动力定位系统在现代船舶中的应用

动力定位系统在现代船舶中的应用

摘要：近些年来，西方国家对于船舶动力定位系统加大了研究力度，使该行业发展十分迅速，不仅对于军用船舶，民用船舶上也开始大面积运用。中国的技术人员也意识到了动力定位系统的重要性，我国也自主研制了第一艘采用动力定位系统的大型船舶，它主要被用于远洋科考，并被命名为“大洋一号”。自从“大洋一号”装备了动力定位系统，各方面性能都得到了很大的提升，现已成为具有国际顶尖水平的现代化远洋科学考察船，这次理论实践对中国的船舶动力定位技术研究有着十分重要的意义，很多参数在实践中得到了验证。文章以“大洋一号”为研究对象，较详细地介绍了动力定位系统的相关研究现状，毫无疑问，这些实践中得到的数据是极其珍贵的，这为以后船舶动力定位系统的向前发展提供了重要的科学依据

关键词：船舶、舰船工程；船舶动力定位；船舶设计；科学考察船

现代计算机技术发展迅猛，这使得很多工程船上都采用了船舶动力定位系统。这些船舶有一个共同的特点，那就是在进行工作时必须将船位维持在一个规定的区间内。近年来，该系统在新建的港作船上也被大规模运用。笔者在此就借助“大洋一号”为载体，系统的介绍了动力定位系统的运用。据了解，“大洋一号”自装备动力定位系统的第二年开始，就一直在进行海洋调查工作。

1“大洋一号”船动力定位系统简介

该动力定位系统主要由三部分组成，他们分别是测量系统、控制系统和推进装置。我们以其中控制系统为例进行介绍，第一步，控制系统会接收到由测量系统传递出的位置等信息，之后，安装在计算机上的控制系统会对船上各个推进装置进行调控，用以应对船体航行时遇到的各种干扰（诸如大风大浪等），目的是使船舶维持它所要求的位置和航向。必须得具有在某一位置进行定点和对水下目标进行精确追踪的能力。

2动力定位系统的作用

在很多时候，由于任务的需要，必须要在某一位置上做一段时间的精确停留，这就必须要依靠动力定位系统去实现，就是进行定点控位的主要作用；其次，对于当前的大量深海取样任务而言，它的工作均为可视化的。这里再介绍另一种类型的调研设备，这类产品的代表就是多管取样器与箱式取样器等，这类设备对于操作是有严格要求的，钢缆的放置必须要垂直于海平面，并在海平面以下深入水中，只有这样才能保证取样动作能够顺利的完成。上诉情况要想成功，都必须需要依靠动力定位系统。

3在海上作业时，动力定位系统的使用和探讨

就最近几年“大洋一号”船舶出海的情况来看，船舶的主要工作就是進行某一

特定位置的调查取样，其工作的位置大概在海平面以下两千到五千米不等。

（1）选择船首顶风流的合力方向停船，以减少首尾侧推的负荷

根据国际上动力定位的相关要求，船体在正常工作的情况下，对于船首所指的任意方向均可停船并进行控位。然而，这样操作带来的一个后果就是，船舶横向船体受力较大，这样一来也就意味着首尾侧推的力就将很大。参照“大洋一号”动力定位系统的相关参数，要求其必须满足六级风以下，且有一千米海流的海况下工作。结合多年大洋考察的经验来看，海风一般都维持在六到七级，一旦意外发生海风达到八级及以上时，这时的海况显然就不适合进行作业了，否者不仅影响实验结果，而且还威胁人的生命安全，因此，这时只能选择到风力较小的地方躲避海风，静待风平浪静之后再继续作业。

（2）将左右主机单独使用，改为双机合排并车使用

作为身处从事操作工作的人员而言，花费较少的动力负荷达到较大的控位效果，是设计者一直追求的目标，也是驾驶员最期待的操作愿景。然而，还需要注意的一点是，如果低负荷运行时间过长，那么主机就会受到很大的伤害，会造成诸如穴蚀等问题，这些问题都是损坏主机的元凶。在进行海上科学考察时，操作人员的站位工作时间，往往与设备的安全和调查需求产生矛盾。在装上动力定位系统后的两年，技术人员更换了两边的电子调速器，在进行一定时间的观察之后，两侧主机均处于正常工作状态，调速器也是平稳运行。

（3）注意DGPS差分信号不稳定对动力定位操作的影响

众所周知，对于测量系统而言，传感器是极其重要的，而传感器中最为关键的就是DGPS信号，可以肯定的是一旦丢失了DGPS信号，船舶的动力定位系统将彻底瘫痪毫无用处。DGPS有很高的定位精度，大致为三到五米左右，情况较好时则能更加精准。对比于普通民用版的GPS，它的定位精度则相去甚远，大概在一百米左右波动。在技术要求上，动力定位控制系统要想运行就要做好一些准备工作，比如其船位信息必须符合相关要求，其打开形式必须是差分GPS信号，如果用一般GPS则毫无意义。这样来来回回的操作，会使得设备负荷波动很大，这样对于船舶主机是有很大危害的。

（4）根据海上的实际情况，将自动工作模式分解为自动与手动相结合的工作模式

在船舶的动力定位系统中，自动控位就是同步调控船舶的三个水平运动矢量，它的有一个参考值，其来源就是DGPS提供的经过确认的经纬度数据。当差分信号产生波动、或者受到较大风浪冲击使得船位有一定程度改变时，就会时常出现较大负荷输出，这同时也就影响了船舶的主机。这个问题的解决思路就是进行分解控制，同时将这三个水平运动矢量进行自动控制，这样一来基本就形成了全自动工作，不过，其中的参考依旧是经纬度信号。而自动与手动相结合的控制模式是这样的，就是将其中任意一个矢量进行手动控制，剩下的两个运动矢量采

用自动控制。

经过调查可以发现，“大洋一号”在2003年之后运用动力定位系统达到三百五十六次之多，总计使用了一千三百多个小时，圆满完成了深海富钴结壳资源调查等多项重大科考任务；即便是对于后来的环球科考任务而言，动力定位系统依旧发挥着至关重要的作用。