CAPE型船舶大型化對水尺計(jì)重的影響

楊衛(wèi)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(jì)重造成很多影響，船舶受力狀態(tài)、貨艙壓水、拱陷問題以及油輪改造船舶常數(shù)不準(zhǔn)確等都是常見影響因素，具體計(jì)重工作中務(wù)必對其綜合考慮。本文對CAPE型船舶大型化對水尺計(jì)重的影響內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析后，簡要提出幾點(diǎn)工作改進(jìn)建議，希望水尺計(jì)重工作能多結(jié)合船舶大型化發(fā)展特點(diǎn)探究更準(zhǔn)確的計(jì)重辦法，以此應(yīng)對船舶大型化發(fā)展的計(jì)重要求。

關(guān)鍵詞：CAPE型船舶;水尺計(jì)重;船舶常數(shù);拱陷校正

1? 前言

隨著商品及原料運(yùn)輸?shù)母咚侔l(fā)展，散裝貨船舶大型化是必然趨勢，不僅減少運(yùn)輸成本，而且能顯著提高運(yùn)輸效率，為相關(guān)企業(yè)發(fā)展提供更高經(jīng)濟(jì)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(jì)重精確性造成很大影響，亟需對計(jì)重相關(guān)工作結(jié)合船舶大型化的變化特點(diǎn)采取針對性的應(yīng)對辦法，以確保其水尺計(jì)重的準(zhǔn)確性。

2? 船舶大型化對水尺計(jì)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(gè)艙口，主要承運(yùn)礦石等大宗散貨且營運(yùn)航線相對單一的船舶。此類船舶易出現(xiàn)中垂、中拱現(xiàn)象。因該船型由于尺度限制不可通過巴拿馬運(yùn)河與蘇伊士運(yùn)河，需繞行好望角和合恩角而得名。CAPE型船舶貨物的計(jì)量一般采用水尺計(jì)重的方式。水尺計(jì)重是指在阿基米德原理的基礎(chǔ)上，以船舶本身為計(jì)量工具，對船載貨物進(jìn)行計(jì)量的一種方法。CAPE型船舶大型化對水尺計(jì)重準(zhǔn)確性有較大影響，無論是其本身船體狀態(tài)變化、船舶常數(shù)、實(shí)際計(jì)重過程中對工作人員造成的干擾都會對最終結(jié)果造成不利影響。

2.1? 船舶在滿載狀態(tài)下的情況分析

水尺計(jì)重主要是以船舶本身為計(jì)重單位，通過對承運(yùn)船舶本身吃水及物料測量，進(jìn)而計(jì)算出承運(yùn)貨物重量。所以在計(jì)重中受船舶狀態(tài)的影響很大，因?yàn)榇叭栽谒衅?，多力影響下其狀態(tài)并非穩(wěn)定平浮，在以平浮狀態(tài)為基準(zhǔn)的水尺計(jì)重工作中，多會出現(xiàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。

船舶大型化在這一問題上更加嚴(yán)重，因其本身尺寸較大，受力影響下造成的傾向程度更加嚴(yán)重，必須要在測量計(jì)算時(shí)結(jié)合船方壓載水進(jìn)行必要的狀態(tài)修正;橫傾及縱傾狀態(tài)修正相對簡單，但是船舶出現(xiàn)的船體拱陷變形問題就比較麻煩，多是因?yàn)檠b卸貨物時(shí)，受壓力影響對船體承重鋼板結(jié)構(gòu)造成較大影響，再加上大型船舶船體長、寬都遠(yuǎn)勝以往，出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)較大形變很難避免，而且可由多次彈性形變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕巫?，對船體水中受力狀況造成較大影響，進(jìn)而導(dǎo)致水尺計(jì)重結(jié)果的不準(zhǔn)確[1]。

2.2? 船舶在中間分票水尺時(shí)計(jì)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(jìn)行水尺計(jì)重的情況。此時(shí)的拱陷變形問題最為嚴(yán)重。因?yàn)楦髋撠浳镏亓坎痪?，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(dǎo)致船舶出現(xiàn)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(shí)貨艙壓水問題

貨艙壓水是大型或超大型船舶經(jīng)常采用的一種應(yīng)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(gòu)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(fā)生形變以及艙內(nèi)水體動(dòng)蕩，再加上多沒有安裝測量管，所以其測量準(zhǔn)確性難度較高，結(jié)果誤差性較大時(shí)也會對水尺計(jì)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(jìn)測量手段，結(jié)合貨艙結(jié)構(gòu)圖表，更多布設(shè)關(guān)鍵測量點(diǎn)，取平均值為結(jié)果，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定對壓載水密度加以測定，以此保證結(jié)果有效性。

