船舶载重自动测量技术的研究现状与进展

（浙江海洋大学船舶与机电工程学院，浙江 舟山 316022）

船舶载重量，一般是指船舶夏季满载吃水时所允许装载的最大值[3]，即船舶夏季满载排水量与空船重量之差，其中包含载货重量、人员及其行李、淡水、粮食、燃料、锅炉水、润滑油、供应品等的重量，是船舶设计与载重能力的主要评估标准。

船舶载重量的测量方法较多，现行有效的船舶载重测量方法主要依靠测定船体吃水线浸深，换算船舶工况吃水，进而参照《船舶载重与水尺对照表》，确定船舶载重与装卸的货物重量。船体吃水线根据季节与航区不同制定出多套标准，通常指船舶夏季载重线（符号S表示）。现阶段内港口船舶载重的测量技术仍旧以目测船舶吃水线对照计算的方法。这种方法受海水波浪起伏、船舶倾斜的影响，误差较大，带有一定主观性，且易引起争议，不适宜船舶装卸货物的精细化管理。

1 船舶载重测量技术的研究回顾

当装卸的货物重量较小时，可采用每厘米吃水吨数曲线进行测量。每厘米吃水吨数（TPC）仅是船舶水线面面积（Aw）的函数,并随吃水的变化而变化，故可将TPC随吃水的变化绘制成曲线，即：TPC=f(z)。根据船舶的TPC曲线，便可查出吃水为d0时的TPC数值，进而装卸货物的重量可计为：p dTPC=△ 。这种测量方法只能在装卸货物较小时（一般不超过排水量的10%）进行计算，以免误差过大。

2 国内船舶载重测量技术的最新研究进展

2008年，湖南大学博士生龚固丰等人研发了一种新型的船舶智能载重测量仪[1]，并提出一种创新型结构树编码免疫辨识算法，以此实现船舶重量模型的精确辨识[4]。该测量仪的设计思路是依靠技术手段构建船舶重量模型实现吃水测量精确化，具体方案是通过布置在船体底部的前左、前右、后左、后右4个位置的压力传感器，检测船体前后左右四个位置的吃水，根据辨识出的船舶重量模型能精确计算船舶总重、船体横倾、纵倾等数据。该设备的系统结构如图1所示。

该设备是通过分别测定船舶装卸前后船舶重量，两者做差来计算装卸货物重量，以此有效地实现船舶装卸货物重量测量的智能化与自动化。

仪器测试方面，龚固丰将该载重测量仪在散装水泥运输船上进行了实践测试，结果表明，该测量仪的测量精度比较理想，性能优良，总体测量误差小于0.5%，完全能满足港口船舶装卸货物过程中对不定重量货物的计量要求。

2007年武汉理工大学轮机工程专业本科生骆国强研制了一款手持式智能船舶吃水及载重测量仪[2]。该设备创新性的采用了激光测距的方法,依靠多点测量来消除波浪中船舶不同浮态产生的横倾、纵倾等对船舶吃水测量的影响。结构简图如图2。

该设备在具体操作时，是将该测量仪固定到测量点甲板边缘,同时适当调整测量仪的位置,保证激光仪发出端发射出的激光束垂直于水面。待测量仪调整完成后,开启激光发射装置。故在垂直方向上,测量仪正好位于水面的正上方,且在水平方向上,测量仪和船体甲板处于同一个水平面,所以它垂直向下发出的信号一定会经水面反射后原路返回[5]。由此可以计算出测量仪距水面的高度S,而甲板距船舶龙骨线的高度D是已知值,故可以计算出这一测量点的船舶吃水d=D-S。

该设备每次测量需要分别在船首、船中、船尾左右舷甲板各点测量,总共测量出船舶左右舷共6个点的吃水深度，综合测定船舶载重。

由于对船舶吃水采用多点测量的方法,可有效的消除船舶吃水测量中波浪引起的不利影响和船舶横倾、纵倾产生的船舶吃水测量误差,能够较为精确地测得船舶吃水,从而能够精确地计算出船舶装卸货物的重量, 测量精度可以保证，测量适应性较好。

3 船舶载重测量技术的研究展望

通过技术手段精确测定工况吃水，参照《船舶载重与水尺对照表》，进而计算船舶总重量、船体横倾、纵倾等浮态及平均吃水等信息，从而实现船舶载重量的计量，由装卸货物前后船舶载重差计算船舶装卸货物的重量。此类方法可以保证测量精度，适宜船舶装卸货物的精细化管理，具有较高的实际价值，在不久的将来必将得到大面积推广和应用。