就是船速低時,無法壓住迴轉速率,船艏繼續向上⾵轉,雖然有向
下⾵漂流的趨勢,但是船位還是往上⾵移動。
•
對船位的掌握,以前也是領港的飯碗,沒有把握的時候,就要有兩個領港,來相互確認,
現在有了
COG
對地速度向量線,看船位就如同上帝,⾼⾼在上,⼀⽬了然,還可以把船頭船尾
的形狀秀出來,有了
ECDIS
的俯視圖,每個船⻑,都有上帝之眼,要多加利⽤。
•
操船的重點是,保持在預定的航道上,如下圖,船隻始終都在正確的航線上⾏進,⼜能夠
適時把速度減下來。
東北⾵進基隆港,右圖本船船位
1
時。應該盡量搶上⾵,本船船位
2
與
3
是正確操作,船艏向
與船隻移動⽅向
COG Course Over Ground
不同,他們的夾⾓,就是漂流⾓
DRTFT ANGLE
,船
隻的對地速度向量線
COG
所指的⽅向,就是我們要前往的⽅向。
本船船位在
4
,
5
,
6
是錯誤操作,要靠東碼頭,卻被⾵吹到西碼頭,動彈不得。
⼀、
核⼼操船盲點:為什麼低速時船反⽽「逆⾵」往上⾵跑?
⽂字中提到⼀個看似反常、卻是實務上最常發⽣的物理現象:明明⾵從東北(上⾵)吹來,船位不
往下⾵漂,反⽽跑到上⾵去(如左圖位置
2
)。
物理機制(⾵壓轉矩):東北⾵吹襲船體時,⾵⼒對船體產⽣的合⼒作⽤點通常位在迴旋⽀點
(
PP
)之後,這會給船隻⼀個強烈的「迎⾵轉向⼒矩」(船頭極度想向左舷
/
上⾵轉)。
減速停⾞的代價:在位置
1
時,如果船⻑在船頭還在左轉、迴轉速率(
ROT
)未歸零時就急
著停⾞,沒了⾞葉排出的動態⽔流(
Propeller slipstream
),舵效會瞬間暴跌。此時即使打滿
右舵,也壓不住強烈的左轉慣性。
結果:船頭持續硬⽣⽣往左(上⾵)轉,即便整艘船因為⾵阻也在向下⾵漂移,但船艏向的偏
轉會直接把船整艘「帶往上⾵側」(左圖位置
2
),導致航跡偏離計畫航線。
⼆、
正確與錯誤航跡的科學解構
1.
右圖
1 ➔ 2 ➔ 3
:搶上⾵與「漂流⾓」的正確應⽤
操作要領:東北⾵進港,船⻑必須主動「搶上⾵」。
上帝之眼的科學看守:透過
ECDIS
,船⻑可以清楚看到船艏向(
HDG
,船頭指的⽅向)與對
地速度向量線(
COG
,船隻真正前進的⽅向)分道揚鑣。
漂流⾓(
Drift Angle
):這兩條線的夾⾓就是漂流⾓。船隻看似以斜著、橫著的姿態前進,但
只要控制
COG
向量線始終黏在預定航道(綠⾊虛線)上,船隻就能⼀邊抵抗強⾵、⼀邊安
全、適時地把速度減下來,順利切⼊東碼頭。
右圖
4 ➔ 5 ➔ 6
:未搶上⾵的災難軌跡
操作失誤:在位置
4
時,船隻採取正對航道(無預留漂流⾓)或未能成功壓住迴轉速率。
結果:船隻完全喪失了對抗東北⾵的橫向分⼒。在位置
5
與
6
的過程中,整艘船直接被強⾵
「橫向吹襲」,⼀路壓往下⾵側。當船體被吹到西碼頭時,由于失去了調整空間與⾜夠的舵效
速度,最終陷⼊癱瘓、動彈不得。
三、
現代航海科技帶來的操船⾰命
誠如您所⾔,過去掌握這種微妙的平衡是⽼領港或資深船⻑的「獨⾨飯碗」,極度考驗海上眼⼒。然
⽽現代化駕駛台給了船⻑極⼤的優勢:
1.
動態預判:
ECDIS
不僅顯⽰⼀條線,還能將船頭船尾的真實輪廓(
Ship Contour
)秀出來,
操船者能預判幾分鐘後船尾會不會掃到防波堤。
2.
科學減速:只要監控迴轉速率(
ROT = 0
)穩定後,再實施停⾞,並緊盯
COG
向量⻑度的縮
短(減速),就能徹底杜絕盲⽬停⾞導致的船頭失控。
落潮流東北向進基隆港
進防波堤⼝⼦或⼤⾓度轉向,需要維持航向,⼜要維持船位,就要有預留舵效的觀念。如
下圖,本船接近防波堤,流⽔在位置
1
與位置
2
,⽅向相同,⼤⼩卻差很多,這是因為在位置
1
防
波堤外,流⽔不受空間限制,流速較為和緩。在位置
2(
防波
)
堤⼝時,流⽔受防波堤限制,空間
壓縮到堤⼝上,流速急速增加。
•
在位置
1
防波堤外,對船體來說,船頭船尾都受到流⽔推⼒,所以船艏要向防波堤的上流
修正,但是迴旋⽀點在船艏後的
1/4
船⻑處,船艏本來有向上流轉的趨勢,但是船體卻整個被流
⽔,帶往下游。
(
⽔流的⼒道與⾵⼒作⽤的部位不同,⽔流作⽤在船體的⽔下部位,船隻⽔下的體積是中間
胖兩頭尖,⽔流很容易作⽤到船的重⼼,造成船⾝往下游漂移。⾵⼒作⽤在船體的受⾵⾯,受
⾵⾯船頭船尾前後都很平均,⾵⼒作⽤在
PP
迴旋⽀點後⾯⽐較多,造成船艏向上⾵迴轉快,船
隻往上游開去。
)
•
在位置
2
的堤⼝上,流⽔受防波堤限制,空間壓縮到⼝⼦上,流速急速增加。各位仔細
看,此時所有的流⽔,都作⽤在轉⼼
(PP
迴旋⽀點
)
的後⾯,就是船尾啦,這是不是⽕上加油,
⽔流急⼜單壓船艉⼀邊。
•
此時再打滿舵,⽤⼤⾞都穩不住,穩不住就不能停⾞,不能停⾞,就會衝過頭,到位置
3
•
正確的操作
:
要加上船速與船位的考慮
舷
1.
在位置
1
防波堤外,船頭船尾都受到流⽔推向下流,所以船位要向防波堤的上流開
(
本船左
)
,這時的船速,⼀般都是減速或慢速
(SLOW AHEAD)
,利⽤船艏向來抵抗流⽔
(SETTING)
。
船位是寧上
(
流
)
勿下
(
流
)
,也就是寧可偏向上游,也不要被推到下游。
2.
