CAPE型船舶大型化對水尺計重的影響

楊衛星 劉志山 汪琳 杜美憬

摘? ? 要：散裝貨船舶大型化過程中會對水尺計重造成很多影響，船舶受力狀態、貨艙壓水、拱陷問題以及油輪改造船舶常數不準確等都是常見影響因素，具體計重工作中務必對其綜合考慮。本文對CAPE型船舶大型化對水尺計重的影響內容進行詳細分析后，簡要提出幾點工作改進建議，希望水尺計重工作能多結合船舶大型化發展特點探究更準確的計重辦法，以此應對船舶大型化發展的計重要求。

關鍵詞：CAPE型船舶;水尺計重;船舶常數;拱陷校正

1? 前言

隨著商品及原料運輸的高速發展，散裝貨船舶大型化是必然趨勢，不僅減少運輸成本，而且能顯著提高運輸效率，為相關企業發展提供更高經濟效益，但也因大型船舶本身尺寸和噸位的不斷增加，對水尺計重精確性造成很大影響，亟需對計重相關工作結合船舶大型化的變化特點采取針對性的應對辦法，以確保其水尺計重的準確性。

2? 船舶大型化對水尺計重的主要影響

CAPE型（好望角型）船舶是指載重噸在8萬噸以上，一般為9個艙口，主要承運礦石等大宗散貨且營運航線相對單一的船舶。此類船舶易出現中垂、中拱現象。因該船型由于尺度限制不可通過巴拿馬運河與蘇伊士運河，需繞行好望角和合恩角而得名。CAPE型船舶貨物的計量一般采用水尺計重的方式。水尺計重是指在阿基米德原理的基礎上，以船舶本身為計量工具，對船載貨物進行計量的一種方法。CAPE型船舶大型化對水尺計重準確性有較大影響，無論是其本身船體狀態變化、船舶常數、實際計重過程中對工作人員造成的干擾都會對最終結果造成不利影響。

2.1? 船舶在滿載狀態下的情況分析

水尺計重主要是以船舶本身為計重單位，通過對承運船舶本身吃水及物料測量，進而計算出承運貨物重量。所以在計重中受船舶狀態的影響很大，因為船舶仍在水中漂浮，多力影響下其狀態并非穩定平浮，在以平浮狀態為基準的水尺計重工作中，多會出現結果不準確的問題。

船舶大型化在這一問題上更加嚴重，因其本身尺寸較大，受力影響下造成的傾向程度更加嚴重，必須要在測量計算時結合船方壓載水進行必要的狀態修正;橫傾及縱傾狀態修正相對簡單，但是船舶出現的船體拱陷變形問題就比較麻煩，多是因為裝卸貨物時，受壓力影響對船體承重鋼板結構造成較大影響，再加上大型船舶船體長、寬都遠勝以往，出現鋼結構較大形變很難避免，而且可由多次彈性形變轉變為塑性形變，對船體水中受力狀況造成較大影響，進而導致水尺計重結果的不準確[1]。

2.2? 船舶在中間分票水尺時計算的問題

中間分票水尺是指船舶在本港卸完部分艙貨物就進行水尺計重的情況。此時的拱陷變形問題最為嚴重。因為各艙貨物重量不均，為考慮船舶安全性，一般中間貨艙會留到最后港口卸貨，所以容易導致船舶出現大的中垂量。所以不建議大型散貨船舶做中間分票水尺。

2.3? 船舶空載時貨艙壓水問題

貨艙壓水是大型或超大型船舶經常采用的一種應對碼頭凈空高度限制或是保證空載航行安全的方法，但是貨艙本身構造與壓載水艙有很大的差異，不僅艙容比較大，而且艙面較廣，容易發生形變以及艙內水體動蕩，再加上多沒有安裝測量管，所以其測量準確性難度較高，結果誤差性較大時也會對水尺計重造成很大影響。所以一方面要盡量避免船方不采用貨艙壓水方式，另一方面也要改進測量手段，結合貨艙結構圖表，更多布設關鍵測量點，取平均值為結果，并嚴格按照相關規定對壓載水密度加以測定，以此保證結果有效性。

