船舶水尺計(jì)重誤差分析

張方 胡明豪 林航 程永林

摘 要：為了研究船舶水尺計(jì)重的誤差，探究了水尺值、港水密度和水油倉(cāng)的測(cè)量誤差來(lái)源，分析了水尺值、港水密度和水油倉(cāng)等原始測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。以7萬(wàn)噸級(jí)船舶為例，吃水測(cè)量帶來(lái)的誤差可達(dá)250t、港水密度帶來(lái)的誤差可達(dá)50t、水油倉(cāng)的測(cè)量帶來(lái)的誤差可達(dá)上千噸。

關(guān)鍵詞：水尺計(jì)重;誤差來(lái)源;誤差分析

隨著世界大宗散貨貿(mào)易的不斷發(fā)展，特別是我國(guó)重點(diǎn)加大開(kāi)發(fā)扶持東南沿海地區(qū)后，我國(guó)與印度尼西亞、菲律賓、越南等國(guó)家往來(lái)更為頻繁，不斷從這些東南亞國(guó)家進(jìn)口煤炭來(lái)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)能源需要，海運(yùn)以其運(yùn)量大、成本低的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮了極其重要的作用[1]，海洋運(yùn)輸便成為了主要運(yùn)輸方式[2]。

作為國(guó)際上各大港口散裝船舶普遍采取的一種貨物計(jì)重方法，水尺計(jì)重是依據(jù)“阿基米德原理”，利用船舶裝卸貨物前后的水尺變化來(lái)計(jì)算所載貨物重量。水尺計(jì)重既能避免裝卸損耗，擴(kuò)大散貨運(yùn)輸，降低成本，又能提高運(yùn)輸效率，加快運(yùn)輸周轉(zhuǎn)和流通，促進(jìn)對(duì)外貿(mào)易的發(fā)展[3]。其計(jì)重結(jié)果可作為商品交接、結(jié)算、理賠、計(jì)算運(yùn)費(fèi)和通關(guān)計(jì)稅的依據(jù)[4]。

在海運(yùn)實(shí)踐中，水尺計(jì)重工作是由公證機(jī)關(guān)（我國(guó)為商檢局）來(lái)完成并出具重量證明（水尺計(jì)重報(bào)告），承運(yùn)人（船方）參與其中起到了協(xié)調(diào)和監(jiān)督的作用。但是，從計(jì)量上講目前還不具備對(duì)船舶水尺進(jìn)行量值傳遞的條件，不能按國(guó)家法定的計(jì)量檢定系統(tǒng)表對(duì)船舶水尺進(jìn)行周期檢定，船舶水尺計(jì)量的量值不能溯源到國(guó)家基準(zhǔn)。實(shí)際船舶的水尺狀況很復(fù)雜，有相當(dāng)一部分船舶缺少必要的水尺資料，有些船舶的水尺模糊不清，甚至沒(méi)有水尺，有些船主私改水尺，計(jì)量監(jiān)督部門(mén)很難對(duì)此進(jìn)行有效監(jiān)督[5]。

對(duì)水尺計(jì)重結(jié)果產(chǎn)生影響的因素眾多，例如：船舶纜繩、船舶操作、風(fēng)浪等因素對(duì)水尺測(cè)定的影響，取樣位置、測(cè)量器具對(duì)港水密度測(cè)量的影響，壓載水測(cè)量過(guò)程、計(jì)算過(guò)程、壓載水艙“假滿(mǎn)”、壓載水密度、特殊艙位排查對(duì)壓載水測(cè)量的影響[6]。從原始數(shù)據(jù)的測(cè)量到排水量和裝貨量的計(jì)算，都非常煩瑣，難免出現(xiàn)不同程度的誤差。

1? 水尺計(jì)重的誤差來(lái)源

在水尺計(jì)重所需原始數(shù)據(jù)的測(cè)量方面，其誤差源可以分為3部分：船舶六面吃水的觀(guān)測(cè)誤差，港水密度的測(cè)量誤差，船舶水油倉(cāng)的測(cè)量誤差。下面分別闡述各部分誤差的來(lái)源。

1.1 船舶六面吃水的觀(guān)測(cè)誤差來(lái)源

（1）船舶靠泊區(qū)域海水流動(dòng)（海水流速不為0）;

（2）船體外附著其他物品;

（3）風(fēng)浪導(dǎo)致的讀數(shù)誤差;

（4）測(cè)量人員的讀數(shù)誤差;

（5）水尺標(biāo)志模糊、損壞;

（6）船貨雙方因立場(chǎng)不同，水尺判讀存在人為干預(yù);

（7）系泊（或錨泊）時(shí)，船體觸底;

（8）系泊（或錨泊）時(shí)，纜繩（或錨鏈）存在的垂直分力。

1.2? 港水密度的測(cè)量誤差來(lái)源

（1）取水位置不正確;

（2）水密度計(jì)選用不正確;

（3）測(cè)量時(shí)機(jī)不正確;

（4）水中含雜質(zhì)。

1.3? 船舶水油倉(cāng)的測(cè)量誤差來(lái)源

（1）液艙內(nèi)含沉淀物;

（2）船舶艏傾或存在較大艉傾;

（3）存在特殊液艙;

（4）空艙積殘水;

（5）測(cè)量尺頭觸及艙底;

（6）艙內(nèi)油水密度估算不準(zhǔn)確;

