动力定位系统介绍
动力定位系统行业概述(上海环盟)
动力定位系统行业概述 ..................................................... 错误!未定义书签。
第一节动力定位系统定义 (2)第二节动力定位系统分类 (2)第三节动力定位系统应用领域 (2)第四节动力定位系统产业链结构 (3)第五节动力定位系统行业新闻动态分析 (3)12第一节 动力定位系统定义动力定位系统(Dynamic Positioning System )是一种闭环的控制系统,其采用推力器来提供抵抗风、浪、流等作用在船上的环境力,从而使船尽可能地保持在海平面上要求的位置上,其定位成本不会随着水深增加而增加,并且操作也比较方便。
第二节 动力定位系统分类国际海事组织(IMO )根据历代动力定位系统的功能和冗余度,将其划分为1级、2级和3级,其中3级动力定位系统的级别最高,性能最先进。
图表- 1:各级动力定位系统对比第三节 动力定位系统应用领域动力定位系统不仅应用于停船定位,而且还能应用于船与船间的航距固定。
尤其是海上补给船在航行中进行补给作业时,需要保持操纵安全可靠的航行距离,动力定位系统通过对船舶各推进器的自动精确控制,使船舶在海上航行中进行补给不再成为难事。
动力定位系统还应用于海底电缆铺设、检修,海底管线铺设,倾倒岩石,采沙挖泥,海底管线挖沟,潜水,ROV ,海上打捞救生,以及深海石油开采等海洋作业的平台定位。
第四节动力定位系统产业链结构动力定位系统产业链由上游原材料、零部件供应,中游生产制造企业,下游应用市场组成。
动力定位系统行业上游是核心零部件,主要的是传感器、船舶推进器、控制台、人机界面、动力系统等,下游主要应用于海洋钻井船、平台支持船、潜水器支持船、管道和电缆敷设船、科学考察船等水上作业平台。
图表- 2:动力定位系统产业链分析****整理第五节动力定位系统行业新闻动态分析中船航海科技有限责任公司与荷兰Praxis公司于2015年在中国国际海事会展期间举行了动力定位系统合作签约仪式。
动力定位系统发展状况及研究方法
四、结论与建议
3、加强人才培养和队伍建设。通过加强人才培养和引进高素质人才,建立专 业化的研发和运维团队,为动力定位系统的可持续发展提供有力保障。
四、结论与建议
4、拓展应用领域和市场。积极探索动力定位系统在其他领域的应用,如水上 运动、环保工程等,拓展新的市场和应用领域。
参考内容
内容摘要
随着全球定位系统(GPS)的不断发展,船舶动力定位系统(Dynamic Positioning System,DPS)已经成为海洋工程领域中不可或缺的一部分。然而, 船舶在复杂海况下易受风、浪、流等多种因素影响,使船舶位置和姿态难以保持。 为了解决这个问题,多传感器信息融合技术被引入到船舶动力定位系统中,以提 高船舶定位和姿态控制的精度。
2、基于神经网络的信息融合方 法
2、基于神经网络的信息融合方法
神经网络是一种模拟人脑神经元结构的计算模型,具有强大的非线性映射能 力和自学习能力。在船舶动力定位系统中,神经网络可以用于实现对船舶位置、 姿态等参数的估计和预测。常用的神经网络包括多层感知器(MLP)、递归神经 网络(RNN)和卷积神经网络(CNN)等。
二、动力定位系统的发展过程
1、初期发展
1、初期发展
动力定位系统的初期发展始于20世纪60年代,当时该技术主要应用于海洋石 油钻井平台。随着技术的不断发展,动力定位系统的应用范围也逐渐扩大,包括 海洋工程、海洋科学、水下考古等多个领域。
2、技术更新换代
2、技术更新换代
随着技术的不断进步,动力定位系统的性能得到了大幅提升。从最初的机械 式稳定平台到现在的计算机控制的动力定位系统,其技术更新换代迅速。近年来, 随着人工智能、物联网等技术的不断发展,动力定位系统的智能化、自动化程度 也越来越高。
浅析船舶动力定位系统的组成及应用
浅析船舶动力定位系统的组成及应用发布时间:2022-12-19T07:56:40.231Z 来源:《科技新时代》2022年12期作者:陈龙韩朋刚刘欢蒙亚东只升震[导读] 船舶动力定位是在船舶需要定在某一坐标点时不在需要传统的定位锚机来固定,而是依靠一定的参考系统,如DGPS、罗经等,利用船舶自身的动力可以自动的维持在地球上的某一坐标点,这时DP控制系统依靠参考系统反馈回来的位置信息,风和流信息以及外力的信息,自动去控制主推进器,舵机,侧推等动力设备,维持在这个设定坐标点,这就是动力定位的简单解释。
(安装公司海洋石油202船)摘要:船舶动力定位是在船舶需要定在某一坐标点时不在需要传统的定位锚机来固定,而是依靠一定的参考系统,如DGPS、罗经等,利用船舶自身的动力可以自动的维持在地球上的某一坐标点,这时DP控制系统依靠参考系统反馈回来的位置信息,风和流信息以及外力的信息,自动去控制主推进器,舵机,侧推等动力设备,维持在这个设定坐标点,这就是动力定位的简单解释。
由于动力定位船舶的机动性、高效性,动力定位系统被广泛应用于海底管线检修,海洋电缆铺设、海洋石油平台守护、海洋钻井船、水下机器人跟踪、海底管线埋设等。
