水尺計重中密度測量與計算誤差分析及相關(guān)問題的思考

楊衛(wèi)星 陳怡 杜美憬

摘 要：本文將對密度誤差對水尺計重產(chǎn)生的主要影響進行分析，并對誤差產(chǎn)生的原因及控制措施加以闡述。

關(guān)鍵詞：水尺計重；密度測量；計算誤差

由于受地球重力的影響，人們通常習(xí)慣于將質(zhì)量與重量混為一談。實際上，重量即質(zhì)量等于體積乘以密度，密度是除了體積以外進行重量計算的另一重要參數(shù)。在水尺計重過程中，密度測量主要分為兩個方面，即港水密度以及壓載水密度，本文將對密度測量與誤差之間展開分析。

一、密度誤差對水尺計重產(chǎn)生的主要影響

對船舶排水量的計算能夠以港水密度測量的方式來獲得，再以比值船舶排水量圖表的密度為參照，對排水量密度進行調(diào)整，進而獲得實際排水量數(shù)值。一旦港水密度的測量結(jié)果失真，則會對重量計算結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，甚至能夠達(dá)到千分之一到二的誤差。如果在裝貨和卸貨兩次活動之間，其密度測量的差值都在千分之一到二的范圍內(nèi)，同時對凈排水量的影響分別為裝貨時增大，卸貨時減小，則兩次相減獲得的重量差值則會在千分之二到四之間，如果再受到其他一些外界因素的影響，則誤差將會繼續(xù)增加，進而致使整船貨物的重量準(zhǔn)確值降低，甚至超出水尺計重的千分之五。

對壓載水重量的計算主要利用壓載水密度測量的方式進行，與港水密度測量相比較而言，壓載水密度通常被認(rèn)為其測量結(jié)果的準(zhǔn)確性小于港水密度測量。但事實卻恰恰相反，對于一艘空船來說，其中通常會存有大量的壓載水，由于不同船舶的載重量也不盡相同，因此有時能夠達(dá)到上萬噸或者數(shù)萬噸。此外，由于壓載水艙存在區(qū)別，因此其中的壓載水密度方面也可能不同[1]。

二、密度測量過程中誤差產(chǎn)生的原因

（一）取樣器不標(biāo)準(zhǔn)

船方所提供的取樣器包括各種類型，其中有較大開口的鐵質(zhì)取樣筒、不銹鋼取樣筒、鐵筒、油漆筒等等。在利用這些容器進行取樣時，容易收集到非船體吃水深度的二分之一處水樣，而是在港水中的表層物質(zhì)，這樣測量出來的結(jié)果密度值將會偏低。由于深度和密度之間具有較為緊密的聯(lián)系，因此根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗，通常偏小的數(shù)值范圍為千分之一到萬分之五之間。

（二）密度計不精準(zhǔn)

通常船方所使用的密度計為千分之一，有時船方所提供的密度計誤差都屬于偏大或者偏小，最大的能夠達(dá)到千分之三。事實上，船方會為了自身利益考慮，在選擇密度計時，選取對自身有利的偏大或者偏小的密度計，這樣做將不符合水尺計重規(guī)定中的要求，對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性造成嚴(yán)重的不良影響。

（三）取樣器不夠清潔

在提供的取樣器中，可能會摻雜一些以往測量中未及時去除的雜質(zhì)、液體或者海水的鹽分結(jié)晶等，這些雜質(zhì)未來得及妥善清理就被投入到本次取樣當(dāng)中，將導(dǎo)致測量結(jié)果失真。這種誤差可能偏大或者偏小，通常能夠達(dá)到千分之一到萬分之五之間。

（四）取樣點數(shù)不足

通常來說，取樣的最佳地點是船吃水的二分之一位置，但是部分地區(qū)由于鄰近岸上的排水管道，山水的流水或者淡水等會順著下水道流入港水當(dāng)中，致使局部港水密度發(fā)生改變。對于此種情況，應(yīng)適當(dāng)增加船體周圍密度取樣點數(shù)，并且對幾次測量結(jié)果求取平均值，以此來保障港水密度測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在對壓載水密度進行測量時，由于部分測量管彎曲或者口徑狹窄，使得取樣器難以深入其中，不能夠?qū)崿F(xiàn)對上邊柜與雙層底全部逐艙取樣，因此有時密度存在差異之處很難被發(fā)現(xiàn)，進而產(chǎn)生誤差。

