動(dòng)力定位系統具有功能獨特、運動(dòng)性能特殊、連接的設備和系統繁多、涉及專(zhuān)業(yè)面廣、工作環(huán)境惡劣的特點(diǎn)。為此,業(yè)內科研院所和船企在設計、建造船舶和海洋平臺的過(guò)程中,必須注重動(dòng)力定位系統的實(shí)船優(yōu)化配置。不久前,在上海市造船工程學(xué)會(huì )船舶自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)委員會(huì )舉辦的動(dòng)力定位系統專(zhuān)場(chǎng)研討會(huì )上,船舶自動(dòng)化專(zhuān)家、上海船舶運輸科學(xué)研究所副總工程師侯馨光提出了上述建議。
侯馨光指出,動(dòng)力定位系統實(shí)船優(yōu)化配置的關(guān)鍵,是要抓好設計環(huán)節。這一工作應從以下方面有步驟地展開(kāi)。
首先,設計人員應作好需求分析并確定工作環(huán)境。這是動(dòng)力定位系統設計的基礎。設計人員要與船東協(xié)商,根據船舶或海洋平臺的實(shí)際需求,全面掌握相關(guān)海域環(huán)境資料,研究分析船舶與平臺工作區域的地理環(huán)境和工況需求特點(diǎn),進(jìn)而與船東共同明確設計條件下的海況與工況要求,確定動(dòng)力定位系統的級別。
同時(shí),設計人員要全面掌握船舶與平臺的運動(dòng)性能等情況,實(shí)現動(dòng)力定位系統對船舶和平臺的準確有效控制。設計人員必須掌握船舶和平臺的尺寸、排水量、重量、重心、浮心、穩性、耐波性等信息和資料,對工作中船舶和平臺所受的外力進(jìn)行分析計算,其中包括船體水動(dòng)力、流載荷、風(fēng)載荷、浪載荷等計算,必要時(shí)需進(jìn)行模型試驗驗證。
此后,設計人員應決定推進(jìn)器功率、推力、數量及分布方式。根據工作環(huán)境、船舶和平臺運動(dòng)性能及其所受外力等綜合因素,設計人員應進(jìn)行推進(jìn)器的功率、推力、數量、布置設計,在此期間要對其定位能力進(jìn)行校核,做出定位能力矢量圖。
在上述工作的基礎上,設計人員要選配好動(dòng)力定位系統的動(dòng)力源系統。目前,安裝動(dòng)力定位系統的船舶有兩種動(dòng)力源系統:一種是柴-電推進(jìn)系統,即主推進(jìn)器由柴油機驅動(dòng),側推進(jìn)器由電力驅動(dòng);另一種是電力推進(jìn)系統,即主推進(jìn)器、側推進(jìn)器均由電力驅動(dòng)。從國外技術(shù)發(fā)展的趨勢來(lái)看,后者的應用范圍越來(lái)越廣。因此,設計人員選取動(dòng)力定位系統動(dòng)力源系統,一定要和船舶設計結合起來(lái)。
選擇好動(dòng)力源系統后,應依據船東對船舶和平臺的作業(yè)需求,選配好位置參照系統(PRS)和運動(dòng)參照系統 (VRS)。這兩大系統的一般標準配置包括差分衛星定位系統、電羅經(jīng)、風(fēng)速風(fēng)向儀等;如有船東有特殊需要,還可以配置無(wú)線(xiàn)電定位系統、水聲定位系統、張繩系統及激光定位系統等。設計人員要確保所有測量?jì)x器、儀表的布置及設計合理、周全,以免儀器、儀表會(huì )相互干擾,產(chǎn)生測量誤差。
除PRS和VRS系統外,設計人員還應選配好動(dòng)力定位系統的控制系統,要根據所確定動(dòng)力定位系統的等級,選擇好相應的產(chǎn)品。由于動(dòng)力定位系統的控制系統既有在全船中獨立的,也有與全船其他控制系統相融合的,因此設計人員在設計過(guò)程中,要根據實(shí)際情況,解決好動(dòng)力定位系統的控制系統與全船其他控制系統的一體化問(wèn)題。
完成上述工作后,設計人員還須做好圖紙送審工作。動(dòng)力定位系統設計方案必須由船級社審查。必須送審的圖紙和資料包括推進(jìn)器設計、推力計算與定位能力極坐標圖、故障模式與影響分析(FMEA)、動(dòng)力定位系統操作手冊、系泊和航行試驗大綱等。侯馨光指出,除科研院所外,船企也要重視并做好動(dòng)力定位系統的優(yōu)化配置工作。由于動(dòng)力定位系統設計工作以及該系統在船舶和平臺上的配置、使用在我國還剛剛開(kāi)始,船企缺乏相應的經(jīng)驗,因此在建造船舶和平臺時(shí)要重視其關(guān)鍵尺寸、重量、重心,電纜的鋪設,儀器儀表安裝,動(dòng)力定位系統的船塢調試、系泊試驗等關(guān)鍵問(wèn)題,要做好建造技術(shù)、安裝技術(shù)、調試技術(shù)、試驗技術(shù)和實(shí)際經(jīng)驗的積累工作。