張曉東，冷坳坳

(1.海軍工程大學(xué)， 湖北 武漢 430033;2.武漢理工大學(xué)， 湖北 武漢 430063)

測(cè)深表是指利用液面以某種刻度 (高度)的形式反映其一一對(duì)應(yīng)的艙/柜在多種浮態(tài)下容量的表格［1］。通過測(cè)深表可以得知不同浮態(tài)下各艙/柜的裝載量，了解船上的貨物、油水、壓載水等的總量及其變化量。

測(cè)深表在船舶建造、營(yíng)運(yùn)過程中都發(fā)揮著重要作用，但是測(cè)深表的制作及使用過程中測(cè)深表刻度(高度)讀數(shù)不夠準(zhǔn)確的問題，船東、船廠對(duì)此深感苦惱。大型貨船上的測(cè)深表一般分為手動(dòng)測(cè)深表、遙測(cè)測(cè)深表和液位計(jì)測(cè)深表。手動(dòng)測(cè)深表使用最多，通常又作為校正遙測(cè)測(cè)深表的依據(jù)，其制作及使用中出現(xiàn)的問題較多，文章將著重討論手動(dòng)測(cè)深表的制作及報(bào)驗(yàn)問題。

1 測(cè)深表的重要性

船舶測(cè)深表作為反應(yīng)液體艙容及對(duì)應(yīng)液體參數(shù)的文件，在船舶建造及運(yùn)營(yíng)過程中起著重要的作用，直接關(guān)系到船舶艙容計(jì)量的準(zhǔn)確性、船舶重量及重心測(cè)量的準(zhǔn)確性［2］、船舶裝載儀穩(wěn)性及強(qiáng)度計(jì)算的準(zhǔn)確性［3］等。

表1為19 100 DWT多用途船主機(jī)滑油儲(chǔ)存艙測(cè)深表及實(shí)際加油量。由表1知，測(cè)深表計(jì)量值與實(shí)際加油值偏差很大，當(dāng)加油1 717桶，誤差達(dá)到了14桶。若殼牌209 L桶裝滑油以每桶1 000歐元計(jì)，損失高達(dá)14萬元人民幣。

隨著船舶燃油管理自動(dòng)化及智能化系統(tǒng)的出現(xiàn)，船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)也要求有盡可能準(zhǔn)確的測(cè)深表。

表1 某船滑油儲(chǔ)存艙測(cè)深表與實(shí)際值差別

2 手動(dòng)測(cè)深表制作原理及準(zhǔn)確性影響因素

2.1 手動(dòng)測(cè)深表制作原理

測(cè)深表制作的基本原理為積分法［4］，根據(jù)公式 (1)計(jì)算得到不同液面高度的艙容，再根據(jù)測(cè)深元件參數(shù)做相應(yīng)修正。

式中:dV為文中特指不同液面高度對(duì)應(yīng)的艙容，m3;L為艙室的長(zhǎng)度，m;H為艙室的高度，m;B為艙室的寬度，m。

根據(jù)測(cè)深管布置，將測(cè)深管不同位置距測(cè)深管底部長(zhǎng)度值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)艙室的艙高，不同艙高對(duì)應(yīng)的艙容又可以通過式 (1)計(jì)算得到，即為手動(dòng)測(cè)深表制作的基本原理。測(cè)深管布置及形狀一般通過描述其端點(diǎn)、拐點(diǎn)在船舶坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值來完成，如圖1所示。圖1為一般測(cè)深管布置形式，包含了測(cè)深表計(jì)算需要及其內(nèi)容構(gòu)成的重要參數(shù)，這些參數(shù)之間的關(guān)系如下。

式中:x1、y1、z1為表示測(cè)深管第1點(diǎn)坐標(biāo)，mm;x2、y2、z2為表示測(cè)深管第2點(diǎn)坐標(biāo)，mm;x3、y3、z3為表示測(cè)深管第3點(diǎn)坐標(biāo)，mm;x4、y4、z4為表示測(cè)深管第4點(diǎn)坐標(biāo)，mm;GAUGE為測(cè)深尺讀數(shù)，cm;ULLAGE為空艙值，cm;L為表示測(cè)深管總長(zhǎng)，mm。

