一种限制性航道尺度的确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种限制性航道尺度的确定方法及装置。该发明专利技术包括：获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深；依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度。通过本发明专利技术，解决了相关技术中人工航道的断面系数方面的指导较为模糊，不能满足不同航速的需求的问题。求的问题。求的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种限制性航道尺度的确定方法及装置


[0001]本专利技术涉及限制性航道尺度领域，具体而言，涉及一种限制性航道尺度的确定方法及装置。

技术介绍

[0002]相关技术中，船舶航行于人工开挖的较窄航道时会受到航道尺寸的限制，较开放水域的航道航行会有较大的差异，主要表现在船舶阻力、船舶浮态、以及兴波等方面。当船舶航行于限制性航道时，由于水深方向受到河床的限制，船体周围会产生回流速度，导致船舶的摩擦阻力增加，船舶航行于限制性航道时还受到航道两侧岸壁的影响，当船舶航行靠近岸壁的一侧时，船体两侧流场不对称，靠近岸壁的一侧流速更快、压力更小，会使得船体受到一个水平的横向吸引力，同时产生一个转艏力矩使得船首偏向航道中心，当航速到达临界速度时，船体周围的流体速度受到临界速度的限制导致船体前方出现涌浪更有甚者出现孤立波，可能会对航道护坡堤造成破坏，此时船舶阻力值达到一个极大值而船舶浮态也处于极不稳定状态。可见航道的通航标准影响因素较多，和天然河流及沿海大型开敞式航道的标准不同。
[0003]对于限制性航道，国内相关规范对限制性航道尺度均给出了具体的计算公式，不同规范之间的规定略有差异，规范对限制性航道的建设起到了一定的指导作用。但是随着船舶大型化、运输船型多样化等发展要求，规范在存在一些不足，主要表现为以下几个方面。
[0004](1)没有建立航道断面系数和航速之间的关系,运河相关标准文件中给出了运河航道断面系数不小于6，流速较大的航道不应小于7，受风浪流影响较大的运河湖区段、汇流口和取排水口河段的限制性航道尺度宜适当加大的规定，但不能满足不同航速的需求，也没有分析不同航道断面形状对航速的影响。
[0005](2)航道富裕水深偏小。目前规范在内河限制性航道水深计算中均为航道吃水+富裕水深，其中富裕水深值较小，例如《长江干线通航标准》中，10000吨级航道富裕水深仅为0.5m，航道富裕应该考虑船舶下沉值、触底安全富裕量、水深对船舶阻力影响等方面，由于航道水深对极限航速的制约，原标准中的航道富裕水深已不能满足船舶大型化和船舶高航速的发展要求。
[0006]针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种限制性航道尺度的确定方法及装置，以解决相关技术中人工航道的断面系数方面的指导较为模糊，不能满足不同航速的需求的问题。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种限制性航道尺度的确定方法。该专利技术包括：获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水
下的横断面面积；依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度。
[0009]进一步地，获取航道对应的极限航速，包括：获取预先设定的航道对应的目标航速，其中，目标航速为船舶在航道中运行的最高运行航速；依据目标航速以及预设系数，确定极限航速。
[0010]进一步地，依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，包括：依据极限航速，确定目标航速；依据目标航速、目标船舶的尺度以及公式一，计算目标船舶的船行下沉量，公式一为：其中，δ为船行下沉量，C
B
为目标船舶的方形系数，V
k
为目标航速，m为航道的阻塞系数；获取目标船舶的吃水深度以及航道的富裕水深；将吃水深度、富裕水深以及船行下沉量的总和，确定为航道的最小水深。
[0011]进一步地，依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式，包括：依据最小底宽、顶宽以及最小水深，确定航道的横断面面积；依据航道的横断面面积以及目标船舶的水下横断面面积，确定航道的阻塞系数；依据等效水深、航道的阻塞系数、极限航速以及公式二，构建目标不等式，公式二为其中，V
cr
为极限航速，g为重力加速度，H
m
为等效水深，m为阻塞系数。
[0012]进一步地，获取航道对应的最小底宽，包括：获取航道对应的上行船舶的第一航迹带宽度以及上行船舶至航道边缘的第一安全距离；获取航道对应的下行船舶的第二航迹带宽度以及下行船舶至航道边缘的第二安全距离；确定船舶或船队会船时对应的第三安全距离；将第一航迹带宽度、第一安全距离、第二航迹带宽度、第二安全距离以及第三安全距离的总和，确定为最小底宽。
