1、武汉船舶职业技术学院学报2008年第6期 水尺计量误差分析与解决办法 郭志新，贺益雄 (武汉理3-大学航运学院，湖北武汉430062) 摘要为减少和控制水尺计量误差，应采取各种措施得出正确的海水密度、水尺，压载水量。本文分析评估各种误差 以得到准确货量，并采用合适的数学方法，可有效提高尺寸计量精度。 关键词误差；密度；船舶常数；正态分布 中图分类号 U6952 文献标志码 A文章编号 16718100(2008)06001804 水尺计量在船舶大宗散货运输中占有统治地 位，随着船舶的不断大型化，各方对水尺计量精确 度要求也越来越高，一旦发生货差船东会面临巨 额索赔。提高水尺计量精度是与货物有关
2、各方都 很关心的问题，然而到底如何系统地控制计量误 差，却很少有人提及，提出减少误差的办法也不 多。本文基于实践和误差理论两个方面就提高水 尺检验精度提出一些办法，希望对大家有帮助。 1 误差概况 现代误差理论认为误差可分为粗差，随机误 差和系统误差。 1)粗差指水尺检验中由于操作者的明显错 误如看错水尺标志、量错油水或漏量油水舱、查错 有关表格，或有关表格明显错误等。若常数明显 不符，则有可能出现了粗差，应重新审核水尺检验 的过程。粗差是可以用数据处理方法去除的。 2)系统误差包括船上载重线表尺，压载舱舱 容表的微小误差，水尺标志的误差，密度计刻度误 差，空船重量的误差等。水尺检验中采用两次
3、水 尺检验算得排水量的变化，加上非货量的变化即 求得货量，这样一般情况下观测系统误差已基本 被抵消了。 3)随机误差包括看不准水尺的误差，各种排 水量修正的误差，油水测量误差、查表的误差，密 度计取整的误差，计算过程中的取整误差等。 通常航海实践中，看水尺的误差，压载水重量 计算(包括量取、由于纵横倾修正计算的误差及压 载水舱舱容表格不准确)的误差，海水、压载水密 度的测定的误差，纵倾修正误差占粗差和随计机 误差中的大部分，我们想提高水尺检验的精度要 针对以上误差入手，采用以下办法来控制。 2控制措施 21正确量取海水密度 (1)正确选用密度计。现有两类航海用海水 比重计载重线比重计和水尺比重
4、计，都是比 重测量工具，但用途不同。 载重线比重计用于决定给定水线船舶的排水 量，是否符合66年国际载重线公约的要求，在少 数情况下应进行温度效正。水尺计量比重计用于 决定船舶的视重量(空气中重量)，由此计算商业 上使用的重量或者船上(液体)货物的视密度。这 种比重计不需要进行温度改正，不能用作确定载 重线是否符合载重线公约的要求。 在通常的航海实践中两种比重计的差值约为 0002。忽略温度改正时，通常为水尺检验比重计 加上这项改正等于载重线比重计测量的密度。大 多数航海比重计都有标志显示其类型，载重线比 重计通常有RD或SpGr和两个标准温度，T1 T2。水尺计量比重计通常标注有kg1和温度
5、T。 (2)使用恰当工具取得适当深度的海水样品。 应取船中外档吃水12深的水样测量，或13深 的水样和23深的水样测量后取平均。特别是对 收稿日期：20080620 作者简介：郭志新，武汉理工大学航运学院副教授，研究方向：交通信息工程及控制，船舶与海洋环境保护。 18 水尺计量误差分析与解决办法 郭志新，等 河口港，附近有河流汇入或刚下雨港口，表层水密 度和深层水密度有可能相去甚远。笔者任实习大 副时有一次在汕头华能电厂码头，开始使用上面没 盖的海水取样桶。尽管放到了指定水深，但取到的 还是表层水，测量结果比后来用的有盖的海水取样 桶的测量结果小00081，差点酿成货差事故。如使 用从下面进水
6、的海水取样桶结果会更理想些。 (3)读取密度时应平视密度计刻度，并考虑水 的表面张力影响，以新月形水面的中间为准。 (4)定期送岸校正来消除比重计器差。假如条 件不够，可以考虑在有机会时以上船检验师手中那 些有检验证明的密度计作为参考校正。或者使用 该密度计测量其上标明的标准温度的淡水来效正。 22看准水尺特别是船中水尺 看准水尺对提高水尺检验精度很重要，可怎 样才能看准水尺呢?没风没浪时，只要注意分清 每个数字不同部位代表的高度就可以了，但有风 浪时怎么看呢?应长时间尽量平视水尺标志，选 择船正浮的那一瞬间看，或波浪上下波动最小时 取上下值平均而得。但实际上风浪较大时，还是 感到很困难易产生
7、巨大误差。由总平均水尺和六 面水尺的关系知道船中水尺最重要，只要船中水 尺准确，首尾水尺差不多就不会有太大误差。浪 大时总有一舷至少一个船中水尺风浪稍小一点， 看起来比较准确。根据这个水尺，加上一些小设 备来测量两舷吃水差，就可以得到一个很准确的 另一舷船中水尺了。根据船中两舷吃水差，也可 按比例求出首尾风浪较大另一舷水尺。 (1)选一条合适长度的透明塑料管，两头开 口，一头系上绳子在水尺上方的舷侧系牢，另一头 系上重物。提前十几分钟将其放入水中，保证塑 料管一半在水中。这样由于是海水缓慢进入塑料 管内，管中的液面高度就反映了滤去波浪影响的 海面实际高度。人从引水梯或软梯下去，坐在梯 子接近水
