動力定位系統(tǒng)具有功能獨(dú)特、運(yùn)動性能特殊、連接的設(shè)備和系統(tǒng)繁多、涉及專業(yè)面廣、工作環(huán)境惡劣的特點。為此,業(yè)內(nèi)科研院所和船企在設(shè)計、建造船舶和海洋平臺的過程中,必須注重動力定位系統(tǒng)的實船優(yōu)化配置。不久前,在上海市造船工程學(xué)會船舶自動化專業(yè)學(xué)術(shù)委員會舉辦的動力定位系統(tǒng)專場研討會上,船舶自動化專家、上海船舶運(yùn)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,動力定位系統(tǒng)實船優(yōu)化配置的關(guān)鍵,是要抓好設(shè)計環(huán)節(jié)。這一工作應(yīng)從以下方面有步驟地展開。
首先,設(shè)計人員應(yīng)作好需求分析并確定工作環(huán)境。這是動力定位系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。設(shè)計人員要與船東協(xié)商,根據(jù)船舶或海洋平臺的實際需求,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(qū)域的地理環(huán)境和工況需求特點,進(jìn)而與船東共同明確設(shè)計條件下的海況與工況要求,確定動力定位系統(tǒng)的級別。
同時,設(shè)計人員要全面掌握船舶與平臺的運(yùn)動性能等情況,實現(xiàn)動力定位系統(tǒng)對船舶和平臺的準(zhǔn)確有效控制。設(shè)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(wěn)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,其中包括船體水動力、流載荷、風(fēng)載荷、浪載荷等計算,必要時需進(jìn)行模型試驗驗證。
此后,設(shè)計人員應(yīng)決定推進(jìn)器功率、推力、數(shù)量及分布方式。根據(jù)工作環(huán)境、船舶和平臺運(yùn)動性能及其所受外力等綜合因素,設(shè)計人員應(yīng)進(jìn)行推進(jìn)器的功率、推力、數(shù)量、布置設(shè)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(chǔ)上,設(shè)計人員要選配好動力定位系統(tǒng)的動力源系統(tǒng)。目前,安裝動力定位系統(tǒng)的船舶有兩種動力源系統(tǒng):一種是柴-電推進(jìn)系統(tǒng),即主推進(jìn)器由柴油機(jī)驅(qū)動,側(cè)推進(jìn)器由電力驅(qū)動;另一種是電力推進(jìn)系統(tǒng),即主推進(jìn)器、側(cè)推進(jìn)器均由電力驅(qū)動。從國外技術(shù)發(fā)展的趨勢來看,后者的應(yīng)用范圍越來越廣。因此,設(shè)計人員選取動力定位系統(tǒng)動力源系統(tǒng),一定要和船舶設(shè)計結(jié)合起來。
選擇好動力源系統(tǒng)后,應(yīng)依據(jù)船東對船舶和平臺的作業(yè)需求,選配好位置參照系統(tǒng)(PRS)和運(yùn)動參照系統(tǒng) (VRS)。這兩大系統(tǒng)的一般標(biāo)準(zhǔn)配置包括差分衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電羅經(jīng)、風(fēng)速風(fēng)向儀等;如有船東有特殊需要,還可以配置無線電定位系統(tǒng)、水聲定位系統(tǒng)、張繩系統(tǒng)及激光定位系統(tǒng)等。設(shè)計人員要確保所有測量儀器、儀表的布置及設(shè)計合理、周全,以免儀器、儀表會相互干擾,產(chǎn)生測量誤差。
除PRS和VRS系統(tǒng)外,設(shè)計人員還應(yīng)選配好動力定位系統(tǒng)的控制系統(tǒng),要根據(jù)所確定動力定位系統(tǒng)的等級,選擇好相應(yīng)的產(chǎn)品。由于動力定位系統(tǒng)的控制系統(tǒng)既有在全船中獨(dú)立的,也有與全船其他控制系統(tǒng)相融合的,因此設(shè)計人員在設(shè)計過程中,要根據(jù)實際情況,解決好動力定位系統(tǒng)的控制系統(tǒng)與全船其他控制系統(tǒng)的一體化問題。
完成上述工作后,設(shè)計人員還須做好圖紙送審工作。動力定位系統(tǒng)設(shè)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(shè)計、推力計算與定位能力極坐標(biāo)圖、故障模式與影響分析(FMEA)、動力定位系統(tǒng)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力定位系統(tǒng)的優(yōu)化配置工作。由于動力定位系統(tǒng)設(shè)計工作以及該系統(tǒng)在船舶和平臺上的配置、使用在我國還剛剛開始,船企缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗,因此在建造船舶和平臺時要重視其關(guān)鍵尺寸、重量、重心,電纜的鋪設(shè),儀器儀表安裝,動力定位系統(tǒng)的船塢調(diào)試、系泊試驗等關(guān)鍵問題,要做好建造技術(shù)、安裝技術(shù)、調(diào)試技術(shù)、試驗技術(shù)和實際經(jīng)驗的積累工作。