水尺计重及其误差分析.pdf

中文摘要摘要水尺计重是通过观测承运船舶的吃水，求得船体的相应排水量，计算所装卸 货物的重量，是简化手续、省时省力和效率较高的一种计重方法。水尺计重适用 船装且价值较低、过磅困难的大宗散装固体商品的计重，此计重方法具有一定的 科学性和准确性，已为国际上公认。这项工作由享有良好信誉的非利益当事人、具有丰富经验和精湛技术的公证鉴定人来办理，水尺计重证书由出入境检验检疫 局签发，具有法律效用。本文对水尺计重这种计量方法进行了介绍和分析。本文首先介绍了水尺计重 的基本内容、理论基础和计重方法，接着介绍了可能导致水尺计重误差的各种因 素以及这些因素导致计重误差的原因，通过对导致误差的原因的分析，找出消减 消除计重误差的方法。本文重点是对计重误差的分析和针对误差产生原因的修正 方法，其中对船舶纵倾导致的水尺计重误差修正做了具体分析。本文通过对导致水尺计重误差的各种因素的分析，找出其导致计重误差的原 因，并针对这些可能导致计重误差的因素提出了相应的应对措施，以期能达到消 减消除误差的目的。关键词：水尺；水尺计重；误差；修正英文摘要ABSTRACTDraft Survey based on MArchimedes0 principle is a simplify procedures,saving time and labor and efficient method of weight,it calculates the weight of the cargo handling after obtaining the corresponding displacement hull through detecting drafts of the carrying vessels.Draft Survey suit fbr large bulk solid products that can be loaded with boats and be low value,weighing difficult This method of weight is scientific and accurate,so it has been internationally recognized.This work should be done by non-interest parties who have good reputation or notary expert who have rich experience and excellent technology.Draft Survey certificate issued by Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau has a legal effectDraft Survey,as a measurement method,has been introduced and analyzed by us in this paper.In this paper,we introduced the basic content,theoretical basis and the steps of Draft Survey first,and then we introduced the various factors which may lead Draft Survey to errors and the reason fbr which they lead Draft Survey to errors.We want to find a way to reduce or eliminate the errors of Draft Survey by analyzing the reason why they may cause the errors.The focus of this paper is the analysis about the errors of Draft Survey and the correction method against the causes of the errors.We have specifically analyzed the correction against the error which is caused