⾒圖上位置
2
,船位先靠右,距離堤⼝
1.5
⾄
2
倍船⻑時,本船開始加俥加舵,等船頭進了
堤⼝,打⼀點左舵,帶著慢速左轉慣性過堤⼝,船尾受左舵⼒往右舷移動,右船尾受流⽔向左
舷推頂。
在各種情況下操船及操控船舶
失去動⼒
迴旋⽀點不是⼀個固定的點,是各種⼒量消⻑,所產⽣的⼀個想像位置。假設船隻靜⽌狀
態的時候,因為沒有主機的動⼒,所以甲板下⽔流阻⼒,是與甲板上的⾵⼒在做對抗。所以在
迴轉到某⼀船艏向時,⾵⼒的中⼼點與⽔流阻⼒的中⼼點重和,這就是停⾞漂流時的迴旋⽀
點。下圖上
⾵⼒中⼼點
W
點與阻⼒中⼼點
CLR
不在同⼀個點上,船隻就會迴轉,直到⾵⼒與阻
⼒的作⽤相抵消,船艏向就會穩定在⼀個⽅向不動,船體與⾵⼒成⼀穩定⾓度後退。
⼀般船隻駕駛台在後,船艉的受⾵⾯積較⼤,如圖上所⽰船艏向向上⾵轉向,停⾞漂流時
的⽅向是左舷受⾵向左後⽅漂流,右舷受⾵向右後⽅漂流。駕駛員應該在平常海上漂流等碼頭
時,注意觀察本船的漂流⽅向,謹記在⼼,當主機剛故障,還有剩餘舵效時,注意⾵向⽔流的
來向與下⾵處是否有礙航⽬標,調整受⾵舷
(
利⽤剩餘舵效或是頭俥
)
,避免後續事故。
停⾞漂流的⼒學本質:
迴旋⽀點(
Pivot Point
)並⾮固定位置,⽽是⾵⼒中⼼點( )與⽔流阻⼒中⼼點(
)在動態消⻑下形成的平衡點。當兩者不在同⼀直線上時,船舶會持續迴轉,直到⾵⼒與
⽔流阻⼒作⽤完全相抵消,船艏向才會穩定,並與⾵⼒形成特定夾⾓後退。
受⾵結構與後退特性:
多數商船的駕駛台與上層建築位於船後⽅,導致船艉受⾵⾯積⼤於船艏。這會使船艏⾃動
向上⾵處轉向,其停⾞漂流的規律為:
左舷受⾵:
船舶會向左後⽅漂流。
右舷受⾵:
船舶會向右後⽅漂流。
駕駛員的⿈⾦處置原則:
平⽇觀察:
應在⽇常海上漂流或等候進港(
Waiting for Berth
)時,主動觀察並牢記
本船在不同⾵向下的實際漂流軌跡。
善⽤殘餘舵效:
當主機剛發⽣故障、尚存微弱慣性與舵效時,必須⽴刻觀察⾵流來向
與下⾵處的障礙物,並利⽤剩餘舵效或點放⾞令(頭俥)調整受⾵舷,搶先避開下⾵
處的淺灘或危險⽬標。
此圖主要分析在⾵⼒作⽤下,船舶的⾵⼒作⽤點(
W
)與⽔中側阻⼒中⼼(
CLR
)的相對
位置,如何影響船舶的偏轉與迴旋特性。
以下為詳細的結構分析:
核⼼物理概念
W
(⾵的作⽤⼒點):⾵吹襲船體時,⾵⼒的合⼒作⽤中⼼。
CLR
(⽔中側阻⼒中⼼):船舶在⽔中移動或受側向⼒時,⽔流阻⼒的合⼒中⼼(在
停⾞時常作為迴旋⽀點)。
Turning lever
(轉向⼒臂):
W
與
CLR
之間的⽔平距離。距離愈⼤,產⽣的轉矩
(偏轉⼒道)愈強。
兩種情境對⽐
1.
上圖:
W
在
CLR
之後(
W behind CLR
)
配置:⾵從上⽅吹來,⾵⼒作⽤點
W
位在⽔中阻⼒中⼼
CLR
的後⽅(靠近船尾)。
物理效應:此時存在⼀個較⼩的轉向⼒臂(
Small turning lever
)。
船舶運動:⾵⼒推動船尾偏向下⽅,以
CLR
為⽀點,迫使船頭向上(迎⾵)偏轉
(如⿊⾊箭頭所⽰)。
下圖:
W
與
CLR
重合(
W and CLR coincide
)
配置:當船體轉動到特定⾓度,或因船速、吃⽔變化,使得
W
與
CLR
的位置完全重
疊(
CLR*W
)。
物理效應:兩點重合意味著轉向⼒臂消失(
No turning lever
),⼒矩為零。
船舶運動:船舶不會再產⽣額外的⾃轉偏轉,此時的
CLR
即為停⾞時候的迴旋⽀
點,船體狀態趨於相對穩定。
主機故障時,使⽤循環舵減速操作,以控制船隻最後的船⾸向
這是主機故障時緊急操船的⼀種,船隻最後的船⾸向,在主機故障的時候,是⼀個⾮常重
要的因素,因為它會影響到船之後續漂流的路徑,所以有經驗的船⻑,就會注意到這個效應,
以便能讓他的船隻,在後續的漂流中,能夠避開危險的⼀側。請⾒下圖,不同的船⾸向造成不
同的漂流路徑,也就決定了船隻後續的命運。這似乎是⼀個常識,但知道的⼈很少,在緊急操
船的時候,卻很容易忽略。各位只要仔細觀察下列的圖例,就會知道有什麼不同
:
船失速後會橫⾵,左舷受⾵就向左船尾漂流,右舷受⾵就向右船尾漂流。
船艏向與流⽔⾓度越⼤,船體飄流⾓度就越⼤。
不要與危險⽬標同舷受⾵
**
,危險在左邊,就保持右舷上⾵,向右漂流。
核⼼防禦邏輯(避免同舷受⾵):
當主機故障且船隻失速時,絕對不能讓危險⽬標與本船處於同⼀
側受⾵舷。若危險淺灘或岸壁在左側,必須透過剩餘舵效或循環舵操作,將船體調整為右舷上⾵,讓船
隨⾵向與⽔流向右後⽅漂流,利⽤寬闊的⽔域遠離危險源。
漂流軌跡的物理規律:
左舷受⾵:
船舶會向左後⽅漂流。
右舷受⾵:
船舶會向右後⽅漂流。
動態夾⾓效應:
船艏向與流⽔(或⾵流合⼒)的夾⾓越⼤,船體橫向與後退的飄流速率與⾓
度就越⼤。
循環舵減速與轉向的操作價值:
在主機故障、動⼒盡失的瞬間,利⽤僅存的船速與循環舵(
Cyclic
Rudder /
點放操舵)技巧,強⾏控制並鎖定最後的船⾸向,是決定船舶後續漂流命運的關鍵。這能讓船
⻑在危急中「主動選擇」安全的漂流路徑,避開災難性的擱淺或碰撞
「主機故障(
Blackout/Engine Failure
)緊急操船與漂流控制」原理圖。
您的說明點出了⾮常關鍵的航海⼼法:在主機失效、船隻喪失動⼒(
NUC, Not Under Command
)
的瞬間,操船者利⽤剩餘舵效或船艏向的微⼩差異,決定船隻接下來的漂流軌跡。
以下為結合您提供的實務核⼼,重新對此圖進⾏的深度分析:
⚓主機故障緊急漂流機制分析
潮流與⾵向特性:圖中上⽅「
Tidal Stream
」代表⽔流(或⾵向)由北向南壓迫。
船舶失速橫⾵效應:船隻完全喪失動⼒後,最終必定會轉為「橫⾵橫流(
Beam to the
wind/stream
)」的狀態。但在完全橫過來之前,最初的船艏向(
Heading
)決定了船體哪⼀舷
先受⼒,進⽽決定向左後⽅還是右後⽅漂移。
�
�兩側情境:⽣死攸關的受⾵舷選擇
1.
