弯曲航道中桥区的通过能力预测方法技术

本发明专利技术公开了一种弯曲航道中桥区的通过能力预测方法，其通过将弯曲航道的净空高度、水深及航道宽度分别与所要过弯的当前船型船舶的净空高度、吃水和所需最小宽度值进行比较，从而根据比较结果来预测该当前船型船舶是否能够顺利通过该弯曲航道，进而反向推导得出该弯曲航道的通过能力，能够有效指导船舶的安全通航，以降低天然弯曲航道的交通事故发生率。

【技术实现步骤摘要】
弯曲航道中桥区的通过能力预测方法
本专利技术涉及，尤其涉及一种弯曲航道中桥区的通过能力预测方法。
技术介绍
弯曲河道与顺直河道不相同，其最大的区别是，在惯性离心力的作用下，弯道除了有纵向流速以外，还存在面流流向凹岸，底流流向凸岸的横向环流。底部浑浊的环流将大量泥沙输向凸岸，使凸岸存在大量的浅点，船舶在浅点处航行，会发生浅水效应，导致船舶阻力增大，船体下沉，船舶有可能发生搁浅事故。因此弯曲航道往往是事故多发地段。如中国的黄石长江大桥附近水域，由于大桥正建设在天然弯曲河道上，水流流态复杂，且船舶密度较大，船舶在黄石大桥附近航行，经常发生交通事故。为了减少天然弯曲航道的交通事故，因此，目前亟需一种能够科学预测弯曲桥区河道船舶的通过能力的方法，从而指导船舶的安全通航。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供弯曲航道中桥区的通过能力预测方法，其能够根据要过弯船舶的相关参数来判断该船舶是否能够安全通过该弯曲航道。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种一种弯曲航道中桥区的通过能力预测方法，其包括步骤：获取弯曲航道的水深，并判断所述弯曲航道的水深是否大于当前船型船舶的吃水：若所述弯曲航道水深大于当前船型船舶的吃水，则分别获取所述弯曲航道和所述当前船型船舶的净空高度，并判断所述弯曲航道的净空高度是否大于所述当前船型船舶的净空高度；若所述弯曲航道的净空高度大于所述当前船型船舶的净空高度，则获取航迹带宽度B0和所述当前船型船舶在所述弯曲航道的运动漂移量，并根据所述航迹带宽度B0和所述当前船型船舶的运动漂移量计算所述当前船型船舶通过所述弯曲航道所需的航道最小宽度值；获取所述弯曲航道宽度，并判断所述弯曲航道宽度是否大于或等于所述当前船型船舶所需的航道最小宽度值，若是，则预测所述当前船型船舶能够顺利通过所述弯曲航道；其中，所述船舶运动漂移量包括风致漂移量B1和流致漂移量B2，所述航道宽度的最小宽度值的计算公式为：B′＝B0+B1+B2。其中，所述流致漂移量B1的计算公式为：其中，S为所述当前船型船舶的航程，V为所述当前船型船舶的船速，Um为作用在所述当前船型船舶上的平均弯道横流流速。其中，所述风致漂移量B2的计算公式为：其中，K为无量纲经验系数，其取值通常为0.038～0.041，S为所述当前船型船舶的航程，V为所述当前船型船舶的船速，Ba为所述当前船型船舶的船体水线上侧受风面积，Bw为所述当前船型船舶的船体水线下侧面积，Vs为风中船速，Va为相对风速；且所述当前船型船舶在过弯过程中，所述当前船型船舶的偏航角从β1变化到β2，风向角从α1变化到α2。进一步地，计算风致漂移量B2的步骤之前，还包括步骤：判断所述弯曲航道的曲率半径R是否小于预设阈值，若大于预设阈值，则忽略所述船舶偏航角β和风向角α的变化，且所述风致漂移量B2的计算公式为：其中，所述平均弯道横流流速Um的计算公式为：其中，Ur为所述弯曲航道中的弯道环流，d为所述当前船型船舶的吃水，H为弯曲航道水深，y为相对水深。其中，所述弯道环流Ur的计算公式为：其中U为所述弯曲航道中的弯道纵向平均流速，H为所述弯曲航道的弯道水深和y为相对水深，R为所述弯曲航道的曲率半径。其中，所述航迹宽度B0的计算公式为：B0＝Lsinβ+Bcosβ，其中，L为所述当前船型船舶的船长，B为所述当前船型船舶的宽度。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术通过将弯曲航道的净空高度、水深及航道宽度分别与所要过弯的当前船型船舶的净空高度、吃水和所需最小宽度值进行比较，从而根据比较结果来预测该当前船型船舶是否能够顺利通过该弯曲航道，进而反向推导得出该弯曲航道的通过能力，降低了天然弯曲航道的交通事故发生率，也能够有效指导船舶的安全通航。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的一种弯曲航道中桥区的通过能力预测方法的一实施例的流程图；图2是当前船型船舶过弯示意图；图3为图1中步骤S105的一实施例的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。桥区航道通过能力的影响因素，主要包括水深、净空高度和航道宽度。为了确保船舶能通过，航道的水深至少要大于船舶吃水，并且应留有一定的余量；同时，桥梁至水面的净空高度至少也应大于船舶的水线以上高度；那么，在水深和净空高度均满足要求的情况下，桥区航道宽度是衡量船舶是否能通过的重要因素。而桥区两桥墩之间，多数采用的是单向通航。对于桥区单向航道而言，船舶能顺利通过的两桥墩之间的宽度条件至少包括：代表船型船舶的航迹带宽度B0和航道的富裕宽度。其中，航道富裕宽度是为船舶横向漂移运动而预留的宽度。船舶运动的漂移量主要包括风致漂移B1和流致漂移B2。也即是说，只有当桥区航道宽度大于航迹带宽度B0与船舶运动的漂移量之和时，船舶才能顺利通过。因此，本专利技术预先分别判断航道水深和净空高度是否满足条件，若满足，则再根据航迹带宽度B0与船舶运动漂移量计算通航所需的航道宽度的最小宽度值，然后判断该弯曲航道的航道宽度是否大于该最小宽度值，若是则预测当前船型船舶能够安全通过该弯曲航道，即该弯曲航道能够通过与该当前船型船舶相同或者等同类型或者级别的船舶，从而为船舶安全通航提供了可靠的指导，降低了天然弯曲航道的交通事故发生率。定义：弯曲航道的净空高度：指弯曲航道处桥梁距离水面的高度。船舶的净空高度：指船舶的水线(以上)至船舶最高处的高度。参见图1，为本专利技术的一种弯曲航道中桥区的通过能力预测方法的一实施例的流程图，具体地，本实施例中，该通过能力预测方法具体包括步骤：S101，获取弯曲航道的水深，并判断该弯曲航道水深是否大于当前船型船舶的吃水，若是，则执行步骤S103，否则，判定为无法安全通过。在一具体实施例中，该弯曲航道水深可通过专业仪器测量得到。而不同船型的船舶吃水不同，但一旦知道了船舶的型号或者类型即可得知其吃水，若要船舶顺利通过弯曲航道，那么该弯曲航道的水深至少要大于船舶吃水，并且应留有一定的余量，否则会发生搁浅等事故。因此，为了保证船舶通过桥区，首先判断航道水深是否大于船舶吃水。例如，对于吃水9m的万吨级船舶驶入弯曲航道时，则该弯曲航道的水深必须要大于该船舶吃水，且还有一定的余量，如水深为15m，则该吃水9m的万吨级船舶驶入弯曲航道时才不会发生搁浅的问题。S103，分别获取弯曲航道的净空高度和当前船型船舶的净空高度，并判断该弯曲航道的净空高度和当前船型船舶的净空高度，若是，则执行步骤S105，否则，判定为无法安全通过。在一具体实施例中，对于弯曲航道的净空高度，由于弯曲航道处的桥梁高度已确定，因此，可直接通过仪器测量桥梁到达水面的高度或者直接根据构建桥梁时的设计信息即可得到该弯曲航道的净空高。对于当前船型船舶的净空高度，当确定船舶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弯曲航道中桥区的通过能力预测方法，其特征在于，包括步骤：获取弯曲航道的水深，并判断所述弯曲航道的水深是否大于当前船型船舶的吃水；若所述弯曲航道水深大于当前船型船舶的吃水，则分别获取所述弯曲航道和所述当前船型船舶的净空高度，并判断所述弯曲航道的净空高度是否大于所述当前船型船舶的净空高度；若所述弯曲航道的净空高度大于所述当前船型船舶的净空高度，则获取航迹带宽度B0和所述当前船型船舶在所述弯曲航道的运动漂移量，并根据所述航迹带宽度B0和所述当前船型船舶的运动漂移量计算所述当前船型船舶通过所述弯曲航道所需的航道最小宽度值；获取所述弯曲航道宽度，并判断所述弯曲航道宽度是否大于或等于所述当前船型船舶所需的航道最小宽度值，若是，则预测所述当前船型船舶能够顺利通过所述弯曲航道；其中，所述船舶运动漂移量包括风致漂移量B1和流致漂移量B2，所述航道宽度的最小宽度值的计算公式为：B′＝B0+B1+B2。