8、面横档上，脚蹬船壳将塑料管贴在水尺 标志上即可准确读取水尺。在澳大利亚听说有人 将油桶从中破开，去底，用绳子吊半个油桶下水围 住船中水尺标志，也能大大将风浪影响减少，道理 是一样的。 (2)利用连通器的原理，铺一根透明塑料软 管，中间加水，两头至船中左右两舷水尺上方。管 中液面离甲板的高度差就可以反映船体横倾情 况。由于船体不绝对对称，管中液面离甲板高度 差就不完全等于两舷吃水差。看准两舷水尺算出 两舷吃水差A，记下当时的管中液面离甲板高 度差B，就可以知道船体正浮时两舷管中液面 离甲板的高度差C一A一B。平时工作中 只要根据C和实际的两舷管中液面离甲板的高 度差D，就可以知道两舷吃水差为D一
9、C。 一般船C有1到2 cm。这种方法较精确，其本 身的误差小于1 cm。 (3)根据船上倾斜仪的原理，放大制作一可 显示船体横倾多少公分的倾斜仪。在墙上钉一钉 子，悬一下挂重物的细线，在钉子正下方船宽 B20的地方，横向放一直尺并固定在墙上。当船 体横倾?时，细线看上去好像向同侧倾斜，其角度 和船体倾斜的角度一致。Ad为船中吃水差，c 为重物偏离平衡位置的距离，如图l。 I ；舯 ： 一一一一一一一一 一 一一一一一 一一一一一 图1倾斜仪工作原理 sin0=dB=c(B20)，d=20c即：实 际的左右吃水差为2 cm时，尺上细线偏离一毫 米。反过来，尺上细线每偏一毫米，左右吃水差为 2
10、cm。看准两舷水尺的情况下，找到细线船正浮 时在直尺上的位置，并刻记下。知道细线平衡位 置之后，根据细线偏离平衡位置的距离算出两舷 吃水差Ad。这种装置可准确知道2 cm左右的吃 水差。 方法一最为准确，而且能看两舷船中的水尺， 但第二和第三种在大型船舶进出水尺受限的港口 时，对于保证船体正平能发挥巨大作用。 23准确计算压载水量 有些空船压载水压得较满吃水差大时边柜易 产生较大误差，特别当边柜测量孔显示已满而实 际未满时，使用表列修正值容易出现较大系统误 差。因此边柜不应压得太满，宁安船就必须把边 柜水调到8O 以下，否则经常测出不正常的常 武汉船舶职业技术学院学报2008年第6期 数。满载
11、时压载水量出现误差的主要原因有： (1)一些船双层底淤泥较多水不能自由流动， 造成量水管水深不能反映实际水深，使用修正后 造成较大误差。 (2)部分船表格简单，笔者曾经服务过一条日 本产7万吨新船，双层底一米以下居然没有吃水 差修正，易造成较大误差。 (3)测量管堵塞。 修船时彻底清除污泥，平时多检查。没有修 正就只好争取接近平吃水时量水。量压载水过程 中要注意不仅要读取深度，还要记录空挡高度，以 防测量管堵塞、量错舱。还应准确测量压载水密 度以减少误差。 24 使用常数和数理统计方法对空船水尺计量 结果进行复核 水尺检验根据装货前后排水量的变化，加上 油、水的变化求得货量。但在实际的工作中我
12、们 把空船排水量减去空船重量，压载水，航次储备量 (燃油，淡水，伙食等)所得的数称为常数，实际上 这个数除了真实常数外还包括了误差。值得注意 的是两次水尺检验中若系统误差相近就会抵消， 对检验精度不产生影响。满载时吃水差和压载水 存量比较小，压载水重量误差，纵倾修正误差都比 较小。采用以上措施，严格按有关步骤进行后，一 般不会出现太大误差，应特别注意空船检验时误 差。而常数不但可以用来计算本船的实际载重能 力，还可以反映对空载船舶水尺检验的误差。只 要这个数在正常范围之内，那么这次水尺检验过 程是准确的或者观测过程中各种误差相互抵消 了，检验结果可以接受。但是什么数是在正常范 围内呢?我们用数
13、理统计方法估计常数精度。 假如我们把每次严格按有关程序，相同条件 下进行的水尺检验结果中常数的误差看成一个独 立的随机事件Xj，而船上有m次符合要求的水尺 检验的常数结果Cj(j一1m)，xjcjC(C为 实际的常数加上系统误差)。把水尺检验中相互 独立的每个环节造成的误差看成一个独立的随机 事件Yji，Yji应有方差和数学期望。设共有n个 环节，n充分大时，C包含系统误差。若剔除粗 差，根据李雅普若夫(Liapunov)定理4Xj n y 应该符合正态分布N(o， 。)。X 的 i=l 2O 总体为X，x符合正态分布N(O，口 )，m充分大 时，根据数理统计的有关理论可以认为有： m m x
14、的期望E(x)=0一( ：X，)n，( ：(cj m m c)n=0，即c一(：c，)n。 =：=( (Ci J 1 J一1 一C) )n 上式中C反映了真实常数加上系统误差的 大小，均方差反映了水尺检验的精确程度。完全 确定c和的大小标准是困难的。但若不超过1 个TPC，一般认为测量准确度还是很高的。考虑 到水尺检验的一般精度要求货差率不能超过 05 ，对于一般的巴拿马散货船而言，一个TPC 大概为满载货量的千分之一。某次装货水尺检验 中测量Cj的结果若在C之内或在CTPC至C +2TPC之间还是可以接受的。 需要指出的是，上面的推理是在严格按有关 程序，相同条件下进行的水尺检验结果中为基础
