船舶載重自動測量技術的研究現狀與進展

（浙江海洋大學船舶與機電工程學院，浙江 舟山 316022）

船舶載重量，一般是指船舶夏季滿載吃水時所允許裝載的最大值[3]，即船舶夏季滿載排水量與空船重量之差，其中包含載貨重量、人員及其行李、淡水、糧食、燃料、鍋爐水、潤滑油、供應品等的重量，是船舶設計與載重能力的主要評估標準。

船舶載重量的測量方法較多，現行有效的船舶載重測量方法主要依靠測定船體吃水線浸深，換算船舶工況吃水，進而參照《船舶載重與水尺對照表》，確定船舶載重與裝卸的貨物重量。船體吃水線根據季節與航區不同制定出多套標準，通常指船舶夏季載重線（符號S表示）。現階段內港口船舶載重的測量技術仍舊以目測船舶吃水線對照計算的方法。這種方法受海水波浪起伏、船舶傾斜的影響，誤差較大，帶有一定主觀性，且易引起爭議，不適宜船舶裝卸貨物的精細化管理。

1 船舶載重測量技術的研究回顧

當裝卸的貨物重量較小時，可采用每厘米吃水噸數曲線進行測量。每厘米吃水噸數（TPC）僅是船舶水線面面積（Aw）的函數,并隨吃水的變化而變化，故可將TPC隨吃水的變化繪制成曲線，即：TPC=f(z)。根據船舶的TPC曲線，便可查出吃水為d0時的TPC數值，進而裝卸貨物的重量可計為：p dTPC=△ 。這種測量方法只能在裝卸貨物較小時（一般不超過排水量的10%）進行計算，以免誤差過大。

2 國內船舶載重測量技術的最新研究進展

2008年，湖南大學博士生龔固豐等人研發了一種新型的船舶智能載重測量儀[1]，并提出一種創新型結構樹編碼免疫辨識算法，以此實現船舶重量模型的精確辨識[4]。該測量儀的設計思路是依靠技術手段構建船舶重量模型實現吃水測量精確化，具體方案是通過布置在船體底部的前左、前右、后左、后右4個位置的壓力傳感器，檢測船體前后左右四個位置的吃水，根據辨識出的船舶重量模型能精確計算船舶總重、船體橫傾、縱傾等數據。該設備的系統結構如圖1所示。

該設備是通過分別測定船舶裝卸前后船舶重量，兩者做差來計算裝卸貨物重量，以此有效地實現船舶裝卸貨物重量測量的智能化與自動化。

儀器測試方面，龔固豐將該載重測量儀在散裝水泥運輸船上進行了實踐測試，結果表明，該測量儀的測量精度比較理想，性能優良，總體測量誤差小于0.5%，完全能滿足港口船舶裝卸貨物過程中對不定重量貨物的計量要求。

2007年武漢理工大學輪機工程專業本科生駱國強研制了一款手持式智能船舶吃水及載重測量儀[2]。該設備創新性的采用了激光測距的方法,依靠多點測量來消除波浪中船舶不同浮態產生的橫傾、縱傾等對船舶吃水測量的影響。結構簡圖如圖2。

該設備在具體操作時，是將該測量儀固定到測量點甲板邊緣,同時適當調整測量儀的位置,保證激光儀發出端發射出的激光束垂直于水面。待測量儀調整完成后,開啟激光發射裝置。故在垂直方向上,測量儀正好位于水面的正上方,且在水平方向上,測量儀和船體甲板處于同一個水平面,所以它垂直向下發出的信號一定會經水面反射后原路返回[5]。由此可以計算出測量儀距水面的高度S,而甲板距船舶龍骨線的高度D是已知值,故可以計算出這一測量點的船舶吃水d=D-S。

該設備每次測量需要分別在船首、船中、船尾左右舷甲板各點測量,總共測量出船舶左右舷共6個點的吃水深度，綜合測定船舶載重。

由于對船舶吃水采用多點測量的方法,可有效的消除船舶吃水測量中波浪引起的不利影響和船舶橫傾、縱傾產生的船舶吃水測量誤差,能夠較為精確地測得船舶吃水,從而能夠精確地計算出船舶裝卸貨物的重量, 測量精度可以保證，測量適應性較好。

3 船舶載重測量技術的研究展望

通過技術手段精確測定工況吃水，參照《船舶載重與水尺對照表》，進而計算船舶總重量、船體橫傾、縱傾等浮態及平均吃水等信息，從而實現船舶載重量的計量，由裝卸貨物前后船舶載重差計算船舶裝卸貨物的重量。此類方法可以保證測量精度，適宜船舶裝卸貨物的精細化管理，具有較高的實際價值，在不久的將來必將得到大面積推廣和應用。