【技术特征摘要】
1.一种弯曲航道中桥区的通过能力预测方法，其特征在于，包括步骤：获取弯曲航道的水深，并判断所述弯曲航道的水深是否大于当前船型船舶的吃水；若所述弯曲航道水深大于当前船型船舶的吃水，则分别获取所述弯曲航道和所述当前船型船舶的净空高度，并判断所述弯曲航道的净空高度是否大于所述当前船型船舶的净空高度；若所述弯曲航道的净空高度大于所述当前船型船舶的净空高度，则获取航迹带宽度B0和所述当前船型船舶在所述弯曲航道的运动漂移量，并根据所述航迹带宽度B0和所述当前船型船舶的运动漂移量计算所述当前船型船舶通过所述弯曲航道所需的航道最小宽度值；获取所述弯曲航道宽度，并判断所述弯曲航道宽度是否大于或等于所述当前船型船舶所需的航道最小宽度值，若是，则预测所述当前船型船舶能够顺利通过所述弯曲航道；其中，所述船舶运动漂移量包括风致漂移量B1和流致漂移量B2，所述航道宽度的最小宽度值的计算公式为：B′＝B0+B1+B2。2.如权利要求1所述的弯曲航道中桥区的通过能力预测方法，其特征在于，所述流致漂移量B1的计算公式为：其中，S为所述当前船型船舶的航程，V为所述当前船型船舶的船速，Um为作用在所述当前船型船舶上的平均弯道横流流速。3.如权利要求1所述的弯曲航道中桥区的通过能力预测方法，其特征在于，所述风致漂移量B2的计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟军，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33