by ships trim.Through an analysis of the factors that may causa the errors of Draft survey,we can find the reason that they caused the errors in the process of Draft survey.By doing this,we propose the corresponding corrective measures against these factors which may lead Draft survey to errors in order to achieve the purpose of reducing or eliminating errors.Key Words:Water Gauge；Draft Survey;Error;Correct水尺计重及其误差分析第1章绪论1.1水尺综述11.1水尺定义及其应用领域船舶的吃水标志叫做水尺，船舶吃水可理解为水线面与船底基平面之间的垂 直距离。船舶吃水根据量取方法不同可分为实际吃水和型吃水：实际吃水指水线 面至船底龙骨板下缘的垂直距离。它是船舶进出港、过浅滩、系靠码头和装卸货 物时应考虑的吃水。型吃水是指水线面至船底龙骨板上缘的垂直距离，与实际吃 水相差一个龙骨板的厚度它是船舶设计和进行性能计算时所考虑的吃水。船舶的吃水标志绘制在船体首、中、尾部的左、右两弦，共有六处，俗称六 面水尺，用以衡量船舶吃水深度。主要是保证航行安全，在没有合适的计量手段 的情况下也可用来确定船舶的载重量，通常称作船舶水尺检量或水尺计重。船舶吃水随着船舶的载重量和舷外水密度的变化而不同，用测得的吃水查取 有关船舶静水力资料并通过计算，可求得该船当时的排水量和载重量。由于装载的不均匀，船舶可能处于纵倾或横倾状态，船舶四周各处的吃水不 尽相同。在实际工作中，通常是通过观测船舶的水尺标志而获得船舶的实际吃水。水尺一般是以阿拉伯数字或罗马数字表示。船舶水尺标志有公制（如图L.D 和英制（如图L2）两种形式。25 M85.335.205.10图Li公制水尺Fig 1.1 Metric draft第1章绪论6；17 八6”厂161706XV 11 17 00”1606”XV|1600”图1.2英制水尺Fig 1.2Inch water gauge公制水尺标记的数字线条宽度一般为2cm,英制为lin。公制水尺标志的字高 10cm,英制水尺标志的字高为6inc水尺读数公制精确至厘米，英制读精确至半 英寸。若水线达到某数字的下边缘，则实际吃水值即为该处数字所指示的数值；若水线刚好淹没某个数字，该处的实际吃水即为此数字指示的数值加上相应的字 高；若水线位于字高的一半处时，则该处的实际吃水即为该数字所表示的数值加 上相应字高的一半。当水面有波动时，一次读取难以获得准确数据，此时应通过 若干次观测然后取平均值，以这个平均值作为此装载状态的实际吃水。在船舶设 计中，利用船舶的型线图计算出静水力曲线、静水力参数表及重载表，水尺计重 是根据船舶装卸货前后所观测的吃水，分别求得其平均吃水，然后查取静水力曲 线图、静水力参数表或载重表，得出装卸前后的船舶排水量或载重量，将这两个 排水量或载重量的差值减去或加上在装卸过程中船上油水等储备品的变动量从而 得出船舶装卸货物的重量。口水尺计重的计算结果可作为大宗散货商品交接结算、处理索赔、计算运费和 通关计税等的依据。作为一种科学的计重方法，水尺计重现已为国际上所公认，并越来越多地被国内外贸易关系人所采用。1.1.2水尺计重在我国的发展自上世纪中页以来，我国的水尺计重工作经历了一系列发展。1951年3月，青岛港出口散装铁矿石，青岛商检局首次受理水尺计重工作,是国内最先开始该项工作的商检局之一。初时，只看船舶首尾吃水（水尺），不测 定船用物料而凭船方申报计算，不做任何校正，其计重结果误差较大。1952年后,2水尺计重及其误差分析由青岛口岸输往捷克铁矿石的短重严重,查出除由对方计重方法不同造成误差外,中方也有不做校正的问题。为此，青岛商检局改用船舶左中右六面水尺平均计算,并开始校正海水密度和测量压载水。另外，还进行了对船舶纵倾下的船首尾水尺 校正、拱陷校正和排水量纵倾第一次校正。如遇有两种及以上货物同时装船而均 申请公估时，则将数量较少的一种或两种另行过磅，所余一种货物则依水尺计算,出具证书时以一种或两种货物的鉴磅所得吨数列在“装船及船用物料等”栏下。