影响船舶常数精度的因素及对策

王 威

(南通航运职业技术学院航海系，江苏南通 226010)



影响船舶常数精度的因素及对策

王 威

(南通航运职业技术学院航海系，江苏南通 226010)

船舶常数是计算货物装载量的一个重要因素，船舶常数的误差直接导致货物质量与实际不符。文章分析了计算船舶常数的方法，从影响船舶常数的各个因素指出了误差产生的原因，给出了精确计算船舶常数的注意事项及方法，对实际在船测量船舶常数有理论指导意义。

船舶常数；误差；精度；修正

船舶常数是刚出厂或者是投入营运一段时间之后的船舶，其总重量中产生的一些难以确切计量的重量的总和。在船舶资料中都记载着本船的空船重量，但是船舶营运一段时间之后，经过测量发现空船重量大于其刚出厂时的空船重量，这个差值即船舶常数。随着船舶的营运，其常数也在不断变化，但是在某一段时间内，船舶常数基本恒定。船舶常数虽然难以被确切估计，但大致由以下几部分重量组成：(1)船体或机械设备经定期修理或局部改装而导致的空船重量的改变量；(2)船上留存的各种属具、拆卸或换新的设备部件和各种废旧物料；(3)随着船舶的营运，在货舱角落或舱壁骨架处残留的货物、垃圾或垫舱物料等；(4)污水井或污油水柜所残存的污油水及沉淀物等；(5)船体外壳，尤其是船底附着的藻类、贝类等；(6)船舶各压载舱随着打、排压载水而残存在压载舱底的泥浆。

货物的装载重量，尤其是散装货物的装载重量是根据观测装货后船舶的六面水尺，经修正、计算、查静水力参数表来得出船舶的排水量，再减去空船重量、油水、压载水存量、船舶常数，即可得到所载货物重量。因此可以看出，精确的船舶常数对于准确计算所载货物重量有着至关重要的作用。笔者曾对数条大灵便型散货船船舶常数的测定进行跟踪研究，发现在短时间内相邻几次测定的常数其差值达到二三百吨之多，究其原因是没有对影响船舶常数测定精度的若干因素进行深入考虑，导致产生较大误差。

1 船舶常数测定的方法

每航次在装货前或卸货后大副都要测定本船的船舶常数，通常在港内或锚地进行。船舶常数(C)的计算公式是：

(1)

式中，C为船舶常数；Δ为船舶排水量；Δl空船重量(船舶资料中提供)；W0为船舶的燃油存量；Wb为船舶压载水重量；Wf为船舶所存淡水重量。

测定船舶常数的步骤如下：(1)观测船舶六面水尺对应的吃水，并用密度计测量当时的港水密度；(2)测量船存压载水、燃油、淡水的重量；(3)计算船舶的六面平均吃水；(4)根据装载手册查取平均吃水对应的船舶排水量；(5)用船舶的排水量减去空船重量、船存压载水、燃油、淡水的重量即可得到船舶常数。

2 影响船舶常数测量精度的因素

从船舶常数的计算公式可以看出，船舶常数的大小与测量时船舶排水量、空船重量、燃油、淡水、压载水的重量有关，而这些因素都是通过实际观察、测量、计算而得出，在观测时由于外界环境、人为因素等原因难免存在误差，因此船舶常数最终的计算结果往往有较大出入。究其原因，其误差影响因素有如下几个方面：

