[发明专利]可容忍风险船舶航路与海上区域建筑安全间距计算方法

权利要求书

1.可容忍风险船舶航路与海上区域建筑安全间距计算方法，其特征包括如下步骤：

S1)建立船舶的安全间距计算模型：

S1.1)确定失控漂移船舶的安全间距计算模型的输入和输出；

S1.2)通过对失控漂移船舶与区域建筑碰撞过程的分析，同时考虑船舶类型以及船舶载重吨对碰撞过程的影响，构建基于失控漂移船舶与区域建筑安全间距计算模型；

S2)建立失控船舶与海上区域建筑发生漂移碰撞的可容忍碰撞概率计算模型：

S2.1)确定可容忍碰撞概率标准；

S2.2)结合失控漂移船舶与海上区域建筑碰撞分析过程，在考虑船舶横向位置、船舶初始速度、船舶类型、船舶航向、风、流、浪影响因子的前提下，构建失控船舶与海上区域建筑发生漂移碰撞的概率计算模型：

S3)确定航道内交通流效率影响因子：

S3.1)构建一个交通流效率损失系数的概念参数η，对影响航道交通效率的因子进行敏感性分析，得到各影响因子对交通效率损失的影响比重；

S3.2)建立单向航道通航模型，求取相应的航道船舶交通流损失系数η；

S4)验证安全间距计算模型的可行性：

S4.1)根据已经获取的船舶数据、环境条件和交通流数据，确定参数代入模型计算，得到最终安全间距值D_r；

S4.2)根据建立的碰撞概率计算模型，计算出不同的距离所对应的碰撞发生概率，将该概率与可容忍标准进行比对，确定安全间距的范围，判断计算所得安全间距值D_r是否属于安全间距范围。

2.根据权利要求1所述的可容忍风险船舶航路与海上区域建筑安全间距计算方法，其特征在于，步骤S1.1中所述安全间距计算模型的输入包括航路模块输入、船舶模块输入、区域建筑模块输入和环境模块输入，航路模块输入包括航路的长度、宽度及位置，船舶模块输入包括船舶位置、船舶初始速度、船舶航向和船舶载重吨，区域建筑模块输入包括区域建筑位置和区域建筑边界长度，环境模块输入，环境模块输入包括风、浪、流的船舶漂流因素；

所述安全间距计算模型的输出为失控漂移船舶与区域建筑安全间距以及安全间距随各因素的变化规律。

3.根据权利要求2所述的可容忍风险船舶航路与海上区域建筑安全间距计算方法，其特征在于，步骤S1.2中所述安全间距计算模型的构建流程如下：

通过对失控漂移船舶进行受力分析，可得到如下受力公式：

式中，M为船舶载重吨，mf为科氏力，F_w为风的拖拽力，F_c为流的拖拽力，F_s为波浪辐射力，ρ_w、ρ_c分别为空气和海水的密度，S_w、S_c分别为失控漂移船舶水面以上船体面积和水面以下船体面积，C_w、C_c分别为风和流的拽力系数，v_d为船舶风流合速度，v_w为风速，v_c为流速；

假设目标船舶在海上始终处于一钟动态平衡的状态，即在任意时刻和位置均满足dv_d/dt＝0，同时，不考虑波浪的辐射力以及科氏力的作用，得到下列关系式：F_w+F_c＝0，从而可以推导出v_d的大小及v_d与v_w的夹角α公式如下：

设区域建筑首尾之间的距离在航道上的投影长度为L₁,失控漂移船舶的初速度为v_y，则船舶通过区域建筑投影长度L所花费的时间t为：

失控船舶的纵向漂移量也即安全间距D为：D＝t×v_d。