15、 的，应该除去那些明显出现粗差的数据。 25使用电脑进行计算 人工计算难免出错，笔者曾见到过不少检验 师查错表，算错数。要提高计算的可靠性，以前除 了靠大副检验师多算，熟能生巧以外，别无他途， 可计算机的出现为减少随机误差和杜绝粗差提供 了另外一种方法。(配载仪里面的数据不能直接 应用，有些船的配载仪甚至计算压载水时连吃水 差的修正都没有!)。 使用EXCEL程序强大的计算、制表功能，只 需要一点基础电脑知识就可完成所有装货监控， 调水尺，水尺检验的计算，实现自动打印水尺检验 报告。输入静水力数据，水舱数据后，排水量、油 水都可以实现自动查询计算。每次只需输入六面 吃水、海水、压载水比重、各油
16、水舱测深或油水体 积就可以了。这种方法能大幅度减少误差，减少 调水尺计算时间及完货后公估时问而节省船期， 对提高生产效率，保证安全生产有相当的意义。 部分商检部门也投入部分人力物力进行水尺计种 计算机软件的开发和研究，并取得了可喜的成绩， 例如连云港国检局开发的水尺计重通用计算 机软件系统V2O就是一款不错的计算软件， 另外的计算机软件如：水尺计重PDA系统也都 是船舶水尺计重系统的技术新突破。 水尺计量误差分析与解决办法郭志新，等 参 考 文 献 武汉大学测绘学院平差学科组误差理论与测量平差基础 M武汉大学出版社 2盛骤谢式千潘承毅概率论与数理统计M高等教育出版 社 The Analysis
17、 And Solutions of Errors in Draft Survey GUO Zhixing，HE Yixiong (Wuhan University of Technology，Wuhan 430062，China) Abstract：In order to control and minimize the errors during draft survey，correct steps should be taken to detect the correct density of sea water，drafts of ship，and quantity of bal一 1a
18、st waterCorrect figure of cargo can be got after all kinds of errors have been evaluated Good mathematic means can be of great help to this work Key words：errors；density；constant；normal school (责任编辑：谭银元) (上接第17页) 做到“感情留人、事业留人、机制留人、待遇留人”， 减少师资队伍人才流失现象。 (5)建立科学的教学质量评价体系 高职院校要加强师德教育，明确作为一名人 民教师的职责，业务上要
19、严格考核，强化岗位、强 调业绩、淡化身份，要通过专家督导、学校管理、同 行互评、学生评价的监督机制，公平竞争，优胜劣 汰，优劳优酬，形成奖优罚劣、能上能下、重在贡 献、合理流动的局面；引导教师参加学术研究和参 与科研立项，撰写论文，参加教学竞赛。同时，要 加强兼职教师的管理，明确任务和要求，严格考核。 参 考 文 献 1 苏琛楠高职院校师资队伍建设之我见J国土资源高等职 业教育研究，2006(O2) 2张立今，訾兴建高职院校师资队伍建设存在问题对策EJ中 国教育，2006(6) 3郭德侠高职院校师资建设存在的问题及改进建议EJ教育 与职业，2005(29) 4刘建湘对高职院校师资队伍建设问题的
20、再思考J教育与 职业，2005(16) 5李建忠国际职业教育发展现状、趋势及中国职业教育的基本 对策J外国教育资料(沪)，2000(6) Present Situation of Qualified Teachers in Higher Vocational Institutions and Its C0nstructi0n ZENG Ping，CHEN Changiang (Wuhan Institute of Shipbuilding Technology，Wuhan 430050，China) Abstract：With the increasing scale of our highe
21、r vocational institutions，the pattern of foste ring talents and curriculum systems need to be innovated accordinglyTherefore the con struction of qualified teachers is an important guarantee of teaching qualityThis paper ana lyzed the present situation of qualified teachers in higher vocational institutions and put for ward some related suggestions Key words：higher vocational institution；construction of qualified teachers (责任编辑：谭银元)