2.4? 船舶常數的影響

船舶常數同樣是比較常見的影響因素之一，雖然其指的是船舶出廠時各項船料重量，但目前大型船舶本身各類因素的影響下，已知變化重量和恒定不變重量都會對船舶常數造成影響，進而干擾水尺計重結果的準確性。船舶常數隨船體大型化誤差影響也會更大。所以在實際水尺計重工作中，船方所申報的常數只能作為參考值，現場工作應該更加細致，對各數據的采集嚴格控制，得出盡可能準確的船舶常數，以此盡可能減少船舶常數影響，最后得出最準確的貨量。

2.5? 拱垂校正公式的影響

在拱垂較大情況下（大于十公分），根據國際拱陷校正公式（Fm+Am+6M）/8，可以看出中間水尺份額在最后結果的比重為3/4，所以導致誤差太大。建議在拱陷較大的情況下將公式改為（3Fm+3Am +2M）/8，以減小中間水尺所占比例，從而減小誤差。以20萬噸級船舶河北強大為例，當船舶重載情況時，當水尺為Fm：18.215米，Am：18.168米，M：18.33米。此時的船舶中垂0.139米。用國際拱陷校正公式（Fm+Am+6M）/8計算得出D/M：18.295米。用公式（3Fm+3Am +2M）/8計算得出D/M：18.226米。相差6.9個TPC。船舶河北強大靜水力表格在18.32米時，TPC為124.4T/CM，兩個結果相差約860噸。當船舶空載情況時，當水尺為Fm：6.419米，Am：9.043米，M：7.611米。此時的船舶中拱0.12米。用國際拱陷校正公式（Fm+Am+6M）/8計算得出D/M：7.641米。用公式（3Fm+3Am +2M）/8計算得出D/M：7.701米。相差6個TPC。船舶河北強大靜水力表格在7.62米時，TPC為113.7T/CM，兩個結果相差約682噸?？傌浟肯嗖罴s178噸。根據筆者多年水尺經驗來看，利用公式（3Fm+3Am +2M）/8計算所得結果與實際地面經過磅所得貨量較為相符。

2.6? 根本氏校正公式的影響

根本氏校正公式的推導過程中，用泰勒級數展開為無窮多項，取前兩項成立。雖然第三項及以后的數值很小，但也存在誤差。這點在對CAPE型船舶進行水尺計重計算時影響更為明顯，因為大型船舶的dz（1m時的縱傾力矩變化量）比其他小型船舶要大。

3? 船舶大型化過程中水尺計重準確性保證的建議

雖然水尺計重工作具有其規范流程，但是受船舶大型化發展過程中準確性影響因素越來越多、影響程度越來越大的變化，水尺計重工作也要對具體工作方法和內容加以改進，建立更加全面科學的計重體系。

（1）應盡快完善船舶信息庫。結合當下信息技術和大數據技術對船舶信息管理完成統一規劃，結合船舶重量變化特點，對船體拱垂、曲變等影響因素加以分析，完善相關數據對應表，以此應對特殊狀態下的船舶計重問題;還要加強各口岸的信息共享，保證各大型船舶數據內容便捷流通，并建立誠信檔案，以實現全國各口岸的整體化檢定模式[2]。

（2）建議考慮拱陷校正對結果的影響，改進拱陷校正公式，加大前后水尺所占比重。推進水尺計重基礎理論及公式的研究推導，以更好適應船舶大型化等新的情況。

（3）建議泰勒展式精確到第三項。隨著船舶大型化，泰勒展式第三項影響由幾噸，增加到幾十噸，因此需要重新考慮泰勒展式的精度。

4? 結語

綜上所述，作為一項專業性極強的檢測工作，水尺計重過程中不僅要確保工作流程的科學合理并嚴格落實，更需立足于大型船舶本身高特異性、差異化以及檢測環境的復雜變化而針對性改進，以此才能有效解決船舶大型化發展過程中出現的檢測難點;同時計重工作人員還需在工作中保持嚴謹負責的工作態度，規范業務操作，盡量避免工作差錯，為水尺計重工作有效開展提供必要保障。

參考文獻：

[1] 石勝寶，潘洪斌.船舶大型化船舶對水尺計重的影響[J].中國水運（下半月），2018（5）：10.

[2] 魯強，尹相偉等.水尺計重存在問題及解決對策研究[J].青島大學學報（自然科學版），2018（S1）：69.