一种限制性航道尺度的确定方法及装置与流程

1.本发明涉及限制性航道尺度领域，具体而言，涉及一种限制性航道尺度的确定方法及装置。


背景技术：

2.相关技术中，船舶航行于人工开挖的较窄航道时会受到航道尺寸的限制，较开放水域的航道航行会有较大的差异，主要表现在船舶阻力、船舶浮态、以及兴波等方面。当船舶航行于限制性航道时，由于水深方向受到河床的限制，船体周围会产生回流速度，导致船舶的摩擦阻力增加，船舶航行于限制性航道时还受到航道两侧岸壁的影响，当船舶航行靠近岸壁的一侧时，船体两侧流场不对称，靠近岸壁的一侧流速更快、压力更小，会使得船体受到一个水平的横向吸引力，同时产生一个转艏力矩使得船首偏向航道中心，当航速到达临界速度时，船体周围的流体速度受到临界速度的限制导致船体前方出现涌浪更有甚者出现孤立波，可能会对航道护坡堤造成破坏，此时船舶阻力值达到一个极大值而船舶浮态也处于极不稳定状态。可见航道的通航标准影响因素较多，和天然河流及沿海大型开敞式航道的标准不同。
3.对于限制性航道，国内相关规范对限制性航道尺度均给出了具体的计算公式，不同规范之间的规定略有差异，规范对限制性航道的建设起到了一定的指导作用。但是随着船舶大型化、运输船型多样化等发展要求，规范在存在一些不足，主要表现为以下几个方面。
4.(1)没有建立航道断面系数和航速之间的关系,运河相关标准文件中给出了运河航道断面系数不小于6，流速较大的航道不应小于7，受风浪流影响较大的运河湖区段、汇流口和取排水口河段的限制性航道尺度宜适当加大的规定，但不能满足不同航速的需求，也没有分析不同航道断面形状对航速的影响。
5.(2)航道富裕水深偏小。目前规范在内河限制性航道水深计算中均为航道吃水 富裕水深，其中富裕水深值较小，例如《长江干线通航标准》中，10000吨级航道富裕水深仅为0.5m，航道富裕应该考虑船舶下沉值、触底安全富裕量、水深对船舶阻力影响等方面，由于航道水深对极限航速的制约，原标准中的航道富裕水深已不能满足船舶大型化和船舶高航速的发展要求。
6.针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种限制性航道尺度的确定方法及装置，以解决相关技术中人工航道的断面系数方面的指导较为模糊，不能满足不同航速的需求的问题。
8.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种限制性航道尺度的确定方法。该发明包括：获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水
下的横断面面积；依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度。
9.进一步地，获取航道对应的极限航速，包括：获取预先设定的航道对应的目标航速，其中，目标航速为船舶在航道中运行的最高运行航速；依据目标航速以及预设系数，确定极限航速。
10.进一步地，依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，包括：依据极限航速，确定目标航速；依据目标航速、目标船舶的尺度以及公式一，计算目标船舶的船行下沉量，公式一为：其中，δ为船行下沉量，cb为目标船舶的方形系数，vk为目标航速，m为航道的阻塞系数；获取目标船舶的吃水深度以及航道的富裕水深；将吃水深度、富裕水深以及船行下沉量的总和，确定为航道的最小水深。
11.进一步地，依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式，包括：依据最小底宽、顶宽以及最小水深，确定航道的横断面面积；依据航道的横断面面积以及目标船舶的水下横断面面积，确定航道的阻塞系数；依据等效水深、航道的阻塞系数、极限航速以及公式二，构建目标不等式，公式二为其中，v
cr
为极限航速，g为重力加速度，hm为等效水深，m为阻塞系数。
12.进一步地，获取航道对应的最小底宽，包括：获取航道对应的上行船舶的第一航迹带宽度以及上行船舶至航道边缘的第一安全距离；获取航道对应的下行船舶的第二航迹带宽度以及下行船舶至航道边缘的第二安全距离；确定船舶或船队会船时对应的第三安全距离；将第一航迹带宽度、第一安全距离、第二航迹带宽度、第二安全距离以及第三安全距离的总和，确定为最小底宽。