本文对工程船舶动力定位系统组成及作用进行分析。
关键字:动力定位参考系统自动控制工程船舶Abstract:This article is mainly about the Dynamic Position System, this system is different from the traditional position winch system. It depend on the DGPS, Gyro, Reference system, using the ship’s own ability hold a set position. The DP control system using the Reference system, calculate the external result forces, automatic control the thrusters, rudders to generate a opposite force, in order to keep the DP Ship positioning .Because of the better flexible and maneuvering, The DP control system is used more and more in the Marine Engineering construction. This article is mainly about the Dynamic Position System and the function.Key Words: Dynamic Position Reference System Automatic Control Engineering Ship1.动力定位系统工作原理的简单介绍20世纪60年代,随着海洋石油开发的需求,动力定位概念开始出现,美国Honewell公司将动力定位系统于1961年应用于第一条动力定位船舶CUSS1;近年来,随着海洋石油逐步走向深蓝,国际上各海洋石油公司发展目标、战略重心逐步转向深海领域;在海洋工程船舶的投资发展方向都是动力定位船舶,而动力定位系统是必不可少的利器。
动力定位(DP)系统简介
动力定位(DP)系统简介作者:王卫卫来源:《广东造船》2014年第01期摘要:随着海洋工程项目的蓬勃发展,动力定位系统(简称DP系统)的应用已越来越广泛。
本文对DP系统等级、工作原理以及根据船级社不同入级符号的设备配置等作了简单的介绍,希望能够对大家以后的开发设计及生产有所帮助。
关键词:DP;入级符号;特点;工作原理中图分类号:P751文献标识码:AInvestigation of Dynamic Positioning SystemWANG Weiwei( Guangzhou Shipyard International Co., Ltd. Guangzhou 510382 )Abstract: The application of Dynamic Positioning System (DP system) is more and more popular because of development of ocean project. The article introduce the level of DP system, work principle, the requirement of equipment according to different DP notations. I hope it is helpful to exploder, design and production in the future.Key words: DP;Classification notation;characteristic;work principle1前言动力定位系统(Dynamic Positioning System)简称DP系统,是从上个世纪70年代逐渐发展起来的,并逐步由浅水海域向深水海域发展,应用于各种海洋工程、海上科考、水下工程等领域。
随着船舶自动化程度越来越高,DP系统的定位能力以及自动化程度也越来越高,而以上各类领域的工程项目也越来越离不开带有DP系统的海上钻井平台和船舶。
动力定位系统介绍
动力定位系统介绍1、动力定位系统的产生和发展动力定位系统于上世纪70年代后期由美国海军研制成功,起初主要应用于潜水艇支持船、军用海底电缆铺设等作业。
从上世纪80年代初开始,随着北海油田、墨西哥湾油田的大规模开发,动力定位系统被广泛应用于油田守护、平台避碰、水下工程施工、海底管线检修、水下机器人(ROV)跟踪等作业。
尤其是90年代以来,随着海上勘探开发逐步向深水(500m~1500m)和超深水(1500m以上)发展,几乎所有的深水钻井船、油田守护船都装备了动力定位系统。
据初步估计,目前全世界装备动力定位系统的各类船只已超过1 000艘。