左側情境:危險⽬標(已錨泊船)在左舷
錯誤決策(紫⾊路徑):主機故障時,船頭偏向左側,導致左舷受⾵
/
受流。船隻隨即轉為向左
後⽅側向漂流,直接撞上位於左側的危險⽬標,造成碰撞事故。
正確決策(紅⾊路徑):有經驗的船⻑在失速前將船頭帶向右側,使右舷受⾵
/
受流。此時船隻
會順著流向往右後⽅漂流,成功避開左側的危險⽬標。
右側情境:危險⽬標(已錨泊船)在右舷
錯誤決策(紅⾊路徑):船頭偏向右側,導致右舷受⾵
/
受流。船體開始向右後⽅⼤⾓度漂移,
最終不幸撞上右側的錨泊船。
正確決策(紫⾊路徑):控制船頭偏左,讓左舷受⾵
/
受流。船隻隨即向左後⽅漂流,安全通過
危險區域。
�
�實務操船三⼤⾦律(如您所述)
1.
橫⾵漂流規律:失速後必定橫⾵,左舷受⾵向左尾漂,右舷受⾵向右尾漂。
2.
流向夾⾓效應:船艏向與流⽔(⾵向)⾓度越⼤,船體受⼒⾯積越⼤,側向漂流的速度與⾓度
就越劇烈。
3.
避險避同舷:「危險在左,右舷上⾵;危險在右,左舷上⾵」。絕對不要讓危險⽬標與受⾵舷在
同⼀側。
這張圖充分證明了,在緊急⿊燈(
Blackout
)時,船⻑若能保持冷靜,在船隻還有最後⼀絲餘速與
舵效時「把船頭引向正確的⼀側」,就能利⽤⾃然的⾵流⼒將船隻帶離險境。
⼤型柴油機
Crashing Astern
緊急倒⾞機制
船⽤⼤型柴油機須利⽤壓縮空氣起動,原理是將壓縮空氣按柴油機各缸的點⽕順序引⼊氣
缸,壓縮空氣在缸內膨脹,推動活塞,使柴油機達到起動轉速,完成⾃動發⽕。壓縮空氣起動
的起動能量⼤,起動順序可靠,在緊急情況下,可⽤壓縮空氣進⾏煞⾞,適⽤於⼤型柴油機。
⼤型柴油機「
Crashing Astern
(緊急倒⾞)」的運作機理與安全限制:
⾼速時的保護機制(防⽌嚴重損壞):
當船舶處於⾼速前進時,若盲⽬扳動⾞令⾄
緊急倒⾞(
Crash Astern
),主機控制系統(
Safety Interlock System
)會強制拒絕
執⾏倒⾞動作,僅會切斷燃油供應。這是為了防⽌曲軸、連桿與軸系承受毀滅性的
巨⼤機械應⼒(反向扭矩衝擊)。此時若單靠⾃然降速,船舶往往會滑⾏⻑達
6
⾄
7
倍船⾝⻑度,因此必須同時配合舵效(如循環滿舵)利⽤⽔流阻⼒來協助減速。
壓縮空氣煞⾞的啟動⾨檻:
必須等到船速降⾄微進俥(
Dead Slow Ahead
)、且主
機無燃料供應下的轉速⾃然掉落⾄低轉速區(約
30 RPM
左右)時,控制系統才會
解鎖並啟動壓縮空氣緊急制動程序。
兩階段氣動煞⾞與反轉程序:
1.
正轉歸零:
利⽤⾼壓空氣灌⼊氣缸膨脹,強⾏將原本正轉的曲軸煞停⾄
0
RPM
。
2.
建⽴反轉與噴油:
再次引⼊壓縮空氣推動活塞建⽴反向轉動(負轉速),
當反轉轉速達到約
30 RPM
時,系統才會噴⼊燃油。
成功判斷:
若點⽕成功,轉速表指針會越過
30 RPM
並穩定攀升,即代
表倒⾞⽣效,可源源不絕輸出倒⾞動⼒;若噴油失敗,負轉速會再度掉回
零。
驚⼈的衝⽌距(
Head Reach
)數據:
當⼤型商船以全速前進時拉下
Crash Astern
(緊急
倒⾞),從下達指令到船⾝完全在⽔中靜⽌,往往需要前進⾼達
12
到
13
倍船⻑(
Ship
Lengths
)的距離。這項關鍵數據是依據
IMO
規範計算並強制張貼在駕駛台的實測資料。
「先停⾞、後倒⾞」的時間差:
由於主機保護機制的限制,在⾼速時拉倒⾞僅形同「
Ring
Stop Engine
(停⾞)」。單靠⽔流與螺旋槳阻⼒⾃然滑⾏,直到轉速降⾄可使⽤壓縮空氣煞⾞的
⾨檻前,船隻就已經⽩⽩前進了
6
⾄
7
倍船⻑;隨後經過氣動煞⾞歸零、建⽴反轉與點⽕倒
⾞,⼜會消耗掉後半段的距離。
尋求更短衝⽌距的戰術需求:
⾯對前⽅突發的淺灘、障礙物或碰撞危機,⻑達
12-13
倍船
⻑的衝⽌距往往是致命的。因此,純粹依賴
Crash Astern
緩不濟解,實務上必須結合其他⾼效
減速戰術(例如前述利⽤循環滿舵
/Zig-Zag
操舵產⽣的強⼤流體阻⼒,或果斷拋錨),才能將衝
⽌距壓縮到安全極限內。
在船速⼩於五節的船,舵效很差,要⽤緊急倒⾞來減速。
低速下的操作邏輯轉變:
當船速⼩於
5
節(或已降⾄微進俥速度)時,船舶失去⾜夠的動
⽔壓通過舵葉,舵效會變得極差。此時若再利⽤循環舵(
Zig-Zag
)製造橫向阻⼒來避碰或減速
已無實益,必須改以緊急倒⾞(
Crash Astern
)作為主要的減速與煞⾞⼿段,這對慢速航⾏中的
船舶(如接近領航站或準備下錨)特別有效。
「下錨」與「避碰」的倒⾞⽬的差異:
下錨減速:
倒⾞的⽬的是將船完全停住,並順勢建⽴微⼩的倒退速度(
Astern
Way