三、有效控制誤差的方法

（一）保障取樣器的準(zhǔn)確性

在密度測量的工作中，最好使用帶有塞子的標(biāo)準(zhǔn)石油密度取樣器，這種取樣器的好處除了具備取樣繩之外，還有一根繩子相連，利用其將塞子打開。在具體的測量過程中，測量人員首先將取樣器送至船中外弦吃水的二分之一處，再利用繩子將塞子打開，液體將會被灌入到取樣器當(dāng)中。這種方式與以往開放式的取樣器相比而言，能夠更加精準(zhǔn)的獲取指定層面的液體，能夠有效的減少誤差產(chǎn)生。但缺點操作難度增加，繩子在水中容易發(fā)生纏繞現(xiàn)象。

如果不能夠利用上述儀器，也可以使用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)取樣器，在使用過程中，可以在指定的取樣點周圍反復(fù)抖動繩子，并且停留1-2分鐘，讓取樣器中的液體與周圍的港水保持一致，這時快速的將取樣器拉起，使其離開水面，以此來減少誤差的產(chǎn)生。

（二）采用合格的密度計

我國在水尺計重的重量鑒定方面要求，所使用的密度計的準(zhǔn)確度應(yīng)能夠達(dá)到萬分之五，并且要經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)計量局的檢定合格才能夠投入使用。此外，還應(yīng)對容器進行清洗，這樣做能夠避免樣品由于與器內(nèi)原有殘留物質(zhì)相接觸，使得樣品被污染。對此，首先應(yīng)對容器進行清洗，將首次采集到的液體作為清潔劑，在瓶中用力搖晃之后，將液體倒出，保障器內(nèi)物體的干凈清潔。然后，對第二次獲得的樣品進行密度的測量，如果不確定內(nèi)部雜質(zhì)是否被清洗干凈，可以采用多次清洗的方式，將洗滌用品浸泡幾分鐘之后再進行清洗，能夠達(dá)到最佳的清潔效果。

（三）適當(dāng)增加取樣點

對于山水、海水或者鄰近排水管道的港口處，可以適當(dāng)?shù)脑黾尤狱c數(shù)量，以此來減少密度測量過程中由于局部密度分層帶來的誤差。對于壓載水艙來說，如果不能夠?qū)崿F(xiàn)對每一個水艙進行密度的測量，則可以對上邊柜與雙層底的左、右邊艙的交叉處進行取訓(xùn)練，以此來有效減少誤差。在對密度進行檢測的過程中，對于船方所取得的樣品，通常難以得到認(rèn)可，需要鑒定人員與船方同時在場的情況下，嚴(yán)格按照相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗，防止其中出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象，對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利影響。

（四）及時排查異常狀況

在密度測量的過程中，可能會出現(xiàn)一些特殊情況，對于這些問題應(yīng)對導(dǎo)致其產(chǎn)生的因素進行排查和分析。這些問題中除了人為原因之外，還可能包括密度計裂縫、意外損壞或者其外部玻璃殼中出現(xiàn)細(xì)微損壞等，這些問題如果不細(xì)致觀察，通常不容易發(fā)現(xiàn)，因此一旦發(fā)現(xiàn)其中存在異常現(xiàn)象，應(yīng)及時尋找原因，并且更換新的密度計進行測量，將幾次測量結(jié)果進行對比。

四、結(jié)語

拉脫維亞LEMIS BALTIC儀器公司研制的便攜式電子密度計能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)萬分之五的精度，其缺點是壓載水艙測量關(guān)口直徑方面受到了制約，因此不能夠投入使用，但這也為科技發(fā)展提供了方向，未來的取樣方式將會更加多元，測量結(jié)果將會更加精準(zhǔn)、科學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王偉.關(guān)于水尺計重中幾個突出問題的研究[J].現(xiàn)代商檢科技，2013，04：36-38.