2、动力定位系统简述海洋中的船舶因不可避免的受到风、波浪与水流产生的力的影响,船舶在这些环境外力的干扰作用下,将产生六个自由度(纵荡、横荡、升沉、纵摇、横摇、艏摇)运动,而对于定位船舶而言,需要控制的只是水平面内的三个运动,即纵荡(Surge)、横荡(Sway)和艏摇(Yaw)运动。
使用动力定位控制系统能够抵消那些作用在船体上不断变化的阻力,维持操作员指定的位置与航向,或者使船舶沿着需要的轨迹移动。
动力定位控制系统使用来自一个或多个电罗经的数据来控制船舶航向;至少使用一个位置参考系统(如DGPS或声纳)的数据来控制船舶位置,从而进行船舶定位。
风传感可以测量船舶受到的风阻力的大小和方向,但是海流力和波浪力不是测量出来的,而是由船舶数学模型计算得出。
动力定位中的船舶数学模型是由扩展卡尔曼滤波算法建立的,该算法用于估计船舶航向、位置以及在各个方向运动的自由度:纵荡,横荡与艏摇,它合并了估计海洋水流与波浪影响的算法。
但是该数学模型是无法100%准确代表真正的船舶,因此根据位置参考系与传感器的测量值来不断修正该船舶数学模型,这是一个闭环控制过程。
下图是动力定位系统的控制原理图:动力定位系统可以检测与显示船舶的实际航向和位置与期望的航向和位置之间发生偏离的情况,控制器基于这些信息来控制船舶。
基于动力定位系统的船舶自动避碰技术研究
基于动力定位系统的船舶自动避碰技术研究概述:船舶自动避碰技术是近年来航海领域发展迅猛的一个重要研究领域。
基于动力定位系统的船舶自动避碰技术通过利用船舶自身的动力定位能力,结合先进的导航与遥感技术,以及智能决策系统,实现船舶避碰的自动化和智能化。
本文将从动力定位系统的原理和船舶自动避碰技术的研究现状出发,详细介绍该技术的工作原理、关键技术以及应用前景。
一、动力定位系统的原理动力定位系统是现代航海技术的重要组成部分之一,其基本原理是通过船舶上的推进器、舵和转向设备等,通过实时控制使船舶能在海洋水域内以自动控制的方式维持特定的位置和航向。
动力定位系统利用了多种传感器和先进的计算装置,通过计算船舶的位置、航向、速度等状态信息,并通过外部参考物的信息来实现位置和航向的控制。
二、船舶自动避碰技术的研究现状船舶自动避碰技术是航海领域的研究热点之一,其主要目标是提高船舶的安全性和自动化程度。
当前的船舶避碰主要依靠船长和船员的经验与判断,但这种人工决策存在主观性强、反应时间长以及人为疏忽等问题。
因此,开发一种能够自动避开与其他船舶的碰撞风险的技术是一个重要的研究方向。
目前,船舶自动避碰技术主要包括基于雷达图像处理的目标检测与跟踪、基于自动识别系统的船舶识别与辨别以及基于动力定位系统的自动避碰决策与控制等三个方面。
三、基于动力定位系统的船舶自动避碰技术的工作原理基于动力定位系统的船舶自动避碰技术是指通过船舶上的传感器和相应的计算装置,收集并处理周围环境的信息,实时评估附近船舶的风险,并根据风险评估结果,通过控制推进器、舵和转向设备等,实现船舶的自动避碰。
该技术的工作原理主要包括环境感知、风险评估和路径规划三个主要步骤。
首先,通过船舶上的雷达、相机和其他传感器,获取船舶周围的环境信息,包括其他船舶的位置、航向、速度等。
然后,将这些信息输入到智能决策系统中,对可能产生风险的船舶进行识别和跟踪,评估其与船舶的相对运动状态,并计算出相应的碰撞风险。
动力定位系统概况汇总
船舶动力定位概况一、船舶为什么需要“动力定位系统”?长期以来,船舶在近浅海和内陆水域里,人们都是采用抛锚技术来保持船位在水面上相对稳定。
这种定位技术的最大特点就是:锚必须牢固地抓住水下的固定物体(陆基),并且一旦锚通过锚链将船舶的位置固定后,船上的推进设备及其辅助设施和相应的控制系统便停止运行,完全处于停电(电力推进)和停油、停气(柴油机推进)工况。
但是,随着地球上人口的急剧增加,科学技术的飞速发展,人们的生活水平日益提高,世界对能源的需求量越来越大。
陆地上资源的开采和供应日趋极限,甚至出现紧缺的态势。
这就迫使世界各国必须把经济发展的重点转移到海洋上。
因为占地球总面积2/3以上的浩瀚大海里,有极其丰富的海水化学资源、海底矿产资源、海洋大量资源和海洋生物资源。
可以预料,21世纪将是人类全面步入海洋经济的时代,人们对海洋的探索和开发的范围将越来越广,对海洋的探索和开发的手段也越来越先进,对海洋探索和开发的领域由近海浅海日趋向远海深海发展。
目的只有一个,就是将浩瀚大海里的资源开发出来,供人类充分使用。
因而,世界各国便随之研究开发出各式各样的、不同类型的深远海作业的浮式生产系统,诸如半潜式钻井平台、多用途石油钻井平台供应船、科学考察船和海洋资源调查船等等。
这些浮式生产作业系统有一个共同的特点:就是在浩瀚深邃的大海上,能够按照人们的要求将其位置稳定在地球的某个坐标范围里;就像抛锚定位那样,将这些浮动的作业体牢牢地锁定在人们期望的浩瀚深邃的大海的某个位置上。
这便进一步诱发了世界各国对深远海作业的浮式生产系统的定位技术和系泊方式的研究。
在一般的近浅海水深情况下,浮式生产系统的系泊定位主要采用锚泊系统。
但是,随着水深的增加,锚泊系统的抓底力减小,抛锚的困难程度增加。
同时,锚泊系统的锚链长度和强度都要增加,进而使其重量剧增,这必然使海上布链抛锚作业变得更加复杂,其定位功能也会受到很大的限制,定位的效果也不尽人意。