13.为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种限制性航道尺度的确定装置。该装置包括：第一确定单元，获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；第二确定单元，依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；构建单元，依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整单元，调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度。
14.进一步地，第一确定单元，包括：第一获取子单元，获取预先设定的航道对应的目标航速，其中，目标航速为船舶在航道中运行的最高运行航速；第一确定子单元，依据目标航速以及预设系数，确定极限航速。
15.进一步地，第一确定单元，包括：第二确定子单元，依据极限航速，确定目标航速；计算子单元，依据目标航速、目标船舶的尺度以及公式一，计算目标船舶的船行下沉量，公
式一为：其中，δ为船行下沉量，cb为目标船舶的方形系数，vk为目标航速，m为航道的阻塞系数；第二获取子单元，获取目标船舶的吃水深度以及航道的富裕水深；第三确定子单元，将吃水深度、富裕水深以及船行下沉量的总和，确定为航道的最小水深。
16.为了实现上述目的，根据本技术的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，该程序执行上述任意一项的一种限制性航道尺度的确定方法。
17.为了实现上述目的，根据本技术的另一方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，该程序执行上述任意一项的一种限制性航道尺度的确定方法。
18.通过本发明，采用以下步骤：获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度，解决了相关技术中人工航道的断面系数方面的指导较为模糊，不能满足不同航速的需求的问题，进而达到了设计合理的人工航道的尺度的效果。
附图说明
19.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1是根据本发明实施例提供的一种限制性航道尺度的确定方法的流程图；
21.图2是根据本发明实施例提供的航道横断面系数与极限航速关系的坐标示意图；
22.图3是根据本发明实施例提供的航道横断面形状与极限航速关系的坐标示意图；
23.图4是根据本发明实施例提供的一种限制性航道尺度的确定装置的示意图。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的
过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.术语解释：
28.限制性航道：航道底宽小于船舶航行的影响宽度，船舶在其内航行时受到浅水效应和岸壁效应的影响。
29.根据航道的成因分类，航道可分为天然航道和人工航道，天然航道是指利用江、河、湖、海等天然水域通航条件的航道；人工航道是指为满足航行条件经过人工开挖或治理的航道。限制性航道的定义为：航道底宽小于船舶航行的影响宽度，船舶在其内航行同时受到浅水效应和岸壁效应的影响。根据研究，我们认为船舶在浅水区域航行，受限水域效应出现的阈值见表1.1。
30.表1.1受限水域效应出现的阈值
31.受限情况受限效应开始出现明显受限强烈受限ac/ab507-84.0h/t1541.5bc/b50-20010-154.0
32.注：ac为航道的横断面面积；ab为船舶水下横断面面积；h为航道水深；t为船舶吃水；bc为航道平均宽度；b为船舶宽度。
33.根据本发明的实施例，提供了一种限制性航道尺度的确定方法。
34.图1是根据本发明实施例的一种限制性航道尺度的确定方法的流程图。如图1所示，该发明包括以下步骤：
35.步骤s101，获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积。
36.上述地，航道的最小水深依据目标船舶的尺度以及极限航速来确定，其中，需要的目标船舶的尺度包括目标船舶的船身外的吃水线刻度线等，极限航速为船舶在限制性航道中，当航速进一步到达临界速度时，船体前方会出现涌浪的速度。目标船舶在水下的横断面面积依据目标船舶的尺度来确定，其中，需要的目标船舶的尺度包括目标船舶的长度、目标船舶的宽度、目标船舶的船身外的吃水线刻度线等。
37.需要说明的是，本技术中的目标船舶为限制性航道中惯常行驶的船舶，目标船舶的尺度为船舶的尺寸信息，航道的最小水深也即航道的最小高度。
38.步骤s102，依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽。
