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第三章 : 避碰的空間差

潛在的碰撞點就是某些有可能同時到達的共同空間。

 

一條長300米，寬32米的船，在海面上航行，任何時候都會佔據，300米長乘上32米寬的空間。另一條150米長、20米寬的船，任何時候也是會佔據，150米乘上20米寬的空間。如果這兩艘船的航線從不相交，兩條船之間就不會有碰撞危機。任何兩條船航線相交的點，都是潛在的碰撞點。潛在的碰撞點就是某些有可能同時到達的共同空間。

如果碰撞危機確實存在，表示兩船會在同一時間到達潛在的碰撞點。避免這些航線的相交，將有助於減少碰撞危機的發生。如果兩條船航線相交，另一條船可能繞路，以避免航線重疊的空間。這是個避免碰撞的第一個觀念。在這一章節裡，我們將學習觀測與感知，繞路時相對位置的改變，例如，當讓路船採取繞路避讓時，兩船佔據相對空間的改變。

線性空間的改變

某輪採取手操舵，避讓正船頭150米距離的目標，當船成功的向前移動了200米後，船頭沒有發生碰撞，但她還是撞到了這個目標。這有沒有可能？當然有，這150米是從正船頭直線測量到目標的距離。如果船的全長是285米，它還是有機會在船的後部撞到這個目標。所以說，船必須成功的向前運動150+285=435米才不會撞到這個目標，然後方能說是達到“目標完全清爽”(All Clear) 。

圖3-1 (一次性用舵迴轉曲線圖)

當我們採取避碰措施時，我們要意識到整條船的空間。只有考慮到目標的直線距離是不夠的，讓路船採取避讓措施的有效性，是受到船隻迴旋性能的限制。

如果我們想用舵，去避開危險的碰撞空間。我們應當對用舵時船體的一些反應，具有相當的基本認識。現在讓我們看看高速船多舵角迴旋曲線圖，一條特定船舶，(這是一條單螺旋槳固定螺距，單俥單舵的高速船，其他船隻的構造，可能會有不同的特性，讀者需要用他們自己的知識，然後去做適當的修正)，在使用不同的舵角迴轉時的特性。現在讓我們仔細研究這個轉向弧線(迴旋支點的迴轉軌跡)。有四條藍色的弧線，是船舶用5度，10度，20度，30度舵角轉動時，迴旋支點的迴轉軌跡 (從內到外)。各條虛線是表示，船首轉動到20度，30度，40度，50度…時，船隻的迴旋支點的位置。

圖3-02   高速船迴旋半徑圖

請參見上面的圖表，船隻以正北的航向航行(紅色為航向線)，我們可以把迴轉的過程(藍色為迴轉軌跡)，分成三個階段；

第一階段：當舵角轉到定位的時候，因舵板離開了舯線，左右舷的水下壓力場(用舵的這邊是正壓推力，用舵的另一邊是負壓吸力)，開始不平衡，但會有一段停滯的時間，這時候船隻似乎完全沒有反應，船頭仍沿著原航線前進，船尾因舵角的橫向推力作用，被推向用舵的反側。船體受水流的阻力，會像用舵的內側傾斜，船頭不動船尾動，這是因為壓力場的不平衡，是由船艉開始累積的。船艉是被舵角的推開，推開至原來4分之ㄧ船寬的位置。

圖3-03   兩舷壓力場的不平衡

第二階段：舵角橫向推力的作用，帶船艉離開原航向，船隻主機的推力向前，兩舷壓力場的不平衡，使得水流阻力不在中線上，阻力與推力作用不在同一線上，產生了迴轉力距，本船的艏向開始改變，迴旋支點離開原來的航線(這一點叫做轉折點)，但是受壓力場作用的船尾，仍然大致沿著，原來的航線前進，這時船體上半部，會因離心力的作用，向用舵的相反一舷傾側，船頭動船尾不動，迴轉速率開始加快。

第三階段：船隻的艏向，開始以固定的速率迴轉，然後船頭船艉已經離開原來的航線，就是在這一個階段(第三階段)，船隻才能得到離開原航線的正橫距離，以避讓他船。

這三個階段，我們現在的描述比較簡單，是為了方便記憶，總的來講，在第一階段迴轉，船頭船尾都會留在原來的航線上，船頭不動船尾動。這時候如果發生碰撞，一定是撞到船頭附近，如鐵達尼號撞冰山。大部分時候，此種碰撞，瞭望都存在著人為的盲區，先是視而不見，後來沒時間轉向，離開碰撞區域。

在第二階段迴轉，船頭已經離開原來的航線，但是船尾還是停留在原來的航線上，船頭動船尾不動。這時候的碰撞點，都是撞到船尾部位，如歌詩達協和號擱淺撞山。大部分時候，此種碰撞，都存在著人為的操船不當，沒有把船艉控制好，因此艉部甩向碰撞區域。因為距離近，想要避碰，需要有很高技術要求。

要到第三階段迴轉，本船船頭船尾都能夠離開了原來的航線時，我們才有可能去閃避，在船頭的小船或者是浮標。如果是遭遇到其他較大的船隻，這時候就要看我們採取的避碰行動，是不是及早，動作是不是夠大，能否製造出足夠的避碰空間，不然還是會有碰撞的危機。除了沒有及早行動，以致於沒有足夠的避碰空間，還有可能因人為的誤判，不該撞船的，卻自己往碰撞區域轉向，造成不必要的碰撞。不管是對誰，相信這都是最扼腕的時候。

有此三者，碰撞原因，人為的盲區、操船不當和誤判，但牽涉的技術層面太高，對在職海員，便會感覺困難，但是事實就是事實，就像成為金牌選手，我們不見的會贏，就像任何一項技藝，它也不見得會有回報，當成心靈的滿足，也未嘗不可，很多時候，這是我們一生的驕傲，我們不希望留下任何陰影。

首先我們需要能建立，對空間的警覺性：我們需要能掌握，在避碰操作時，全船整體的感覺。

一條船我們要分成三個部分去關注，船頭、船尾與迴旋支點。

第一階段迴轉撞船頭(鐵達尼號)，第二階段迴轉撞船艉(歌詩達協和號)，第三階段迴轉撞船舯。當然這是通論，但前兩階段的準確率很高。另外一個重點是轉折點，船頭的艏向開始改變，離開原來航線的這一點，因為這是真正產生實際避碰功用，開始作用的這一點。不知道轉折點，就不知道如何避碰與迴轉。現在操船理論已經注意到迴旋支點，但對轉折點的討論卻沒有。再看下圖3-4，轉折點是在0.25海浬處，這是一個極限，任何舵角與操作都無法避讓。