关于矿砂水分问题，一向是于装船过程中，派检量人员常驻货物所在地进行拣样，遇有下雨则另行拣样，注明雨后样品，以便区别于雨前样品，并分别测定水分含 量。待全船完毕后，计算出雨前吨数和雨后吨数，使公估证书与化验证书水分一 致。W1952年上海首次出口散装氟石时，上海商检局开始水尺计重工作。水尺 计重的测算方法，初期只是沿袭承运人以观看船舶首、尾吃水来核对发货人 申报重量的方法，称为核对吃水。后来在此方法的基础上，增加了观测船舶 中外档一舷的吃水，与船舶首、尾里档吃水相加，以求得船舶总平均吃水，在此基础上计算出该船舶受载货物的重量。当时虽对船舶横倾采取货物平舱 或调节水油使船舶左右吃水相等的措施，但对船舶拱陷、船舶在纵倾状态下 对船首尾吃水、排水量和水舱内水深均未作相应校正，所以对测算的船载货 物重量仍存在较大误差。1953年，连云港开始出口煤和少量磷灰土。当时连云港的商检业务属上 海商检局管辖，由上海商检局派员到连云港办理水尺计重。由于原观测船舶 吃水方法和各项原始数据未作相应校正而产生较大误差，故此次开始改为：观测六面吃水；对船舶拱垂变形予以修正；首尾吃水、排水量和水舱内水深 均须作纵倾校正；对压水舱内的压载水也须采样测定密度；测定港水密度用 改进后的采样器（南生采样器），从船舶舷外吃水一半处的港水内采取水样，以使水样具有代表性。为了统一测算方法和提高水尺计重精度，1954年，外贸部商检总局在北 京召集全国主要口岸商检机构的有关公证鉴定人员进行讨论，总结经验，提 出固体公估操作规程（初稿）。1955年6月5日，根据工作需要，青岛商 检局起草了包括与船方联系、测量工作、结算工作、签署记录单及其他方面内容 3第1章绪论的固体公估登轮谈话提要（草案）九上报外贸部商检总局。同年，根据统一规定,我国固体公估工作改变了原测算方法，正式执行观测船舶首、尾、中的左、右 舷六面平均吃水的计算方法，对纵倾下的船舶首尾吃水、压载水和港水密度均做 校正，对船舶发生拱垂变形时，规定以拱垂值的1/2做校正。1956年，商检总局在青岛召开全国口岸商检局登轮鉴定会议，制定了中 国第一部固体公估操作规程，该规程明确的工作程序为：查核船舶是否具备公估条件；了解船用物料情况；测定船舶吃水；测定港水密度：测定贮水量；查测燃料；核算吃水；计算相应排水量/载重量；排水量校正；港水密度校正等。这次会议为全国商检系统统一了水尺计重的测算方法，使测算船载货物 重量的精度有了较大的提高。1956年6月8日，青岛商检局拟订岸上衡重代替公估之初步方案。同年，编制了海水密度校正表九印发全国各商检局应用。1957年1月，青岛商检局开始执行海运出口固体商品公估工作试行操作规 程。2月8日，按照固体公估业务研究会分配的任务，起草了固体公估工作船 舶应具备条件对外宣传资料，将拟出的中英文稿各一份上报外贸部商检总局。1958年青岛会议上以实例计算，证实船舶拱垂校正是拱陷值的72%,故应以拱垂值3/4校正；水舱内水深不是单纯作纵倾校正，尚需结合舱内水 的状态作呆存水或将满未满校正。1959年6月18日，青岛商检局编写了中国商品检验局水尺计重工作简介。11月20日，该局根据全国登轮业务会议的决定，对各商检局寄来的历年水尺计 重资料进行了整理，汇总成全国商检局历年来施作出口水尺计重情况表，同时 4水尺计重及其误差分析将大连局1955-1958年固体公估国外反映统计表原件和青岛历年来执行水 尺计重工作国外反映的分析，一并上报外贸部商检总局。1964年1月，青岛商检局执行新修改的散装海运进出口商品水尺计重操作 规程九同年在大连会议上，对天津商检局塘沽处提出的日本根本宏太郎的关 于纵倾下船体排水量速算问题进行研究验证，一致认为根本氏计算公式对 大纵倾状态下船舶排水量校正具有数值精度高、计算速度快的优点，值得采 纳推广应用。为此，会议决定在水尺计重工作中进行试用，从而提高了测算 船载货物重量的精确度。1980年在厦门全国水尺计重座谈会上，原固体公估操作规程改为水 尺计重技术规程，将“根本氏”计算公式补充在水尺计重技术规程内，同时将上海商检局所提出的水舱内呆存水和将满未满的简化公式亦补充入 水尺计重技术规程内，两项简化公式各减少原计算公式的一半，缩短了 计算时间。1989年，国家商检局根据中华人民共和国进出口商品检验法规定，发布商检机构实施检验的进出口商品种类表，增加了许多法定检验商品，商品的重量也属于法定检验范围，水尺计重人员更须精益求精，提高技术水 平，同时督促有关部门做好配合工作，才能切实做好上海口岸进出口商品的 水尺计重工作。