[發明專利]一種海輪船舶領域的確定方法

在審

• 申請號: 201410173041.0
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103963920A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 張瑋;劉金龍;劉曙明;肖詩瑤;儲新隆;魏馬揚
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B63B9/00
• 分類號: B63B9/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明涉及一種海輪船舶領域確定方法，屬于船舶交通的技術領域。

背景技術

船舶在航行時，在每艘船舶周圍,需要有一個安全緩沖區域，他船進入本船的安全緩沖區域內，一般就認為有碰撞的危險。受道路交通工程研究成果的啟發，藤井在研究一條水道的交通容量時，提出了船舶領域，即后繼船舶的駕駛員避免進入前一艘船舶周圍領域的概念。隨著水上交通的日益發達，船舶大型化以及船舶動力的不斷擴大，對水上交通容量及安全提出了新的要求，而船舶領域是船舶碰撞危險度評價、航行安全、避碰決策、海上交通容量和航道規劃設計等研究的重要理論依據。

自船舶領域提出到現在，一直被認為是研究船舶行為和船舶交通最為有效的理論之一，國內外不少學者對其進行研究分析，對船舶領域的確定可以歸納為兩類：一是對某一水域的船舶領域進行實測統計和分析，二是建立船舶的仿真模型來采用解析的方式確定船舶領域值。現有的船舶領域理論大多是通過統計和經驗建立起來的，雖然也有通過動力學過程建立船舶領域模型的嘗試，且認識到船舶領域與船舶速度密切相關，但目前尚未建立兩者之間的明確關系。

因此，根據船舶領域與船舶速度之間的關系，發明一種新的海輪船舶領域的確定方法是目前船舶交通技術領域的當務之急，是確定海上交通安全航行、航道通過能力的重要依據。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服船舶領域多依賴主觀經驗值的不足，提供了一種海輪船舶領域確定方法，在現有停船視距理論基礎上，從動力學原理出發，綜合考慮船舶制動過程中的受力情況和加速度非勻速變化情況，計算得出相應的船舶領域長軸值，可為水上安全航行以及航道規劃設計提供重要的依據。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種海輪船舶領域確定方法，包括以下步驟：

步驟A、建立停船視距模型：

當不考慮前船制動距離時，后船的停船視距模型為：S＝S₀+k₀*S+S₂

其中，S₀為兩船停止時的安全間距，k₀為反應距離與停船視距之比，S₂為后船制動距離；

步驟B、獲得后船制動距離，確定后船的停船視距模型：

步驟B-1、后船制動加速度由下式獲得：

其中P為船舶功率，V為船舶相對于水流速度，m是船舶質量，k₁,k₂分別為風荷載、水流力的系數；

步驟B-2、將后船制動加速度視為非勻速變化的變量，對采用變量分離，獲得后船制動距離：

步驟B-3、根據步驟B-2獲得的后船制動距離，確定后船的停船視距模型：

步驟C、建立船舶領域計算模型：

其中l_船為船長；

步驟D、將數值代入船舶領域計算模型計算，即得到海輪船舶領域值。

進一步地，所述步驟A中兩船停止時的安全間距S₀取為1/4倍船長，即S₀＝0.25*l_船。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述步驟B中風荷載、水流力的系數k₁,k₂分別由下式計算獲得：

k₁＝10^{(-0.107+0.62logDW-5)}*49.0*ζ；

k₂＝(0.046Re^-0.134+b)*ρ/2*1.7l_船D+C_bl_船B；

其中，DW為船舶載重噸位(T)，ζ為風壓不均勻折減系數，Re為水流對船舶 作用的雷諾系數，b為系數，ρ為水的密度，D為船舶吃水深度(m)，C_b為船舶方形系數，B為船舶寬度(m)。

本發明采用上述技術方案，能產生如下技術效果：