动力定位系统浅析
动力定位系统浅析摘要近年我国在海底电缆铺设和海管铺设及挖沟作业中广泛使用的船舶动力定位技术,尤其是以中海油动力定位工程船舶的建造和使用较为突出,本文结合作者多年在在海洋石油299动力定位工作船舶的工作经验,介绍DP系统原理、组成及应用。
关键词:DP、动力定位、HIPAP一DP定位系统原理及应用DP系统其主要原理是利用计算机对采集来的环境参数(风、浪、流),根据位置参照系统提供的位置,自动地进行计算,控制各推进器的推力大小,使船舶保持艏向和船位的固定或者按照设定航向及航速进行作业。
动力定位时,通过电脑传输,只需几分钟的时间,就把航行中的船稳稳地停在预定的位置。
该系统开启后,位置传感器、航向传感器、姿态传感器、风传感器、海流传感器等仪器开始实时实地测得数据,并把这些数据信息及时传输给计算机,计算机再将其与设定的船舶位置信息比较,找出偏差,继而通过电脑向各推进器发出指令,调整各推进器的推力,实行位置偏差修正,直至到达设定的位置并停稳。
该系统应用了DGPS(差分全球定位系统),数字滤波技术,以及最优控制软件等先进技术,使其定位精度在米级甚至是分米级。
该系统不仅应用于停船定位,而且还能应用于船与船间的航距固定。
尤其是海上补给船在航行中进行补给作业时,需要保持操纵安全可靠的航行距离,该系统通过对船舶各推进器的自动精确控制,使船舶在海上航行中进行补给不再成为难事。
此外,该系统还应用于海底电缆铺设、检修,海底管线铺设,倾倒岩石,采沙挖泥,海底管线挖沟,潜水,ROV,海上打捞救生,以及深海石油开采等海洋作业的平台定位。
二动力定位系统分析2.1 DP系统的组成动力定位控制系统动力定位控制系统包括控制器和测量系统。
控制器指的是动力定位系统总的控制部分,一般采用计算机控制的方法。
测量系统包括位置参照系统、电罗经、风向风速仪、倾角仪等,测量船舶的船位、艏向、纵倾横倾角等船舶状态,以及风向、风力、流速等环境条件,通过接口输入到控制器中。
动力定位系统的原理与应用研究
动力定位系统的原理与应用研究动力定位系统(Dynamic Positioning System,简称DP系统)是一种利用船舶自身的动力装置,通过控制船舶的推进器和转向装置,以保持船舶在特定位置或沿特定航线中的姿态和位置的船舶控制技术。
该系统通过引入先进的传感器、计算机和自动控制技术,实现了船舶的自动定位和控制,具有广泛的应用范围,包括海洋工程、油气勘探和海上施工等领域。
本文将围绕动力定位系统的原理和应用进行研究,探讨其工作原理、关键技术以及在不同领域中的应用情况。
动力定位系统的基本原理是通过精密控制船舶的动力装置和转向装置,使船舶能够保持指定的位置或姿态。
系统通过多个传感器,包括全球定位系统(GPS)、惯性导航系统(INS)、罗盘等,获取船舶的姿态和位置信息。
船舶的动力传动系统包含主推进器、侧推进器和横向推进器,通过调整各个推进器的转速和推力,使得船舶能够在海上保持稳定的位置和方向。
此外,动力定位系统还包括中央控制室和自动控制软件,用于处理传感器数据和控制推进器的工作状态。
动力定位系统的关键技术主要包括传感器融合、控制算法和动力装置。
传感器融合是指将不同类型的传感器数据进行融合,通过算法得到更准确的位置和姿态信息。
控制算法则是根据传感器数据和预设目标,通过动态调整推进器的工作状态,使船舶保持稳定的位置和姿态。
动力装置包括主推进器、侧推进器和横向推进器,这些推进器通过电动机、液压系统和传动装置等实现动力输出,并通过控制系统调整输出的推力和转速。
动力定位系统在海洋工程领域有着广泛的应用。
在海底油气勘探和开采过程中,船舶需要靠近井口进行作业,因此精确的定位至关重要。
动力定位系统能够通过控制船舶的位置和姿态,使其保持在井口附近,从而实现安全和高效的作业。
此外,动力定位系统还能够应用于海上风电场建设、海洋石油平台维修等领域,在这些领域中,船舶需要稳定地停留在特定的位置进行作业,而动力定位系统能够实现船舶的准确定位和控制。
动力定位DP-3系统介绍
动力定位DP-3系统介绍动力定位(Dynamic Positioning,DP)系统是指在风、浪、流的干扰情况下,不借助锚泊系统,利用自身的推进器系统使海上浮动装置保持一定的位置和艏[1]向,或者按预定运动轨迹运行的闭环控制系统。
根据动力定位的不同冗余度,DP-3要求在出现故障(包括由于失火或进水造成一个舱室的完全损失)后,可[2]在规定的环境条件下,在规定的作业围内自动保持船舶的位置和艏向。
动力定位系统是自上个世界六十年代开始,国外海洋工程为了深水海域的开发而研制出来的自动控制船舶位置的系统。
动力定位船可以根据实时测得的海域环境条件,通过控制船舶的推进器系统,自动保持船舶的位置按照预先设定的轨迹运动。
在国内海洋工程领域,该定位系统越来越成为深水海洋工程船舶的标准配置。
同时,随着中国造船行业的迅猛发展,越来越多的动力定位船在国内船厂建造。
DP-3动力定位控制系统介绍DP-3动力定位控制系统是中央控制系统(Integrated Control System,ICS)中最重要的核心系统之一。