(1)在观测船舶的六面吃水时，由于有波浪影响导致观测的吃水读数不够精确；

(2)在观测时如果同时进行压排水作业、吊杆的起吊等使船舶产生倾斜角或摇摆也会影响六面吃水的观测精度；

(3)测量港口水密度时所采水样的位置、深度不同，最后测量出的水密度也不同；

(4)测量燃油、淡水、压载水存量时如果船舶有较大纵、横倾，且测量孔不在该舱室中点处则会造成较大误差；

(5)在浅水水域，水深与吃水的比值较小，由于水流的原因会使船舶产生一定的下沉量，继而增加了船舶的排水量，也会使船舶常数的测定产生误差；

(6)抛锚时，由于锚和卧底锚链的重量使空船重量产生改变；

(7)系泊时由于缆绳与水线面存在一定角度，系缆力的垂直分力会施加给船体，使船体下沉，从而排水量增大，使船舶常数增大。

上述原因都会对船舶常数的最终确定带来不容忽视的影响，因此大副在测量船舶常数时需要考虑多方面的因素，力求达到最大精度。

3 提高船舶常数测量精度的方法

船舶常数测量精度与多个因素有关，笔者根据多年在船工作经验以及对多条散货船船舶常数测定跟踪调查得出如下方法。

3.1 船舶排水量的测定

3.1.1 船舶六面吃水的观测与修正

船舶的排水量是根据船舶六面平均吃水确定的，因此观测吃水的精度直接影响船舶排水量计算的精度。观测吃水的时机最好选择较小波浪或平静海面时，这样会减少目视误差。如果观测时有海浪的影响，则要连续观测多次，取波峰和波谷处吃水的平均值。同时，站在码头上或是放舷梯来观测吃水，都会因为俯视观测从而带来目视误差。因此，如果条件允许，大副最好乘坐小艇近距离的观测，使吃水所带来的误差减少到最小。

由于勘绘的实际需要，船舶的首尾吃水标志往往并不在船舶首、尾垂线处，因此要进行首尾垂线修正[1]。

图1 船舶首尾垂线修正

由图1可知，首垂线修正值：

CF=t×lF/(Lbp-lF-lA) (m)

(2)

尾垂线修正值：

CA=-t×lA/(Lbp-lF-lA) (m)

(3)

式中：t——首、尾垂线修正前的船舶吃水差(m)，首倾取(+)，尾倾取(-)；Lbp——船舶垂线间长(m)；lF——首吃水水尺与首垂线间的水平距离(m)；lA——尾吃水水尺与尾垂线间的水平距离(m)。其中Lbp，lF，lA可从船舶资料里查取，当吃水差绝对值小于0.3米时可以不进行此项修正，但当吃水差绝对值大于0.3米，其对船舶排水量带来的影响不容忽视。

3.1.2 舷外水密度的测定

测定舷外水密度在采取水样时，要选择在船舯吃水深度的一半处，同时要避开船舶的排水管口，码头的排水或排污口等。在感潮港口或河段内，观测完吃水后要立即测定舷外水密度，以防由于舷外水密度的变化对计算结果产生影响。以宝山港为例，在落潮时港水密度是0.998KG/L,但在涨潮时港水密度可达1.016KG/L，差值达到0.018KG/L。对于压载量达2万吨的船舶来讲，由于水密度的不同其压载水重量相差360吨；对于满载排水量5万吨级船舶来讲，计算结果则相差900吨之多。因此水密度的测定应和观测吃水同时进行，而且要注意选择合适的位置来取样测量。

3.1.3 水流以及浅水效应至船舶下沉量的增加

较小的水深吃水比以及水流的影响会使船舶的下沉量增加，从而增大了船舶排水量。关于浅水效应的影响很多国家都有研究，Hooft理论给出了如下公式[2]：

(4)

日本学者本田启之辅通过船模试验，考虑到水流以及水深吃水比的因素，给出了如下公式[3]：

(5)

式中Lpp为船长；B为型宽；hd为吃水；h为水深；cb为方形系数；Fr为傅汝德系数。以大灵便型散货船“Q轮”为例，其Lpp为192米，型宽B为32.36米，方形系数0.85，满载吃水10.2米，满载排水量Δ为54524吨，TPC为59吨。δΔ=ds·TPC，，式中δΔ为排水量增加量。由公式可知，在流速3节，水深与吃水的比值为1.2时，由于浅水效应和水流的共同作用，Q轮的吃水增加了3.5 cm，排水量增加了207吨。因此，在浅水区同时有水流影响时测定船舶常数要注意修正此方面的误差。

3.1.4 系船缆对排水量的影响

船舶无论是空载还是满载都很难做到系船缆与水线面没有夹角，因此系船缆张力的垂直分力会施加给船体，增大船舶的排水量。由于出缆位置的不同，各系船缆与码头的交角不尽相同，施加给船体的分力也不同，因此系船缆对船舶排水量的影响往往难以确切估计。在测量船舶常数时我们可以尽量把系船缆系在离船较远的缆桩上，减小系船缆与水线面的夹角。在无风无流港口，如果条件允许，可以放松系船缆，使之不受力以减小系船缆对船舶排水量的影响。

3.2 空船重量的测定

空船重量是新造或改建船舶在出厂前测定并记载在船舶资料当中的，在测定船舶常数时把空船重量当做常量，直接加以使用。空船重量由若干部分组成，包括锚和锚链的重量。因此在抛锚时测定船舶常数就要在空船重量中扣除锚和卧底锚链的重量。