圖3 -04  高速船不同舵角的迴轉軌跡

任何船隻只要是在轉折點的距離內，碰撞已是無可避免。

假設有一條285米長的貨櫃船(巴拿馬極限型)，船隻的迴轉圈，一般是沿著船隻的迴旋中心繪製(迴旋支點pivot point PP，就是船隻在用舵迴轉時，船的中線上，沒有正橫向量的那一點)。迴旋中心在本船的位置，在船隻前進的時候，從船頭算來，大約是四分之一船長處。假設船長是285公尺，迴旋支點將會是，在285的四分之ㄧ處，從船頭算來，大約72米或公尺(285/4=72 m)。

最近的研究顯示，船隻的速度跟它的迴轉軌跡大小是不相關的，一般人的直覺反應是認為，船的初速越高的時候，它的迴旋軌跡就會越大，事實上船隻的初速，跟他的迴旋軌跡無關。船隻的初速，只能影響到完成迴轉，所需要的時間，每條船的操縱特性都不一樣，所以船長必須用他自己的知識與海上的實際觀察，去評估迴旋三個階段軌跡的實際距離，是幾倍的船隻長度。10年前，這會是一項很困難的工作。現在船長們，只要能善用電子海圖的備份資料，就可以輕易的知道，本船的操縱性能。

依照老一輩的講法，大船的慣性比較大，小船的慣性比較小，所以在操縱大船的時候，與小船不同，要提早行動，這是泛泛之論。這種講法不能說是錯，但是沒有把真正的差異說出來。

依照IMO MSC.137(76)決議對船隻的操縱性能規定，是以船隻的長度為標準，例如：使用滿舵迴轉時，任何船隻都要能在，本船4.5倍船長的前進距離內，完成90度的迴轉。

大小船的迴轉軌跡差異，是由本身船隻長度的不同所決定，不是可以用慣性，去含糊帶過就可以。(如果慣性是由船隻的動量或速度而來，因為船隻的初速，跟迴旋軌跡無關，慣性的說法根本是錯的，真正的原因是船在水面下的形體、船寬、吃水、舵板角度、舵板面積、船速與水的阻力，所造成的合力場所決定的。很多人會無法瞭解，這並不重要，它是可以跳過的，這只證明你不是最好的，所以更需要及早準備，來面對未來的挑戰)

在上面這個圖表裡面，每一個階段可以用0.25海浬(約 0.25 海浬, 463 公尺)去代表兩倍船長(船長231公尺)的前進距離(白色弧線)，這只是為了我們方便討論，跟船上的實際迴轉半徑不一定相同。不管怎樣，船的迴旋半徑的大小與船隻的長度，密切相關。每一個迴轉階段，需要的前進距離假定是兩倍船長。這是為了簡化我們的討論，我們會使用兩倍船長，去代表每一個迴轉的階段，也就是每一個階段0.25海浬都是兩倍船長，要完成三階段的迴轉，需要6倍船長的前進距離(約 0.75 海浬, 1389 公尺)。

在用舵後，2倍船長之內的初期迴轉

在這個階段的前進距離，是兩倍船長(在0.25海浬的距離)，不論我們使用了多少舵角，去改變方向，船頭船艉與迴旋支點的軌跡，幾乎都是沿著原航線前進不變的。請注意，這四條藍色迴轉軌跡線，是不論左舵或右舵？5度10度或滿舵？在這個階段，迴轉軌跡線與原來航線(向正北的紅線)都是相重疊的。這代表船體的運動，從船頭到船尾，在這個階段，都是在原來的航線上。在這個階段，想要用任何舵角的操作來做避碰，都是無效的。這是我們的死穴，表示在任何時刻，我們都需要避免任何目標進入，否則就會出事。

事實上，船體還是有一些小的變化，轉向時，當船舵剛開始到達我們要求的舵角時，船艏會向迴旋支點軌跡線的內側移動，船艉相反的，受到舵板的作用，會向迴旋支點的軌跡線外側推出，船艉向轉舵的相反方向移動，這叫Side Kick船艉反。船艏在迴旋支點的前面，四分之ㄧ船隻長度的地方。船艉在迴旋支點的後面，四分之三船隻長度的地方。所以船艉反移造成的橫向距離是船艏的3倍。如下圖，船艏在原航線上，但船艉向船艉反移動Side Kick。這個作用，在本船人員落水時，是標準操作之ㄧ，以推開螺旋槳，向人員反側移動。

圖3-5 (兩倍船長前進迴轉圖)

 

搖頭擺尾

如上圖，每條船的船艉反移，大小不一樣，一般約在船寬的一半至一倍船寬，即上圖，紅色與原航線的正橫距離。橫移的數量大小，是由使用多少舵角來決定，舵角用的越大，橫移的作用就會越大。這是在現階段(兩倍船長的前進距離)，船上的船長所能使用的唯一效應。空間警覺如同我們前面所說的，關心的應該是，整條船體的動態(船頭、船艉與迴旋支點)，船艉反移在兩倍船長的距離內，沒有用，但是在2-4倍船長的時候，卻可以和船頭的偏移，一起作用，做到先搖頭再擺尾，以避開危險。例如在正船艏的位置，忽然發現有一條小漁船(經常有的情況)，當漁船很多的時候，沒有注意到這條船，或者是小船到了船頭，才忽然亮起，他手上的手電筒(斯里蘭卡，印度沿海)。尤其是在夜間，已經到了非常逼近船艏的情況之下，如果我們只是想要依靠一個簡單的迴轉動作，去避免碰撞。就像我們經常在海上，在4海浬以上的長距離，避讓較大的船隻所做的操縱。我們很可能會避開船艏的碰撞，但是船艉卻撞到了目標，就像下圖所畫的滿舵迴轉一樣。這就是告訴我們，操船在近距離時，避碰需要做更多的考慮，而不是單純的一個迴轉的動作，就能解決問題，尤其是在近距離，要避免碰撞的時候，並不能只走一個弧度線，要有兩個轉折點，就是一個滿舵船艏偏移，以轉開船艏，再加一個反向的滿舵，用船艉反移轉開船艉，製造兩條方向不同的弧線來閃避。