1990年，国家商检局在上海召开重量鉴定技术委员会会议，对上海商检 局负责修订的进出口商品重量鉴定规程一水尺计重（以下简称水尺计 重规程）进行鉴定，代表们对水尺计重规程提出修改意见，对该修订 稿一致认为在明确含义、统一符号、确切表达、公式排列顺序、便于应用微 机等方面给予好评，并通过鉴定。1991年，山东商检局负责主编进出口商品重量鉴定学，并将水尺计重列 为重要内容。1992年山东商检局对进口氧化铝实行水尺计重。1994年1月1日起，山东商检局开始执行国家商检局发布的进出口商品重 量鉴定管理办法。对列入种类表内商品的重量鉴定项目实施法定检验，其中，对大宗商品推行水尺计重。1995年，对出口水泥和价值较高的进口铜精矿实行水5第1章绪论尺计重。1.2 论文研究的目的和意义我国对外贸易的不断发展，尤其是现阶段国家对进出口贸易平衡宏观调控力 度的加大，关系到国计民生的大宗海运散货的进口数量必将进一步增长。确定海 运进口货物到岸的数量，不但是进出境检验检疫工作不可缺少的一环，而且还关 系到海关准确征税、反欺诈和维护贸易双方公平贸易，因此应尽量避免或减小水 尺计重误差，以保护承运人、发货人和收货人的利益。水尺计重是目前对进口海运大宗散货运用最多、最频繁的一种计量方式。随 着船运散装货市场的发展，内贸中许多散船运装货也需要做水尺计重。特别是江 河中的船舶，也急需规范散装货装运的计量。相对其它计量方法，水尺计重以其 计重速度快、简单易行、成本低而在海上贸易得到广泛应用。句一般认为水尺计重 精度为5%。，在各种条件良好的情况下甚至可精确到1%。许多散装货物贸易合同规 定以水尺计量作为交易货物数量的依据。水尺计重这种计量方法虽简便易行，但由于方法自身原因，加之相关人员的 技术水平或所代表的利益方的不同，不可避免地会产生各种误差。计重误差的存 在，经常会导致发货人、收货人和承运人之间对计量结果的争执，产生利益上的 冲突。要避免这些争执和冲突，就要了解导致误差的各种因素，明确操作方法，熟练运用各种工具，以尽量减小计量误差，提高计量结果的准确性。本文通过对可能导致水尺计重误差的多方位的研究，从现实的角度出发，提 出避免各种误差的措施，进而消减或消除水尺计重工作中存在的误差，使其能更 好的为计重工作服务。1.3 论文的主要工作根据论文研究的目的和意义，本文主要对导致水尺计重误差的原因和误差的 修正进行了探讨和研究。(1)论述了水尺计重的基本内容、理论基础、特点和基本要求，以及水尺计 重的具体步骤和方法。(2)阐述了可能导致水尺计重误差的各种因素，并对这些因素进行分析，给出6水尺计重及其误差分析了误差产生的原因。(3)基于对导致计重误差的主观原因和客观原因的分析，从理论和实践上提 出避免这些误差的现实可行的方法和措施，进而提高计重的准确性，以满足贸易 合同的规定。7第2章水尺计重简述第2章水尺计重简述2.1 水尺计重的原理和特点2.1.1 水尺计重的原理和基本要求上世纪六十年代初，日本工程师根本广太郎创立水尺计重方法。船舶的排水 量随平均吃水的变化而变化，水尺计重是利用船舶吃水与排水量的关系，通过测 量船舶载货时的吃水和无货时的吃水求得船舶载货时的排水量（毛重）和无货时的 排水量（皮重），这两者之差，扣除两次测量吃水期间船上非货物重量的变化，就 可以得到计量货物的重量。对于单一的直达运输货物，完整的水尺计量包括：在 装货前后两次测定船舶吃水等原始数据，进行一次货物装载量的计算；在卸货前 后再重复一次与装货前后相同的测量和计算，得到船舶卸载货物的重量。船方据 以确定航次货物交接的数量。17水尺计重具体操作为：在装（卸）船前和卸（装）船后，分别测定前后两次 船舶吃水，并前后两次测定船舶淡水、压舱水及燃油的储存量（或消耗量），同时 前后二次测定船舶所处港口的港水密度，然后根据船舶静水力曲线图表、液舱柜 容积表和校正表等图表计算出船舶所载货物的重量。影响水尺计重精度的因素有多，如船舶拱垂变形、船舶纵倾、定量备料更动、风浪影响等等。根据国际惯例，出入境检验检疫机构规定水尺计重的允许误差为 0.5%o为减少误差，要求由于装卸货物而引起船舶吃水的变化必须在1m以上，或至少装卸货物lOOOt以上，还要求承运船舶必须具备水尺计重的条件。