[发明专利]顺直桥区航道浮标的设置方法

说明书

技术领域

本发明属于航道技术领域，涉及一种设置方法，特别是一种 顺直桥区航道浮标的设置方法。

背景技术

随着经济的快速发展，全国各地交通线四通发达，各类桥梁 跨越江河，成为经济发展的纽带。据统计，我国长江水系、珠江 水系和京杭运河水系等三大内陆航运水系，现有各种桥梁300余 座，其中，长江水系和珠江水系分别有桥梁100余座，京杭运河 系有桥梁50余座。全国因为桥区航道设计不合理，桥梁选取不当、 驾驶人员操纵疏忽、桥区通航监管不利等而引起的桥区事故数不 胜数。

因此，为了让船舶能顺利通过航道，要控制好两岸浮标之间 的长度，但是两岸浮标之间的长度具体跟哪些因素相关，又如何 计算，成为需要克服的难题。

综上所述，需要设计一种能够精确计算出两岸浮标之间的长 度的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种 能够精确计算出两岸浮标之间的长度的方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种顺直桥区航 道浮标的设置方法，包括：

步骤一：判断航道浮标的设置的主要影响因素；

步骤二：计算船舶流致漂移量；

步骤三：计算风致漂移量；

步骤四：计算船舶的航迹带宽度；

步骤五：计算船间间距；

步骤六：计算浮标与桥墩安全间距之间的关系；

步骤七：得出浮标设置的计算公式，且计算公式为： K/B＝1.8Ln(U)-4.65；

其中，U表示流速，B表示桥墩最大宽度；K表示吸船流在航 道宽度方向上距离桥墩表面的最大垂直距离，Ln(U)表示流速的对 数，且上述公式所适用的范围为：U＝18cm/s-50cm/s，B＝0.5m-3.0m。

在上述的一种顺直桥区航道浮标的设置方法中，步骤二中船 舶流致漂移量的计算公式为： ΔB₁＝(U_c×sinβ+U_s sinα)×S/(U_c×cosβ+U_s cosα)，其中，α为船舶航行的 方向与Y轴的夹角，U_s为船速，U_c为流速，β为流与Y轴的夹角， S为船舶沿Y轴方向航行的距离，ΔB₁为船舶沿X轴方向产生的漂 移量。

在上述的一种顺直桥区航道浮标的设置方法中，风致漂移量 的计算公式为：其中， K为系数，K＝0.038～0.041；B_a是船体以上侧面受风面积(m²)；B_w是船体水线以下侧面面积(m²)，其中，B_w＝L×d，L为船的长度， d为船舶吃水深度；V_s是船舶的风中航速(kn)；V_a是相对风速 (m/s)；α_f是航道轴向与风向的夹角，V表示船速(m/s)S表示 计算河长(m)，U表示流速(m/s)。

在上述的一种顺直桥区航道浮标的设置方法中，步骤四中船 舶的航迹带宽度的计算公式为：B_ts＝|L×sinα|+|bcosα|，其中，L为 船舶的船长，b为船宽，α为船舶航行偏离航道轴线的夹角，B_ts为 船舶航向所占的航迹宽度。

在上述的一种顺直桥区航道浮标的设置方法中，步骤五中船 间间距的计算公式为：L>0.8(L₁+L₂)，其中，L₁表示上水船船长；L₂表示下水船船长。

在上述的一种顺直桥区航道浮标的设置方法中，步骤六包括：

步骤A：建立模型方程组；

步骤B：处理边界条件的方法；

步骤C：试验根据在不同的航道的表面流速U及桥墩迎流面 最大宽度B条件下，测得吸船流在航道宽度方向上距离桥墩表面 的最大垂直距离K。

在上述的一种顺直桥区航道浮标的设置方法中，步骤A中所 要建立的模型采用RNG k-ε模型，其中，RNG k-ε模型的控制方 程包括如下方程组：质量守恒方程、动量守恒方程、k-方程以及ε- 方程。

在上述的一种顺直桥区航道浮标的设置方法中，步骤B中所 述的处理边界条件的方法包括：入流紊动能紊动能 耗散率u_in为桥墩附近水流流速，D是航道半宽。