作为驾驶员，我们都知道，在限制一定水深的情况下，中垂4cm，要少装1cm的货(即一个TPC)；船舶横倾2cm，就要少装1cm的货。可见，在有水深限制时(比如巴拿马型船舶要过巴拿马运河)，尽量控制船体不要横倾，对尽可能多装货，提高公司或租家的效益，有着重要的意义。

由于造船时船上配备的横倾仪精度较低,最小刻度一般为1，有的甚至为5。对一般巴拿马型船舶来说，船宽一般为30几米，以船宽32m算，横倾10，船舯左右水尺就相差56cm。所以，这样的横倾仪精度远达不到装货的要求。

于是，很多船舶驾驶员就在船上自制横倾仪，比较常见的有两种：垂线式和水平管式。本文分别就这两种横倾仪的制作和使用过程中产生的问题和误差进行分析，提出解决方法，以提高自制横倾仪的精度。

1．垂线式横倾仪的制作及改良

垂线式横倾仪制作很简单，只需在墙上钉一个钉子或螺丝钉，在上面系一根细绳，另一端系一个重物作坠子，再画上刻度就成了。

为了提高读数精度，就要尽量延长细绳的长度。具体做法是：小钉子要钉在尽量靠近天花板的地方，即尽量高。细绳尽量长，使坠子接近地面。

画刻度，最关键的是定中点。取风平浪静的泊位／时间，当船舯左右水尺相等时(一般此时船艉左右水尺也一致)，在当时垂线的位置画上零度刻度。最后在两侧画上其他的刻度，如此一个自制垂线式横倾仪就基本做好了。

这样一个自制横倾仪会在哪些方面产生误差呢?笔者觉得至少有以下几个方面：

A．刻度误差／错误。由于是自己手工画刻度，难免会出现刻度不均。为了避免这种情况．可以在墙上固定一把最小刻度为1mm的尺子，以代替自己手工画刻度，这样既省事又精确。为了读数方便，可以将刻度尺装在一定的高度，使得每毫米正好等于一定的左右吃水差。以船宽32m为例，若使得刻度尺到垂线顶点(即钉子下缘)的距离为1．6m(船宽 1／20)，则垂线偏离零刻度线l mm，相当于船舯水尺左右差2cm(即：20倍，与前面的1／20相对应)。

B．零度误差(或者说零度错误)。按上文所述的方法定中点，基本上没问题，但是如果时间长了。绳头松动，或者更换细绳，这时垂线的顶点会发生变化，从而引起零度误差／错误。对于3～4 mm粗细的钉子。若顶点偏移1mm，因顶点的偏移引起的零度误差不会因细绳的长度而放大，即在刻度处的零度误差也是1mm．按上述例子中的比例计算，因此所引起的零度误差约有2cm，此时就需要重新依上法进行定中点。为了减小这种误差，只需在制作时使用较细的钉子就行了。

C．摩擦误差。由于垂线靠墙，坠子和墙体有一定的摩擦，使得垂线并没有跟水平线垂直产生一定的误差。为减小摩擦，一是把滑动摩擦变成滚动摩擦,选用圆柱体、圆锥体作坠子；另一个是使坠子离开墙体．将细绳系在小钉子的外端处，并且使用靠船头方向的墙体而不用船艉向的墙体，由于正常情况下。船舶都有一定的艉倾，坠子就自然离开墙体了，也就没有摩擦了。

D．弯曲误差。如果使用的绳子比较僵硬．绳子左右摆时有一定的弯曲，这相当于垂线的顶点下移了，从而产生误差。不过，对于我们正常使用的柔软细绳，这种误差极其微小，完全可以忽略不计。笔者在此提出来，主要是提醒大家不要使用过于僵硬的绳子。

E．摆动问题。由于船舶的震动和摇动。垂线经常摇摆不定，特别是在涌浪比较大的泊位。很难读准。如果是由于垂线刚好谐振，可以适当放长或缩短垂线长度。以避开谐振。读数前可用手先固定一下坠子，松开一会儿再进行读数。另外，这里还介绍一种好方法：安装一个 阻尼器 ，即做一个油槽安装在相应的位置，使坠子泡在油里。这样垂线的摆动有了阻力，自然摆动就减弱了许多，同时也不影响其垂直于水平面的特性。

F．读数误差。一是正常的估值误差。这方面在选择细绳时要选尽量细的绳子，可在一定程度上减小读数误差；二是由于垂线与刻度尺之间有一定的距离，而我们观测的眼睛与垂线的连线不可能时刻都保持与刻度尺垂直，从而产生了观测误差。这种观测误差有两种改良方法可以减小它。

一是反光镜法。有些精密仪器的指针式刻度盘，为了减小读数误差，在刻度盘上装有一条反光镜，读数时使得指针与反光镜内的指针镜像重合，就能提高读数精度。同样，如果在刻度尺上面安装一面镜子．安装时要求镜面与船体纵轴相垂直(使镜面紧贴墙面)。以此来减小观测误差。

二是投影法。不妨利用光线将垂线投影在刻度尺上，然后读取投影在刻度尺上的读数来代替观测垂线，这样就可以提高读数精度，又能够方便读数。具体做法是这样的：在垂线位置船体纵轴方向上安装一盏灯(放一把手电就行)，对着垂线照。要求灯与垂线的连线与船舶纵轴线平行．并且灯与垂线的距离尽可能远。

