0引言

作為駕駛員，我們都知道，在限制一定水深的情況下，中垂4cm，要少裝1cm的貨(即一個(gè)TPC)；船舶橫傾2cm，就要少裝1cm的貨?？梢?jiàn)，在有水深限制時(shí)(比如巴拿馬型船舶要過(guò)巴拿馬運河)，盡量控制船體不要橫傾，對盡可能多裝貨，提高公司或租家的效益，有著(zhù)重要的意義。

由于造船時(shí)船上配備的橫傾儀精度較低,最小刻度一般為1，有的甚至為5。對一般巴拿馬型船舶來(lái)說(shuō)，船寬一般為30幾米，以船寬32m算，橫傾10，船舯左右水尺就相差56cm。所以，這樣的橫傾儀精度遠達不到裝貨的要求。

于是，很多船舶駕駛員就在船上自制橫傾儀，比較常見(jiàn)的有兩種：垂線(xiàn)式和水平管式。本文分別就這兩種橫傾儀的制作和使用過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題和誤差進(jìn)行分析，提出解決方法，以提高自制橫傾儀的精度。

1垂線(xiàn)式橫傾儀的制作及改良

垂線(xiàn)式橫傾儀制作很簡(jiǎn)單，只需在墻上釘一個(gè)釘子或螺絲釘，在上面系一根細繩，另一端系一個(gè)重物作墜子，再畫(huà)上刻度就成了。

為了提高讀數精度，就要盡量延長(cháng)細繩的長(cháng)度。具體做法是：小釘子要釘在盡量靠近天花板的地方，即盡量高。細繩盡量長(cháng)，使墜子接近地面。

畫(huà)刻度，最關(guān)鍵的是定中點(diǎn)。取風(fēng)平浪靜的泊位／時(shí)間，當船舯左右水尺相等時(shí)(一般此時(shí)船艉左右水尺也一致)，在當時(shí)垂線(xiàn)的位置畫(huà)上零度刻度。最后在兩側畫(huà)上其他的刻度，如此一個(gè)自制垂線(xiàn)式橫傾儀就基本做好了。

這樣一個(gè)自制橫傾儀會(huì )在哪些方面產(chǎn)生誤差呢?筆者覺(jué)得至少有以下幾個(gè)方面：

A．刻度誤差／錯誤。由于是自己手工畫(huà)刻度，難免會(huì )出現刻度不均。為了避免這種情況．可以在墻上固定一把最小刻度為1mm的尺子，以代替自己手工畫(huà)刻度，這樣既省事又精確。為了讀數方便，可以將刻度尺裝在一定的高度，使得每毫米正好等于一定的左右吃水差。以船寬32m為例，若使得刻度尺到垂線(xiàn)頂點(diǎn)(即釘子下緣)的距離為1．6m(船寬×1／20)，則垂線(xiàn)偏離零刻度線(xiàn)l mm，相當于船舯水尺左右差2cm(即：20倍，與前面的1／20相對應)。

B．零度誤差(或者說(shuō)零度錯誤)。按上文所述的方法定中點(diǎn)，基本上沒(méi)問(wèn)題，但是如果時(shí)間長(cháng)了。繩頭松動(dòng)，或者更換細繩，這時(shí)垂線(xiàn)的頂點(diǎn)會(huì )發(fā)生變化，從而引起零度誤差／錯誤。對于3～4 mm粗細的釘子。若頂點(diǎn)偏移1mm，因頂點(diǎn)的偏移引起的零度誤差不會(huì )因細繩的長(cháng)度而放大，即在刻度處的零度誤差也是1mm．按上述例子中的比例計算，因此所引起的零度誤差約有2cm，此時(shí)就需要重新依上法進(jìn)行定中點(diǎn)。為了減小這種誤差，只需在制作時(shí)使用較細的釘子就行了。

C．摩擦誤差。由于垂線(xiàn)靠墻，墜子和墻體有一定的摩擦，使得垂線(xiàn)并沒(méi)有跟水平線(xiàn)垂直產(chǎn)生一定的誤差。為減小摩擦，一是把滑動(dòng)摩擦變成滾動(dòng)摩擦,選用圓柱體、圓錐體作墜子；另一個(gè)是使墜子離開(kāi)墻體．將細繩系在小釘子的外端處，并且使用靠船頭方向的墻體而不用船艉向的墻體，由于正常情況下。船舶都有一定的艉傾，墜子就自然離開(kāi)墻體了，也就沒(méi)有摩擦了。

D．彎曲誤差。如果使用的繩子比較僵硬．繩子左右擺時(shí)有一定的彎曲，這相當于垂線(xiàn)的頂點(diǎn)下移了，從而產(chǎn)生誤差。不過(guò)，對于我們正常使用的柔軟細繩，這種誤差極其微小，完全可以忽略不計。筆者在此提出來(lái)，主要是提醒大家不要使用過(guò)于僵硬的繩子。