圖3-06  蛇行迴轉圖

 

蛇行迴轉

如果在一條蛇的正前方，有一塊小石頭擋住去路，這條蛇仍然可以往正前方繼續前進，不必改變它原來的前進方向。因為蛇的身體移動，跟他前進的方向，並不是成一直線。它的身體，經常向兩邊擺動，所以即使在正前方，有一塊石頭擋住它的去路，它也可以擺動身體，繞過石頭，從旁滑過，繼續前進。在第一階段兩倍船長的前進距離內，船隻是沒有辦法離開他原來的航跡，在這個時間點，就像我們上一段所看到的

圖3-07  08 使用反向的滿舵

，船頭船尾都會留在原來的航線上(雖然有船尾反移，但是會先撞到船頭)。要經過兩倍船長的前進距離，進入第二階段(從兩到四倍船長的前進距離裡)，我們的船頭與迴旋支點，才會離開原來的航

線，船尾還是留在原來的航線上，但是船頭已經可以別開。如果有一個小的目標，是位於船隻2到4倍船長的前進距離之內，我們可以嘗試用，搖頭擺尾來擺脫它。在這種情境下，適當的操作應該是，利用滿舵先把船頭轉開，在過了2倍船長的距離後，船頭開始離開原航線之時，用反向滿舵向另外一邊做船尾反移(side -kick)，把船尾從原來的航線推離，以避免碰撞。

 

那到底我們應該，在什麼階段？使用反向的滿舵，來做船尾反移推開船艉。在理論上，理想的位置應該是，當船頭離開了原航向(即過了轉折點，船頭開始偏向用舵的一側)，目標在我們迴旋支點的方向時(或是船艏樓的邊緣Break of Fore Castle時)，做反向滿舵。但是我們應該考慮到，船隻可能會轉向過度，即使我們打了反向滿舵，船隻還是保有原來的轉向趨勢，無法及時將船尾甩開。成功或失敗，要看經驗與運氣(不可抗力即風力與流水的作用)，即便不成功，至少碰撞力道與動量較小，船體受傷也較小。用舵的時機，需要的是經驗，這是書本上，所無法一概而論的，要看天時地利人和，那這些討論又有何用?沒有知識，就不可能有進一步的經驗與技術。

完美的迴轉

請參照下面圖片，這條大船撞到一條正在錨泊的小船，因為前進距離已不足3倍船長(請實際比較圖上，大船的長度與小船的距離)，雖然使用了滿舵迴轉，碰撞仍然發生在迴轉的第二階段。依照前面對迴轉第二階段的說明，可以預測船頭已經離開原來的航線，但是船尾還是停留在原來的航線上。這時候的碰撞點，都是本船的船尾部位。

圖3-09  完美的迴轉

這時的操作應該是:

1. (即過了轉折點，船頭開始偏向用舵的一側)，目標在我們迴旋支點的方向時(或是船艏樓的邊緣時)，做反向滿舵，
2.  
3.  
4.  

如果我們要討論完美的操船，首先要考慮需要轉幾度？讓我們先想想一個簡單的事實，如果兩條船的航向平行，互不重疊，則不論這兩條的船速為何，都不會有碰撞的可能。對一條追越船而言，如果被追越船不在正船頭，只要本船能夠穩定在與它相同的航向上，即使有碰撞，也只是擦撞。因此，錨泊船艏向是270度，本船是300度，需要轉30度並穩定在270度。一個左滿舵下去，要等船頭開始迴轉至285度或290度時，就要壓反向的右滿舵。何時壓反舵？要視迴轉速率而定。如果迴轉速率是每分鐘10度，比較慢，也許在船艏向290度時，才開始回舵壓舵。如果迴轉速率是每分鐘15度，比較快，在船艏向在285度時，就要回舵壓舵。多少迴轉速率要用多少反舵角？或是壓反舵多久？這些要在平時注意觀察，才會心中有數，不可一概而論。

對於一條總長230米航速15 節的船，3 倍船長為690米。船用15 節航行，前進690米距離需要1.5分鐘。從上面的討論，我們知道最初的2倍船長（1.0分鐘時間）距離，本船船艏是幾乎不動的。如果我們等待轉彎速率趨於穩定，我們將只剩下0.5分鐘左右，可以去等待和觀望。但是我們已經沒有時間去等待和觀望。所以，當本船的船艏開始轉折時，我們只能立刻採用反向滿舵去制動。請參照蛇左邊的圖形。這也是“循環滿舵”緊急停船法中一個非常重要的技術。

要在這裡講講完美的操船，是比較簡單的。可是在實際的情況下，這種操船的方法，需要很多的經驗與實務。最重要的是，我們需要有這種處境感識、操作的預設、處理船舶的運動、船頭與船尾在不同迴轉階段的時候，不同的運動方向、如何利用反向滿舵去制動迴轉速率、在目標哪一個角度或是相對方位，該去壓反舵？如果說，我們沒有具備這一方面的知識，或是這種處境感識的話，當然更不可能了解，正確的操作是甚麼？ 這就是我們要在這做紙上談兵的原因，也是培養我們操船的直覺與靈感，潛意識學習中很重要的一環。現在的船長，要面對太多的挑戰，願意再看看，再研究的意願不高。各位如果知道人性的三大基本需求，追求刺激也是其中之ㄧ，無聊的時候，再回頭看看這篇文章，將會發現一些樂趣。如果你是前面所說的: 在迴轉第二階段發生碰撞，存在著人為的操船不當，回來尋求解答的，將會發現一些痛苦。如果各位只是路過，知道操船存在著簡單的物理，也會發現一些興趣。

IMO盲區

IMO決議案對視線的要求，是從駕駛台的主要操船位置，往船頭前方看，盲區不應超過的距離是，兩倍的船長或500米，其中的較少者為準。從以上的討論來看，原因很清楚，小型船舶(船長少於250公尺)在兩倍船長的前進範圍內，無法用任何手段，製造任何空間去避碰。當目標在兩倍的船長範圍之內，我們唯一的手段是，只能利用船尾的反移(避開落水的人員)。船尾反移的效應，在避免碰撞的時候，幾乎是無效的。

