周社寧，褚衛(wèi)明

(江蘇省船舶檢驗(yàn)局，江蘇 南京 210004)

0 引言

《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)(簡稱“法規(guī)”)已于2011年9月1日開始實(shí)施，其中第3篇“噸位丈量”中對(duì)新造及有資料船舶計(jì)算量噸甲板下圍蔽處所容積V1做了較大的調(diào)整:將公式法改為容積計(jì)算方法。這一調(diào)整牽涉設(shè)計(jì)、審圖、檢驗(yàn)和海事管理等諸多方面，特別對(duì)一些已按公式法習(xí)慣性做法或?qū)Υ擞屑榷ü芾硪?guī)定(或軟件)的單位的船舶噸位計(jì)算工作影響較大，引起了不少爭議和討論。本文對(duì)公式法的由來及原理進(jìn)行了介紹，分析了公式法存在的缺陷，從而得出用容積法代替公式法是必然趨勢(shì)。

1 公式法的由來及原理

1.1 公式法的由來

1959年我國參考英國、前蘇聯(lián)等國噸位丈量規(guī)則，以辛氏法作為基本點(diǎn)的“摩遜法”為基礎(chǔ)，制定了建國后的第1個(gè)《船舶噸位丈量規(guī)范》，適用于海船兼作河船參考，其內(nèi)容比較簡單。1978年我國制定了第2個(gè)《船舶噸位丈量規(guī)范(國內(nèi)航行船舶部分)》(試行本)，主要規(guī)定了包括辛氏法在內(nèi)的3種容積丈量計(jì)算方法，其內(nèi)容與1959年規(guī)范基本相同，只是要求更加詳細(xì)，增加了插圖和對(duì)船體凸出體的丈量方法，其適用范圍是海船河船通用。1986年我國發(fā)布了第一個(gè)明確為內(nèi)河船適用的《內(nèi)河船舶噸位丈量規(guī)范》，直至1999年、2004年、2011年的法規(guī)都將內(nèi)河船舶噸位丈量與海船分開，單獨(dú)實(shí)施其計(jì)算方法。由于船舶噸位丈量歷來都有多種計(jì)算方法，比較繁瑣，根據(jù)當(dāng)時(shí)我國內(nèi)河船舶船型小、船型簡單、船舶噸位的社會(huì)作用不顯著、不敏感的特點(diǎn)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的落后，為簡化計(jì)算的工作量和避免結(jié)果的不一致，1986年的內(nèi)河丈量規(guī)范統(tǒng)一采用了公式法的計(jì)算方法。該法相對(duì)于繁雜的手工計(jì)算而言比較簡單，結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確，而且通常情況下對(duì)新造及現(xiàn)有資料船舶計(jì)算量噸甲板下圍蔽處所容積V1只允許使用此法。1986年至2011年一直沿用的公式法如下:

式中:d為設(shè)計(jì)滿載吃水;CB為設(shè)計(jì)滿載吃水時(shí)的方形系數(shù);CWP為設(shè)計(jì)滿載吃水時(shí)的水線面系數(shù);LS為設(shè)計(jì)滿載吃水時(shí)的水線長;B為型寬;D為型深;D′為修正型深，D′=D+h/2+(hS+hW)/6，其中:h為梁拱高;hS為船首舷弧高度;hW為船尾舷弧高度。

1.2 公式法的原理

1986年以前噸位丈量計(jì)算均采用排水體積式的容積曲線或邦氏曲線或辛氏法等方法求得V1的數(shù)值，而公式法則是采用了若干個(gè)相關(guān)船舶參數(shù)，通過這些參數(shù)的推算來求得V1的數(shù)值。公式法主要是使用CB值在靜水力曲線的外插及近似判斷和一定量船舶的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析的方法:公式中的D'取值為修正型深，這與排水體積的曲線計(jì)算方法無異;根據(jù)船舶參數(shù)的定義，公式中的V1也就是在D'下的型容積，(CB+(D－d)(CWP－CB)/d)就是在D'下的方型系數(shù)CB'，而(D－d)(CWP－ CB)/d就是對(duì)CB外插的修正值。

推導(dǎo)該公式的過程中，根據(jù)內(nèi)河船舶特點(diǎn)，作了如下3個(gè)假設(shè):