其主要的工作原理为图1所示。
动力定位控制系统的工作原理是:根据位置参照系统测得的船位信息与DP传感器系统测得的环境信息,经滤波后得到估算值,根据估算值与期望值进行比较和运算,然后经推进器分配模块计算后发出对各推进器的指令。
在DP控制系统中,艏向和位置由操作者设定,然后由DP控制器通过发出控制信号到推进器系统,DP控制系统通过推进器控制系统的分配,发布命令到任何一个在使用的推进器,通过改变推进器的运转方向、转速或叶片的螺矩,以调节船位。
出现偏差时,DP控制系统可自动探测并进行适当的调整。
DP控制系统这种控制方式能减少燃料消耗、机器磨损和温室气体排放。
1图1 DP控制系统工作原理动力定位系统是动力定位船的必要的完整装置,主要由电力系统、推进器系统和DP控制系统组成。
任何一个子系统发生故障都可能导致船舶失去定位或艏向保持能力。
动力定位系统在海上海洋科学研究中的应用
动力定位系统在海上海洋科学研究中的应用海洋科学研究对于人类理解和保护海洋环境以及开发海洋资源至关重要。
动力定位系统是一种在海洋科学研究中广泛应用的技术,它能够提供精确的位置控制和动力支持,为海洋科学家们进行各种海洋研究提供了便利和安全保障。
本文将重点介绍动力定位系统在海上海洋科学研究中的应用,并探讨其意义和优势。
动力定位系统是一种通过电子设备和计算机控制船只的位置和运动的系统。
它通过使用全球定位系统(GPS)、甚高频(VHF)无线电和其他辅助传感器来确定船只的位置,并利用推进器和螺旋桨进行精确的定位控制。
在进行海上海洋科学研究时,科学家们经常面临着复杂的海洋环境和困难的工作条件。
动力定位系统的应用可以帮助科学家们在这些挑战中更高效地开展工作,提高研究的质量和可行性。
首先,动力定位系统在海洋科学研究中的一个主要应用是海洋地质调查。
海洋地质调查是了解海底地貌、地层结构和构造特征的关键环节,对于理解海洋地球科学、油气资源勘探和矿产资源开发具有重要意义。
动力定位系统能够确保船只在进行地质调查时的精确位置,从而更好地采集和分析海洋地质数据。
科学家们可以利用这些数据来构建海底地貌图、绘制地质剖面图,并进一步研究海洋地质演化和海底资源分布规律。
其次,动力定位系统在海洋生物学研究中也有着重要应用。
海洋生物学研究涉及到对海洋生物种类、分布、数量和生态系统功能的调查和监测。
科学家们常常需要在特定的海域进行生物样品采集、生态调查和物种监测工作。
动力定位系统可以确保船只保持在目标位置上,以便科学家们能够准确地进行采样和观测。
此外,通过动力定位系统还可以更好地进行生物多样性研究,通过长时间观察和监测生物群落的动态变化,推测和分析生物种类的分布和迁移规律,为保护和管理海洋生物资源提供科学依据。
再次,动力定位系统对于海洋水文学研究的意义也不可忽视。
海洋水文学是研究海洋水文特征、水动力过程和海洋环流形成机制的学科。
科学家们在进行海洋水文学研究时,经常需要在特定的海域进行水文数据的采集和测量。
船舶动力定位系统简述
船舶动力定位系统简述摘要:伴随着深海技术的快速进步和发展,动力定位系统在海洋工程上面得到了广泛的使用。
动力定位系统通过它的控制系统驱动着船舶的推进器来抵消风、浪还有海流等作用于船上的环境外力,从而能够让船舶保持在确定的位置上或者是沿着预期设定的航迹上航行。
我通过本文,对于国际海事组织还有国际海洋工程承包商协会的动力定位系统定义和分级的要求进行了分析,在这样的基础之上,论述了国内外船舶动力定位系统的发展趋势还有它的应用情况,分析了动力定位系统的组成还有其工作原理,对于动力定位系统的各种要求、控制的技术等等进行了研究,并且提出了发展国产的动力定位系统应该采用的方法。
关键词:船舶电气动力;动力定位系统;控制的技术引言船舶的动力定位系统是一种闭环控制系统,它通过控制系统驱动船舶的推进器来进行抵消海风、海浪还有暗流等作用于船上的环境外力,从而能够让船舶在海平面要求的位置上稳定航行。
动力定位系统通过测量系统不断的检测船舶的实际位置和目标位置的差距,然后再依据环境外力的影响计算出能够让船舶恢复到目标位置上所需要的推力大小,从而对于整艘船的各处推进器进行推力的分配,让各处的推进器产生相应的推力来进行克制海风、海浪和暗流等环境外力的影响,让船舶保持在正确的航海位置上或者是沿着预定的航迹进行航行。
1动力定位和电力推进系统的简述1.1动力定位系统的组成和分类。
最开始的时候,国际海事承包商协会IMCA的《动力定位船舶设计和使用指南》当中,动力定位系统包括了三个部分:动力(power)、控制(control)还有参考(references)。
动力可以再次被分成发电、配电还有用电(推进器系统);控制指的是功率的管理系统,有着自动和手动两种方式,还有位置控制系统;参考就是本意上的位置、环境还有船舶方位的传感器。
因为海上作业船舶对于动力定位系统的可靠性要求变得越来越高,国际海事组织IMO还有各国的船级社对于动力定位系统都提出了非常严格的要求,除了在各种环境条件下都能够具有的手动控制还有自动控制的基本要求之外,还制定了三个等级标准,这样做的目的是对于动力定位系统的设计标准、必须要安装的设备还有操作的要求和试验的程序以及文档给出相应的建议,从而能够降低动力定位系统控制下的作业施工时候对于工作人员、船舶。