39.上述地，针对不同的航道考虑到水深的变化效应，采用了确定等效水深的方法，依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽定量的计算出目标船舶在不同航道航行的等效水深值。
40.步骤s103，依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式。
41.上述地，本技术中，在不确定航道的尺度的情况下，设定航道的横截面为矩形，进而通过临界速度(极限速度)的公式来构建目标不等式，在确定极限航速的基础上，确定了
航道的最小水深以及最小底宽，也就确定了航道的顶宽，通过最小底宽、最小水深以及顶宽，即可确定航道的断面面积，进而计算出航道的等效水深以及航道对应的阻塞系数，将极限航速、航道的断面面积以及等效水深代入极限航速对应的公式中构成目标不等式。
42.步骤s104，调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度。
43.上述地，通过调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值获得，当目标不等式转换为等式时，此时等式中包含的顶宽、底宽以及高度即为航道的尺度。
44.通过上述方法，本技术通过分析船舶在限制性航道(包括大型人工水道)航行的特点，提出了船舶航速和航道横断面系数、航道横断面形状之间的关系，建立了以设计船型以及设计航速为引领的限制性航道(包括大型人工水道)的设计方法。
45.在一种可选的实例中，获取航道对应的极限航速，包括：获取预先设定的航道对应的目标航速，其中，目标航速为船舶在航道中运行的最高运行航速；依据目标航速以及预设系数，确定极限航速。
46.上述地，船舶在静水中的阻力主要为摩擦阻力、兴波阻力。对于航速较低的船舶,摩擦阻力占总阻力的比例较大，兴波阻力的大小主要和航速有关,航速增大时兴波阻力增加很快,兴波阻力与航速的6次方成比例，以尺度为56m
×
6.7m
×
2.6m(船长
×
船宽
×
吃水深度)的船舶在18m
×
4m(底宽
×
水深)的受限航道和开敞航道航行时为例，船舶阻力在航速较低时增加的阻力主要是摩擦阻力，在较高航速时增加的阻力主要是兴波阻力，特别是当船速接近极限航速时，船体兴波阻力急剧增加，因此在航道中航行的船舶，其航速都受到一定限制。
47.具体地，船舶在航道中航行存在极限航速，实际航行中出于经济考虑，船舶的实际航速要低于极限速度，大部分船舶的最高运行航速与极限航速的比值在0.7～0.9倍，即预设系数为0.7～0.9。
48.在本技术提供的一种实施例中，船舶的最高运行航速与极限航速的预设系数为0.8。
49.在一种可选的实例中，依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，包括：依据极限航速，确定目标航速；依据目标航速、目标船舶的尺度以及公式一，计算目标船舶的船行下沉量，公式一为：其中，δ为船行下沉量，cb为目标船舶的方形系数，vk为目标航速，m为航道的阻塞系数；获取目标船舶的吃水深度以及航道的富裕水深；将吃水深度、富裕水深以及船行下沉量的总和，确定为航道的最小水深。
50.上述地，出于经济角度的考虑，需要确定航道的最小水深，航道的最小水深要满足船舶在高速航行时无触底风险且阻力较小，因此，航道的最小水深为吃水深度、富裕水深以及船行下沉量的总和，其中，吃水深度为船舶浸在水里的深度，由观察船身外的吃水线刻度线决定，优选地，富裕水深取值为0.2-0.5米，富裕水深根据不同的应用场景具体设置，船行下沉量根据公式一计算得出。
51.在一种可选的实例中，依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式，包括：依据最小底宽、顶宽以及最小水深，确定航道的横断面面积；依据航道的横断面面积以及目标船舶的水下横断面面积，确定航
道的阻塞系数；依据等效水深、航道的阻塞系数、极限航速以及公式二，构建目标不等式，公式二为其中，v
cr
为极限航速，g为重力加速度，hm为等效水深，m为阻塞系数。
52.上述地，在航道的横断面为矩形的情况下，航道的底宽与顶宽是相同的，计算求出的最小底宽的值也即为最小顶宽的值，航道的横断面面积由最小底宽、顶宽以及最小水深确定，航道的阻塞系数由航道的横断面面积以及目标船舶的水下横断面面积确定，将上述求得的等效水深、航道的阻塞系数、极限航速的值代入公式二，等式左右两边不相等，由此构建出目标不等式。