一般通過測(cè)深表中GAUGE或ULLAGE值可以查得測(cè)量狀態(tài)下艙容值。

圖1 測(cè)深管布置示意圖

2.2 測(cè)深表準(zhǔn)確性影響因素

1)測(cè)深管坐標(biāo)。由圖1可知，測(cè)深管的坐標(biāo)決定了其形狀及在船上的具體位置。由式 (2)～式(7)可知，測(cè)深管總長(zhǎng)度及測(cè)深讀數(shù)由所有坐標(biāo)共同決定，圖1中H為液體在艙中高度，其值等于測(cè)深值GAUGE在z坐標(biāo)上的投影之和，由式 (5)知GAUGE值等于測(cè)深管長(zhǎng)度L1、L2之和。因此，測(cè)深管坐標(biāo)的正確性直接影響測(cè)深表的準(zhǔn)確性。

船廠工作人員往往直接將施工圖上測(cè)深管坐標(biāo)提供給設(shè)計(jì)院進(jìn)行測(cè)深表計(jì)算，而實(shí)際情況是測(cè)深管加工及安裝過程中往往有偏差，這樣就導(dǎo)致按理論測(cè)深管坐標(biāo)制作的測(cè)深表與實(shí)際情況偏差較大。表1中的偏差經(jīng)分析是由于測(cè)深管坐標(biāo)不準(zhǔn)確導(dǎo)致的。重新測(cè)量測(cè)深管坐標(biāo)，計(jì)算新測(cè)深表，按新表查得測(cè)量值與實(shí)際加油值比較值如表2所示。

表2 更新后測(cè)深表后滑油儲(chǔ)存艙測(cè)深表與實(shí)際值差別

由表2可知，更改測(cè)深管坐標(biāo)后，重新制作測(cè)深表與實(shí)際值吻合很好，船東對(duì)新測(cè)深表準(zhǔn)確性也感到很滿意。

2)船舶艙室線型。某些艙室，施工結(jié)束后實(shí)際線型與理論線型相差較大，如圖2所示。測(cè)深表制作一般以艙室理論線型為依據(jù)，而艙室實(shí)際線型與理論線型存在一定的差異，這樣就導(dǎo)致了以理論型線計(jì)算所得到的測(cè)深表在實(shí)船上使用是不準(zhǔn)確的。

圖2 船舶艙室變形示意圖

2.3 提高測(cè)深表準(zhǔn)確性的方法

1)提高測(cè)深表坐標(biāo)準(zhǔn)確性。測(cè)深管盡量用直管，避免過多拐彎，為測(cè)深管坐標(biāo)確定提供便利，可以減少測(cè)量誤差;計(jì)算測(cè)深表所用測(cè)深管坐標(biāo)和實(shí)船一致，最好能對(duì)測(cè)深管坐標(biāo)進(jìn)行報(bào)驗(yàn);為報(bào)驗(yàn)方便，可以利用測(cè)深尺測(cè)量測(cè)深管總長(zhǎng)，并與測(cè)深管理論長(zhǎng)度比較，如果差值不大，可認(rèn)為實(shí)船坐標(biāo)與理論坐標(biāo)一致，否則應(yīng)實(shí)船測(cè)量測(cè)深管坐標(biāo)。

2)保證艙室線型的準(zhǔn)確性。嚴(yán)格控制分段建造及船舶合龍的質(zhì)量;嚴(yán)格控制船舶的變形量、合理加強(qiáng)艙室結(jié)構(gòu)強(qiáng)度;核查測(cè)深管坐標(biāo)后仍無法消除較大偏差，應(yīng)進(jìn)一步核查艙室主體幾何參數(shù)，及時(shí)與設(shè)計(jì)院溝通，修正艙室模型。

3 手動(dòng)測(cè)深表的報(bào)驗(yàn)

測(cè)深表在使用之前 (傾斜試驗(yàn)或者空船試驗(yàn)、加油等)，要向船東提交報(bào)驗(yàn)。一般通過手動(dòng)測(cè)深表與遙測(cè)值進(jìn)行比較來判斷遙測(cè)軟件的準(zhǔn)確性。此時(shí)手動(dòng)測(cè)深是未經(jīng)檢驗(yàn)的，因此，也可以通過此過程檢測(cè)手動(dòng)測(cè)深表的準(zhǔn)確性。報(bào)驗(yàn)過程經(jīng)常出現(xiàn)以下問題。

