船舶动力定位关键技术研究综述

船舶动力定位系统能够有效解决海洋环境复杂多变导致船舶难以安全进行海上定点作业的问题,使海上定位操作船舶具有不受水深限制、快速投入或撤离作业点的优势,提高船舶的机动性和精确性。本文首先介绍船舶动力定位系统的结构组成和工作原理;而后总结归纳国内外关于船舶动力定位系统所涉及的几个关键技术研究现状,包括控制系统控制器设计、推力系统推力分配算法、测量系统滤波与数据融合技术;最后,讨论船舶动力定位几个关键技术的发展趋势。     

船舶DP系统在科考船中的应用

针对大洋科考船在海洋科考作业中的特殊需求问题,结合大洋科考船几种关键作业特点,对船舶动力定位(Dynamic Positioning DP)系统的组成及其核心技术介绍,分析讨论船舶DP系统在大洋科考作业应用中的优越性,利用典型科考船的科考作业实践给予引证,并总结DP系统在科考作业应用中的注意事项,为业内拓展海上科考船DP系统的应用和新型DP科考船的整体设计提供一定指导和借鉴。     

船舶动力定位模拟器自动定位功能研究与实现

为了自主研发功能完备、扩展性好的船舶动力定位模拟器,分析船舶动力定位模拟器中各个模块的功能,对现有航海模拟器的系统架构进行改进,提出适用于多单元协同仿真的船舶动力定位模拟器系统架构。根据动力定位系统自动定位模式的原理,设计动力定位控制器和推力分配算法,提出使用 Direct2D图形技术来设计动力定位人机交互界面。最后在所设计的动力定位模拟器系统架构下,以1艘动力定位供给船为仿真对象实现在不同海况条件下的自动定位功能和系统信息显示,并验证算法的有效性。     

船舶动力定位模拟器自动定位功能研究与实现

为了自主研发功能完备、扩展性好的船舶动力定位模拟器,分析船舶动力定位模拟器中各个模块的功能,对现有航海模拟器的系统架构进行改进,提出适用于多单元协同仿真的船舶动力定位模拟器系统架构。根据动力定位系统自动定位模式的原理,设计动力定位控制器和推力分配算法,提出使用Direct2D图形技术来设计动力定位人机交互界面。最后在所设计的动力定位模拟器系统架构下,以1艘动力定位供给船为仿真对象实现在不同海况条件下的自动定位功能和系统信息显示,并验证算法的有效性。     

动态矩阵控制算法在起重船动力定位过程的应用

起重船是海洋开发中不可或缺的重要工具之一。由于起重船所处的作业环境具有一定的复杂性,同时为满足作业需要,起重船呈现出大型化的趋势,作业地点也从近海水域向深海延伸,对船舶动力定位的精度提出更高的要求。在起重船动力定位系统开发的过程中,可以对动态矩阵控制算法加以应用,确保系统的整体性能,为起重船的安全性提供保障。     

深水半潜式钻井平台DP3动力定位能力分析

以一座深水半潜钻井平台为对象,研究其动力定位系统的定位能力。依据API规范对动力定位能力的分析方法和要求,对半潜平台动力定位系统进行环境载荷的计算与分析,建立了动力定位系统的分析模型,编制了动力定位能力计算程序,针对平台推力系统的完整模式和各种失效模式,计算并绘制了平台在作业工况和待机工况下动力定位能力曲线和静态功率消耗曲线。计算结果表明,该平台的动力定位系统能够满足DP-3级别要求,能保证半潜钻井平台在设计海况下正常作业。     

基于T-S模糊理论的船舶动力定位系统控制器设计

传统船舶和远洋作业平台采用锚泊的定位方式,这种定位方式的稳定性和精度都比较差,难以进行远洋和深海的精确作业。船舶的动力定位技术是利用船舶的推进器和船舶动力控制器等设备,产生具有一定方向和大小的推进作用力和力矩,抵消来自海风、海浪等干扰因素的作用力和力矩,使船舶能够稳定的定位于需要的位置。本文的主要对象是船舶动力定位系统的控制器,系统介绍了T-S模糊控制理论,并基于该控制理论对船舶动力定位系统的控制器进行了优化设计。     