),以便讓放出的錨鏈能夠⾃然受⼒拉緊、發揮抓地⼒。
避碰減速:
倒⾞不單是為了讓船靜⽌,往往需要製造出實質的倒退速度,拉開與障礙
物的安全距離。
抵銷螺旋槳橫向推⼒(
Propeller Walk
):
當單槳船執⾏倒⾞時,側向⼒(
Sideways Force
/ Propeller Walk
)會強烈將船艉推向右側(右旋⾞)或左側(左旋⾞),導致船⾸朝反⽅向偏
轉。此時若正值低速進港或緊急避碰,單靠舵葉已無⾜夠⽔流產⽣轉向⼒(舵效極差),必須即
時點放、啟動船艏推進器(
Bow Thruster
),主動推動船艏抵銷偏航,確保船體在倒⾞過程中
維持筆直或預期的航向。
進港靠泊與狹窄⽔域的機動控制:
在靠泊碼頭減速或狹窄⽔道微調⾞令時,結合「倒⾞制
動」與「艏側推進器(
Bow/Stern Thrusters
)」的操作,能讓船⻑在低速或無前進動量時,依然
精準控制船舶的平⾏位移與轉向速率,避免因側向⼒過⼤⽽擦撞碼頭或鄰近船舶。
應急操船學的三⼤⽅法
應急操船時,有三個⽅法滿舵迴轉,緊急倒⾞與循環舵,
來處理空間不⾜的問題,本船可
能因為疏忽,進⼊前後左右都有船的空間,隨著船隻⼤型化,操船空間不⾜的情況,隨時都會
發⽣,⼀般滿舵迴轉,緊急倒⾞都是以聯合國海事組織的標準來測試的,這些資料必需張貼在
駕駛台的牆壁上,
讓當值海員與領港們參考,循環舵就沒有要求公佈,循環舵的優點最多,但
是充滿各種誤解,需要深⼊了解。
滿舵迴轉是最有效的減速措施,可以在最短的距離,減下最多的速度,⽽且可以創造最多
的正橫距離。都⽐其他兩種⽅法好,這個就是他的優點。其缺點是當船隻迴轉速率超過本船有
效控制的範圍,船隻就會失控,碰撞經常發⽣在滿舵迴轉後迴轉速率太⾼。
•
對超⼤型油輪
/
圓船系列,船隻⼀旦開始迴轉,要控制迴轉就⽐較⿇煩,或是無法控制,就
像過⼭⾞⼀樣,滿舵迴轉失控的危險,⽐超⼤型貨櫃船來得嚴重,只能眼睜睜的看碰撞發⽣。
•
雖然如此,在限制⽔域,還是應該⽤滿舵的舵⾓來啟動迴轉,雖然本船並不是要完成
90
度
以上的迴轉。舵⾓剛打到滿舵的時候,主要影響的是船尾的動態,舵⾓的⼤⼩,對於船隻整體
的迴轉還沒有多⼤的影響,只會加快產⽣漂流⾓與⽔流的阻⼒。
•
使⽤滿舵在迴轉的初始階段,只是創造船體的⾓度,來產⽣離⼼⼒,使船隻能夠在第⼆階
段繼續迴轉。本船船⾸向迴轉
10
度左右之後,船體在迴旋⽀點後的動量,與此時船頭受到⽔流
的阻⼒,會讓船隻繼續迴轉。
•
對於各種圓船,超⼤型油輪要停⽌轉動的時間,需要⽐超⼤型貨櫃船早得多。如果超級油
輪需要停⽌迴轉,反舵的舵⾓也要⽤的更⼤。
•
在實際的海上,我們看到油輪航⾏的時候,船⾸向改變的⾮常快,⽽且很難回到穩定的航
向,對地的航跡並不像⼤型貨櫃船那般的平順,猶如蛇⾏。
•
如果船⻑⾃⼰來操縱本船的船⾸向,這些
“
前置作業
”
,⽤多少舵⾓
?
何時回舵
?
何時壓舵
?
就要由船⻑來做估計,這些資訊,並沒有包括在駕駛台張貼的資料裡⾯。
短
•
停⽌迴轉的時候,需要使⽤多少反舵的舵⾓
?
這並不是⼀個常數,需要使⽤反舵的時間⻑
?
也是取決於很多因素。像是⾵⼒⽔流的⼤⼩跟⽅向,船隻的裝載,吃⽔,吃⽔差,岸邊地形
的影響等等。
迴轉的⼒矩⼤⼩有兩個顯⽰,⼀是迴轉的速率
RATE OF TURN
,⼀是漂流⾓
DRIFT
ANGLE
。
在迴轉的時候,我們可以在雷達或是阿帕的螢幕上,看出漂流⾓的顯⽰,漂流⾓是本船對
地的航向跟船⾸向之間的差別,這是
GPS
時代的產物,所以對漂流⾓的討論與應⽤,還不充
分。
迴轉的第⼀階段漂流⾓是幾乎沒有,因為船⾝沒有受到⽔流阻⼒。
到第⼆階段的迴轉,漂流⾓會開始增加到
10
到
20
度之間,對地航向
COG
就是我們船隻實際
前進的⽅向,也是迴旋曲線的切線⽅向。
漂流⾓是轉向時,留在原航線上的慣性。除⾮維持航向航速,或是維持航向加速,或是使
⽤另⼀側的迴轉來抵銷
(
循環舵抵銷
)
,如果放任不管,就會繼續偏移。
•
第⼆個就是船隻的迴轉速率,在操舵的舵機上或是駕駛台的抬頭指⽰器上,我們經常能看
到迴轉速率指⽰器,
在迴轉第⼀階段,迴轉速率少於每分鐘
10
度,
在第⼆階段迴轉速率⼤約是
30
度,
在第三階段,迴轉速率很可能就會超過每分鐘
30
度。
圓船的迴轉速率⼤於尖船,也就是油輪的迴轉速率⼤於貨櫃船,圓船可以達到每分鐘
60
度
以上,這取決於船隻⽔⾯下的船體的形狀。
船⻑應該知道,在什麼迴轉速率或是什麼樣的漂流⾓,本船就有穩舵的困難,無法穩定在
新的航向上,即使我們⽤反向的滿舵去壓制。
就算是同⼀條船在同樣的地點作迴轉,受到的外⼒,需要反舵的⼤⼩與時間,都不是⼀樣的,所以
在迴轉前,知道本船需要迴轉多少度
?