有了投影法，我们在定中时也要使用投影来画定零刻度线，以提高零刻度线的精度。

改良要点回顾

1)使用较细的钉子和尽量细的柔软细绳：

2)使用正规的毫米尺子代替自画刻度；

3)使刻度尺到垂线顶点距离为船宽的l／20，则每毫米代表两厘米；

4)横倾仪要装在靠前(船首向)的墙上，使坠子不靠墙：

5)将坠子泡进油里，以减弱垂线摇摆；

6)读数时用手电照射，以垂线投影代替垂线读数；

7)选择合适的时机(船平，且不摇)划定零刻度线。

2．水平管横倾仪的改良

在两舷栏杆／舷墙位于船舯水尺正上方的地方。各安装一个刻度尺(最小刻度为1cm或0．5cm)，并使其垂直于甲板面，两个刻度尺必须一样，特别是零刻度离甲板线的高度必须相等。取一根透明的塑料软管(直径约1cm，长度比船宽大5m左右)，注满水并清除气泡后横放在甲板上，将两端固定在刻度尺上。根据连通器原理可知。读取两侧水面在刻度尺上的读数差，就是船舯两舷吃水之差。

水平管横倾仪的读数误差仅仅为几毫米，并且换算到两舷吃水差没有任何的放大。因此。刻度尺可以用木条自己做，自己画刻度的精度就能达到要求了。但是，实际制作和使用中，也碰到了一些问题，大大影响了该横倾仪的精度，现分述如下：

A．气泡问题。如果水管里带气泡，就达不到连通器的要求，读数差等于两舷吃水差也就不成立。在实际操作中。很多人喜欢直接到水龙头上灌装，这样很难灌装到没气泡。有时明明安装时检查了几遍都没有气泡，可是过了一段时间，却又出现了气泡。这是怎么回事呢，我们来做个实验：取两个透明的玻璃杯，一个装上刚从水龙头上放出来的凉水，一个装上晾凉了的热水，静置一段时间(特别是在太阳下暴晒一段时间)，这时候。你会发现装凉水的杯壁上结了很多小气泡，而另一个则没有。由于空气在水里的溶解度随着温度的提高和压力的减小而减小．刚从水龙头放出来的凉水溶解在水里的空气较多，装到水平管里后，水的压力变小，加上太阳的暴晒．温度升高．水里面过饱和的空气就解析了出来，慢慢的积在一起就出现了气泡。原因找到了，问题也就好解决了。我的做法是：预先取一个水桶(空油漆桶就行)装一桶水(最好是热水)，放到甲板上静置(暴晒)十来个小时。将透明塑料水管左右理直摆放好。把静置过的水放在高处，将水管的一头浸到水里，从另外一头用嘴巴深吸一口气后放到舷外(如果水管用过，里面有水，则直接放到舷外去就行了)。这时水就自动从水管慢慢流出。流几分钟后，检查水管内没有气泡，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，调节管内水位高度大概为刻度尺的一半后固定在另一舷的刻度尺上。经过笔者多次实践表明，用这种方法灌装的水管不会再出现气泡。

B．管内水位波动。由于船舶在水上多多少少都有一些摇动，在实际使用中我们发现，在多数情况下水平管内的水位上下波动很大，给读数带来很大的不便。这里有一个好的解决方法：给水平管装一个 滤波器 。取两段直径是原来水管两三倍粗的透明管，将它连在小管的两端，固定在刻度尺上。这样虽然水平管内的水还是照样左右流动，但同样流量的水到两端的粗管在水位波动上体现出来就小得多了(理论上如果管径是3倍粗的话，就只有原来的l／9，即成平方关系)，这就大大有利于我们读数。在某些港口泊位，海浪／涌比较大，经这样处理后波动还是比较大。这时可以调大 滤波器 。将中间小管部分稍捏扁并固定，以减小左右流的水流量，这样就增大 滤波 效果．使水位波动不会太大。但是应注意，切勿捏得太死，否则两侧水不通了，就成不了连通器了。实际操作中，可以慢慢调节其圆扁程度，使水位波动大概为3～5 cm为宜。太大了不方便读数，太小了不确定是不是不通了。其实也可以安装一个调节阀，建议模仿医院里打点滴用的调节阀，这样调节起来就更方便了。

C．部分老旧船舶由于换过钢板，导致两舷甲板线到载重线／水尺的距离并不相等．会造成一定的固定误差。这时只要选择风平浪静的的泊位／时间把水平管的读数差跟两舷实际看的吃水差进行对比验证就行了。

改良要点回顾

1)使用静置过的水，缓流灌装，解决气泡问题；

2)两侧观测部位的管径粗，中间管径细，以减小管内水位波动；

3)选择风平浪静的泊位／时间进行验证。

3．结束语

经过以上方法改良的垂线式横倾仪和水平管横倾仪，精度会有很大的提高，能够满足船上的要求。其中，垂线式横倾仪一经制作并安装完毕。就可以一劳永逸，要用的时候直接读数就行了．但是它的精度没有水平管横倾仪高。而水平管横倾仪的精度基本上和直接看两舷水尺的精度一样，在外舷涌浪较大时，甚至比直接看两舷水尺的精度还要高。但缺点是每次使用都要临时安装。可根据实际需要对这两种横倾仪进行选择使用，通常在要求较严格时安装水平管式横倾仪，平时则使用垂线式横倾仪就行了。