海缆船定位系统设计

随着风力发电技术日趋成熟,我国沿海风电场的装机容量和规模也越来越大。近年来,作为风电场建设配套作业的海缆船越来越受到业界关注。为了满足海缆埋设和维修接续作业的需要,现代海缆船普遍都配置了定位系统。本文以某5 000 t海缆船为例,通过对高流速海况条件下的环境力计算分析,以及沿设定路由布缆和定点维修接续作业的特殊要求,介绍了该船配置的8点锚泊定位系统、动力定位DP-1系统,以及牵引绞车系统的设计。通过计算在不同海况条件下的几种定位系统的定位能力,了解海缆船的定位系统应根据不同作业需求以及海况条件,综合考虑造价预算、工程周期等,选择合理可行的形式。与常规远洋海缆船不同,通过采用横向布缆作业形式,可以有效降低定位系统配置。甲板上配置的柴油机直接驱动悬挂式全回转舵桨的动力定位方案,为海洋工程作业船增加动力定位系统的改造提供新的解决方案。     

深海超短基线定位系统现状及展望

水声定位技术具备稳定的高精度定位能力,能够为各类深海探测装备直接提供绝对位置信息。超短基线定位系统的声学换能器阵安装在船底,便于大范围机动作业,成为现代远洋科考船必不可少的水声定位设备。首先介绍了超短基线定位的基本原理,然后系统介绍了法国iXblue、挪威Kongsberg、英国Sonardyne、美国LinkQuest和德国Evologics等公司的深海远程超短基线定位系统,并以哈尔滨工程大学远程超短基线定位系统为例分析了国内发展情况,最后展望了深海远程超短基线定位系统的发展趋势。     

“海洋石油707”综合勘察船的总体设计

综合勘察船作为海洋油气田勘探的主力船型,具有钻探取样、海洋水文调查和海底地形地貌勘察等多种功能。简要介绍某综合勘察船的主要技术特点、总布置特点、船舶性能和船舶定位系统设计等。为提高舒适性,该船对上层建筑布置进行优化,满足《2006年海事劳工公约》的要求;为提高作业能力,该船布置钻机系统、单波束、多波束、浅剖和海流剖面仪等大量专业设备;为兼顾深水和浅水的定位能力,该船配备动力定位系统和四点锚泊系统。耐波性和稳性作为关键性能,将直接影响勘察船的作业能力,在对该船进行设计时采取一系列措施提高其作业能力。为保证该船的稳性和装载能力,空船重量控制也是重点工作。     

广义预测理论在动力定位系统中的应用

在船舶动力定位系统中,利用预测理论可以对船舶动力进行合理的控制,使船舶在海浪、海风等干扰作用下具有更高的响应速度,保障船舶定位系统的抗干扰水平和精度。本文首先对船舶动力系统的控制原理进行介绍,通过建立船舶的干扰力模型,结合广义预测理论,设计船舶动力定位控制系统。仿真结果表明,该船舶动力定位控制系统具有良好的控制效果。     

船舶动力定位系统的使用

随着计算机的应用领域不断扩大,船舶动力定位系统,被逐渐广泛地应用在一些工程船和海洋调查船上。这些船舶在作业中对于保持船位的要求特别高。最近几年,在一些新造的港作船和大吨位的客滚船上也装有动力定位系统。本文以“大洋一号”为例介绍动力定位系统的使用。“大洋一号”远洋科学考察船于2002年进行现代化增改装时,增加了一套动力定位系统,自2003年开始,一直应用在海洋调查作业中。1“大洋一号”船动力定位系统简介动力定位系统由测量系统、控制系统和推进装置组成。控制系统接受测量系统发出的位置信息和环境力信息,通过计算机自动控…     