就⾮常重要,我們沒有辦法讓船隻說停就停,如果沒有隨時確認
迴轉速率與漂流⾓的習慣,要適時的停⽌迴轉在特定的航向,就需要操船的技術與經驗。
三⼤應急⽅法總覽:
⾯對空間不⾜的緊急狀況,可運⽤滿舵迴轉(
Hard-Over Turning
)、緊急倒⾞
(
Crash Astern
)與循環舵(
Cyclic Rudder
)來處理。其中滿舵與倒⾞的性能數據需依
IMO
標準張貼於
駕駛台供隨時參考。
滿舵迴轉的優缺點與⾵險:
優點:
是最有效的減速措施,能在最短距離內消除最多速度,並創造最⼤的正橫離岸
/
離障距
離。
致命缺點(迴轉失控):
當迴轉速率(
Rate of Turn, ROT
)超過控制極限時會導致失控。特別
是超⼤型油輪(
VLCC/
圓船系列)慣性極⼤,⼀旦迴轉速率過⾼便難以壓制,宛如過⼭⾞,碰
撞⾵險遠⾼於超⼤型貨櫃船。
滿舵迴轉的三階段動態與⼒學:
初始階段(第⼀階段):
剛打滿舵時主要影響船尾動態,透過創造船體⾓度來產⽣離⼼⼒,⽔
流阻⼒開始形成。此階段漂流⾓(
Drift Angle
)趨近於零,迴轉速率⼩於
10
度
/
分。
發展階段(第⼆階段):
船⾸向改變約
10
度後,迴旋⽀點後的動量與船頭受⽔流阻⼒使船體
持續迴轉。漂流⾓增加⾄
10°~20°
(對地航向
COG
與船⾸向的差值,
GPS
時代的重要導航指
標),迴轉速率約達
30
度
/
分。
⾼速階段(第三階段):
迴轉速率往往超過
30
度
/
分(圓船
/
油輪甚⾄可達
60
度
/
分以上)。
關鍵控制指標(
ROT
與
Drift Angle
):
迴轉速率(
ROT
):
可從駕駛台轉向速率指⽰器讀取。
漂流⾓(
Drift Angle
):
船⾸向與對地航向(
COG
)的夾⾓。若放任不管,會帶著旋轉慣性持
續橫向偏移。
實務要求:
船⻑必須清楚掌握本船在特定
ROT
或漂流⾓下會失去穩舵能⼒的臨界點。反舵煞
⾞所需的時間與舵⾓不是常數,極度依賴⾵流、裝載、吃⽔差與岸形,必須透過經驗精準預判
「轉向⽬標⾓度」與「提前回舵時機」。
如果讓船時,我們要迴轉到與⽬標船的航向平⾏,或是靠碼頭時,要停平靠,漂流⾓就會
對我們好不容易穩定下來的船⾸向,造成⼀些⿇煩,其實發⽣碰撞的時候,只要還有漂流⾓,
就是還有橫向速度,船⾸向跟船體前進的⽅向不⼀樣,雖然表⾯上看起來,船⾝已經穩定在需
要的⽅向,可是橫向的碰撞仍然會發⽣,這個在應急操船,尤其是特別困難,除⾮有⾜夠的時
間,來消除這些我們不需要的橫向速度
(
漂流⾓)。
近年來,最出名的是
2020
年
MILANO
BRIDGE
進釜⼭港右轉調頭失敗與
2021
的
OOCL DURBAN
在⾼雄港
。這與前⾯超⼤型貨櫃船
擱淺⼀樣,同樣是無知造或。
在不緊急的狀況,試著在迴轉的每⼀個階段,正舵,然後讓船隻⾃⾏迴轉,是⼀個很好的
實務,可以讓我們知道本船的迴轉性能,當我們需要⾮常精確的控制船⾸向。這個測試是在三
個階段中正舵後,讓船隻⾃⼰去轉,可以給我們⼀個簡單的概念,對於本船的迴轉穩定性有個
瞭解。
動態穩定的船是在轉動⼀個⾓度後正舵,迴轉速率會慢慢歸零,穩定在新的航向上,也就
是船⾸向不會繼續迴轉,迴轉速率能夠歸零。
如果是動態不穩定的船,雖然迴轉速率會減少,但是會留下⼀些殘餘的迴轉速率,也就是
會繼續轉向,殘餘的迴轉速率在向左轉時,或是向右轉時是多少
?
可以指⽰本船不穩定的程
度。即使是在正舵後,仍然有迴轉的速率,或是漂流⾓。
知道本船的動態穩定性,在迴轉的時候,可以⽤來決定在什麼時間?⽤多⼤的舵⾓,或是
反舵?來控制本船的迴轉,不會失控,不要忘記船可能會繼續迴轉,即使已經使⽤反向的滿
舵。
下了舵令之後,船⻑可以檢查⼀下迴轉速率的指⽰,是增加或是減少?這是⼀個良好的實
務,舵⼯可能使⽤錯誤的滿舵,在這種關鍵的時刻,船⻑檢查⼀下迴轉速率,是⼩⼼謹慎的優
良船藝。
漂流⾓(
Drift Angle
)隱藏的撞擊殺機:
當船舶在讓船或靠碼頭停平靠時,即使表⾯上船
⾸向(
Heading
)已經轉到與⽬標平⾏或對準碼頭,只要漂流⾓尚未歸零,船體就依然帶有「橫
向滑⾏速度」。這正是許多碰撞與撞擊碼頭事故的元兇(如
2020
年
MILANO BRIDGE
進釜⼭港
與
2021
年
OOCL DURBAN
在⾼雄港的事故教訓)。應急操船時,必須預留⾜夠時間與空間來
徹底消除這項橫向殘餘動能。
動態穩定(
Dynamically Stable
)與不穩定(
Unstable
)船型的判別:
在⾮緊急狀況下,
透過「轉向後將舵放正(
Midships
),觀察船⾸迴轉表現」可以測試本船的動態穩定特性:
動態穩定船:
正舵後,迴轉速率(
ROT
)會逐漸衰減⾄零,船⾸⾃動穩定在新航向
上。
動態不穩定船:
正舵後,雖然
ROT
會減弱,但會殘存部分旋轉慣性繼續向原⽅向偏
轉。船⻑必須熟知本船殘餘
ROT
的數值,以此作為預判何時該「提前反舵、⽤多⼤
反舵⾓」的關鍵依據。
船⻑的關鍵檢查優良船藝:
下達舵令後,當值船⻑隨時核對「轉向速率指⽰器(
ROT
Indicator
)」數值是增加還是減少,是防範舵⼯誤打反舵或操舵失誤的最後⼀道安全防線。
應急操船:循環舵