强切中华人民共和国进出口商品检验行业标准SN/T0187.93进出口商品重量鉴 定规程水尺计重4.1到4.5对水尺计重的基本要求做了明确规定：现1、船舶的水尺、载重线标记字迹要清晰、正规、分度正确。2、具备本船有效、正规的下列图表：容积图或可供首尾水尺纵倾校正的有关图表；排水量或载重量表；静水力曲线图表或可供排水量纵倾校正的有关图表；油水舱计量表及油水舱液深纵倾校正表，或可供纵倾校正的有关图表。8水尺计重及其误差分析3、不具备有关纵倾校正图表者，吃水差应调整或保持在此期间0.3 m(或1代)以内.4、备妥、检查下列器具：经检定准确度为万分之五的铅锤密度计；容量大于500 mL的港水取样器和玻璃量筒；电子计算器、钢直尺、钢卷尺、干舷尺、直角尺、量水尺、量油尺、以及 分规等测算器具。5、查明下列实际情况：各项图表上的计算单位、比例、公英制、海淡水、容量和重量等；淡水、压载水、燃油等舱位的分布情况和储存量，以及压载水的密度；燃油、淡水的每日消耗量和装卸期间的变化；货舱污水沟(或井)、尾轴隧道和隔离柜等处的污水；铺垫物料和其他货物重量以及装卸货期间的变动。2.1.2 水尺计重的特点(1)没有固定的作业时间与作业环境由于船舶到港时间的不确定性，故水尺计重工作的作业时间也就无确定性可 言，船舶何时到港则计重工作何时展开；另外，不仅船舶到港时间不确定，船舶 到港时的天气状况也无法确定，可能风平浪静、温暖宜人，也可能风大浪高、寒 风刺骨，但作业依然需要正常进行。(2)水尺计重必须具备必要的条件计重工作开始之前，工作人员应做到对船舶有关的各种相关图表和油水分布、装载情况充分的了解，通过对船舶相关资料的了解以决定是否要对其采用水尺计 重这种计重方式。(3)计重结果具有一次性船舶靠港后，码头一般很快就会组织装卸货物，故而水尺计重的工作时间有 限。由于时间所限，水尺计重工作一旦完成，装卸工作很快开始，装卸工作开始 后，即便承运人或收货人对计重结果存有异议，由于装卸开始后船舶排水状况已 经改变，即便再次进行水尺计重，其结果也已经无准确性可言了。可9第2章水尺计重简述2.2船舶水尺计重的对象水尺计重是利用船舶作为一个大型衡器，通过船舶装卸货前后吃水的变化来 计算装载货物重量的一种方法。此方法能简化手续、省时省力且效率较高。与其 它计重方式相比较，具有方便简单、计重迅速、节省人力、物力、鉴定费用低等 特点。由于水尺计量的精度相对较低，作为法定计量的一种方法，仅适用于价格 较低的船运散货，如煤炭、生铁、废钢、矿石、硫磺、盐、化肥等。mi水尺计量应在船方协助下由规定的公证鉴定机关（我国为商品检验局）承担 并出具计量证明，其结果在出口时用作交货或结汇的凭证，进口时作为到岸计价 或短重索赔的依据。水尺计量也可作为船上用来计量实装货物重量的一种方法。水尺计重有利于货物的散装运输，能够降低成本、提高运输效率、船舶周转 速度和港口疏运速度，有利于进出口贸易的发展；另外，检验人员在进行计重工 作时，承运人、收货人、代理、各方鉴定人等都可以到工作现场参与见证，故其 结果容易为各方接受。按照国际惯例，为保护贸易各方的利益，对于装运大宗散装货物的船舶，如 果装运港口做的是水尺计重，卸货港也应申请水尺计重，这样可以保证同一计重 器具在不同港口计算误差减小到最低限度。2.3水尺计重的方法和步骤L测定有关原始数据14能否准确地测定水尺计量中所需的各项原始数据，关系到水尺计量结果的精 确程度。因此，应力求尽可能提高每一项有关原始数据的测定精度。（1）测定船舶的六面吃水包括船首左、右舷吃水aFp和dFs）、船中左、右舷吃水（dMp和dMs）及船尾左、右舷吃水两和九）。测定时，船上不得进行一切可能影响水尺观测精度的操作，有波浪时，应读取水面最高和最低时的多组吃水，并取其平均值，以减少吃水的 观测误差。（2）测定舷外水密度?舷外水密度一般可与测定吃水同时进行。所测海水取样时应避开船舶排水管 口和码头下水管道口，通常在船舶外档中部吃水的一半处选取水样进行测定。水尺计重及其误差分析(3)测定液舱内油水等储备品的重量ZG包括各油舱、淡水舱、压载水舱内的油水存量，船上污水井(沟)和隔离舱 内积水的重量及其他储备品和垫舱物料等重量。在测定油水能内的油水存量时，如果船舶有纵倾或横倾且测孔不在舱的中心 时，应进行纵、横倾的修正，其方法和油舱空档高度的纵、横倾修正相同。2.计算并修正船舶吃水(1)计算测定的船首平均吃水dFO、船中平均吃水小0、船尾平均吃水或0以 及吃水差砧(2)船舶首尾垂线修正由于船舶的首尾吃水应以水线与首尾垂线交点处的读数为准，而船舶的实际 水尺标志常不在首尾垂线上，因此，当船舶有吃水差时，就需要对首尾吃水进行 首尾垂线的修正。