“海洋石油982”号定位作业的策略选择

通过对“海洋石油982”号(以下简称:HYSY982)动力定位系统和接泊式锚泊系统的介绍,结合平台设计服役海域水深、海况等作业特点,分析讨论HYSY982定位系统在不同水深、环境下的定位作业模式特点,不仅能为平台海上定位操作提供合理的作业指导,而且能为作业者提供更加经济、高效的多种作业模式选择,从而实现同级别第六代深水半潜式平台从浅水到深水全覆盖的优越市场竞争力。     

自抗扰控制算法船舶动力定位仿真分析

在远洋和深海海域,船舶如果采用传统的锚泊方式定位一方面存在灵活性差的问题,另一方面锚链长度造成的角度偏移会导致船体的定位精度差。因此,船舶的动力定位系统成为一项船舶重要的功能系统。在船舶的动力定位过程中,风浪等扰动作用会干扰动力定位的精度。针对这一问题,本文提出一种自抗扰控制算法。该算法利用跟踪微分器、状态观测器、误差反馈模块等关键环节,实现船舶动力定位推进器的精确控制,提高船舶动力定位的精度。此外,结合Simulink仿真平台,进行动力定位系统自抗扰控制技术的仿真分析。     

广义卡尔曼算法在船舶动力定位系统辨识中的应用

进入21世纪,人们在海洋开发方面给予了高度重视,使得海洋开发范围逐渐拓展。其中,动力定位系统具体指的就是海上漂浮物依靠自身动力,接受控制系统指令对外界干扰加以抵抗并确保船舶亦或是海洋平台始终以同一姿态停留于空间某定点位置。将动力定位系统应用于海底勘探、海底矿物质采集与海洋石油开发等海洋工程活动中,可以提供多元化的服务。自动力定位技术成功研发并应用于动力定位系统后,船舶动力定位系统在辨识方面的需求不断提高,本文将广义卡尔曼算法应用其中,不仅可以有效改善系统功能,同样可以充分发挥船舶动力定位系统作用。     

动力定位的推力分配优化策略

动力定位系统主要由测量系统、控制系统和推进器组成,为了提高船舶和海上移动作业平台的动力定位精度,保障深海作业的正常进行,本文针对舰船的动力定位系统推力分配策略进行研究,通过建立动力定位系统的函数模型,结合模糊算法构建了动力定位系统的推力分配策略,取得了良好的控制效果。     

船舶动力定位系统中的测量设备

动力定位系统的测量设备决定了动力定位系统的功能及精准度的实现。文中详细阐述了动力定位系统设备组成中的各种测量设备及其配置数量和安装位置,针对不同船舶的不同作业需求,确立该船(平台)动力定位的作业环境要求,并按照具体作业特点确定船级社动力定位系统入级符号,以确保最终选用具有较高性价比的测量设备。     

船舶动力定位仿真系统设计

为满足船舶动力定位系统研发、维护、操作培训等需要,在了解国内外动力定位仿真系统的基础上,设计动力定位仿真系统。研究动力定位系统的功能、组成、人机界面、仿真流程等问题。从模块模型函数标准、模型组件生成等方面设计仿真系统接口,并采用VB与Matlab混合编程实现接口功能,增强仿真系统的可扩展性和重用性。系统在预警处理、故障诊断方面等有待完善。     

浅析动力定位在海洋科考中的应用

随着海洋科技发展,精细化和定点化作业方式将会越来越普遍,为此而研发的先进调查设备不断投入使用,需要具有动力定位的调查船来提供应用平台。本文从动力定位原理、非DP科学调查船的工作现状和局限性、DP在科学调查船上的实际应用等方面,分析动力定位在海洋科考中的重要作用。     

水声定位在平台动力定位中的发展和现状

浮动式及半潜式钻井平台是远海大深度油气开发的基础装备,而具备水声定位能力的动力定位系统又是该类平台的关键设备。在远海GPS精度较低,同时需要进行海底井口及水下作业机器人的定位。因此,深海作业的钻井平台上的动力定位系统普遍应用了水声定位技术。本文介绍了水声定位系统的基本分类,当前国际上应用于钻井平台的主要的水声定位产品,以及国内的水声定位技术水平,并提出了我国水声定位技术在钻井平台动力定位系统中未来几年的发展趋势。