循環舵結合了減速跟轉向的優點,在緊急的時候,是⽐較有效的⽅法。但是這需要有⼀些
正確的操作步驟,才能產⽣功⽤。作為⼀個船⻑,我們需要瞭解所有的緊急操船的⽅法,使⽤
時的時間跟空間的限制,在避碰時,⼀個適任的當值船副,最少在
6
分鐘之前,需要採取避碰⾏
動。在船⻑級,要採取避碰的時間,即使是碰撞前
3
分鐘,也要能夠採取正確的⾏動,這並不是
船⻑的選擇,這是船⻑所要⾯臨的真實狀況。
•
船⻑可以運轉的時間,是在碰撞的
3
分鐘前,要使⽤阿帕的
3
分鐘真運動向量線作為碰撞
線,來決定碰撞點與碰撞危機。
•
對⼀條⼤型油輪,
3
分鐘的時間,⾜夠完成
3
階段的迴轉,對⼀條⼤的貨櫃船,
3
分鐘就不
太⾜夠。
•
無論如何,在轉向
3
分鐘之後,能否穩定住船隻的船⾸向,是船⻑對迴轉性能的瞭解,技
術跟本能,與在現場反應的直覺
(KUP)
。因為現場的天氣,⾵向,⽔流,船隻的密度,可能每⼀
次都不⼀樣。這就是⼈腦⽐電腦強的
“
潛意識
”
,能配合迴轉的環境參數,做出不同的操縱。
•
循環舵的操作,需要
3
到
4
分鐘的時間,才能夠完成它的操作。這是它需要的時間限制,分
解來看,就像本船必須使⽤
3
次的滿舵迴轉,然後每⼀次滿舵需要做到第
1
階段的迴轉。也就是
連續做
3
次船頭開始反向轉向。
我們作為海員,對⽬標的距離⽐碰撞的時間更為敏感,時間是看不到摸不著,⽬標的距離
卻是顯⽽易⾒,循環舵需要的距離,是本船⻑度的
6
到
7
倍,才能夠有效的制動本船。
•
滿舵迴轉,本船可以在
3
分鐘左右完成
90
度的迴轉。使⽤循環舵
3
分鐘,本船可能仍然在停
船位置的半路上,正在使⽤半速前進,或是對我們的原始航線,取得⼀些正橫距離。
•
操作循環舵到⼀半時,⼤概是前進
3
倍船⻑的距離,本船正在使⽤第
1
個反向的滿舵,就像
上圖形的警急操船,這是減速最有效的階段,循環舵的原理是利⽤⽔流的阻⼒,擋掉本船的對
⽔速度,本船船殼的作⽤就像⼤型的擋板,使船隻停⽌在⽔中。
•
第⼀個循環舵使⽤左滿舵或是右滿舵?很重要,因為後續的動作,都無法改變此時決定後
的命運,第⼀個舵取決於本船旁邊的航⾏障礙,哪⼀舷較為清爽。
•
使⽤循環舵時,過度迴轉不⼀定
OK
,使⽤第⼆個反向滿舵時,船⻑應該檢查迴轉速率是否
正在減少,如果船⻑可以確定本船的迴轉速率已經慢慢降低到
0
,就可以證明本船是在他的控制
之下。
•
循環舵並不需要,每次都要向左右舷轉向超過
10
度以上,才去壓反向的滿舵,只要⾮常⼩
的鋸⿒形操作,像是向左右兩舷各作
5
度的轉向,就可以⽤來降低本船的速度。
時間與空間限制:
避碰時間窗:
雖然適任船副應在碰撞前⾄少
6
分鐘採取避碰⾏動,但⾝為船⻑,往
往需⾯臨碰撞前僅剩
3
分鐘的極端殘酷現實。此時必須利⽤
ARPA
雷達的「
3
分鐘真
運動向量線(
True Motion Vector
)」精準判定碰撞點與危機。
船型差異:
3
分鐘的時間⾜夠讓超⼤型油輪完成
3
階段迴轉,但對⼤型貨櫃船⽽⾔往
往時間不⾜。
空間距離:
⼈類對「距離」⽐對「時間」敏感;循環舵完整操作需要耗費約
3
⾄
4
分鐘,且⼤約需要
6
⾄
7
倍船⻑的縱向推進距離才能有效制動本船。
核⼼運作原理(⽔流阻⼒煞⾞):
循環舵的本質是連續進⾏
3
次類似滿舵迴轉的第⼀階段
操作(連續三次讓船頭反向轉向)。在操作到⼀半(約前進
3
倍船⻑距離)正值第⼀個反向滿舵
時,是減速最有效的階段。其原理是利⽤傾斜的船殼作為巨⼤的⽔下擋板,藉由強⼤的橫向⽔
流阻⼒來「刷掉(擋掉)」本船對⽔速度,達到減速效果。
關鍵操作步驟與戰術決策:
第⼀舵的⽣死抉擇:
⾸次下達左滿舵或右滿舵⾄關重要,⼀旦決定便無法回頭。⾸要
依據是本船兩側的航⾏障礙物,哪⼀舷較為清爽(
Clear
)就往哪⼀舷打舵,絕對不
能讓危險⽬標與⾸舵⽅向同側。
控制⼒的驗證:
當執⾏第⼆個反向滿舵時,船⻑必須透過轉向速率指⽰器(
ROT
Indicator
)嚴格檢查迴轉速率是否正在衰減。若能確定
ROT
順利歸零,即代表本船
完全受控。
微調式循環舵:
循環舵並不⼀定要每次都把船⾸轉向超過
10
度才打反舵。在實際操
作中,透過左右各
5
度左右的微型鋸⿒形(
Zig-Zag
)操作,就能達到顯著降低本船
對⽔航速的⽬的。
現在基隆領港的說法是,在港裡⾯的空間有限,循環舵使⽤左滿舵或是右滿舵後,只要船
頭開始向左右轉,就⽴刻壓反向的滿舵,來改變原來的迴轉趨勢,也就是看到迴轉速率顯⽰
是,剛由紅變綠時
(
開始向右轉
)
,就壓左滿舵,當迴轉速率顯⽰開始由綠變紅時
(
開始向左轉
)
,
就壓右滿舵,來回四次,速度可以降低⼀半,
10
節可以減到
5
節,依照⼤陸的講法,
5
節以下,
就是安全速度。
VSZZ
就是
IMO
推薦,⽤來取代⼤⾓度的循環舵操作。
在這個案例,本船可以使⽤兩種變通的⽅式,
第
1
就是⾮常⼩的⾮常⼩的鋸⿒形操作
VSZZ
:
Very Small Zig Zag
,使⽤⾮常⼩幅度船⾸
向的循環改變,取代傳統三個
10
度轉向的循環舵操作,也許
10
次左右,來取代傳統的扇形船⾸
向的改變,
第
2
