[發明專利]可容忍風險船舶航路與海上區域建筑安全間距計算方法

在審

• 申請號: 202210361023.X
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114882736A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 陳蜀喆;朱聯鐘;郭天宇
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G08G3/02
• 分類號: G08G3/02;G06F17/15
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 汪瑋華

1.可容忍風險船舶航路與海上區域建筑安全間距計算方法，其特征包括如下步驟：

S1)建立船舶的安全間距計算模型：

S1.1)確定失控漂移船舶的安全間距計算模型的輸入和輸出；

S1.2)通過對失控漂移船舶與區域建筑碰撞過程的分析，同時考慮船舶類型以及船舶載重噸對碰撞過程的影響，構建基于失控漂移船舶與區域建筑安全間距計算模型；

S2)建立失控船舶與海上區域建筑發生漂移碰撞的可容忍碰撞概率計算模型：

S2.1)確定可容忍碰撞概率標準；

S2.2)結合失控漂移船舶與海上區域建筑碰撞分析過程，在考慮船舶橫向位置、船舶初始速度、船舶類型、船舶航向、風、流、浪影響因子的前提下，構建失控船舶與海上區域建筑發生漂移碰撞的概率計算模型：

S3)確定航道內交通流效率影響因子：

S3.1)構建一個交通流效率損失系數的概念參數η，對影響航道交通效率的因子進行敏感性分析，得到各影響因子對交通效率損失的影響比重；

S3.2)建立單向航道通航模型，求取相應的航道船舶交通流損失系數η；

S4)驗證安全間距計算模型的可行性：

S4.1)根據已經獲取的船舶數據、環境條件和交通流數據，確定參數代入模型計算，得到最終安全間距值D_r；

S4.2)根據建立的碰撞概率計算模型，計算出不同的距離所對應的碰撞發生概率，將該概率與可容忍標準進行比對，確定安全間距的范圍，判斷計算所得安全間距值D_r是否屬于安全間距范圍。

2.根據權利要求1所述的可容忍風險船舶航路與海上區域建筑安全間距計算方法，其特征在于，步驟S1.1中所述安全間距計算模型的輸入包括航路模塊輸入、船舶模塊輸入、區域建筑模塊輸入和環境模塊輸入，航路模塊輸入包括航路的長度、寬度及位置，船舶模塊輸入包括船舶位置、船舶初始速度、船舶航向和船舶載重噸，區域建筑模塊輸入包括區域建筑位置和區域建筑邊界長度，環境模塊輸入，環境模塊輸入包括風、浪、流的船舶漂流因素；

所述安全間距計算模型的輸出為失控漂移船舶與區域建筑安全間距以及安全間距隨各因素的變化規律。

3.根據權利要求2所述的可容忍風險船舶航路與海上區域建筑安全間距計算方法，其特征在于，步驟S1.2中所述安全間距計算模型的構建流程如下：

通過對失控漂移船舶進行受力分析，可得到如下受力公式：

式中，M為船舶載重噸，mf為科氏力，F_w為風的拖拽力，F_c為流的拖拽力，F_s為波浪輻射力，ρ_w、ρ_c分別為空氣和海水的密度，S_w、S_c分別為失控漂移船舶水面以上船體面積和水面以下船體面積，C_w、C_c分別為風和流的拽力系數，v_d為船舶風流合速度，v_w為風速，v_c為流速；

假設目標船舶在海上始終處于一鐘動態平衡的狀態，即在任意時刻和位置均滿足dv_d/dt＝0，同時，不考慮波浪的輻射力以及科氏力的作用，得到下列關系式：F_w+F_c＝0，從而可以推導出v_d的大小及v_d與v_w的夾角α公式如下：

設區域建筑首尾之間的距離在航道上的投影長度為L₁,失控漂移船舶的初速度為v_y，則船舶通過區域建筑投影長度L所花費的時間t為：

失控船舶的縱向漂移量也即安全間距D為：D＝t×v_d。