基于加密型值表的改进水尺计重方法

孙志波

（青岛检验认证有限公司,山东 青岛 266000）

水尺计重，利用公元200年前著名的阿基米德原理，即漂流在静止流体中的物体受到的流体作用的合力大小等于物体排开的流体的重量。在此前提下，把船自身作为一个计量工具来实现对船上的货物进行计量的一种方法。具体依据便是船舶的标准图表。以承运船舶的吃水作为求得船体排水量的主要依据。其原理便是金属船舶在水中漂浮时，所排开水的重量就与船舶自身的重量相同，装载有附加重量的船舶，如载装货物的船舶排开的水量较大。该水尺计重方法具有省时、省力、省运费的优势，在一定程度上，被许多运输部门所采纳和应用。与此同时，水尺计重也有诸多的缺点，比如，船舶在横倾、纵倾与拱垂情况下会存在极大的误差，具有一定局限性，只适用于价值不高或者不易用衡量器计重的海运装固态商品的计重。

许多研究人员在这一方面投入了许多的精力，做了许多的研究和工作。例如，林火平投身于船舶常数对水尺计重的研究的影响的研究工作中，通过大量的数据得出影响船舶的两大主要因素的结论。其中，这两大主要因素分别是缆绳的松紧，压载水的测量。但是，该研究的局限性较大；王淑敏通过分析压载水、油舱、燃油舱以及污水舱等货舱的测量误差中，提出了几种正确测量数值的可行方法。但是，该研究也具有局限性，并没有在自由浮态下进行讨论。初次之外，还有许多研究人员利用图像处理技术、光纤技术以及摄像机拍摄等对水尺计重的方法进行探究。而这些研究都是以装载手册为研究基础来开展的，并且都无法从本质上去减少误差。对于拱垂的修正也没有提出相关的精细方案。因此，本文为了弥补这些缺陷，使得水尺计重的精确性更高，提出了基于加密型值表的改进水尺计重方法。

下面将从水尺记重的影响因素、传统水尺计重方法以及改进水尺计重方法这三大方面进行分析。

1 水尺计重的影响因素

在水尺计重中，影响因素繁多且复杂，只有保证观测、测量数据与实际情况完全相同，才能保证水尺计重的精确性。其中最关键、最重要的三个环节是观测水尺、测量压载水和水密度。

1.1 观测水尺

观测水尺就是采用目力或器具对船舶的艏、舯、艉这三个部位左右的吃水线进行测定。在测定时，应尽量减小视线与水面的角度，从多角度进行观测、避免视觉误差。当气候条件恶劣时，读取水尺数值十分影响观测结果，在狂风、暴雨、大浪的天气中水线会上下剧烈波动。若波浪超过1m或天气十分恶劣时，应停止观测，如果是必须观测吃水线时，应详细记录当时的气象和波浪情况。

1.2 测量压载水

在测量压载水之前，应当首先了解的是压载舱的数量和名称，其次，注意观测放尺的速度和观测所用的测量器具。观测器具一般采用绳尺、卷尺和铜折尺等。在测量时，应当先将尺锤接近底舱，再缓慢地将其触及底舱。在这期间，应保持测量器具崩直的状态，不使其放松、弯曲，以提高测量结果的准确性。在测量水深时，船方的吊杆、加油、泵水和开关舱盖等不可移动，避免测量结果不准确。在尺锤触及舱底以前不能将其拉起。在压载时，船方应保持压载舱装满80%左右，来使测量高度稳定，使计算更便捷且准确。

1.3 测量水密度、压载水密度

（1）测量水密度指的是测量船舶所停泊的港口的水的密度以及有时需要测量压载水的密度。测量方法，是从船舯外舷水尺深度的一半之处抽取水样，再将其灌入玻璃瓶或其他密封容器之中。取材时，应注意取材器具、测量时间以及分层抽样等注意事项。应选用标准取样桶，保证标准取样桶的清洁、桶内无残留液体以及盐分结晶等，以避免因取材器具不佳而造成的结果与实际偏差较大的现象。

各个流域里水的密度并不都是相同且一成不变的，在大江大河的出海口的水的分层格外的明显；上、中、下三层水域的密度差异大，单取某一层用做计数时会造成测量结果严重的偏差。解决方案时，增加取样的次数，在上、中、下三层分别多次取样，并取其平均值进行计算。

（2）测量压载水密度的方法是抽取压载舱的压载水样品进行测量。按照检验标准，重量在500斤以上的压载水必须取样计算压载水的密度。舱内压载水的密度会随着港口水的密度的变化而变化，而港口水的密度在不同时间段内也不尽相同，所以测量时，可采用该港口该季度的品均港水密度来进行计算。

2 传统水尺计重方法

传统水尺计重方法需要在计算和修正船舶之前，需要测量六面吃水、船外水密度、舱室水、油数量等相关的数据。再对船舶完成计算和修正工作后，将吃水的拱垂、垂线等进行修正。再结合查到的船舶排水量数据，即静水力曲线表的排水量，对排水量进行港水密度进行修正，从而计算得出船舶装载的质量。

3 改进水尺计重方法

改进水尺计重方法不同于传统水尺计重方法，它不再依赖装载手册，而是基于加密型值表来建立船舶的高精度的三维的数据库。测量六面吃水、船外水密度、舱室水、油数量等相关的数据。再对船舶完成计算和修正工作后，将吃水的拱垂、垂线等进行修正。将船舶的浮态参数、船舶变形后的精确数据库，使船舶横剖面与水线面相交来计算出船舶的精确的排水量。加密型值表指的是对于普通型值表分站数目进行加密从而得到的型值表。用此方法进行测量，能够更精确、准确地反映出船舶的资料以及船舶的真实外形数据等参数。

改进水尺计重方法需要以下三个步骤：建立数据库、计算船舶自由浮态下的排水量、对计算结果进行分析。建立数据库需要编写VC++程序，自动识别和读取加密型值表，建立高精度的船舶的三维数据库，再采用三维可视化方法去验证数据库的完整性。计算船舶自由浮态下的排水量需要采用坐标系浮态参数与坐标变换矩阵计算，再对船舶垂拱进行修正，计算出船舶中拱的型值数据库；再用S-H型算法来计量船舶的排水量，最后对计算结果进行分析。

相较传统的水尺计重方法，改进的水尺计重方法的计算精度更高；用坐标来平移将椽笔垂拱进行量化、用矩阵变化和水线面相交来计算传播的排水量，且对于船舶的浮态并没有限制。相较传统的查取静力水表的方法，它具有更高的实际应用价值与可行性。

4 结语

船舶的水尺计重对货物的运输与货物运输中的安全有着巨大的影响。因此，对于船舶计量准确性的重视必须提上日程。而影响水尺计重的主要因素有观测水尺、压载水密度、水密度等方面；所以，从这几个方面入手可以有效地解决其中的问题，提高计量结果的准确性。