动力定位系统在海上开发中的应用研究
动力定位系统在海上开发中的应用研究1. 引言动力定位系统是一种通过利用推进器和操控系统来保持船舶、海洋平台或其他海上结构物相对于海床或参考点的位置稳定的技术。
它在海上石油勘探、海洋工程和科学研究等领域中得到广泛应用。
本文将研究动力定位系统在海上开发中的应用,并探讨其在提高工作效率、减少环境风险以及优化资源利用等方面的优势。
2. 动力定位系统的原理和组成动力定位系统通过集成传感器、控制系统和推进器,实现对船舶或海上结构物的位置和方向的精确控制。
传感器用于测量船舶的位置、速度、姿态和周围环境的参数,控制系统根据传感器的数据计算船舶所需的推力和方向,推进器根据控制信号实施推进操作。
动力定位系统通常还包括位置参考系统、姿态传感器、动力定位控制系统和动力装置等组成部分。
3. 动力定位系统在海上开发的应用领域3.1 海上石油勘探动力定位系统在海上石油勘探中扮演着重要的角色。
它可以确保钻井平台和海底生产设施固定在预定的位置上,通过精确控制位置和方向,维持管线连接的稳定性,并提高钻井和完井操作的安全性。
此外,动力定位系统还可以减少因恶劣海况引起的下线时间,提高勘探效率。
3.2 海洋工程海洋工程包括建设和维护海上风电场、海底管道铺设、海洋平台搭建等。
动力定位系统可以确保海上风电设施保持在最佳位置并面向风向,从而提高风能利用效率。
对于海底管道铺设项目,动力定位系统能够精确控制船舶的位置和方向,减少管道敷设过程中的偏差。
海洋平台搭建中,动力定位系统可保持各项施工作业在指定的位置进行,确保施工的准确性。
3.3 科学研究动力定位系统在科学研究中也有广泛应用。
例如海洋生物学研究中,科学家可利用动力定位系统精确控制潜水器的位置和运动轨迹,以观测海洋生物的行为以及水下地形等。
此外,动力定位系统还可用于海洋环境监测,通过精确控制浮标和测量设备的位置,实现对海洋环境的长期观测和数据采集。
4. 动力定位系统的优势4.1 提高工作效率动力定位系统透过精密的控制能力,使得工作船舶或海上结构物能够更快速地稳定在指定的位置。
动力定位系统简介
动力定位系统简介船舶的动力定位系统从70 年代逐渐发展起来,在海洋工程、科学考察等领域有着重要的用途。
随着船舶电力推进的成熟和自动控制理论的发展,动力定位系统的性能也不断提高。
动力定位系统的组成:动力定位系统包括3 个分系统:动力系统、推力器系统和动力定位控制系统。
1.动力系统动力系统一般来说是给整个动力定位系统提供电力的。
一般的船舶电站可兼作动力系统,但应满足一些特殊要求。
输入(船位、控制器推力器; 输出(船位、推力器系统2.推力器系统作为动力定位系统执行部分,常用电动机或柴油机驱动的推进器。
主推进装置(包括其舵系统)可兼作动力定位系统的推力器,在船舶进入动力定位运作模式时,由动力定位系统的控制器进行控制。
为提高定位能力,主推进装置可设计为全回转推进器,例如Z 型推进、SSP 推进等。
一般各推力器的工作组合应产生横向、纵向推力及回转力矩。
3.动力定位控制系统包括控制器和测量系统。
a控制器指的是动力定位系统总的控制部分,一般采用计算机控制的方法。
b测量系统包括位置参照系统、电罗经、风向风速仪、倾角仪等,测量船舶的船位、艏向、纵倾横倾角等船舶状态,以及风向、风力、流速等环境条件,通过接口输入到控制器中。
控制器根据人工输入的船位和艏向,对测量系统提供的数据进行分析和运算,给出推力器的控制指令。
动力定位控制系统执行的功能可总结如下:(1)给出推力器的控制指令。
(2)测量船舶的船位、艏向等船舶状态。
(3)测量风向、风力等环境条件。
(4)接收各种操纵指令的人工输入。
(5)动力定位系统的故障检测及报警。
(6)动力定位系统工作状态的显示。
动力定位系统的系泊试验动力定位系统在进行系泊试验之前,应确认已取得本社颁发的产品证书,并确认布置和安装已严格按本社审批的图纸进行,采用的工艺满足本社有关规定。
动力系统系泊试验动力系统的各组成部分,如发电机、发电机原动机、主配电板等,应满足船舶建造检验的一般要求。
另外还应进行下列检验:a发电机组:一台发电机组不投入运行,并联运行其他发电机组,逐个启动几台功率较大的推力器电动机。
DP_动力定位系统
先讲DP的介绍:动力定位系统首先在海洋钻井船、平台支持船、潜水器支持船、管道和电缆敷设船、科学考查船和深海救生船上得到了应用,其主要原理是利用计算机对采集来的环境参数(风、浪、流),根据位置参照系统提供的位置,自动地进行计算,控制各推力器的推力大小,使船舶保持艏向和船位。
近年来,随着中国海洋开发事业的不断发展,具有动力定位性能的船舶在国内需求逐步增大。
为了更好地做好船级服务工作,满足国内需求,中国船级社于2000年开始立项对动力定位系统进行专题研究,目前已完成了《动力定位系统检验指南》(以下简称CCS指南)的编写工作。
下面就对CCS指南和世界上主要船级社的动力定位系统规范的内容作一个简单介绍。