從優良船藝的角度來講，把危險的目標保持在我們的視線之內(不要讓它進入盲區)，不論我們做任何船隻避碰，或者有其他的操船需求，都是一個很保險的做法。我們船頭之前的盲區，就是船隻不受操縱者控制的死穴。所以在任何的時候，都不能讓任何的目標，留在盲區的距離內，這樣才不會碰到我們操船的死穴。

           

圖3-10  (兩倍船長或500公尺盲區長度圖)

如果發現一個目標，在2到4倍船長的前進距離之內，那麼只使用一個舵角來避讓這個目標，可能是不夠的(船尾可能會撞到)。我們在第一次用舵轉向後，還會剩下多少距離？目標是否還在兩倍船長的前進距離內？如果真的是這樣，這個目標應該是…已經從駕駛台操船位置的視線中消失了，也就是進入我們的盲區。那我們可以用來避免碰撞的，就只剩下船尾反移效應？或者我們應該要考慮緊急停俥了？還沒那麼絕望剌，只要去兩舷望望。

如果目標在駕駛台中間的操船位置看不到(紫色+紅色+綠色區域)，並不表示在駕駛台的兩邊也會看不到。如果船長能夠改變他在駕駛台觀測的位置，從中間移到本船的兩舷，就像船隻在靠碼頭的時候一樣。那麼船隻的可見區域，就會從船邊改變。如果船長轉到左舷來觀測，從左舷往前看，紅色的盲區變為可見。同樣的在右舷瞭望，右舷綠色的盲區成為可見。不論你站在哪裡，都看不到，才是真正的盲區(紫色區域。)。事實上，船長站在船舷邊觀測時，盲區是變大了。但是在他所站立的這一側，可以說是沒有盲區的。因為他沒有受到船頭的結構，跟船上裝載貨物的阻礙。這就是為什麼？我們在避碰操作時候，需要左右兩舷來回的跑，以觀測用舵之後，本船的迴轉？觀測在左舷或右舷的目標，是不是已經轉向了？或它船主機是否已經停車了？

圖3-11 (真實盲區圖)

我們可以把這個左右觀測的任務，分配給在駕駛台的其他船副幫忙，檢查我們視線所不能及的範圍。只要我們能夠從駕駛台的兩舷，去觀測目標，我們實際上的盲區，就會相對的縮小。請參見上圖，真正的盲區是紫色的方形區域，並不是我們在駕駛台中間，所看出去，包括放射到兩邊約15度的三角形(紅色與綠色三角形)。通過駕駛台兩邊的核實，實際的盲區將減少至紫色方形區域內(船寬乘上兩倍船長的長方形)。在我們真實盲區上的目標，都有碰撞危機。如果能把目標移到紅色與綠色三角形內，碰撞危機就會小很多。

用舵轉向後，目標從駕駛台的2舷都看不到

如果用舵轉向後，從駕駛台2舷的觀測，目標都看不到，那表示目標就在正前方。在這時候，我們已經沒有其他的選擇，只有繼續原來轉向的動作，或者是加大舵角，去加速迴轉，去祈禱能及時把船頭轉出來。如果目標在我們的盲區內，做了改變航向，或者是停車的動作，此時即使想用反舵來制動迴轉：事實上，對本船來講，也是沒有用的。因為在壓反舵迴轉的第一階段，也需要兩倍船長的前進距離，船體才會開始真正的轉向。目標已經在真實盲區內，就只能硬的頭皮繼續轉，壓反舵，反而自尋死路。

除了目標在真實盲區內，保持我們的視線與目標的接觸，對避碰來講，是很重要的。就像我們上面所提到的，完美操船，只要把目標保持在視線之內，就會讓我們知道目標的正確動向，本船是否會與它發生碰撞，或者是否可能會撞到船尾等。

我們可以再回頭看看，使用四個不同舵角迴轉的圖表中(全長285公尺船寬32公尺巴拿馬極限船)，船首向改變10度的線(在0.25海浬上的綠色船身)，很明顯，船頭在第一階段，只轉了10度，不論是使用多少舵角。每條船迴旋特性不同，其他船可能轉的度數更少或更多，這只是用來做討論，讓我們能有初步的了解。

從船頭算來，雖然船首向改變了10度，但是船體的三個部位的橫移大小如下:

• (285/4 x sin 10⁰= 72 m x sin 10⁰=12.5 m)。
• (285m/4 x3=213.75m)，偏離原航線三十七點五公尺(285/4x3m x sin 10⁰= 37.5m)。所以我們可以正確地估計，船尾大約是1.1或者是1.2倍船寬。
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• (在迴旋支點的四分之一船長的後方)，船中舷邊的橫向反移量也是有12.5米，就像被舵角推開一樣。

船體的三個部位的橫移方向:

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現在我們可以得到一個大概的概念，也就是船體的三個部位的橫向位移方向大小，都不太相同。對其他船的當值船副而言，本輪的動態，就像抖了一下，看起來有點動靜，卻又不知道，本輪的究竟意圖為何。尤其是在夜間的時候，人的眼睛只能偵測到他船的輪廓，船頭船艉一團黑，輪廓變了一下，又停了，如果不是連續觀測，根本不可能知道，他船輪廓的變化。 這就是為甚麼，我們需要保持連續瞭望的原因。

船頭橫移12.5米時，不可能閃避其他大船，只有足夠的寬度，閃過一條12米長的小船或浮標。在此緊急情況下，利用橫向的移動量，避開固定物體的效果有限，因為船舯與船尾還在原航線上。如果是大型目標，人員應該做碰撞準備，必要時抓住固定物體，避免慌張。對於小型目標，這些橫向位移可能還有一些用處

前進到4倍船長時的中期迴轉

IMO對船隻迴轉能力的決議文[IMO A751]:

國際海事組織（IMO）對於滿舵迴轉；使用滿舵迴轉時，IMO要求的戰術直徑小於5倍船舶長度和前進距離不得超過4.5倍船長(≤4.5L)。

在2到4倍船長的前進距離中，船首向的改變有多少？

在第二階段，迴轉就會開始加速，至於在這兩倍船長的前進距離中，船首向的改變多少？是受很多因素的影響，例如：使用多大的舵角、舵板的面積大小、船隻的吃水多少、俯仰差、水深、風力、水流或者是水底的高低不同而不同。所有的這些因素，對於船身不同部位，產生的壓力場不同，會有不同的作用，試比較一寬大慢速26萬噸大型油輪，及一高速5500 TEU貨櫃船，實船與多項操縱試驗結果，顯示:

• (由下表可知，26萬噸的油輪，左轉時迴轉半徑僅為高速貨櫃船之一半，648.6公尺比1214公尺在90度左轉測試，與2.06倍船長比4.6倍船長的戰術半徑)，
• (ZIG-ZAG TEST)。

圖 3-12 13  IMO對船隻迴轉能力的決議

總結為，高速船的迴轉半徑大但維持航向能力較佳(貨櫃船)，低速船迴轉半徑小但維持航向能力差很多(油輪散裝船)。

船型及舵面積一定時，船隻的操舵性能及迴轉反應性能，二者是不能兼顧的，於船型一定時，要同時增進船對操舵的迴轉及反應性能，惟有增大舵面積。IMO的決議文，要求試驗的條件是；不受水深限制的深水區、風浪平穩、滿載吃水與90%的全速。我們在這邊，對風流影響的大小，不多做討論，可以看其他的船藝書。我們是講的是標準操作，應該是在三級的風力與微小的水流影響之下。標準操作與非標準操作的差異是，船隻受風流大小方向，對船隻左右舷前進距離(ADVANCE)與迴轉速率的不同。

 

    我們這邊只討論使用至少90%全速與滿舵時候的高速船，船隻應該要能夠在4.5倍船長的前進距離內，完成90度角的迴轉。在第一階段的迴轉終了時，也就是開始用舵至兩倍船長的前進距離，船首向的改變，大約是羅經的一個點one point (11.25度)。從2到4倍船長的前進距離之中，迴旋支點的迴轉軌跡前進方向的改變(藍色線)，與原航線的夾角可能從15度到45度，同時在這第二階段，船頭的漂移角，也就是船首向(圖3-13左紅色線)與迴旋支點前進方向(左圖藍色線)的夾角，可能會改變15到30度。總的來說，船首向的改變，就是迴旋支點前進方向的改變，加上船頭的漂流角，將會有從30度到75度角的改變。可是船尾的部分，還是沒有離開原來的航線。(圖3-13)

如圖3-13左，藍線為迴旋支點前進方向，紅線為船首向，兩者夾角即為漂流角（DRIFT ANGLE）。

從2到4倍船長的前進距離之中，整條船體的運動，如果從迴旋支點開始看的話，還是有沿著原航線，向前進的分向量，這個前進分向量會慢慢的減少為零，(當迴旋支點前進的方向，與原來的航線成90度的時候，上圖紅船位置；船首向是90度加上他的漂移角)。

圖3-14   4倍船長的中期迴轉

註解:  Heading Change= Drifting Angle + Pivot Point change direction

在這階段，我們再看看原來的高速船多舵角迴旋曲線圖，迴旋支點的軌跡是由我們使用多少舵角迴轉所決定的。如果用的是滿舵去迴轉，迴旋支點的位置(位於30度舵角軌跡線與0.5海浬白線的交點)，看來好像已經離原來的航線，有一倍船長的正橫距離。如果我們使用的是右舵十度迴轉的話，迴旋支點(位於10度舵角軌跡線與0.5海浬白線的交點)只會離開原來的航線大概半個船長的位置。所以使用更大的舵角，能夠更早脫離危險的區域。

無法回頭點

對於4個船長距離的前進，高速船舶艏向的改變能從30度到75度。這距離通常足夠去應付，在航道或河道裡需要做的航向改變，除非是個大轉彎或急轉彎。根據這裏的分析，很明顯任何急轉彎，都必須至少有四倍船長的迴轉半徑，作為航道的圓周半徑。在船舶的操縱上，前方如果可能發生任何危險(碰撞、擱淺或不明水深、新增障礙物等) ，需要確立一個無法回頭點的距離，船舶與危險點間的距離，不能少於無法回頭點。少於無法回頭點距離，船舶就沒有足夠的前進水域，掉頭轉回大海裡。

高速船用滿舵迴轉掉頭，需要4.5個船長的距離，才能完成一個180度的掉頭迴轉。實際的前進距離需要，將取決於船舶的運轉能力。肥大型的低速船只需要2倍多船長的距離，即可完成180度的掉頭迴轉。船長應當考慮，在沒有任何拖船協助下，完成180度的掉頭迴轉，對本船前方的距離。能做出正確的預估。現今的海上環境，已經沒有這麼多的不確定因素，需要緊急迴轉的情況，並不常見。不幸的是，沒有危機就沒有轉機，現在的船長，即使在緊急的時候，也不知道本船的無法回頭點，需要多少前進距離，因為沒想過這個問題，遇到危險，也就沒有任何直覺反應與如何處置的靈感。

前進到6倍船長的後期迴轉

船舶在6倍船長前進距離後(如圖0.75海浬)，不論用多大的舵角（最小5度到30度），幾乎都能有足夠的橫向距離以離開危險。見高速船多舵角迴轉曲線圖，我們以穿過初始航向線的紅色的船代表，本船已經取得的正橫距離。在這個距離上，我們主要關切的事，是船隻在使用不同的舵角之下，橫向距離的不同是多少?本船的船首向，改變的角度可能是從45度到120度（舵角5度到30度）。迴轉半徑可能是，4.5倍船長到九倍船長的前進距離。使用5度跟10度舵角的迴轉曲線，沒有完全顯示在圖上。由此可見，不論用多大的舵角，只要前進的距離夠，即使船艏向並未迴轉至90度，都能取得足夠的橫向距離。能在適當的距離前，採取避碰行動，就不必犧牲本船的船艏向(性能)去避碰。換而言之，就是可以保留對本船的操控。

這裡重要的觀察點是，以高速船六倍船長的前進距離，我們可以創造出多少的正橫距離。這個前進距離，在各種舵角的使用之下，是不是足夠，去避開危險的碰撞區域？例如一條280公尺長的船隻，六倍船長的距離將是280米乘6等於1680米(280*6=1680)，船隻的雷達天線以前都是，裝在本船的駕駛台，並從那裡去讀取他船的距離。所以1680公尺加上本船從駕駛台到船頭的距離，將近一海浬。