(1)設(shè)計(jì)水線以上水線寬保持不變，是個(gè)常數(shù)。

(2)水線面系數(shù)與吃水為線性關(guān)系，且在設(shè)計(jì)吃水一半時(shí)，水線面系數(shù)等于體積平均系數(shù)即方形系數(shù)。

(3)干舷不是特別高(1 m以內(nèi))。

公式中型深D'的修正計(jì)算含了梁拱和舷弧的影響，分別介紹如下:

(1)梁拱的影響

梁拱對(duì)主船體容積的影響，可以考慮為型深在原來基礎(chǔ)上的一個(gè)增加，如將梁拱線看成一直線，即原型深以上是三角形。根據(jù)等面積原理，與該三角形面積相等的矩形高應(yīng)為梁拱高度的一半，即相當(dāng)型深為:D′=D+h/2，此為2004法規(guī)中梁拱等效。如將梁拱線看成是一個(gè)弓形，根據(jù)等面積原理，與該三角形面積相等的矩形高應(yīng)為梁拱高度的2/3，即相當(dāng)型深為:D′=D+2h/3，此即為2011法規(guī)中梁拱等效。

(2)舷弧的影響

舷弧對(duì)主船體容積的影響與梁拱類似，但假定舷弧線看成是一拋物線，首舷弧的面積在前半體的等效高度為hS/3，綜合到全船范圍即hS/6，尾舷弧類似，相當(dāng)型深為:D′=D+hS/6+hW/6

綜合梁拱、舷弧的影響為:

2 公式法的缺陷

(1)從上述推導(dǎo)公式看到，公式法是利用了CB與CWP隨吃水變化規(guī)律相似的特性，設(shè)置了一些假定，如設(shè)計(jì)水線以上水線寬保持不變或水線面系數(shù)與吃水為線性關(guān)系等，但實(shí)際上對(duì)絕大多數(shù)船舶而言這是不可能的。公式是在匯總了當(dāng)時(shí)內(nèi)河主流船型的基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)得出的，忽略了它們的差異，因此不能以這些假設(shè)為前提的公式來涵蓋所有內(nèi)河船舶。另外，為達(dá)到使假設(shè)或相似關(guān)系的成立及公式的簡化，在式中既有D的采用又有D′的引用，還有與這D與D′均無關(guān)的LS的引用，顯得比較混亂。這種D與D′位置差異及與LS的混用，對(duì)修正值CB′的準(zhǔn)確確定無疑也是有影響的。

(2)從公式法中看出，CB的修正值(D－d)·(CWP－CB)/d中(D－d)/d愈大，則修正愈大，D的位置在d的外插位置，從數(shù)學(xué)上知道曲線斜率不等的情況下，外插點(diǎn)越遠(yuǎn)外插的結(jié)果誤差越大。(D－d)/d表示的是干舷與吃水的比值，因此相對(duì)講船舶吃水愈淺，(D－d)/d就越大，外插誤差就越大，這就說公式法對(duì)淺吃水船噸位丈量計(jì)算產(chǎn)生的誤差大。而淺吃水船是內(nèi)河中的典型船型，在內(nèi)河船舶數(shù)量中占有相當(dāng)?shù)谋壤沟霉椒ㄔ跍\吃水船中使用有很大的局限。

(3)從公式法中看出，(CWP－CB)值愈大，則修正值也愈大。對(duì)某一船來講由于船舶三維外型特性，(CWP－CB)值愈大或隨著吃水增加呈增長趨勢(shì)，則船舶外飄(包括側(cè)飄和前后飄)愈大，對(duì)這類船的噸位丈量計(jì)算產(chǎn)生的誤差一定也愈大。內(nèi)河的客船、甲板貨船和一些其他船舶為追求較大的甲板面積，都存在著不同程度的外飄，有的還相當(dāng)大，因此這類船使用公式法也有很大的局限。

(4)從公式法中看出，當(dāng)時(shí)為使用簡便，對(duì)船舶附體和突出物的容積沒有考慮。隨著內(nèi)河船型的大型化和復(fù)雜化，船舶帶有附體和突出物的現(xiàn)象愈來愈多，也使得公式法在使用中造成結(jié)果誤差增大。