一、规范的发展过程自1977年挪威船级社(DNV)出版了第一本动力定位系统试行规范后,英国劳氏船级社(LR)随后也出版了动力定位系统规范。
为了指导船东正确地操作动力定位系统船舶,英国能源部和挪威石油理事会于1983年联合出版了《Guidel ines for the specification and operation of dynamically positioned di ving support vessels》。
至此,动力定位系统方面的技术文件已比较完整。
由于大量的动力定位船舶的使用,而且动力定位系统的操作与船舶的作业安全密切相关,因此引起了IMO海安会的重视,在1994年的IMO 63届海安会上通过了M SC/Circ.645 《Guidelines for Vessels with Dynamic positioning system s》,该通函自1994年7月1日对新船生效。
此后,美国船级社(ABS)、德国船级社(GL)、法国船级社(BV)也相继出版了动力定位规范。
中国船级社于2 002年正式出版第一本动力定位规范。
二、船级符号船级符号是船级社授予船舶的一个等级标志,是保险公司对船舶及货物、工程作业等进行保险的重要依据。
动力定位系统概况汇总
船舶动力定位概况一、船舶为什么需要“动力定位系统”?长期以来,船舶在近浅海和内陆水域里,人们都是采用抛锚技术来保持船位在水面上相对稳定。
这种定位技术的最大特点就是:锚必须牢固地抓住水下的固定物体(陆基),并且一旦锚通过锚链将船舶的位置固定后,船上的推进设备及其辅助设施和相应的控制系统便停止运行,完全处于停电(电力推进)和停油、停气(柴油机推进)工况。
但是,随着地球上人口的急剧增加,科学技术的飞速发展,人们的生活水平日益提高,世界对能源的需求量越来越大。
陆地上资源的开采和供应日趋极限,甚至出现紧缺的态势。
这就迫使世界各国必须把经济发展的重点转移到海洋上。
因为占地球总面积2/3以上的浩瀚大海里,有极其丰富的海水化学资源、海底矿产资源、海洋大量资源和海洋生物资源。
可以预料,21世纪将是人类全面步入海洋经济的时代,人们对海洋的探索和开发的范围将越来越广,对海洋的探索和开发的手段也越来越先进,对海洋探索和开发的领域由近海浅海日趋向远海深海发展。
目的只有一个,就是将浩瀚大海里的资源开发出来,供人类充分使用。
因而,世界各国便随之研究开发出各式各样的、不同类型的深远海作业的浮式生产系统,诸如半潜式钻井平台、多用途石油钻井平台供应船、科学考察船和海洋资源调查船等等。
这些浮式生产作业系统有一个共同的特点:就是在浩瀚深邃的大海上,能够按照人们的要求将其位置稳定在地球的某个坐标范围里;就像抛锚定位那样,将这些浮动的作业体牢牢地锁定在人们期望的浩瀚深邃的大海的某个位置上。
这便进一步诱发了世界各国对深远海作业的浮式生产系统的定位技术和系泊方式的研究。
在一般的近浅海水深情况下,浮式生产系统的系泊定位主要采用锚泊系统。
但是,随着水深的增加,锚泊系统的抓底力减小,抛锚的困难程度增加。
同时,锚泊系统的锚链长度和强度都要增加,进而使其重量剧增,这必然使海上布链抛锚作业变得更加复杂,其定位功能也会受到很大的限制,定位的效果也不尽人意。
动力定位系统漫谈
Chapter1 动力定位系统定义
1 动力定位船舶的定义 国际海事组织(IMO)对动力定位船舶(Dynamic positioning vessel)的定义如下:
动力定位船意味着,该船舶或装置,可以自动保持自己的位置,也就是通过推进器施加的力,保持固定 的位置,或沿着预先设定的移动轨迹移动 2 动力定位系统的定义
船位的系统。
z 只能适应60m水深以内的海域作业
z 船舶失电或超负荷等问题对定位没 z 对海床地质条件有要求
有影响。
z 不要位置参照系统
z 如自升系统故障,船位不会收影响
z 不需要动力、推进器等复杂的保持 z 机动性受限
船位的系统。
z 需要起抛锚的拖轮
z 船舶失电或超负荷等问题对定位没 z 最多适于600m水深以内的作业
295 313
注:各台站及技术参数均以中华人民共和国海事局正式公布的为准。
但由于 DP 系统要求的参照系统稳定性高,这些台站的免费传输的 DGPS 差分信号均不能满足要求, 笔者曾组织近 2 个月的试验:在中国沿海航行,搜索中国交通部在沿海设置的众多免费差分信号,信 号强度和稳定性均不能满足 DP 的要求、最终只能放弃努力,租用 FURGO 公司的卫星差分信号。
[键入文字]
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c) Artemis 一种利用微波测量相对位置的系统