（%一 么0）X（LbpT+，a）.（dpp ao）x Im（）（4o 一服0）火4（L 即+，A）式中：1A.1M.1F水尺位置到首垂线、中横剖面线、尾垂线的距离(m),在首垂线、尾垂线和中横剖面线前为正，后为负；Up-船长(m)0由此，经首尾垂线修正后的首尾平均吃水4和dA分别为：11第2章水尺计重简述dp=dfo句=%+巩当船舶的吃水差绝对值小于0.3m时，可以不作此项修正。经该项修正后船舶的首尾平均吃水和吃水差分别为t=dF-dA(3)船舶拱垂修正船舶在各种装载状态下，都可能出现中拱或中垂变形。因此，对船舶吃水应 进行此项修正。下面介绍两种修正方法:第一种方法：在求得Am之后，按下列步骤进行：(a)计算首尾平均吃水与船中平均吃水的平均值血】：=(2.5)(b)计算经拱垂修正后的平均吃水加：dM1=%；-皿=d+6；%土%(2.6)第二种方法：dM1=d”+C(10-18)(2.7)式中：G拱垂变形对平均吃水的修正值，其值可由以下公式求取：3G=T（d“o-d”）42或 G=5（i+q-c：）x（d“-dM）（2.8）式中：以平均吃水为血时的水线面面积系数。当船舶中拱时，G为负值；当船舶中垂时，G为正值。o当1+C.-C：=三时，则由式(10/9)和(10.20)计算所得值相等。O3,求取船舶排水量按以下步骤进行：(1)根据上述经拱垂修正后的船舶平均吃水而，从载重表尺或静水力性能数 据表中查取船舶排水量。查值时，先查出与加邻近的吃水整数值对应的排水量 水尺计重及其误差分析基数，再将差额吃水乘以相应的每厘米吃水吨数(TPC),得出差额吨数，以排水量 基数加、减差额吨数，即得加对应的排水量&)。(2)对排水量进行纵倾修正。因为上述dM2是船中处的平均吃水，即为船舶 正浮时的平均吃水，因此由此查得的排水量也为船舶正浮时的值，当船舶存在 纵倾且漂心不在船中时，必须对上述排水量进行修正。其应修正的排水量值由下 式求得：1005PCU 50 dm 少。、oA=-+-(2.9).p.p 也式中：学 平均吃水而处的厘米纵倾力矩(MTC)的变化率即在吃 dz水为丽时，当吃水增、减各0.5m时每厘米纵倾力矩的变化值。当船舶吃水差的绝对值小于0.3m时，可不进行纵倾修正；当吃水差的绝对 值大于0.3 m而小于1.0 m时，仅需进行上式中第一项修正，当吃水差的绝对值 大于1.0m时应按上式进行全部修正。这样，经纵倾修正后的船舶排水量为：A=A0+5A(2.10)4,港水密度修正由于上述而是船舶在实测水域中的吃水，而船舶资料中的吃水是指船舶在 标准海水中的值，故需对上述排水量进行港水密度的修正。修正公式为：(2.11)式中：A：船舶实际排水量(t)；A：标准海水中的排水量；P：实际水密度。5.计算货物装载量%=(5协44位)(2.12)(1313第2章水尺计重简述式中：版船舶装货量（t）；印D-船舶卸货量（t）；A一装货前（或卸货后）的排水量（t）;B一装货后（或卸货前）的排水量（t）;a一装货前（或卸货后）的燃油、淡水、压载水的总存有量（t）；b装货后（或卸货前）的燃油、淡水、压载水的总存有量（t）o2.4根本氏校正公式同在实际的水尺计重工作中，船舶一般都会存在一定的纵倾，在排水量纵倾校 正中经常要用到一个重要公式一根本氏公式。它由日本工程师根本广太郎所创导，代表作关于纵倾下船体排水量速算问题（即对船舶大纵倾状态下的排水量校 正问题，简称根本氏公式或排水量纵倾二次校正）0用根本氏公式对排水量进行 纵倾校正是水尺计重的核心。根本氏公式指出：“大纵倾时，吃水面如以其微分 定倾中心旋转，排水量不变”。根本氏公式解决了大纵倾状态下的吃水修正问题。与邦金曲线、菲尔索夫图谱相比较，此方法计算装货重量更简捷可行。2.4.1根本氏公式及其推导 根本氏校正可表达为：必=理,巧.丁尸+型.也（公制）3P Zgp dz（2 3）“=丝里卫+/.也（英制）-4P BP 七设正浮排水体积与纵倾排水体积的差值为九（如图2.1）,只需求得乘 上标准密度，即可得到纵倾排水量的校正值14水尺计重及其误差分析图2.1纵倾水线Fig 2.1 Trim waterline如上图所示，坐标系的选取：沿船长方向为X轴，垂直于船长的水平方向为 Y轴，按右手法则建立Z轴。