53.上述地，等效水深的计算公式为：ac/w，ac为航道横断面面积，阻塞系数的计算公式为：ab/ac，ac为航道横断面面积，ab为船舶水下横断面面积。
54.在一种可选的实例中，获取航道对应的最小底宽，包括：获取航道对应的上行船舶的第一航迹带宽度以及上行船舶至航道边缘的第一安全距离；获取航道对应的下行船舶的第二航迹带宽度以及下行船舶至航道边缘的第二安全距离；确定船舶或船队会船时对应的第三安全距离；将第一航迹带宽度、第一安全距离、第二航迹带宽度、第二安全距离以及第三安全距离的总和，确定为最小底宽。
55.上述地，船舶在航道内航行时，在没有风、浪、水流等外界干扰的条件下，船舶在人工驾驶下扫出一条超过船舶宽度的航迹带，航迹带比船舶宽度看起来宽，这是由于船舶驾驶员根据目视定位的反应速度与船舶对舵的反应速度不同，由此求出距航道边缘的安全距离。最小底宽由第一航迹带宽度、第一安全距离、第二航迹带宽度、第二安全距离以及第三安全距离相加的总和得到。
56.具体地，第一航迹带宽度的计算公式三为:b
fu
＝b
su
lusinβ，其中，b
fu
为第一航迹带宽度，b
su
为上行船舶的宽度，lu为上行船舶的长度，β为船舶航行漂角，优选地，
ⅰ‑ⅴ
级航道等级可取3度，ⅵ和ⅶ航道等级可取2度，船舶航行漂角根据不同的航道等级具体设置。第二航迹带宽度的计算公式四为:b
fd
＝b
sd
ldsinβ，其中，b
fd
为第二航迹带宽度，b
sd
为下行船舶的宽度，ld为下行船舶的长度，β为船舶航行漂角，优选地，
ⅰ‑ⅴ
级航道等级可取3度，ⅵ和ⅶ航道等级可取2度，船舶航行漂角根据不同的航道等级具体设置。第一安全距离、第二安全距离、第三安全距离的和通过航迹带宽获得，其中，关于各项安全距离之和，船队的安全距离可取0.5-0.6倍上行和下行航迹带宽度，货船的安全距离可取0.67～0.8倍上行和下行航迹带宽度。
57.在本技术提供的一种可选的实施例中，当船舶偏离航道中心线时，船舶受到的阻力和船舶在航道中心受到的阻力不同，在极限航速计算中，航道不同位置处的船舶极限航速不同，航道横断面面积发生变化。当船舶航行于航道两侧(也即船舶的航行轨迹不处于航道的中心)时，此时的航道横断面面积公式五为：其中，a
cd
为船舶航行于航道两侧时，航道的横断面面积，ac为船舶航行于航道中心时，航道的横断面面积，d为船舶中心线距航道中心线的距离，优选地，对于顶推船，k的取值为0.4-0.64，对于机动船，k的取值为1.04-1.28，k的取值根据不同的使用场景具体设置，bc为航道顶宽与航道底宽相加的平均值。
58.在本技术提供的另一种可选的实施例中，以船型130m
×
22m
×
5.5m(船长
×
船宽
×
吃水深度)为例，如图2所示，图2是根据本发明实施例提供的航道横断面系数与极限航速之间关系的坐标示意图，其中，横坐标为航道横断面系数，纵坐标为极限航速，航道横断面系数直接影响极限航速，随着航道横断面系数的增加，极限航速增速变缓，显示出航道横断面系数对极限航速的影响由高受限区到明显受限区再到受限效应开始出现区的变化过程。
59.在本技术提供的另一种可选的实施例中，如图3所示，图3是根据本发明实施例提供的航道横断面形状与极限航速关系的坐标示意图，其中，横坐标为航道边坡坡度，纵坐标为极限航速，在航道横断面系数相同时，不同的航道横断面形状的船舶受到的阻力不同，极限航速也不同，图3表示在航道横断面系数和水深不变的航道中，航道边坡和航道底宽不同时的极限航速变化情况。从计算结果可以看出，航道横断面为矩形横断面时，极限航速最大，底宽越小、边坡越大、顶宽越大时极限航速越小，需要注意的是，边坡越缓极限航速越低是针对航道横断面面积不变的情况，正常情况下，航道底宽和水深一定时，边坡越缓，航道横断面系数越大则极限航速越大。
60.本发明实施例提供的一种限制性航道尺度的确定方法，通过获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度，解决了相关技术中人工航道的断面系数方面的指导较为模糊，不能满足不同航速的需求的问题，进而达到了设计合理的人工航道的尺度的效果。
61.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
62.本发明实施例还提供了一种限制性航道尺度的确定装置，需要说明的是，本发明实施例的一种限制性航道尺度的确定装置可以用于执行本发明实施例所提供的用于一种限制性航道尺度的确定方法。以下对本发明实施例提供的一种限制性航道尺度的确定装置进行介绍。