所以有些避碰的建議，在狹窄水域裡，要採取最有助於避讓他船的最小距離，應該是本船的7倍船長。但是他說的建議距離，是船對船相對位置的距離(如下圖天藍色線)，和我們討論的，本船前進到碰撞點的距離不同。假設本船與它船的距離是7倍船長，它船的相對方位為20度，則本船距碰撞點的前進距離為6.58倍船長( 7倍船長 x cos(20) = 6.58倍船長)。同上，本船與它船的距離是7倍船長，它船的相對方位為45度，則本船距碰撞點的前進距離為4.95倍船長( 7倍船長x cos(45) = 4.95倍船長)。由此可知，相對方位越大的橫越船，如果有碰撞危機，我們需要越早採取行動，或是使用越大的舵角。因為距離可能碰撞點，可以操船的空間(前進距離)越少。這跟我們的直覺不同，相對方位越大的橫越船越危險。

圖3-15   相對方位越大的橫越船

由以上的討論，我們可以知道，取本船7倍船長的前進距離做避碰的操船，是一個合理的假設，可以做到90度的轉向，而不必使用到滿舵(超過4.5倍的船長)。因為來船的相對方位不同，碰

撞點會有不同的前進距離。到達碰撞點距離 (Distance To Collision spot DTC)，與IMO的操縱性能要求不同，還需要有其他的考量、如船速、水深、風流與用舵大小等的不同，操船會變的莫衷一是，或許我們該介紹一下，這個新的概念，碰撞距離 (Distance To Collision

DTC)，本船到達碰撞點所需要的前進距離，可以用來估計正確用舵的時機。如上圖兩船的距離為5倍船長(到達Possible Area of Collision紅色的橢圓形)，相對方位為25度，碰撞距離DTC為多少，就變的很清楚，是4.53倍船長( 5倍船長x cos(25) = 4.53倍船長)。 圖3-16  可能碰撞點或是碰撞區

現在ARPA的缺點，是沒有一個內行的廠商，提供DTC這項數據，給船長與當值船副作操船避讓的參考，不知道碰撞距離DTC有多少？就不知道還有多少操作空間？等於是在不知道迴轉半徑(無法回頭點)的情況下，做掉頭回海上的操船，一邊操船，一邊觀察船隻的動向，其中的不確定性所造成的心裡壓力，對船長與當值船副都將是很大的摧殘。

有一個方法，可以自行估計可能碰撞點或是碰撞區，如果將ARPA的顯示設定為真運動，本船的船首輝線（HEADING MARK），與他船真向量延長線的交點，就是。碰撞距離DTC可以由固定距離圈(Range Ring)或可變距離圈(VRM)估計，或可以使用游標(Cursor)，移到兩船的交會點，就可得到所需要知道的碰撞距離DTC。如果使用的是ECDIS上的游標，除了到碰撞點的距離外，有的廠家還有提供，可以顯示本船到這游標的估計到達時間ETA(Estimated Time of Arrival)，這就可以滿足我們需要知道的，到可能碰撞的時間TTC (Time To Collision)。

以ARPA上目標，判斷

1. 碰撞危機

2. 碰撞距離與

3. 碰撞時間。

為了方便記憶，如果本船船長為280公尺的船，本船也可以用一海浬的碰撞距離DTC (1852公尺/280公尺=6.6倍船長)，來作為我們操船避碰的底線。如果有任何船隻接近本輪，本輪的碰撞距離DTC少於一海浬時，我們便需要採取必要的行動。這個一海浬，並不是他船的距離，而是指本船要前進的距離”一海浬”。一般船隻的巡航速度，都是以公司規定的一定速度航行，

• 18節的船速計算，前進一海浬需要3.33分鐘，這個3.33分鐘，
• ARPA顯示幕上可以提供的TCPA (Time to CPA 假設顯示的TCPA為5分鐘)相比較，
• (5分鐘減去3.33分鐘=1.67分鐘)，

可以用1.67分鐘觀察他船的動向，與本船最後採取行動的時限，到可能碰撞區3.33分鐘前要行動。

雷達與ARPA的資料，最初都是提供軍用的，所以CPA是計算敵我之間相對的最近距離點(CLOSET POINT OF APPROACH)，但是以操船來講，我們需要知道的是，我們自己的操作空間跟底線(6倍船長的前進距離)是多少？知道我們需要的操作空間，可以進一步以本船的巡航速度來推算，我們還有多少時間，可以等待?與到可能碰撞的時間TTC Time to Collision是多少？所以我們需要的應該是碰撞距離DTC distance to collision，這樣子才知道，我們自己有多少的距離(空間)？可以操縱船隻避免碰撞。與有多少的時間？可以觀察他船的動向。舉例來說；

• 15節，現在與本輪與他船，具有碰撞危機(見圖3-17)。
• ，所指向本論航線的交點Possible Area of Collision，有多遠的距離DTC？
• TTC為多少？

所以這包括三個步驟，見右下圖:

• Possible Area of Collision；
• DTC Distance to Collision；
• TTC Time to Collision。

1. Possible Area of Collision；是本船的船首向（HEADING MARK），與他船真航向的交點，就是碰撞點或是可能碰撞區(紫紅色)。
2. DTC Distance to Collision；可以由雷達的固定距離圈，4圈半來估計，或由本輪的6分鐘速度向量的3倍來估計，為4.5海浬。
3. TTC Time to Collision；由碰撞距離DTC來判斷，大約的時間，由每小時船速估計4.5海浬，約需要18 分鐘才能到達。(或由每6分鐘船速向量的長短，DTC的點約為6分鐘船速向量的3倍長，需時為6 MIN X 3 =18 分鐘。大部分的人，眼睛對線段的長短，無法記憶，此時可以用拇指與食指張開，代替分規，取出距離，在ARPA上，以手丈量6分鐘船速向量的長短，在ARPA碰撞距離DTC上，估計大約的倍數，作一時間計算。這麼複雜的估計，對初學者，就是負擔，為甚麼還要在這提出？因為緊張的時候，我們的心智能力會嚴重退化，4.5海浬會算不出來，到底要幾分鐘才能到？這時用手比劃，反而更實用。

圖3-17   到達可能碰撞區域的時間TTC

以左圖為例，你估計的DTC碰撞距離是多少？

以我的眼睛來看，可能碰撞的區域Possible Area of Collision應該是在，第四個距離圈與船艏線的交點4海浬的位置，難道前面算的DTC 4.5海浬，全部錯了。事實上是眼睛比較對。這就是直覺，眼睛比較準。也可以調整速度向量線的時間，把它放長為9分鐘，或12分鐘等，來估計到碰撞點的時間。