[0013]为了实现上述目的，根据本专利技术的另一方面，提供了一种限制性航道尺度的确定装置。该装置包括：第一确定单元，获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；第二确定单元，依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；构建单元，依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整单元，调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度。
[0014]进一步地，第一确定单元，包括：第一获取子单元，获取预先设定的航道对应的目标航速，其中，目标航速为船舶在航道中运行的最高运行航速；第一确定子单元，依据目标航速以及预设系数，确定极限航速。
[0015]进一步地，第一确定单元，包括：第二确定子单元，依据极限航速，确定目标航速；计算子单元，依据目标航速、目标船舶的尺度以及公式一，计算目标船舶的船行下沉量，公
式一为：其中，δ为船行下沉量，C
B
为目标船舶的方形系数，V
k
为目标航速，m为航道的阻塞系数；第二获取子单元，获取目标船舶的吃水深度以及航道的富裕水深；第三确定子单元，将吃水深度、富裕水深以及船行下沉量的总和，确定为航道的最小水深。
[0016]为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，该程序执行上述任意一项的一种限制性航道尺度的确定方法。
[0017]为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，该程序执行上述任意一项的一种限制性航道尺度的确定方法。
[0018]通过本专利技术，采用以下步骤：获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；依据最小水深、最小底宽以及航道的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种限制性航道尺度的确定方法，其特征在于，包括：获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据所述目标船舶的尺度以及所述极限航速，确定所述航道的最小水深，依据所述目标船舶的尺度，确定所述目标船舶在水下的横断面面积；依据所述最小水深、所述最小底宽以及所述航道的顶宽，确定所述航道的等效水深，其中，在所述航道的横截面为矩形的情况下，所述航道的顶宽等于底宽；依据所述极限航速、所述目标船舶的水下横断面面积、所述最小底宽、所述最小水深、所述顶宽以及所述等效水深，构建出目标不等式；调整所述目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到所述目标不等式转换为等式，并将所述等式中包含的顶宽值、底宽值以及高度值确定为所述航道的尺度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取航道对应的极限航速，包括：获取预先设定的所述航道对应的目标航速，其中，所述目标航速为船舶在所述航道中运行的最高运行航速；依据所述目标航速以及预设系数，确定所述极限航速。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，依据所述目标船舶的尺度以及所述极限航速，确定所述航道的最小水深，包括：依据所述极限航速，确定所述目标航速；依据所述目标航速、所述目标船舶的尺度以及公式一，计算所述目标船舶的船行下沉量，所述公式一为：其中，δ为所述船行下沉量，C
B
为所述目标船舶的方形系数，V
k
为所述目标航速，m为所述航道的阻塞系数；获取所述目标船舶的吃水深度以及所述航道的富裕水深；将所述吃水深度、所述富裕水深以及所述船行下沉量的总和，确定为所述航道的所述最小水深。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述极限航速、所述目标船舶的水下横断面面积、所述最小底宽、所述最小水深、所述顶宽以及所述等效水深，构建出目标不等式，包括：依据所述最小底宽、所述顶宽以及所述最小水深，确定所述航道的横断面面积；依据所述航道的横断面面积以及所述目标船舶的水下横断面面积，确定所述航道的阻塞系数；依据所述等效水深、所述航道的阻塞系数、所述极限航速以及公式二，构建所述目标不等式，所述公式二为其中，V
cr
为所述极限航速，g为重力加速度，H
m
为所述等效水深，m为所述阻塞系数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取航道对应的最小底宽，包括：获取所述航道对应的上行船舶的第一航迹带宽度以及所述上行船舶至航道边缘的第一安全距...

【专利技术属性】
技术研发人员：王效远，吴澎，潘海涛，蔡翠苏，韩巍巍，丛润泽，吕小龙，董霞，
申请(专利权)人：中交水运规划设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：