63.图4是根据本发明实施例的一种限制性航道尺度的确定装置的示意图。如图4所示，该装置包括：第一确定单元401，获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；第二确定单元402，依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；构建单元403，依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整单元404，调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度。
64.在一种可选的实例中，第一确定单元，包括：第一获取子单元，获取预先设定的航
道对应的目标航速，其中，目标航速为船舶在航道中运行的最高运行航速；第一确定子单元，依据目标航速以及预设系数，确定极限航速。
65.在一种可选的实例中，第一确定单元，包括：第二确定子单元，依据极限航速，确定目标航速；计算子单元，依据目标航速、目标船舶的尺度以及公式一，计算目标船舶的船行下沉量，公式一为：其中，δ为船行下沉量，cb为目标船舶的方形系数，vk为目标航速，m为所述航道的阻塞系数；第二获取子单元，获取目标船舶的吃水深度以及航道的富裕水深；第三确定子单元，将吃水深度、富裕水深以及船行下沉量的总和，确定为航道的最小水深。
66.在一种可选的实例中，构建单元，包括：第四确定子单元，依据最小底宽、顶宽以及最小水深，确定航道的横断面面积；第五确定子单元，依据航道的横断面面积以及目标船舶的水下横断面面积，确定航道的阻塞系数；构建子单元，依据等效水深、航道的阻塞系数、极限航速以及公式二，构建目标不等式，公式二为其中，v
cr
为极限航速，g为重力加速度，hm为等效水深，m为阻塞系数。
67.在一种可选的实例中，第一确定单元，包括：第三获取子单元，获取航道对应的上行船舶的第一航迹带宽度以及上行船舶至航道边缘的第一安全距离；第四获取子单元，获取航道对应的下行船舶的第二航迹带宽度以及下行船舶至航道边缘的第二安全距离；第六确定子单元，确定船舶或船队会船时对应的第三安全距离；第七确定子单元，将第一航迹带宽度、第一安全距离、第二航迹带宽度、第二安全距离以及第三安全距离的总和，确定为最小底宽。
68.本发明实施例提供的一种限制性航道尺度的确定装置，通过获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度，解决了相关技术中人工航道的断面系数方面的指导较为模糊，不能满足不同航速的需求的问题，进而达到了设计合理的人工航道的尺度的效果。
69.所述一种限制性航道尺度的确定装置包括处理器和存储器，上述第一确定单元401等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
70.处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决相关技术中人工航道的断面系数方面的指导较为模糊，不能满足不同航速的需求的问题。
71.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
72.本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述一种限制性航道尺度的确定方法。
73.本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述一种限制性航道尺度的确定方法。
74.本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度。
75.在一种可选的实例中，获取航道对应的极限航速，包括：获取预先设定的航道对应的目标航速，其中，目标航速为船舶在航道中运行的最高运行航速；依据目标航速以及预设系数，确定极限航速。
76.在一种可选的实例中，依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，包括：依据极限航速，确定目标航速；依据目标航速、目标船舶的尺度以及公式一，计算目标船舶的船行下沉量，公式一为：其中，δ为船行下沉量，cb为目标船舶的方形系数，vk为目标航速，m为所述航道的阻塞系数；获取目标船舶的吃水深度以及航道的富裕水深；将吃水深度、富裕水深以及船行下沉量的总和，确定为航道的最小水深。
77.在一种可选的实例中，依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式，包括：依据最小底宽、顶宽以及最小水深，确定航道的横断面面积；依据航道的横断面面积以及目标船舶的水下横断面面积，确定航道的阻塞系数；依据等效水深、航道的阻塞系数、极限航速以及公式二，构建目标不等式，公式二为其中，v