3.1 手動(dòng)測(cè)深值與遙測(cè)值相差較大

此類問題比較常見，通常被誤認(rèn)為是遙測(cè)系統(tǒng)的問題，盡可從以下幾方面入手排查。

1)檢查遙測(cè)軟件所設(shè)置的液體密度與實(shí)測(cè)是否一致;遙測(cè)表默認(rèn)密度通常為海水密度，而實(shí)際報(bào)驗(yàn)時(shí)有時(shí)為江水。對(duì)于線型變化較大的艙室，密度的微小變動(dòng)會(huì)在遙測(cè)上產(chǎn)生很大的變化。

2)手動(dòng)測(cè)深表不準(zhǔn)確，需要進(jìn)行原因排查，重新制作測(cè)深表。

3)檢測(cè)測(cè)量是否準(zhǔn)確，測(cè)深尺是否到測(cè)深管底部;液位傳感器初始電流值是否正常。

4)盲區(qū)疊加，遙測(cè)廠家在遙測(cè)表艙容值的基礎(chǔ)上加盲區(qū)艙容值，導(dǎo)致遙測(cè)值偏大。

同時(shí)，不排除由于遙測(cè)測(cè)深表不準(zhǔn)確造成大的偏差，因?yàn)橐何粋鞲衅靼惭b坐標(biāo)以及艙室變形也會(huì)影響遙測(cè)表制作的準(zhǔn)確性。

3.2 報(bào)驗(yàn)方法使用不正確

為報(bào)檢方便，通過對(duì)遙測(cè)傳感器進(jìn)行加壓模擬水注壓力，來比較同等艙高下手動(dòng)測(cè)深表對(duì)應(yīng)高度下的值。兩者結(jié)果在部分艙室不能吻合，誤認(rèn)為測(cè)深表錯(cuò)誤，其實(shí)不然。此類問題在于未考慮測(cè)深元件起始高度差別，計(jì)入安裝高度差別后此問題能很好解決。另外，值得注意地是船廠某些部門在面對(duì)測(cè)深表不準(zhǔn)確的問題時(shí)，經(jīng)常采用調(diào)整液位傳感器電流值、人為調(diào)整液位計(jì)讀數(shù)等方式，以期使不準(zhǔn)確測(cè)深表及遙測(cè)系統(tǒng)基本一致，對(duì)此，采用多點(diǎn)報(bào)驗(yàn)的方法可以避免報(bào)檢過程中出現(xiàn)的漏洞。

4 結(jié)束語

測(cè)深管不準(zhǔn)確問題在船廠測(cè)深表制作及使用過程經(jīng)常出現(xiàn)，現(xiàn)今大多數(shù)船廠暫未找到好的解決方法，根據(jù)以上分析，作者提出以下解決方法。

1)確保測(cè)深元件坐標(biāo)的正確性。對(duì)于測(cè)深管，要保證拐點(diǎn)坐標(biāo)與實(shí)船一致，盡可能使用直的測(cè)深管;對(duì)于液位計(jì)及液位傳感器，盡量使安裝坐標(biāo)與實(shí)船一致。

2)控制艙室制作的準(zhǔn)確性，提高分段制作及合龍質(zhì)量，控制整個(gè)艙室變形量。

3)測(cè)深表報(bào)驗(yàn)時(shí)盡可能采用多個(gè)液位報(bào)檢校核。

［1］周艷華，徐鵬輝，袁東東，等.測(cè)深表的制作及其重要性 ［J］.黑龍江科技信息，2012(18):79.

［2］顧振邦，劉應(yīng)中.船舶原理［M］.上海:上海交通大學(xué)出版社，2003.

［3］祁亮，周瑞平.多用途船裝載儀的開發(fā)與實(shí)現(xiàn) ［J］.廣東造船，2010(2):31-33，41.

［4］寇剛.艙容計(jì)算中的插值誤差分析 ［J］.船舶設(shè)計(jì)通訊，2005(1):86-88.