船舶載重自動測量技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進展

（浙江海洋大學船舶與機電工程學院，浙江 舟山 316022）

船舶載重量，一般是指船舶夏季滿載吃水時所允許裝載的最大值[3]，即船舶夏季滿載排水量與空船重量之差，其中包含載貨重量、人員及其行李、淡水、糧食、燃料、鍋爐水、潤滑油、供應品等的重量，是船舶設計與載重能力的主要評估標準。

船舶載重量的測量方法較多，現(xiàn)行有效的船舶載重測量方法主要依靠測定船體吃水線浸深，換算船舶工況吃水，進而參照《船舶載重與水尺對照表》，確定船舶載重與裝卸的貨物重量。船體吃水線根據(jù)季節(jié)與航區(qū)不同制定出多套標準，通常指船舶夏季載重線（符號S表示）。現(xiàn)階段內(nèi)港口船舶載重的測量技術(shù)仍舊以目測船舶吃水線對照計算的方法。這種方法受海水波浪起伏、船舶傾斜的影響，誤差較大，帶有一定主觀性，且易引起爭議，不適宜船舶裝卸貨物的精細化管理。

1 船舶載重測量技術(shù)的研究回顧

當裝卸的貨物重量較小時，可采用每厘米吃水噸數(shù)曲線進行測量。每厘米吃水噸數(shù)（TPC）僅是船舶水線面面積（Aw）的函數(shù),并隨吃水的變化而變化，故可將TPC隨吃水的變化繪制成曲線，即：TPC=f(z)。根據(jù)船舶的TPC曲線，便可查出吃水為d0時的TPC數(shù)值，進而裝卸貨物的重量可計為：p dTPC=△ 。這種測量方法只能在裝卸貨物較小時（一般不超過排水量的10%）進行計算，以免誤差過大。

2 國內(nèi)船舶載重測量技術(shù)的最新研究進展

2008年，湖南大學博士生龔固豐等人研發(fā)了一種新型的船舶智能載重測量儀[1]，并提出一種創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)樹編碼免疫辨識算法，以此實現(xiàn)船舶重量模型的精確辨識[4]。該測量儀的設計思路是依靠技術(shù)手段構(gòu)建船舶重量模型實現(xiàn)吃水測量精確化，具體方案是通過布置在船體底部的前左、前右、后左、后右4個位置的壓力傳感器，檢測船體前后左右四個位置的吃水，根據(jù)辨識出的船舶重量模型能精確計算船舶總重、船體橫傾、縱傾等數(shù)據(jù)。該設備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該設備是通過分別測定船舶裝卸前后船舶重量，兩者做差來計算裝卸貨物重量，以此有效地實現(xiàn)船舶裝卸貨物重量測量的智能化與自動化。

儀器測試方面，龔固豐將該載重測量儀在散裝水泥運輸船上進行了實踐測試，結(jié)果表明，該測量儀的測量精度比較理想，性能優(yōu)良，總體測量誤差小于0.5%，完全能滿足港口船舶裝卸貨物過程中對不定重量貨物的計量要求。

2007年武漢理工大學輪機工程專業(yè)本科生駱國強研制了一款手持式智能船舶吃水及載重測量儀[2]。該設備創(chuàng)新性的采用了激光測距的方法,依靠多點測量來消除波浪中船舶不同浮態(tài)產(chǎn)生的橫傾、縱傾等對船舶吃水測量的影響。結(jié)構(gòu)簡圖如圖2。

該設備在具體操作時，是將該測量儀固定到測量點甲板邊緣,同時適當調(diào)整測量儀的位置,保證激光儀發(fā)出端發(fā)射出的激光束垂直于水面。待測量儀調(diào)整完成后,開啟激光發(fā)射裝置。故在垂直方向上,測量儀正好位于水面的正上方,且在水平方向上,測量儀和船體甲板處于同一個水平面,所以它垂直向下發(fā)出的信號一定會經(jīng)水面反射后原路返回[5]。由此可以計算出測量儀距水面的高度S,而甲板距船舶龍骨線的高度D是已知值,故可以計算出這一測量點的船舶吃水d=D-S。

該設備每次測量需要分別在船首、船中、船尾左右舷甲板各點測量,總共測量出船舶左右舷共6個點的吃水深度，綜合測定船舶載重。

由于對船舶吃水采用多點測量的方法,可有效的消除船舶吃水測量中波浪引起的不利影響和船舶橫傾、縱傾產(chǎn)生的船舶吃水測量誤差,能夠較為精確地測得船舶吃水,從而能夠精確地計算出船舶裝卸貨物的重量, 測量精度可以保證，測量適應性較好。

3 船舶載重測量技術(shù)的研究展望

通過技術(shù)手段精確測定工況吃水，參照《船舶載重與水尺對照表》，進而計算船舶總重量、船體橫傾、縱傾等浮態(tài)及平均吃水等信息，從而實現(xiàn)船舶載重量的計量，由裝卸貨物前后船舶載重差計算船舶裝卸貨物的重量。此類方法可以保證測量精度，適宜船舶裝卸貨物的精細化管理，具有較高的實際價值，在不久的將來必將得到大面積推廣和應用。