循環舵的替代⽅案,是左右不平衡的循環舵操作,在第⼀次使⽤右滿舵的時候,向右
舷轉到原航向的
5
度就好,然後向左舷轉向的時候,轉向⾓度可以放⼤到原航向的左舷
10
度,避
讓右舷的船隻,只要注意迴轉速率的變動,經常⼩⼼,不要有過度迴轉或是迴轉速率太⾼產
⽣。
我們在使⽤循環舵時,不單要注意航向的改變,同時對於天候因素,本船的操縱性能,或
是避碰的⾓度等等,這些都要在我們考慮的範圍,向上⾵迴轉的舵效總是⽐下⾵好,要向下⾵
啟動迴轉⽐較難,船⻑是不是有檢查漂流⾓是多少?左舷的漂流⾓是否⼤於右舷的漂流⾓?我
們對這⼀切細節的注意⼒,注意的時間點?舵⾓的⼤⼩?船體的反應等等,對我們的操船,都
會有很⼤的影響。
基隆引⽔⼈實務與「紅綠燈」判斷法:
在港內狹窄空間中,引⽔⼈常採⽤敏銳的動態回饋
來操作:當看⾒轉向速率指⽰器(
ROT Indicator
)顯⽰剛由紅變綠(代表開始向右轉)時,⽴
刻果斷壓左滿舵;反之當轉向速率由綠變紅(開始向左轉)時,⽴刻壓右滿舵。如此連續來回
約四次,即可將航速⼤幅削減⼀半(例如將
10
節降⾄
5
節),達到進⼊⼤陸航海實務所謂⼩於
5
節的「安全減速區」。
VSZZ
(
Very Small Zig-Zag
,極⼩鋸⿒形操作):
這是
IMO
推薦⽤來取代傳統⼤⾓度循環
舵的現代替代⽅案。它捨棄了傳統動輒
10
度以上的⼤幅度扇形轉向,改以⼗次左右、極⼩幅度
(如左右各
2
⾄
5
度內)的連續微幅操舵,在不⼤幅改變船⾸向與侵佔橫向安全空間的前提
下,透過頻繁的舵葉阻⼒剝離船速。
不平衡循環舵(
Unbalanced Cyclic Rudder
):
當港內避讓空間受限時可採⾏的變通戰
術。例如:第⼀次右滿舵時,為了避開右舷障礙,僅讓船⾸向右偏轉
5
度即回舵;隨後向左舷
轉向時,再將⾓度放⼤⾄
10
度。此法兼顧了空間閃避與減速需求,但核⼼關鍵依然是隨時監控
ROT
,嚴防過度迴轉(
Over-turning
)失控。
⾵流環境與漂流⾓的物理限制:
實際操船時必須將外⼒納⼊計算:向上⾵⽅向迴轉的舵效
通常優於向下⾵,要強制向下⾵啟動迴轉相對困難。同時,船⻑必須隨時監控左右舷的漂流⾓
(
Drift Angle
)差異(例如確認左舷漂流⾓是否⼤於右舷),並將⾵向、⽔流、吃⽔差及轉向速
率等所有細節納⼊綜合決策,才能在港內極限空間中安全脫困。
根據您提供的圖表數據(以⼤型船舶滿載狀態為基準),我們可以從橫向避讓距離、縱向衝
程變化、船速損耗以及最終航向偏移四個維度,來精確分析左圖使⽤「反覆滿舵避讓
(
RUDDER CYCLING
)」的實際效果與限制:
1.
顯著擴⼤橫向避讓距離(最核⼼效果)
數據表現:圖中橫軸以「鏈(
Cables
,
1
鏈
185.2
公尺)」為單位。當船舶在第
1
分
鐘由右滿舵改為「滿左舵」後,船體因強⼤的橫移慣性,使避讓航向(紫紅⾊軌跡)
向右側⼤幅盪出。
最終效果:在第
3
分鐘恢復穩舵時,新的避讓航線與原始計畫航線之間,製造出了將
近
4.2
個鏈(約
780
公尺)
的橫向安全間隔。這在狹窄⽔道或緊急避讓時,能提供
極為寶貴的正橫避讓空間。
縮短縱向衝程與爭取反應時間
對⽐傳統操船:⼤型船隻若僅採取「減速停⾞」,因慣性極⼤,往往需要前進數公⾥
才能減速。
此法效果:左圖顯⽰,從
0
分鐘開始操舵到第
3
分鐘完全恢復原航向,縱向⾏進距離
約為
10.5
個鏈(約
1.95
公⾥)。反覆打滿舵會迫使船體發⽣嚴重的「橫傾與橫移」,
船側受⽔阻⼒⼤增,能在極短的時間內強⾏壓低船隻的前進速度(通常可瞬间削弱
30%
以上的縱向速度),進⽽爭取更多應變時間。
軌跡⾮對稱性:無法直接回到原計畫航線上
這是實務上最容易被忽視的特點:
盲點:許多⼈誤以為「先右打、再左打」之後,船隻會像汽⾞變換⾞道⼀樣,回到原
本的直線航道上。
實際結果:圖中清楚顯⽰,在第
3
分鐘船隻雖然「恢復原航向」(即船⾸向與原航向
平⾏),但整條船的航跡已經徹底平⾏位移(
Offset
)到了原航道的右側。此時船隻
正沿著⼀條全新的「避讓航向」前進。
操作時序與舵令時機(
Timeline
)
0~1
分鐘:最初的右滿舵主要是讓船頭避開正前⽅的碰撞區域,並開始累積橫移能
量。
1~3
分鐘:改打「滿左舵(
ROT=20
)」,這個動作⾮常關鍵,它負責踩住剎⾞並修正
船頭,阻⽌船隻無限向右旋迴,迫使船體側著往右前⽅「甩」出去。
3
分鐘之後:船隻穩舵,沿著新航線繼續前進。
�
�實務總結
反覆滿舵避讓(
RUDDER CYCLING
)是⼀種「以速度換取空間」的⾼階應急操船法。它
的效果是⽤最短的時間榨出最⼤的橫向位移,並強⾏迫使船速下降。
⼤⾵浪中操船
:
強⾵急流進基隆港
從外海進基隆港的減速操船,有強勁的東北⾵
(
⿈⾊箭頭
)
,如下圖
•
在位置
1
的時候,本船要穩定在船艏向上
(
迴轉速率
=0)
時,才能停⾞。先停⾞,再回舵。
•
東北⾵的時候,船隻向上⾵轉向容易,也就是向左轉快,向右轉慢,所以⼀有左轉趨勢,
換成迴轉速率來說,就是⼀有左轉的迴轉速率,就快⽤右滿舵來壓,但是沒有俥葉的排出流,
右滿舵的效果有限,船位很可能就偏往上⾵,如同位置
2
。
•
是否船位也有可能,被⾵吹向下⾵
?