上图中%B8=2欣截面积积分下限为平浮水线Z=0,上限为船的纵倾水 线高度Z=xtana然后再按船长写x方向积分，得到WoLo与W1L1的排水体积差&L tana-2|joxdr+tan2a-2丘哈D加+加%，2区(翳LV加+l 1/2我比/治）1 Q我为/公）tana 2p yoxdx+-tan2a-2-+-tan 3a-2-+2 dz 6 dz式中4%Mr=/2jycx2dx=I2 2/比/去 j 分别为面积矩、惯性矩、三阶矩，其余各项我们不做分析，三阶以上惯性矩均无物理意义。同先来看积分第一项M=tana2jN)x去=tana4L0254v TPC=-2-100二/2y.dx 4 100TPC/1.025=巧7PC100/L025、vi=tana /1=100-tana Xf 7PC/L025“尸 1.025Jvl=100*tana X,TPCt,:tana=-ApA 当2 4P/2今=3亡尸誓W T七）2喘（兼 可以认为是微分稳心半径R）aoow.TGO4 f.普之”C七产一上?一 do-0.0-5 5 5 51007PC aMTC1.025 4 dz-1.025-dMTC1.025HMTC dz由图2.2可以更形象地看出这一修正层厚度。以WoU为平浮水线，过漂心F 点作一直线垂直于WoLo；直线上取一点M,使诟=R：并以M为圆心R为半 径作一圆；作纵倾水线WL使WoLo与WiL的交角为a；并与圆相切于A点，18水尺计重及其误差分析则NAMF=a；作M点至两水线所交点D的直线而。ADMF相似于ADMAzdmf=Lzamf=2 2 a：DF=Rtan 2又因为当a较小时，tan*tana 2 2不 ttz a _ tana R 2 R,I、?.FE=tana=lc-tan-.tana R-tana=-tan a=()2 2 2 2 4P从而得到结论：水线面若以微分稳心旋转时，排水量不变。从式=504p.(尸咚可以看出，决定坛2值正负的是NO,而上 LBP cz dz部逐渐肥大的船体网20,故心 20。dz2.4.2根本氏公式存在的缺陷根本氏公式是目前国际上应用最广泛的排水量纵倾校正方法，该公式是对纵 19第2章水尺计重简述倾排水体积和平浮排水体积之差建立数学模型并展开为泰勒级数:Jv=2tana-fy0 x去+心+金丘%/长+2/GZ 一 2 J UZn!(2.14)必=1.025 x也=1.025*(2由(11=治+区K工2心+21区70工3旅+32 4 2 n】m j2tanna dx/”，、z+；TTTjl Jox 杰+)(2.15)!1.dz再进行简化演算并舍去第三项及以后各项而成。因校正值必然为有限量，故而上述级数收敛。该级数舍去前m项后的余项也收敛，且当nT8时，通项级数(2.14)各项的总和即为船舶排水体积纵倾校正的准确计算公式，级数(2.15)为船舶排水量纵倾校正的准确计算公式，当其余项之和足够小时可取前m 项之和作为校正值的近似值。根本氏在由式(2.14)推导成式(2.13)时，只取前两项(即m=2),舍去第三项及以后各项，但其余项之和不一定是一个无穷小量。1间 当第二项之后余项之和不是一个无穷小量时，根本氏公式作为一个近似公式其近 似程度就不能保证了。除了上述的缺陷外，根本氏在其结论的表述上也存在问题。根本氏取前两项 后得出两个结论：小纵倾时，水线面若围绕其漂心旋转，其排水量不变；大纵倾时，水线面若以其微分稳心旋转，其排水量不变。上述表述的意义是：第一项代表了小纵倾时应用漂心所作的校正，第二项代 表了大纵倾时应用稳心所作的校正。在公式的实际应用上则是小纵倾时只需第一 项进行校正，而大纵倾时则需第一项加第二项。按这两个结论的表面意思，必须先确定大小纵倾的临界值，小纵倾时用第一 20水尺计重及其误差分析项，大纵倾时用第二项。其实从级数展开式来看，第一、二项都是大小纵倾的校 正值的一部分。纵倾是由于船上重量纵向分布所决定的，船舶纵倾前后的两浮力 作用线的延长线的相交点即为纵稳心，纵倾的产生必然导致稳心的变化，同时其 水线面面积中心即漂心也发生变化，不管纵倾大小，只要发生纵倾，都可以从稳 心或漂心的角度去分析和校正，并不是小纵倾时只需考虑漂心，大纵倾时要考虑 漂心加稳心。21第3章水尺计重误差第3章水尺计重误差水尺计重工作中，可能导致计重结果出现误差的因素很多，下面我们就可能 导致水尺计重误差的各种因素进行分析。3.1水尺标绘错误和水尺读数错误导致的误差3.1.1水尺标绘错误导致的误差船舶水尺标志绘制在船体首、中、尾部的左、右两弦，分别以船舶基线和最 大吃水为水尺最小值和最大值。