TTC的妙用

知道到可能碰撞的時間TTC有兩個主要的目的，瞭解剩餘的空間差與時間差。空間差與時間差之間的關連，就是本船的船速。知道本船需要的操作空間，6倍船長的前進距離是多少？就可以用本船船速換算出，本船最少需要多少的時間?才能夠做出，避碰的行動。

• 到可能碰撞的時間 與DTC到碰撞點距離成正比。
• 到可能碰撞的時間 與需要轉向的角度大小成反比。

例如1：了解到碰撞點的時間TTC，與安全距離的概念。

(這個練習的焦點是到碰撞點距離DTC，而不是的他船的距離RANGE)。

如果本船在擁擠水域裡，避讓一條直航船，當DTC到碰撞點距離還有四海浬的時候，需要製造兩倍船長的正橫距離，需要轉多少航向COURSE？(本船是300公尺長，航速二十節)

答：DTC碰撞距離 x SINθ =  兩倍船長的正橫距離  (θ：多少轉向角度)

四海浬 x SINθ(多少轉向角度) = 600 公尺(兩倍船長的正橫距離)

SINθ(多少轉向角度) = 600 / (4 x 1852)  =>  θ= 5° (需要轉向5度)

• ?

與船速無關，但與到碰撞點距離DTC成正比。

到碰撞點的距離DTC是4海浬，本船的船速是20節，距離碰撞點的時間TTC就等於12分鐘 (4海浬/20節= 0.2小時=12分鐘)。

如果本船速度為20節，DTC碰撞距離為4海浬，可以換算出TTC為12分鐘。

現在船長就可以使用這個例子，建立我們所關心避碰的底線。在一個到碰撞距離DTC為4海浬的碰撞危機中，如何保證本船能夠有600米的安全通過距離=> 我們需要改變航向至少五度。

同理可證，DTC碰撞距離 x SINθ = 兩倍船長的正橫距離，如果到碰撞距離DTC為2海浬(到可能碰撞時間TTC為6分鐘)，就需要改變航向10度以上，才能保證本船能有六百米的安全通過距離。

如果有碰撞危機，碰撞距離DTC為1海浬 (TTC只剩下3分鐘的時候)，我們需要改變航向20度以上，才能保證本船能有六百米的安全通過距離。

TTC到碰撞點的時間: 與DTC碰撞距離成正比；與需要轉向的角度成反比。

例子2：本船的長度是300米，航速是20節。如果本船希望，以本船兩倍船長的正橫距離，安全通過一個目標船，我們的底線在TTC 到碰撞點的時間為12分鐘，9分鐘，6分鐘跟三分鐘時，又需要多少航向的改變才足夠？

答：TTC 12分鐘時，DTC碰撞距離為4海浬，需要改變航向五度

TTC 9分鐘時，DTC碰撞距離為3海浬，需要改變航向七度

TTC 6分鐘時，DTC碰撞距離為2海浬，需要改變航向十度

TTC 3分鐘時，DTC碰撞距離為1海浬，需要改變航向20度

TTC 到碰撞時間為12分鐘，9分鐘，6分鐘，3分鐘 (航速是20節) = DTC到碰撞距離 為 4海浬，3海浬，2海浬，1海浬。

這一個練習，為我們示範了，以前的說法。”越晚採取行動去避碰，就會造成越大的困難”。

   

圖3-18  越晚採取行動去避碰，需要轉向的角度越大

例子3：避碰的底線？ 如果我們規定: 最小DTC碰撞距離，是7倍船長前進距離。 在一個 DTC =7倍船長的前進距離(在本例為300 X 7 = 2100公尺)的碰撞危機中，本船需要改

變航向？度，去保證本船能夠有600米的安全通過距離(本船兩倍船長的正橫距離)。

假設本船的長度是300米，航速是20節。現在再來回答這個問題。

答；DTC (7倍船長到碰撞距離) x SIN (θ：多少轉向角度) =  (2倍船長的正橫距離)

=> 7 x SINθ= 2  => SINθ= 2 / 7 =>θ 轉向角度=顯然為一常數 等於16.6度

=>如果7倍船長前進距離，本船需要改變航向16.6度，

  這保證有2倍船長的安全通過距離

如果我們將迴轉的第一階段(2倍船長的前進距離)，船隻不做動，列入考量，則DTC (5倍船長碰撞距離) x SIN (θ：多少轉向角度) =  (2倍船長的正橫距離)

• 5 x SINθ= 2=> θ 轉向角度為一常數 等於23.6度
• ，避免碰撞的底線，應該要做最少24度的轉向。

(在最小到碰撞距離下，DTC= 7倍船長前進距離)

因為本船的

• 1.2海浬已知(DTC =7倍船長的前進距離，7 x 300米=2100米)
• 20節，就可以知道
• TTC為4分鐘(到碰撞距離/航速，1.2海浬/20節)，
• TTC為4分鐘，本船轉向角度，最少就要24度。

但是本節的重點，並不只是在顯示，越晚採取行動，就會造成越大的困難。在這裡，我們應該學到到碰撞時間TTC多少跟我們在避碰時，需要轉向的度數多少？是息息相關的。如果CPA為零，TTC與ARPA顯示幕上可以提供的TCPA(Time to CPA)是一樣的數值。那為什麼還要自行估計，TTC Time to Collision是多少？因為這是我們的直覺，就好像我們望著窗外瞭望，看到一條船，就可以知道他的距離遠近(目測距離，是瞭望的基礎，不可不會，與讀秒是導航的基礎，是一樣重要的)，而不必拿六分儀去測，或到ARPA上去讀距離。同樣，

在ARPA上看到目標，我們應該有能力，可以判斷

1.有無碰撞危機?

2. 到碰撞距離? 與

3. 到碰撞時間?