在船舶噸位越來越受到社會(huì)關(guān)注的情況下，公式法的上述缺陷在使用過程中，對(duì)有些船的影響是單一的，對(duì)有些船是交織的，有些還是比較嚴(yán)重并且難以通過其他方法糾正或解決的缺陷。由于這些缺陷的綜合影響及不確定的作用，決定了其帶來的弊端還是較嚴(yán)重的。

如某1200客位渡船主要量度為:

用公式法得到的V1=1009.6 m3;而用容積曲線方法得到的 V1=1107.5 m3，兩者相差 97.9 m3，換算成總噸，相差29。

某70 m散貨船主要量度為:

用公式法得到的V1=4938 m3;而用容積曲線方法得到的V1=4810 m3，兩者相差128 m3，換算成總噸，相差38。

3 公式法沿用與否的分析

從上述情況得知，1985年至2011年間內(nèi)河船舶噸位丈量規(guī)范中對(duì)新造及現(xiàn)有資料船舶計(jì)算量噸甲板下圍蔽處所容積V1僅允許使用公式法顯然已不適宜，尤其在計(jì)算機(jī)和船舶軟件不斷發(fā)展的今天。通過計(jì)算機(jī)采用容積曲線方式進(jìn)行噸位計(jì)算丈量，使得公式法已沒有任何優(yōu)勢(shì)可言，特別是準(zhǔn)確性方面更不如計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果精確。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，采用公式法比容積曲線方法計(jì)算得到的V1結(jié)果平均誤差約在5%以內(nèi)，折算成總噸的誤差在1% ～3%以內(nèi)，因此不少人對(duì)公式法沿用與否產(chǎn)生了不同意見，包括新法規(guī)評(píng)審時(shí)也有爭議。其主要觀點(diǎn)為:

(1)有人提出既然公式法已沿用了20多年，經(jīng)其丈量的船舶噸位也已經(jīng)既成事實(shí)，況且噸位丈量僅是人為的約定行為，作為唯一的公式對(duì)同一種船型來講結(jié)果是公平的也是唯一的。

作者認(rèn)為既然已經(jīng)證明公式法存在缺陷，且這些缺陷不僅對(duì)船舶的共有屬性和總的公平帶來了影響，還對(duì)如設(shè)備配置、船員配備等產(chǎn)生延伸影響，特別是對(duì)一些臨界噸位的船舶的影響。問題越積越多，情況愈加復(fù)雜。與其長痛不如短痛，況且法規(guī)對(duì)現(xiàn)有船舶的噸位不做強(qiáng)制追溯;同時(shí)國際上通行的噸位丈量公約或規(guī)則的計(jì)算以及我國海船噸位丈量計(jì)算都是采用容積曲線或辛氏法，內(nèi)河船舶在這方面沒必要作特殊的對(duì)待。

(2)有人提出公式法和容積曲線法能否共存，作為過渡期同時(shí)允許使用。

從上述的2個(gè)例子可以證明，2種方法假如同時(shí)使用，由于計(jì)算結(jié)果的差異，如果船東、設(shè)計(jì)單位或管理部門各取所需，將會(huì)給船舶噸位丈量工作帶來混亂，甚至成為社會(huì)問題。新法規(guī)在合理考慮過渡問題時(shí)已經(jīng)注意到這個(gè)方面，即對(duì)無資料的現(xiàn)有船舶其主體部分和附加部分仍然允許采用公式法。由于目前這種無資料的現(xiàn)有船舶現(xiàn)象已很少，新法規(guī)這樣的方式既考慮到了以往的現(xiàn)實(shí)與過渡，也不會(huì)對(duì)今后新造船產(chǎn)生沖擊，是一種較宜的處理方法。

4 結(jié)語

用容積曲線方法或辛氏法代替公式法的趨勢(shì)是不言而喻的，《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)的這一調(diào)整是必要的，調(diào)整利大于弊，對(duì)此應(yīng)該有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí):公式法不能再應(yīng)用于新造及現(xiàn)有資料船舶計(jì)算量噸甲板下圍蔽處所容積V1。至于對(duì)新內(nèi)河法規(guī)中有關(guān)哪些項(xiàng)目是否應(yīng)該計(jì)入噸位丈量的爭論，從而會(huì)引起我國內(nèi)河船與海船、尤其與國際上的一些通常計(jì)入項(xiàng)目和其計(jì)算結(jié)果的偏差的問題，隨著時(shí)間的推移，大家也會(huì)有一個(gè)共識(shí)的。