[发明专利]一种船舶弯道航行中流压差角的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及弯道航行技术领域，尤其涉及一种船舶弯道航行中的流压差角的确定方法。

背景技术

弯曲河道与顺直河道相比，河槽水势复杂。由于受到惯性离心力的作用，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。由于受到环流的影响，船舶很容易偏离计划航线而触岸，产生危险，因此有必要研究船舶在弯道内的安全。

众所周知，弯道环流随着水深的增加，环流的流向和流速都在变化，因此，对于吃水不同的船舶而言，弯道环流对其操纵性的影响是大不一样的。国内也文献结合弯道环流研究过船舶顶流过弯、顺流过弯是靠近凸岸还是凹岸航行比较安全，虽然这一研究成果对船舶航行具有一定的指导意义，但究竟保持船岸距离多少比较合适，文献没有交代。事实上，在弯道内，只要始终保持船舶的航迹线在航道轴线附近，就能确保船舶不会偏离安全航线太远。而确保船舶航迹线始终在航道轴线附近的关键是选择合理的流压差角，并在操纵船舶过程中应保持一定的流压差角，以便让船舶始终航行在计划航线上。所谓流压差角，指的是在无风影响下，船舶船首尾向与航迹向之间的夹角。即船舶在弯道，只要流压差角选择恰当，船舶安全保障性就大为提高。然而关于船舶弯道航行流压差角研究，国内涉足较少，因此有必要围绕船舶通航安全去研究船舶弯道航行流压差角问题。

因此，目前亟需一种能够确定弯道航行中流压差角的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种弯道航行中流压差角确定方法，其能够根据弯道参数和船舶参数确定出船舶行驶在弯道时的合适的流压差角，从而提高船舶安全保障性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种船舶弯道航行中流压差角的确定方法，包括步骤：

分别获取弯道参数和船舶参数，所述弯道参数包括弯道水深H、弯道纵向流速U和弯道曲率半径R，所述船舶参数包括船舶船速V和船舶吃水d；

根据所述弯道参数和所述船舶参数计算所述流压差角β，所述流压差角β的计算公式为：

其中，根据所述弯道参数和所述船舶参数计算所述流压差角β的步骤，具体包括步骤：

根据所述弯道纵向流速U计算弯道横向流速U_r；

分别根据船舶船速V和所述弯道横向流速U_r计算作用在船舶上的平均弯道环流流速U_d；

根据所述平均弯道环流流速U_d计算流压差角，所述流压差角的计算公式为：

其中，所述根据所述弯道航向流速U_r计算作用在船舶上的平均弯道环流流速U_d的步骤，具体包括步骤：

获取所述弯道航向流速U_r沿船舶首尾面方向的弯道环流分量U_s，其计算公式为：U_s＝U_rcosβ；

根据所述弯道环流分量U_s计算所述平均弯道环流流速U_d，其计算公式为：

其中，所述根据所述船舶船速V计算所述平均弯道环流流速U_d的计算公式为：U_d＝V sinβ。

其中，所述弯道横向流速U_r的计算公式为：

其中，y为相对水深。

进一步地，所述船舶弯道航行中流压差角的确定方法还包括步骤：

根据所述流压差角计算弯曲航道船舶得航迹带宽度B_s，其计算公式为：

B_s＝Ltgβ+B/2，其中，L为船长，B为船宽。

进一步地，所述船舶弯道航行中流压差角的确定方法还包括步骤：

判断所述流压差角值是否为正值，若是，则判定当前是顶流过弯，则调整船舶首尾位置，使得船尾在航道轴线附近且靠近凸岸一侧航行，而船头向凹岸扬起且保持适当的流压差角航行；否者，判定当前为顺流过弯，则调整船舶首位位置，使得船尾摆在航道中线附近，船首朝向凸岸扬起保持适当的流压差角航行。

有益效果

本发明的流压差角确定方法通过分别获取弯道参数和船舶参数，从而计算船舶在弯道航行时的流压差角，从而可根据该流压差角来指导航行，使得船舶的航迹线始终保持在航道轴线附近，以确保船舶不会偏离安全航线太远，即让船舶始终航行在计划航线上，进而提高了船舶安全保障性。

附图说明