E．擺動(dòng)問(wèn)題。由于船舶的震動(dòng)和搖動(dòng)。垂線(xiàn)經(jīng)常搖擺不定，特別是在涌浪比較大的泊位。很難讀準。如果是由于垂線(xiàn)剛好諧振，可以適當放長(cháng)或縮短垂線(xiàn)長(cháng)度。以避開(kāi)諧振。讀數前可用手先固定一下墜子，松開(kāi)一會(huì )兒再進(jìn)行讀數。另外，這里還介紹一種好方法：安裝一個(gè)“阻尼器”，即做一個(gè)油槽安裝在相應的位置，使墜子泡在油里。這樣垂線(xiàn)的擺動(dòng)有了阻力，自然擺動(dòng)就減弱了許多，同時(shí)也不影響其垂直于水平面的特性。

F．讀數誤差。一是正常的估值誤差。這方面在選擇細繩時(shí)要選盡量細的繩子，可在一定程度上減小讀數誤差；二是由于垂線(xiàn)與刻度尺之間有一定的距離，而我們觀(guān)測的眼睛與垂線(xiàn)的連線(xiàn)不可能時(shí)刻都保持與刻度尺垂直，從而產(chǎn)生了觀(guān)測誤差。這種觀(guān)測誤差有兩種改良方法可以減小它。

一是反光鏡法。有些精密儀器的指針式刻度盤(pán)，為了減小讀數誤差，在刻度盤(pán)上裝有一條反光鏡，讀數時(shí)使得指針與反光鏡內的指針鏡像重合，就能提高讀數精度。同樣，如果在刻度尺上面安裝一面鏡子．安裝時(shí)要求鏡面與船體縱軸相垂直(使鏡面緊貼墻面)。以此來(lái)減小觀(guān)測誤差。

二是投影法。不妨利用光線(xiàn)將垂線(xiàn)投影在刻度尺上，然后讀取投影在刻度尺上的讀數來(lái)代替觀(guān)測垂線(xiàn)，這樣就可以提高讀數精度，又能夠方便讀數。具體做法是這樣的：在垂線(xiàn)位置船體縱軸方向上安裝一盞燈(放一把手電就行)，對著(zhù)垂線(xiàn)照。要求燈與垂線(xiàn)的連線(xiàn)與船舶縱軸線(xiàn)平行．并且燈與垂線(xiàn)的距離盡可能遠。

有了投影法，我們在定中時(shí)也要使用投影來(lái)畫(huà)定零刻度線(xiàn)，以提高零刻度線(xiàn)的精度。

改良要點(diǎn)回顧

1)使用較細的釘子和盡量細的柔軟細繩：

2)使用正規的毫米尺子代替自畫(huà)刻度；

3)使刻度尺到垂線(xiàn)頂點(diǎn)距離為船寬的l／20，則每毫米代表兩厘米；

4)橫傾儀要裝在靠前(船首向)的墻上，使墜子不靠墻：

5)將墜子泡進(jìn)油里，以減弱垂線(xiàn)搖擺；

6)讀數時(shí)用手電照射，以垂線(xiàn)投影代替垂線(xiàn)讀數；

7)選擇合適的時(shí)機(船平，且不搖)劃定零刻度線(xiàn)。

2水平管橫傾儀的改良

在兩舷欄桿／舷墻位于船舯水尺正上方的地方。各安裝一個(gè)刻度尺(最小刻度為1cm或0．5cm)，并使其垂直于甲板面，兩個(gè)刻度尺必須一樣，特別是零刻度離甲板線(xiàn)的高度必須相等。取一根透明的塑料軟管(直徑約1cm，長(cháng)度比船寬大5m左右)，注滿(mǎn)水并清除氣泡后橫放在甲板上，將兩端固定在刻度尺上。根據連通器原理可知。讀取兩側水面在刻度尺上的讀數差，就是船舯兩舷吃水之差。

水平管橫傾儀的讀數誤差僅僅為幾毫米，并且換算到兩舷吃水差沒(méi)有任何的放大。因此?？潭瘸呖梢杂媚緱l自己做，自己畫(huà)刻度的精度就能達到要求了。但是，實(shí)際制作和使用中，也碰到了一些問(wèn)題，大大影響了該橫傾儀的精度，現分述如下：

