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TPC)；船舶橫傾2cm，就要少裝1cm的貨?？梢姡谟兴钕拗茣r(比如巴拿馬型船舶要過巴拿馬運河)，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，有著重要的意義。

由于造船時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說，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，比較常見的有兩種：垂線式和水平管式。本文分別就這兩種橫傾儀的制作和使用過程中產生的問題和誤差進行分析，提出解決方法，以提高自制橫傾儀的精度。

1垂線式橫傾儀的制作及改良

垂線式橫傾儀制作很簡單，只需在墻上釘一個釘子或螺絲釘，在上面系一根細繩，另一端系一個重物作墜子，再畫上刻度就成了。

為了提高讀數精度，就要盡量延長細繩的長度。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，使墜子接近地面。

畫刻度，最關鍵的是定中點。取風平浪靜的泊位／時間，當船舯左右水尺相等時(一般此時船艉左右水尺也一致)，在當時垂線的位置畫上零度刻度。最后在兩側畫上其他的刻度，如此一個自制垂線式橫傾儀就基本做好了。

這樣一個自制橫傾儀會在哪些方面產生誤差呢?筆者覺得至少有以下幾個方面：

A．刻度誤差／錯誤。由于是自己手工畫刻度，難免會出現刻度不均。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頂點(即釘子下緣)的距離為1．6m(船寬×1／20)，則垂線偏離零刻度線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(或者說零度錯誤)。按上文所述的方法定中點，基本上沒問題，但是如果時間長了。繩頭松動，或者更換細繩，這時垂線的頂點會發生變化，從而引起零度誤差／錯誤。對于3～4 mm粗細的釘子。若頂點偏移1mm，因頂點的偏移引起的零度誤差不會因細繩的長度而放大，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，此時就需要重新依上法進行定中點。為了減小這種誤差，只需在制作時使用較細的釘子就行了。

C．摩擦誤差。由于垂線靠墻，墜子和墻體有一定的摩擦，使得垂線并沒有跟水平線垂直產生一定的誤差。為減小摩擦，一是把滑動摩擦變成滾動摩擦,選用圓柱體、圓錐體作墜子；另一個是使墜子離開墻體．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，墜子就自然離開墻體了，也就沒有摩擦了。

D．彎曲誤差。如果使用的繩子比較僵硬．繩子左右擺時有一定的彎曲，這相當于垂線的頂點下移了，從而產生誤差。不過，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，主要是提醒大家不要使用過于僵硬的繩子。

E．擺動問題。由于船舶的震動和搖動。垂線經常搖擺不定，特別是在涌浪比較大的泊位。很難讀準。如果是由于垂線剛好諧振，可以適當放長或縮短垂線長度。以避開諧振。讀數前可用手先固定一下墜子，松開一會兒再進行讀數。另外，這里還介紹一種好方法：安裝一個“阻尼器”，即做一個油槽安裝在相應的位置，使墜子泡在油里。這樣垂線的擺動有了阻力，自然擺動就減弱了許多，同時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；二是由于垂線與刻度尺之間有一定的距離，而我們觀測的眼睛與垂線的連線不可能時刻都保持與刻度尺垂直，從而產生了觀測誤差。這種觀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，為了減小讀數誤差，在刻度盤上裝有一條反光鏡，讀數時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．安裝時要求鏡面與船體縱軸相垂直(使鏡面緊貼墻面)。以此來減小觀測誤差。

二是投影法。不妨利用光線將垂線投影在刻度尺上，然后讀取投影在刻度尺上的讀數來代替觀測垂線，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：在垂線位置船體縱軸方向上安裝一盞燈(放一把手電就行)，對著垂線照。要求燈與垂線的連線與船舶縱軸線平行．并且燈與垂線的距離盡可能遠。

有了投影法，我們在定中時也要使用投影來畫定零刻度線，以提高零刻度線的精度。

改良要點回顧

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刻度；

3)使刻度尺到垂線頂點距離為船寬的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)將墜子泡進油里，以減弱垂線搖擺；

6)讀數時用手電照射，以垂線投影代替垂線讀數；

7)選擇合適的時機(船平，且不搖)劃定零刻度線。

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。各安裝一個刻度尺(最小刻度為1cm或0．5cm)，并使其垂直于甲板面，兩個刻度尺必須一樣，特別是零刻度離甲板線的高度必須相等。取一根透明的塑料軟管(直徑約1cm，長度比船寬大5m左右)，注滿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有任何的放大。因此?？潭瘸呖梢杂媚緱l自己做，自己畫刻度的精度就能達到要求了。但是，實際制作和使用中，也碰到了一些問題，大大影響了該橫傾儀的精度，現分述如下：

A．氣泡問題。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，這樣很難灌裝到沒氣泡。有時明明安裝時檢查了幾遍都沒有氣泡，可是過了一段時間，卻又出現了氣泡。這是怎么回事呢，我們來做個實驗：取兩個透明的玻璃杯，一個裝上剛從水龍頭上放出來的涼水，一個裝上晾涼了的熱水，靜置一段時間(特別是在太陽下暴曬一段時間)，這時候。你會發現裝涼水的杯壁上結了很多小氣泡，而另一個則沒有。由于空氣在水里的溶解度隨著溫度的提高和壓力的減小而減小．剛從水龍頭放出來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，加上太陽的暴曬．溫度升高．水里面過飽和的空氣就解析了出來，慢慢的積在一起就出現了氣泡。原因找到了，問題也就好解決了。我的做法是：預先取一個水桶(空油漆桶就行)裝一桶水(最好是熱水)，放到甲板上靜置(暴曬)十來個小時。將透明塑料水管左右理直擺放好。把靜置過的水放在高處，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，里面有水，則直接放到舷外去就行了)。這時水就自動從水管慢慢流出。流幾分鐘后，檢查水管內沒有氣泡，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。經過筆者多次實踐表明，用這種方法灌裝的水管不會再出現氣泡。

B．管內水位波動。由于船舶在水上多多少少都有一些搖動，在實際使用中我們發現，在多數情況下水平管內的水位上下波動很大，給讀數帶來很大的不便。這里有一個好的解決方法：給水平管裝一個“濾波器”。取兩段直徑是原來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，但同樣流量的水到兩端的粗管在水位波動上體現出來就小得多了(理論上如果管徑是3倍粗的話，就只有原來的l／9，即成平方關系)，這就大大有利于我們讀數。在某些港口泊位，海浪／涌比較大，經這樣處理后波動還是比較大。這時可以調大“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．使水位波動不會太大。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。實際操作中，可以慢慢調節其圓扁程度，使水位波動大概為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。其實也可以安裝一個調節閥，建議模仿醫院里打點滴用的調節閥，這樣調節起來就更方便了。

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

改良要點回顧

1)使用靜置過的水，緩流灌裝，解決氣泡問題；

2)兩側觀測部位的管徑粗，中間管徑細，以減小管內水位波動；

3)選擇風平浪靜的泊位／時間進行驗證。

3結束語

經過以上方法改良的垂線式橫傾儀和水平管橫傾儀，精度會有很大的提高，能夠滿足船上的要求。其中，垂線式橫傾儀一經制作并安裝完畢。就可以一勞永逸，要用的時候直接讀數就行了．但是它的精度沒有水平管橫傾儀高。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，甚至比直接看兩舷水尺的精度還要高。但缺點是每次使用都要臨時安裝?？筛鶕嶋H需要對這兩種橫傾儀進行選擇使用，通常在要求較嚴格時安裝水平管式橫傾儀，平時則使用垂線式橫傾儀就行了。

作者：中遠(香港)航運有限公司 林金民  來源：航海技術