海巡三等申論題
106年
[海洋巡護科輪機組] 輪機工程(包括推進裝置、輔機與輪機英文)
第 一 題
柴油主機的功率/轉速特性圖為引擎安全運轉之重要指標，特性圖中需繪出數條重要曲線以了解主機安全運轉範圍。試繪出功率/轉速特性圖，標示出特性圖中各曲線名稱並敘述其所代表意義。（25 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
考生看到此題應先在腦海中建構以橫軸為轉速（Speed）、縱軸為功率（Power）的座標系統。解題關鍵在於以「最大連續出力點（MCR）」為基準，畫出遵循立方定律的「螺槳特性曲線」，接著從引擎的熱應力、機械應力與渦輪增壓器限制出發，由左至右、由上至下依序推導出轉矩限制線、掃氣/喘振限制線、轉速限制線，並標示出避讓轉速區（Barred Speed Range），最後說明這些界線如何框定出船舶的安全運轉範圍（Safe Operating Area）。
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【破題】 柴油主機的功率/轉速特性圖（Power/Speed Characteristic Diagram）亦即負荷圖（Load Diagram），是規範船舶引擎安全運轉範圍（Safe Operating Area）之最高指導原則。藉由明確標示各種機械與熱負荷之邊界，可防止主機超載（Overload）及軸系損壞，確保航行安全。 【論述】
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柴油主機功率轉速特性圖
💡 掌握主機負荷圖之座標定義、SMCR 基準點與五大安全運轉邊界。
- 座標軸與基準點：橫軸為轉速(RPM/%)，縱軸為功率(kW/%)。100% 轉速與功率交點為 SMCR。
- 螺槳定律與裕度：功率與轉速三次方成正比。需考慮船體阻力，區分輕載與重載（航海裕度）曲線。
- 負荷與強度限制：轉矩線限制平均有效壓力（BMEP）防熱應力；轉速線限制慣性力與離心力防損壞。
- 穩定與振動限制：喘振線確保增壓器穩定運作防燃燒不良；避讓轉速區防範軸系扭轉振動之共振損害。