A．氣泡問(wèn)題。如果水管里帶氣泡，就達不到連通器的要求，讀數差等于兩舷吃水差也就不成立。在實(shí)際操作中。很多人喜歡直接到水龍頭上灌裝，這樣很難灌裝到?jīng)]氣泡。有時(shí)明明安裝時(shí)檢查了幾遍都沒(méi)有氣泡，可是過(guò)了一段時(shí)間，卻又出現了氣泡。這是怎么回事呢，我們來(lái)做個(gè)實(shí)驗：取兩個(gè)透明的玻璃杯，一個(gè)裝上剛從水龍頭上放出來(lái)的涼水，一個(gè)裝上晾涼了的熱水，靜置一段時(shí)間(特別是在太陽(yáng)下暴曬一段時(shí)間)，這時(shí)候。你會(huì )發(fā)現裝涼水的杯壁上結了很多小氣泡，而另一個(gè)則沒(méi)有。由于空氣在水里的溶解度隨著(zhù)溫度的提高和壓力的減小而減?。畡倧乃堫^放出來(lái)的涼水溶解在水里的空氣較多，裝到水平管里后，水的壓力變小，加上太陽(yáng)的暴曬．溫度升高．水里面過(guò)飽和的空氣就解析了出來(lái)，慢慢的積在一起就出現了氣泡。原因找到了，問(wèn)題也就好解決了。我的做法是：預先取一個(gè)水桶(空油漆桶就行)裝一桶水(最好是熱水)，放到甲板上靜置(暴曬)十來(lái)個(gè)小時(shí)。將透明塑料水管左右理直擺放好。把靜置過(guò)的水放在高處，將水管的一頭浸到水里，從另外一頭用嘴巴深吸一口氣后放到舷外(如果水管用過(guò)，里面有水，則直接放到舷外去就行了)。這時(shí)水就自動(dòng)從水管慢慢流出。流幾分鐘后，檢查水管內沒(méi)有氣泡，就可以把舷外的一端提起固定在刻度尺上．再把水桶里的一段也取出，調節管內水位高度大概為刻度尺的一半后固定在另一舷的刻度尺上。經(jīng)過(guò)筆者多次實(shí)踐表明，用這種方法灌裝的水管不會(huì )再出現氣泡。

B．管內水位波動(dòng)。由于船舶在水上多多少少都有一些搖動(dòng)，在實(shí)際使用中我們發(fā)現，在多數情況下水平管內的水位上下波動(dòng)很大，給讀數帶來(lái)很大的不便。這里有一個(gè)好的解決方法：給水平管裝一個(gè)“濾波器”。取兩段直徑是原來(lái)水管兩三倍粗的透明管，將它連在小管的兩端，固定在刻度尺上。這樣雖然水平管內的水還是照樣左右流動(dòng)，但同樣流量的水到兩端的粗管在水位波動(dòng)上體現出來(lái)就小得多了(理論上如果管徑是3倍粗的話(huà)，就只有原來(lái)的l／9，即成平方關(guān)系)，這就大大有利于我們讀數。在某些港口泊位，海浪／涌比較大，經(jīng)這樣處理后波動(dòng)還是比較大。這時(shí)可以調大“濾波器”。將中間小管部分稍捏扁并固定，以減小左右流的水流量，這樣就增大“濾波”效果．使水位波動(dòng)不會(huì )太大。但是應注意，切勿捏得太死，否則兩側水不通了，就成不了連通器了。實(shí)際操作中，可以慢慢調節其圓扁程度，使水位波動(dòng)大概為3～5 cm為宜。太大了不方便讀數，太小了不確定是不是不通了。其實(shí)也可以安裝一個(gè)調節閥，建議模仿醫院里打點(diǎn)滴用的調節閥，這樣調節起來(lái)就更方便了。

C．部分老舊船舶由于換過(guò)鋼板，導致兩舷甲板線(xiàn)到載重線(xiàn)／水尺的距離并不相等．會(huì )造成一定的固定誤差。這時(shí)只要選擇風(fēng)平浪靜的的泊位／時(shí)間把水平管的讀數差跟兩舷實(shí)際看的吃水差進(jìn)行對比驗證就行了。

改良要點(diǎn)回顧

1)使用靜置過(guò)的水，緩流灌裝，解決氣泡問(wèn)題；

2)兩側觀(guān)測部位的管徑粗，中間管徑細，以減小管內水位波動(dòng)；

3)選擇風(fēng)平浪靜的泊位／時(shí)間進(jìn)行驗證。

3結束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上方法改良的垂線(xiàn)式橫傾儀和水平管橫傾儀，精度會(huì )有很大的提高，能夠滿(mǎn)足船上的要求。其中，垂線(xiàn)式橫傾儀一經(jīng)制作并安裝完畢。就可以一勞永逸，要用的時(shí)候直接讀數就行了．但是它的精度沒(méi)有水平管橫傾儀高。而水平管橫傾儀的精度基本上和直接看兩舷水尺的精度一樣，在外舷涌浪較大時(shí)，甚至比直接看兩舷水尺的精度還要高。但缺點(diǎn)是每次使用都要臨時(shí)安裝?？筛鶕?shí)際需要對這兩種橫傾儀進(jìn)行選擇使用，通常在要求較嚴格時(shí)安裝水平管式橫傾儀，平時(shí)則使用垂線(xiàn)式橫傾儀就行了。

作者：中遠(香港)航運有限公司 林金民  來(lái)源：航海技術(shù)