每條船的船副，都應該具備最基本的觀念，

就是本船的巡航速度與7倍船長，所推導出來最小TTC(或TCPA)為多少？不同的TTC，所推導出來最小轉向度數是多少？

就好像我們的例子裡面，看到的本船三百公尺長，航速20節。這時如果在雷達上面，看到目標的TCPA是 9分鐘時，我們就知道，我們需要至少轉七度以上。本船長度300米與巡航速度20節，這是我們上船第一天就知道的事，現在我們只要感覺到(第五張曾教你如何感覺)有問題，我們就知道，我們需要至少轉七度以上。這就是直覺。

試算一下，換成是180公尺長船隻，航速是15節時，

(DTC碰撞距離 x SINθ = 兩倍船長的正橫距離)

如果TCPA是9分鐘，這時候我們需要改變的航向是多少？才能有2倍船長的正橫距離，安全通過。

  15節X 9分鐘 = 4167 公尺 = 23.15倍船長

(答: 23.15 SL x SINθ= 2 SL => SINθ= 2/23.15 =>θ=SIN^-12/23.15 =>θ= 5度)

如果TCPA是6分鐘，這時候我們需要改變的航向是多少？(答7.5度)

本來是緊張無比，不確定的操船避讓，現在是小事一件，可見事前的準備是多麼的重要，此其一。TCPA是幾分鐘，與我們需要改變的航向是多少？在後面狹窄水道的安全船位討論，也是非常重要的依據，此其二。

(本節引用Managing Collision Avoidance at Sea by Captain Gilbert Lee 李文愚MNI and Julian Parker OBE, FNI並加以修改)

空間意識與船隻的避碰迴轉

如果近距離用舵迴轉來避碰的時候，顯而易見，應該把船身分成三個不同的部位來考慮。當從事緊急的迴轉的時候，這些部位就是船頭，迴旋支點和它的船尾。

高速船在第一階段，在兩倍船長的前進距離內，船隻幾乎是不動的，這也是無法避免的，不論使用任何舵角。這時候即使有船尾反移，也不太明顯。船艏向的改變，在兩倍船長的前進之後，大約為11度。船艏的橫移量(從原來航線正橫)，對一條300公尺長，30米寬的船隻來說，大約15公尺  (船頭到迴旋支點的距離=300公尺船長 x 1/4)乘上 sin 11⁰等於15 meter(進車時，迴旋支點在船身的4分之ㄧ處) 。船艉相對的，可以產生的橫移量就更明顯與快速，這是相較於船頭來說的( 300 公尺船長 x 3/4迴旋半徑長 x sin 11⁰.25 = 45 公尺) ，是船頭船尾反移的3倍= 45公尺。對任何長度大於15公尺的目標，不論你採取任何行動，去避免碰撞，都已經太晚，因為你已經沒有辦法，把船頭、船身與船艉推離碰撞的可能區域，這是避碰行動的死穴。

船頭的艏向開始改變，離開原來的航線(這一點叫做轉折點)，這代表你使用的舵角，開始作用的位置，這也是要進入下一個航向前的起點，但轉折點卻不是你用舵的起點。這是很多船副，長期疏忽的地方。

高速船在第二階段，在兩到四倍船長的前進距離內，船艏向的改變相當不同，正橫的位移，因為船舶的轉向能力而不同的，但是船體仍不能產生超過自身船長，足夠的橫移。船體仍然沿著原航向線前進，並向用舵的另外一側傾斜10到15度，船尾會向著可能的碰撞區域甩出，而船身距離可能的碰撞區域，仍在減少中，但是船身的正橫位移量，仍然不足以避讓一條大型船隻。肥大型的低速船迴轉性能較佳(26萬噸的油輪，左轉時迴轉半徑僅為高速貨櫃船之一半，648.6公尺比1214公尺在90度左轉測試，與2.06倍船長比4.6倍船長的戰術半徑，完成90度迴轉；右轉時迴轉半徑僅為高速貨櫃船之3分之2，906.5公尺比1331公尺在90度右轉測試，即2.88倍船長比5.04倍船長的戰術半徑，完成向右迴轉90度))

高速船在第三階段，在4到6倍船長的前進距離內，進入迴轉的最後階段，船頭和船體的橫向移動，通常足以避開可能碰撞的區域(本船兩倍船長的正橫通過距離)，但是船尾是否也能讓開可能碰撞的區域呢？這將視我們使用的舵角多少來決定。

在一海浬的距離內，使用舵迴轉船身以避碰時，當我們接近目標時，船身不同的部位，需要在避讓時，在列入考量。在迴轉第一階段，距離非常近，在2倍船長的前進距離內，發生碰撞，本船的受損部位，最經常的就是，船頭撞到目標(鐵達尼號船長882呎，船頭距冰山，發現時只有500呎)。(300 公尺船長的船隻，2倍船長的前進距離是600公尺=0.32 海浬)

如果在迴轉第二階段，在2到4倍船長的前進距離內，發生碰撞，本船的受損部位，可能會是船尾(歌詩達協和號船艉擱淺)。(300 公尺船長的船隻，4倍船長的距離1200公尺，約是0.64 海浬)

在第三階段，在4到6倍船長的前進距離內，本船的受損部位，經常由碰撞角度決定。(300 公尺船長的船隻，6倍船長的距離1800公尺，約是1 海浬)

本章避碰的空間差意識，讓我們知道了不同迴轉階段，可以預測本船的可能受損部位。那麼在船隻的碰撞，已經無可避免的時候，我們就可以依照不同的碰撞距離，做出選擇性的操作，以避免更大的損失，這個以後我們才會再談。本章也介紹了三個步驟，用來判斷第一可能碰撞的區域Possible Area of Collision；到碰撞區域的距離DTC Distance to Collision與本輪到可能碰撞區域的時間TTC Time to Collision，這是我們操船的處境感識，也是我們要培養的直覺。也介紹從ARPA顯示器上的目標，如何判斷

1. 有無碰撞危機

2. 到碰撞距離與

3. 到碰撞時間的步驟與方法。

 

不論任何船隻大小，在最小DTC到碰撞距離下( 7倍船長前進距離)，避免避碰的底線，應該是最少24度的轉向角度。更重要的是，可以培養出看到TTC碰撞時間多少，就能判斷DTC碰撞距離多少，再由本船船速推斷，避碰時，需要轉向的度數是多少？的關連性。

TTC到碰撞時間在CPA為零時，與TCPA是相同的，也是ARPA能立即提供的資訊。船隻的避碰迴轉行動，因為DTC與TTC的不同，後續船體會如何運動？空間上會有甚麼樣的變化？僅僅由他船在ARPA上的航向航速向量，竟然可以預測可能的1. 碰撞點2. 到碰撞距離與3. 到碰撞時間，這就是我們需要的空間直覺與意識，經由無數次理性的探討與計算，長期以往，就會構成我們處勢感識的一部份。