cr
为极限航速，g为重力加速度，hm为等效水深，m为阻塞系数。
78.在一种可选的实例中，获取航道对应的最小底宽，包括：获取航道对应的上行船舶的第一航迹带宽度以及上行船舶至航道边缘的第一安全距离；获取航道对应的下行船舶的第二航迹带宽度以及下行船舶至航道边缘的第二安全距离；确定船舶或船队会船时对应的第三安全距离；将第一航迹带宽度、第一安全距离、第二航迹带宽度、第二安全距离以及第三安全距离的总和，确定为最小底宽。
79.本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
80.本发明还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取航道对应的极限航速、最小底宽以及目标船舶的尺度，并依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，依据目标船舶的尺度，确定目标船舶在水下的横断面面积；依据最小水深、最小底宽以及航道的顶宽，确定航道的等效水深，其中，在航道的横截面为矩形的情况下，航道的顶宽等于底宽；依据极限航速、目标船舶
的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式；调整目标不等式中的顶宽值、底宽值以及水深值，直到目标不等式转换为等式，并将等式中包含的顶宽值、底宽值以及水深值确定为航道的尺度。
81.在一种可选的实例中，获取航道对应的极限航速，包括：获取预先设定的航道对应的目标航速，其中，目标航速为船舶在航道中运行的最高运行航速；依据目标航速以及预设系数，确定极限航速。
82.在一种可选的实例中，依据目标船舶的尺度以及极限航速，确定航道的最小水深，包括：依据极限航速，确定目标航速；依据目标航速、目标船舶的尺度以及公式一，计算目标船舶的船行下沉量，公式一为：其中，δ为船行下沉量，cb为目标船舶的方形系数，vk为目标航速，m为所述航道的阻塞系数；获取目标船舶的吃水深度以及航道的富裕水深；将吃水深度、富裕水深以及船行下沉量的总和，确定为航道的最小水深。
83.在一种可选的实例中，依据极限航速、目标船舶的水下横断面面积、最小底宽、最小水深、顶宽以及等效水深，构建出目标不等式，包括：依据最小底宽、顶宽以及最小水深，确定航道的横断面面积；依据航道的横断面面积以及目标船舶的水下横断面面积，确定航道的阻塞系数；依据等效水深、航道的阻塞系数、极限航速以及公式二，构建目标不等式，公式二为其中，v
cr
为极限航速，g为重力加速度，hm为等效水深，m为阻塞系数。
84.在一种可选的实例中，获取航道对应的最小底宽，包括：获取航道对应的上行船舶的第一航迹带宽度以及上行船舶至航道边缘的第一安全距离；获取航道对应的下行船舶的第二航迹带宽度以及下行船舶至航道边缘的第二安全距离；确定船舶或船队会船时对应的第三安全距离；将第一航迹带宽度、第一安全距离、第二航迹带宽度、第二安全距离以及第三安全距离的总和，确定为最小底宽。
85.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
86.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
87.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
88.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
89.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
90.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
91.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(trans itory media)，如调制的数据信号和载波。
92.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
93.本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
94.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。