這當然也是有可能,畢竟⾵是從上⾵來的,怎麼會,
船位反⽽跑到上⾵去了,這就是船速低時,無法壓住迴轉速率,船艏繼續向上⾵轉,雖然有向
下⾵漂流的趨勢,但是船位還是往上⾵移動。
•
對船位的掌握,以前也是領港的飯碗,沒有把握的時候,就要有兩個領港,來相互確認,
現在有了
COG
對地速度向量線,看船位就如同上帝,⾼⾼在上,⼀⽬了然,還可以把船頭船尾
的形狀秀出來,有了
ECDIS
的俯視圖,每個船⻑,都有上帝之眼,要多加利⽤。
•
操船的重點是,保持在預定的航道上,如下圖,船隻始終都在正確的航線上⾏進,⼜能夠
適時把速度減下來。
東北⾵進基隆港,右圖本船船位
1
時。應該盡量搶上⾵,本船船位
2
與
3
是正確操作,船艏向
與船隻移動⽅向
COG Course Over Ground
不同,他們的夾⾓,就是漂流⾓
DRTFT ANGLE
,船
隻的對地速度向量線
COG
所指的⽅向,就是我們要前往的⽅向。
本船船位在
4
,
5
,
6
是錯誤操作,要靠東碼頭,卻被⾵吹到西碼頭,動彈不得。
⼀、
核⼼操船盲點:為什麼低速時船反⽽「逆⾵」往上⾵跑?
⽂字中提到⼀個看似反常、卻是實務上最常發⽣的物理現象:明明⾵從東北(上⾵)吹來,船位不
往下⾵漂,反⽽跑到上⾵去(如左圖位置
2
)。
物理機制(⾵壓轉矩):東北⾵吹襲船體時,⾵⼒對船體產⽣的合⼒作⽤點通常位在迴旋⽀點
(
PP
)之後,這會給船隻⼀個強烈的「迎⾵轉向⼒矩」(船頭極度想向左舷
/
上⾵轉)。
減速停⾞的代價:在位置
1
時,如果船⻑在船頭還在左轉、迴轉速率(
ROT
)未歸零時就急
著停⾞,沒了⾞葉排出的動態⽔流(
Propeller slipstream
),舵效會瞬間暴跌。此時即使打滿
右舵,也壓不住強烈的左轉慣性。
結果:船頭持續硬⽣⽣往左(上⾵)轉,即便整艘船因為⾵阻也在向下⾵漂移,但船艏向的偏
轉會直接把船整艘「帶往上⾵側」(左圖位置
2
),導致航跡偏離計畫航線。
⼆、
正確與錯誤航跡的科學解構
1.
右圖
1 ➔ 2 ➔ 3
:搶上⾵與「漂流⾓」的正確應⽤
操作要領:東北⾵進港,船⻑必須主動「搶上⾵」。
上帝之眼的科學看守:透過
ECDIS
,船⻑可以清楚看到船艏向(
HDG
,船頭指的⽅向)與對
地速度向量線(
COG
,船隻真正前進的⽅向)分道揚鑣。
漂流⾓(
Drift Angle
):這兩條線的夾⾓就是漂流⾓。船隻看似以斜著、橫著的姿態前進,但
只要控制
COG
向量線始終黏在預定航道(綠⾊虛線)上,船隻就能⼀邊抵抗強⾵、⼀邊安
全、適時地把速度減下來,順利切⼊東碼頭。
右圖
4 ➔ 5 ➔ 6
:未搶上⾵的災難軌跡
操作失誤:在位置
4
時,船隻採取正對航道(無預留漂流⾓)或未能成功壓住迴轉速率。
結果:船隻完全喪失了對抗東北⾵的橫向分⼒。在位置
5
與
6
的過程中,整艘船直接被強⾵
「橫向吹襲」,⼀路壓往下⾵側。當船體被吹到西碼頭時,由于失去了調整空間與⾜夠的舵效
速度,最終陷⼊癱瘓、動彈不得。
三、
現代航海科技帶來的操船⾰命
誠如您所⾔,過去掌握這種微妙的平衡是⽼領港或資深船⻑的「獨⾨飯碗」,極度考驗海上眼⼒。然
⽽現代化駕駛台給了船⻑極⼤的優勢:
1.
動態預判:
ECDIS
不僅顯⽰⼀條線,還能將船頭船尾的真實輪廓(
Ship Contour
)秀出來,
操船者能預判幾分鐘後船尾會不會掃到防波堤。
2.
科學減速:只要監控迴轉速率(
ROT = 0
)穩定後,再實施停⾞,並緊盯
COG
向量⻑度的縮
短(減速),就能徹底杜絕盲⽬停⾞導致的船頭失控。
落潮流東北向進基隆港
進防波堤⼝⼦或⼤⾓度轉向,需要維持航向,⼜要維持船位,就要有預留舵效的觀念。如
下圖,本船接近防波堤,流⽔在位置
1
與位置
2
,⽅向相同,⼤⼩卻差很多,這是因為在位置
1
防
波堤外,流⽔不受空間限制,流速較為和緩。在位置
2(
防波
)
堤⼝時,流⽔受防波堤限制,空間
壓縮到堤⼝上,流速急速增加。
•
在位置
1
防波堤外,對船體來說,船頭船尾都受到流⽔推⼒,所以船艏要向防波堤的上流
修正,但是迴旋⽀點在船艏後的
1/4
船⻑處,船艏本來有向上流轉的趨勢,但是船體卻整個被流
⽔,帶往下游。
(
⽔流的⼒道與⾵⼒作⽤的部位不同,⽔流作⽤在船體的⽔下部位,船隻⽔下的體積是中間
胖兩頭尖,⽔流很容易作⽤到船的重⼼,造成船⾝往下游漂移。⾵⼒作⽤在船體的受⾵⾯,受
⾵⾯船頭船尾前後都很平均,⾵⼒作⽤在
PP
迴旋⽀點後⾯⽐較多,造成船艏向上⾵迴轉快,船
隻往上游開去。
)
•
在位置
2
的堤⼝上,流⽔受防波堤限制,空間壓縮到⼝⼦上,流速急速增加。各位仔細
看,此時所有的流⽔,都作⽤在轉⼼
(PP
迴旋⽀點
)
的後⾯,就是船尾啦,這是不是⽕上加油,
⽔流急⼜單壓船艉⼀邊。
•
此時再打滿舵,⽤⼤⾞都穩不住,穩不住就不能停⾞,不能停⾞,就會衝過頭,到位置
3
•
正確的操作
:
要加上船速與船位的考慮
舷
1.
在位置
1
防波堤外,船頭船尾都受到流⽔推向下流,所以船位要向防波堤的上流開
(
本船左
)
,這時的船速,⼀般都是減速或慢速
(SLOW AHEAD)
,利⽤船艏向來抵抗流⽔
(SETTING)
。
船位是寧上
(
流
)
勿下
(
流
)
,也就是寧可偏向上游,也不要被推到下游。
2.
⾒圖上位置
2
,船位先靠右,距離堤⼝
1.5
⾄
2
倍船⻑時,本船開始加俥加舵,等船頭進了
堤⼝,打⼀點左舵,帶著慢速左轉慣性過堤⼝,船尾受左舵⼒往右舷移動,右船尾受流⽔向左
舷推頂。