常见的水尺标绘错误有：水尺标志没有正确的位 置；字高标绘不规范，公制水尺字高不是10cm或英制水尺字高不是6in；数字下 的横线未能水平标注而是存在一定的倾斜;标绘水尺时忽略了船体的具体形状（如 图3.1）,尾水尺标绘时忽略船体的倾斜状况，但仍按照10cm字高标绘，导致的 结果就是实际字高只有lOsinacm（a为倾斜角）；叨网不具有永久性的水尺标志 的船舶，重涂水尺标志时标绘不准，则对新水尺进行观测读数时就会存在误差。图3.1标绘错误Fig 3.1 plotting error3.1.2水尺读取错误导致的误差可对一艘具体的船舶而言，每一个平均吃水都对应一个排水量。水尺计重过程 中，若水尺读数错误则由此错误读数算得的平均吃水与实际平均吃水之间必然会 存在误差，进而导致整个计重结果也存在误差。由错误水尺读数算得的平均吃水 与实际平均吃水之间存在一个误差水层，此误差水层的质量为hTPC,对于大型散 22水尺计重及其误差分析货船而言，TPC的数值较大，误差水层的质量也较大，进而导致水尺计重结果出现 偏差。常见的水尺读数误差主要有：(1)波浪导致的水尺读数误差港口有风浪时，水线在水尺附近上下波动，会对水尺数据的准确读取造成影 响；尤其风浪较大时，船舶可能左右摇摆，也会增加读取困难。这种情况下，一 次性读数很难保证数据的准确性，需要通过多次高、低处的水位读数，再取其平 均值作为水尺读数。这样，由于个人在每一次读数时的准确度不同和观测次数不 同而产生数据上的不准确。(2)船舶外舷吃水的读取误差船舶靠港后，船方会同鉴定人员在船舶装卸货前后共同查看船舶六面吃水。测量外舷吃水时，尤其是测量船尾外档吃水时，由于测量困难，有些港口仅测量 船尾里档吃水，船尾外档吃水亦取此值。若船舶无横倾且无扭曲变形，则此法可 行，若船舶存在横倾，船尾左右吃水不同，此时只测里档吃水必然产生误差。卬)(3)船舶非完全漂浮状态下产生的读取误差船舶处于完全自由漂浮状态是由平均吃水查取排水量的前提，当船舶系泊在 码头或泊位上时，若果缆绳过紧或在系泊时有较强横风，缆绳的拉力和横风的推 力会给船舶一个向下的分力，使得船舶吃水增加，此时通过观测水尺获得的吃水 值会偏大，由平均吃水差得的船舶排水量也相应偏大，与实际排水量之间就会产 生误差；若船舶系泊区域水流速度较快，因为船底与海底之间水的压力会变小的 缘故会出现船体下沉、吃水增大的现象，此时观测船舶吃水，其观测值必然存在 误差；啰】网船舶系泊时若泊位水深较浅，船舶系泊时可能会触底，此时支撑船体 的将不再是海水而是船底的泥沙，这种情况下测得的水尺读数必然失真。(4)其他原因导致的误差在水尺计重过程中，由于船、货双方所处的立场不同或利益驱动，可能存在 故意误读船舶水尺的情况。3.2船舶本身原因导致的误差(1)船体的设计计算误差和图表误差船舶作为一种不规则流线型，其船体表面的数学表达式很难获得，因而很难23第3章水尺计重误差对水线下船体表面所围体积进行精确积分，加之船舶横倾（纵倾）等因素的影响,船舶某一吃水与水线面下的船体体积之间很难找到一个能精确表达二者之间的对 应关系函数，实际工作中，一般都是采用近似计算方法来获得的，虽然随着计算 机的引入，其计算越来越精确，但与真值仍存在一定的误差。另外，在将函数图 表化过程中，由于各种原因总会存在一定的误差，这些都可能会导致水尺计重出 现误差。磔（2）船体建造误差船舶在建造过程中，由于技术工艺的限制，加上具体建造过程中操作的不规 范，船体的建造数据与设计数据之间总会存在一定的误差，而在水尺计重中所涉 及的各种船舶数据仍无法与实际数据完全吻合，这也是导致水尺计重误差的先天 因素。船舶主尺度中的型长、型宽、型深的允许误差是0.1%（中小型船舶的型深允 许误差为0.2%）。卬!如果我们近似地把船舶看成一个长方体，其各项尺度分别 为x（长）、y（宽），及吃水），则排水体积P=x y”则卷犷+（等。、强盯ox qv dz=居+岑十&式中乐、”分别为V,X、六z的相对误差，【凋贝IJ 6建=血/+0.4+0E100=0.173%（3）船舶变形引起的误差在船舶装载过程中，不可能做到重力与浮力沿船长方向处处相等，在重力和 浮力不平衡的部位，船体就可能产生变形，常见的变形有中拱和中垂。船体一旦 出现变形，通过船舶相关图表查的各种数据就会存在误差，从而影响水尺计重的 准确性；另外，50000载重吨以上的散货船，在温差较大的区域，水线以上的船体 会产生热胀冷