（7）裝卸貨期間消耗的燃油及排放的污水污油核算不準(zhǔn)確。

2? 水尺計(jì)重誤差分析

2.1? 船舶六面吃水

船舶吃水值作為水尺計(jì)重的重要原始數(shù)據(jù)之一，測(cè)量的準(zhǔn)確性對(duì)水尺計(jì)重精度影響較大。船舶吃水值的讀取受風(fēng)浪、光線(xiàn)、船舶狀態(tài)等眾多因素的影響，準(zhǔn)確測(cè)量的難度較大。即使同為商檢人員，不同的人在相同條件下觀(guān)測(cè)同一水尺得出的結(jié)果往往也存在0.02～0.05m的差異，在風(fēng)浪較大時(shí)甚至達(dá)到0.1m以上的差異。船舶水尺如圖1所示。

以7萬(wàn)噸級(jí)船舶、存在0.02m的吃水差為例，船舶滿(mǎn)載時(shí)由此帶來(lái)的誤差約為130t左右，船舶空載時(shí)由此帶來(lái)的誤差約為120t左右。計(jì)算貨物載重量時(shí)，由船舶吃水值帶來(lái)的誤差就可達(dá)250t，甚至更大。

2.2? 港水密度測(cè)量

港水密度作為水尺計(jì)重的重要原始數(shù)據(jù)之一，測(cè)量的準(zhǔn)確性影響著水尺計(jì)重精度。由于港水密度的數(shù)值受取水位置、樣筒清潔度等因素的影響，且隨水溫的變化而實(shí)時(shí)變化，因此港水密度的測(cè)量值往往與真實(shí)值存在偏差。港水的獲取和密度測(cè)量過(guò)程如圖2所示。

港水密度的測(cè)量精度為0.0005g/cm3，以7萬(wàn)噸級(jí)船舶為例，由港水密度0.0005g/cm3的差異可為船舶滿(mǎn)載時(shí)帶來(lái)約40t左右的誤差、可為船舶空載時(shí)帶來(lái)約10t左右的誤差。計(jì)算貨物載重量時(shí)，由港水密度帶來(lái)的誤差可達(dá)50t，甚至更大。

2.3? 水油倉(cāng)測(cè)量

由于船舶縱傾橫傾、測(cè)量尺頭觸及艙底、艙內(nèi)油水密度估算不準(zhǔn)確等眾多因素的影響，水油倉(cāng)內(nèi)液位高度的測(cè)量往往存在較大誤差。崔剛等[7]的研究表明，確定壓載水時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量和計(jì)算誤差，由此造成的貨物計(jì)重誤差實(shí)際工作中要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)由于水尺觀(guān)測(cè)產(chǎn)生的貨物計(jì)重誤差。林永波[3]表明，“測(cè)量水艙”是水尺計(jì)重中最重要的環(huán)節(jié)，其不確定度是“水尺觀(guān)測(cè)”的幾倍。水油倉(cāng)測(cè)量如圖3所示。

以7萬(wàn)噸級(jí)船舶為例，水油倉(cāng)的測(cè)量包括艏尖艙（或艏?jí)号摚?、尾尖艙（或艉壓艙）、壓載水艙、頂邊艙、淡水艙、污水艙、燃油、柴油、潤(rùn)滑油等20多個(gè)艙的測(cè)量。船舶滿(mǎn)載時(shí)水油倉(cāng)壓載較少且?guī)缀鯙榭张?隨著不斷卸載貨物，為保障船舶安全吃水和船舶的平衡，船舶不斷泵入壓載水;貨物卸載完畢時(shí)，壓載水重量約20000噸左右。由于水油倉(cāng)內(nèi)液位高度的測(cè)量存在眾多的影響因素，測(cè)量準(zhǔn)確度稍有偏差即可導(dǎo)致單個(gè)水油倉(cāng)幾十至上百?lài)崳ㄅc水油倉(cāng)的種類(lèi)有關(guān)）的測(cè)量誤差。在實(shí)際驗(yàn)收工作中，對(duì)于7萬(wàn)噸級(jí)船舶20多個(gè)艙，測(cè)量誤差可達(dá)到千噸的量級(jí)。

3? 結(jié)語(yǔ)

隨著世界貿(mào)易的蓬勃發(fā)展，海運(yùn)成為主要的運(yùn)輸方式，水尺計(jì)重的重要性日益凸顯。然而，水尺計(jì)重存在著一定的計(jì)量誤差。以7萬(wàn)噸級(jí)船舶為例，吃水測(cè)量帶來(lái)的誤差可達(dá)250t、港水密度帶來(lái)的誤差可達(dá)50t、水油倉(cāng)的測(cè)量帶來(lái)的誤差可達(dá)上千噸。由于風(fēng)力、水流方向、水流流速、系泊狀態(tài)等客觀(guān)因素及檢驗(yàn)人員水平不一等主觀(guān)因素的影響，水尺計(jì)量工作難以重復(fù)，計(jì)量監(jiān)督部門(mén)很難進(jìn)行有效監(jiān)督。因此，水尺重量鑒定相關(guān)人員應(yīng)積極進(jìn)取提高業(yè)務(wù)水平、不斷創(chuàng)新提高水尺計(jì)量的科技含量，努力推動(dòng)水尺計(jì)重的發(fā)展。

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基金項(xiàng)目：中國(guó)華電集團(tuán)有限公司海運(yùn)電廠(chǎng)智能燃煤島模型設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用項(xiàng)目（CHDKJ16-01-40）