2.4? 船舶常數(shù)的影響

船舶常數(shù)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(shí)各項(xiàng)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(shù)造成影響，進(jìn)而干擾水尺計(jì)重結(jié)果的準(zhǔn)確性。船舶常數(shù)隨船體大型化誤差影響也會更大。所以在實(shí)際水尺計(jì)重工作中，船方所申報(bào)的常數(shù)只能作為參考值，現(xiàn)場工作應(yīng)該更加細(xì)致，對各數(shù)據(jù)的采集嚴(yán)格控制，得出盡可能準(zhǔn)確的船舶常數(shù)，以此盡可能減少船舶常數(shù)影響，最后得出最準(zhǔn)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(jù)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(jié)果的比重為3/4，所以導(dǎo)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(qiáng)大為例，當(dāng)船舶重載情況時(shí)，當(dāng)水尺為Fm：18.215米，Am：18.168米，M：18.33米。此時(shí)的船舶中垂0.139米。用國際拱陷校正公式（Fm+Am+6M）/8計(jì)算得出D/M：18.295米。用公式（3Fm+3Am +2M）/8計(jì)算得出D/M：18.226米。相差6.9個(gè)TPC。船舶河北強(qiáng)大靜水力表格在18.32米時(shí)，TPC為124.4T/CM，兩個(gè)結(jié)果相差約860噸。當(dāng)船舶空載情況時(shí)，當(dāng)水尺為Fm：6.419米，Am：9.043米，M：7.611米。此時(shí)的船舶中拱0.12米。用國際拱陷校正公式（Fm+Am+6M）/8計(jì)算得出D/M：7.641米。用公式（3Fm+3Am +2M）/8計(jì)算得出D/M：7.701米。相差6個(gè)TPC。船舶河北強(qiáng)大靜水力表格在7.62米時(shí)，TPC為113.7T/CM，兩個(gè)結(jié)果相差約682噸?？傌浟肯嗖罴s178噸。根據(jù)筆者多年水尺經(jīng)驗(yàn)來看，利用公式（3Fm+3Am +2M）/8計(jì)算所得結(jié)果與實(shí)際地面經(jīng)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(dǎo)過程中，用泰勒級數(shù)展開為無窮多項(xiàng)，取前兩項(xiàng)成立。雖然第三項(xiàng)及以后的數(shù)值很小，但也存在誤差。這點(diǎn)在對CAPE型船舶進(jìn)行水尺計(jì)重計(jì)算時(shí)影響更為明顯，因?yàn)榇笮痛暗膁z（1m時(shí)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(jì)重準(zhǔn)確性保證的建議

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

（1）應(yīng)盡快完善船舶信息庫。結(jié)合當(dāng)下信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)對船舶信息管理完成統(tǒng)一規(guī)劃，結(jié)合船舶重量變化特點(diǎn)，對船體拱垂、曲變等影響因素加以分析，完善相關(guān)數(shù)據(jù)對應(yīng)表，以此應(yīng)對特殊狀態(tài)下的船舶計(jì)重問題;還要加強(qiáng)各口岸的信息共享，保證各大型船舶數(shù)據(jù)內(nèi)容便捷流通，并建立誠信檔案，以實(shí)現(xiàn)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(jié)果的影響，改進(jìn)拱陷校正公式，加大前后水尺所占比重。推進(jìn)水尺計(jì)重基礎(chǔ)理論及公式的研究推導(dǎo)，以更好適應(yīng)船舶大型化等新的情況。

（3）建議泰勒展式精確到第三項(xiàng)。隨著船舶大型化，泰勒展式第三項(xiàng)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(jié)語

綜上所述，作為一項(xiàng)專業(yè)性極強(qiáng)的檢測工作，水尺計(jì)重過程中不僅要確保工作流程的科學(xué)合理并嚴(yán)格落實(shí)，更需立足于大型船舶本身高特異性、差異化以及檢測環(huán)境的復(fù)雜變化而針對性改進(jìn)，以此才能有效解決船舶大型化發(fā)展過程中出現(xiàn)的檢測難點(diǎn);同時(shí)計(jì)重工作人員還需在工作中保持嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，規(guī)范業(yè)務(wù)操作，盡量避免工作差錯(cuò)，為水尺計(jì)重工作有效開展提供必要保障。

參考文獻(xiàn)：

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

[2] 魯強(qiáng)，尹相偉等.水尺計(jì)重存在問題及解決對策研究[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018（S1）：69.