如果锚重为P，根据有关建造规范可知60米长锚链重量等于单只锚重。由图2可知，悬链长度L2=H/cosθ，不考虑水对悬垂锚链的浮力，对于出链长度为L的的船舶，则抛锚时的空船重量表达式如下：

抛锚时的空船重量=空船重量

图2 锚和卧底锚链修正

(6)

3.3 油水、压载水存量的测定

3.3.1 压载舱液位高度纵、横倾修正

燃油舱以及淡水舱数量较少，正常情况下每天都测量其液位深度，且在航海日志和轮机日志上都有记载，误差较小。但压载水舱数量较多，有的压载舱测量孔并不在该舱中点处，因此要对测量出的液位高度进行纵、横倾修正。以5万吨级大灵便型散货船“Q轮”为例，压载舱共二十二个，压载能力达到20000 m3，在船舶存在纵、横倾时，若不进行修正将产生较大误差。

对于纵倾修正，绝大部分船舶在压载舱舱容表当中已经给出了修正方法，可以根据船舶吃水差和测量高度直接读取压载水体积，然后乘以压载水密度就可以得出压载水重量。

在船舶横倾时，若对称位置的压载舱液位高度一致，其误差正好互抵，对计算结果并不产生影响，但是当对称位置的压载舱液位高度不同时，则要逐舱进行修正。图3所示，压载舱的测量孔不在该舱纵中线处。

图3 压载舱修正示意图

由图3可知，δh=L·tanθ，式中δh为压载舱液位高度修正量，L为测量孔距该压载舱纵中线的距离，θ为横倾角。若该舱形状为矩形，液位高度修正量和舱室面积与压载水密度的乘积即为该舱压载水重量修正量。以Q轮为例，NO.2压载舱长32米，宽14米，测量孔距纵中线3米，压载水密度为1.025g/cm3，则船舶横倾1°时，压载水的测量误差达到24吨。

3.3.2 压载舱产生误差的其他因素

压载舱数量较多，位置不同，分布于船首到船尾的压载舱形状也不尽相同，由于压载水的影响使船舶常数产生的误差还表现在以下几个方面：

(1)压载舱的测量孔一般位于该舱室的后部，当船舶有纵倾，尤其是尾倾时，从测量孔测量出的“满舱”往往并非真正意义上的满舱，应注意由于纵倾使该舱前部产生的空档进行修正[4]。(2)有些压载舱测量出的“空舱”往往也并非真正意义上的空舱，因为有些压载舱为了减少测深锤对于船底板的撞击，在测量孔下部船底板上覆焊了一小块有一定厚度的钢板[5]。当该舱压载水深度小于该钢板厚度时，压载水无法测量出来，使之产生误差，因此大副要注意查阅船舶资料进行该误差的修正。

4 结 语

船舶常数是计算货物装载量的一个重要因素，精确的船舶常数对于保证货物质量，顺利交接货物有着至关重要的作用，大副在测定船舶常数时要注意精确测定六面吃水和港水密度，同时要注意浅水中水流因素和系泊时缆绳对船舶排水量的影响，以及抛锚时锚和卧底锚链对空船重量的影响，正确对压载舱进行纵、横倾修正，这样才能保证船舶常数的精度。

1 邱文昌.海上货物运输[M].人民交通出版社，1999

2 戴冉，贾传莹.船舶下沉量的实测研究[J].交通运输工程学报，2002，2(2)：59—62

3 本田.启之辅.操船通论[M].株式会社成山堂书店，2000

4 陈吉.船舶水尺计重误差及校正[J].中国水运,2006(3):50 -51

5 张钢.散装货物运输中水尺计重的原则和方法[J]. 中国航海,2006(4):35-38

(责任编辑：张 辉)

Study on the Factors Influencing Ship Constant Accuracy and Countermeasures

WANG Wei

(Nantong Vocational & Technical Shipping College, Nantong 226010，China)

The ship constant is an important factor in calculating the amount of cargo loading. This paper analyzes the influence of error of the ship constant measuring precision, and puts forward the matters needing attention and the accurate calculation method of ship constants, which will serve as the theoretical guidance for the actual measurement of ship constant.

Ship’s constant；error correction；accuracy；Correction

2014-12-16

王 威，男，硕士，讲师，南通航运职业技术学院航海系大副。

U662

A

1671-8100(2015)03-0024-04