d) DGPS 差分 GPS,是在普通 GPS 信号的基础上,增加陆地或卫星的位置参照信号,可将普通 GPS 的 30-40m 左右的误差,提高到米级别。中国自 1995 年开始,逐步建立起一套 RBN/DGPS 系统,即无线电指向标差分全球定位系统(Radio Beacon-Differential Global Positioning System),它是一种利用航海无线电指向标 播发台播发 DGPS 修正信息向用户提供高精度服务的助航系统,用户距台站越近,定位精度越高。通常 情况下,在距基准台 300 公里的范围内,米级导航型 DGPS 接收机的定位误差约为 10 米;亚米级导航型 接收机的定位误差约为 5 米。 中国沿海建立了 20 个 RBN/DGPS,具体数据见下表。
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动力定位系统介绍
1、动力定位系统的产生和发展
动力定位系统于上世纪70年代后期由美国海军研制成功,起初主要应用于潜水艇支持船、军用海底电缆铺设等作业。
从上世纪80年代初开始,随着北海油田、墨西哥湾油田的大规模开发,动力定位系统被广泛应用于油田守护、平台避碰、水下工程施工、海底管线检修、水下机器人(ROV)跟踪等作业。
尤其是90年代以来,随着海上勘探开发逐步向深水(500m~1500m)和超深水(1500m以上)发展,几乎所有的深水钻井船、油田守护船都装备了动力定位系统。
据初步估计,目前全世界装备动力定位系统的各类船只已超过1 000艘。
2、动力定位系统简述
海洋中的船舶因不可避免的受到风、波浪与水流产生的力的影响,船舶在这些环境外力的干扰作用下,将产生六个自由度(纵荡、横荡、升沉、纵摇、横摇、艏摇)运动,而对于定位船舶而言,需要控制的只是水平面内的三个运动,即纵荡(Surge)、横荡(Sway)和艏摇(Yaw)运动。
使用动力定位控制系统能够抵消那些作用在船体上不断变化的阻力,维持操作员指定的位置与航向,或者使船舶沿着需要的轨迹移动。
动力定位控制系统使用来自一个或多个电罗经的数据来控制船舶航向;至少使用一个位置参考系统(如DGPS或声纳)的数据来控制船舶位置,从而进行船舶定位。
风传感可以测量船舶受到的风阻力的大小和方向,但是海流力和波浪力不是测量出来的,而是由船舶数学模型计算得出。
动力定位中的船舶数学模型是由扩展卡尔曼滤波算法建立的,该算法用于估计船舶航向、位置以及在各个方向运动的自由度:纵荡,横荡与艏摇,它合并了估计海洋水流与波浪影响的算法。
但是该数学模型是无法100%准确代表真正的船舶,因此根据位置参考系与传感器的测量值来不断修正该船舶数学模型,这是一个闭环控制过程。
下图是动力定位系统的控制原理图:
动力定位系统可以检测与显示船舶的实际航向和位置与期望的航向和位置之间发生偏离的情况,控制器基于这些信息来控制船舶。
由操作员指定航向和位置的选点,控制系统对这些选点进行处理,然后向推进器发送控
制信号。
该系统总是能够检测出航向或者位置是否与需求值发生偏移,并进行适当的调节。
3、动力定位系统的分类
动力定位方面的分类一般有以下几种标准:分别是IMO、ABS、CCS。
其中IMO分类和CCS分类只有三级,即DPS-1、DPS-2、DPS-3。
不论等级高低,它们的控制原理都是一样的,但是动力定位等级越高,其冗余度就越大,可靠性就越高。
动力定位系统主要单元有外部环境/运动视图、手动控制系统、自动控制系统、位置参考系统、风传感器、罗经、不间断电源下(UPS)、结果分析器、冗余电源系统、电源管理系统等。
DPS-0、DPS-1和DPS-2之间的区别主要体现在设备的冗余程度不同,其中DPS-2系统在单个部件发生故障时,仍然能够正常保持定位功能;而DPS-3的复杂程度不仅体现在设备冗余程度最高,更由于其具有比较复杂的舱室布置。
但是,正是由于其复杂的舱室布置,DPS-3具有抵御单个舱室进水或失火的功能,这是其他等级的动力定位系统不具备的。
下表是它们在设备和主要功能方面的区别(括号内分别表示IMO和CCS规范的要求):
4、在海洋石油勘探、开发及生产等阶段的应用
随着世界经济的快速发展,能源问题变得越来越突出。
人们把寻找能源的目光都不约而同地转移到了丰富的海洋石油资源上,而且寻找海洋石油已经开始由浅水海域向深水海域发展。
与之相适应的诸如深水钻井、海底管线的检测和调查、ROV(水下机器人)作业、水下工程施工、海上避碰等作业,越来越离不开带有动力定位系统的海上钻井平台、船舶。
5、动力定位钻井平台在海洋石油勘探、开发及生产等阶段的应用
随着海洋石油勘探、开发及生产所涉及的海域的水深越来越深,当水深达到或超过500m 后,像自升式钻井平台、普通半潜式钻井平台等钻井平台已经难于承担作业任务,除非对半潜式平台的锚泊系统进行相应的改造。
但对于动力定位钻井平台来说,虽然其建造和维持费用高等原因,使平台的日作业费用相对普通钻井平台来说要高。
但拥有的广泛适用性和机动性,即使在更深的海域,一样可以承担钻井作业,同时,省去了平台拖航、起/抛锚等作业费用等特点。
因此,就其作业的经济性来说,还不能说一定比普通钻井平台高。
6、动力定位船舶在海洋石油勘探、开发及生产等阶段的应用
动力定位船舶的应用比动力定位平台更为广泛和普遍。
不论在深海还是在浅海,诸如海上工程安装、ROV(水下机器人)作业、海底管线/电缆的铺设、水下检测、海底调查等要求船舶具有优越操纵和控制性能的作业,都需要动力定位船舶来进行作业。