動力定位(動力定位)

動力定位是一種可以不用錨系而自動保持海上浮動裝置的定位方法。採用動力定位的海上浮動裝置，在海上鑽探作業時不需要拋錨，這不僅減少了複雜的拋錨工序，而且工作的水深亦不受錨系長度的限制，甚至可以在水深大於1000米以上的深度進行工作。

基本介紹

• 中文名：動力定位
• 外文名：Power positioning
• 類別：定位方法
• 性質：不用錨系而自動保持海上浮動裝置
• 適用領域：深水海域
• 適用學科：交通工程

簡介

動力定位是海洋工程船舶的一種定位方法，先用聲吶測定船位，再利用船上的自動控制系統，發出指令，控制安裝在船首、船尾的側向推進器，來固定船位。

動力定位法的優點是不受水深限制，適合於深水海域使用。

組成

動力定位系統由船位顯示儀、電子計算機控制機構和推進器等部件組成。工作時，電子計算機隨時可根據船位儀所測定的船位數值，自動地發出控制信號，改變推進器的運轉方向、轉速或葉片的螺矩，以調節船位。有的動力定位系統，還可根據風力的變化，提前發出信號來抵消風力的影響。

工作原理

動力定位時,通過電腦傳輸，只需幾分鐘的時間，就把航行中的船穩穩地停在預定的位置。該系統開啟後，位置感測器、航向感測器、 姿態感測器、 風感測器、海流感測器等儀器開始實時實地測得數據，並把這些數據信息及時傳輸給計算機 ，計算機再將其與儲 存的預定停泊位置資料對照，找出差別，繼而向各推進器發出指令，調整其推力，實行差別修正，直至到達預定位置，停穩。 該系統套用了差分全球定位系統，數字濾波技術，以及最優控制軟體等先進技術，使其定位精度在幾米之內，達到當今世界先進水平。該系統不僅套用於停船定位，而且還能套用於船與船間的航距固定。專 家介紹，海上補給船在行進間進行補給工作時，需要安全可靠的航距保持操縱，該系統通過對船舶推進器的自動精確控制，使海上運動補給不再成為高難動作。 此外，該系統還套用于海底電纜鋪設、檢修，傾倒岩石，采沙挖泥，起重船作業，穿梭油輪，潛水，ROV，海上打撈救生，以及深海石油開採等海洋作業的平台定位。

動力定位等級與精度

動力定位等級

國際海事組織IMO根據動力定位系統的功能以及設備冗餘度,將動力定位系統分為三個等級:1級、2級與3級。

中國船級社根據動力定位系統不同的沉余度將動力定位等級DP1、DP2、DP3。

具體要求如下：

1)1級動力定位系統DP-1：安裝有動力定位系統的船舶，可在規定的環境條件下，自動保持船舶的位置和首向，同時還應設有獨立的集中手動船位控制和自動艏向控制。

2)2級動力定位系統DP-2：安裝有動力定位系統的船舶，在出現單個故障不包括一個艙室或幾個艙室的損失）後，可在規定的環境條件下，在規定的作業範圍內自動保持船舶的位置和艏向。

3)3級動力定位系統DP-3：安裝有動力定位系統的船舶，在出現任一故障(包括由於失火或進水造成一個艙室的完全損失）後，可在規定的環境條件下，在規定的作業範圍內自動保持船舶的位置和艏向。

動力定位精度

動力定位系統通常包括兩大部分：測量控制部分和推力裝置部分。因此，動力定位精度既與相關測量系統(如DGPS)的設備的精度有關係，也與推進器系統相關信號傳輸的精度有關。

動力定位分類

動力定位分類分為很多種，常見的可按照控制動能分類和控制理論分類。

按照動力定位控制動能

1)手動移位

2)自動定位：系統能精確地按指令保持船位，也可以按操作人員的指令自動改變船舶的位置，船舶自動移位的速度可以有操縱人員設定。

3)自動艏向

4)自動循跡航行（高速與低速）：系統能使船舶精確的按預定軌跡低速移動、或按預定航線高速航行。在低速航行模式下，船舶循跡精度，而且可以任意設定各航跡段的航向與船速，使船舶沿縱向、橫向或斜向移動，此模式的最高船速取決於船舶與輔助推力裝置的設計。

在高速循跡航行模式下，船舶艏向將由系統自動根據航線、船速與外界環境力而計算確定。在航線轉彎處，系統可以自動確定轉彎半徑與船速，也可以預先設定；在此模式下，側向推進器通常不參與工作。

5)自動操舵駕駛

6)自動跟蹤水下目標

7)自動保持移動速度

8)任意中心自動迴轉

按照動力定位控制理論

1) PID控制：以經典的PID控制為基礎。

2.)LQG控制：Kalman濾波和最優控制相結合形成了線性二次高斯型LQG控制（LinearQuadraticGuass），當前是最常用的控制理論。

3)模型參考自適應控制（DMRAC控制）

4)反步法（Backstepping）

5)模糊控制(FuzzyLogicControl)

6)(NeuralNetworkControl)

動力定位廠家

1)當前世界上較有名的生產動力定位產品的公司有KongsbergSimard,Alstom和Nautronix三家；其中KongsbergSimard公司的產品優勢占領當前國際船舶動力定位市場。

2)當前世界上生產動力定位產品的公司有：Kongsberg、Alstom、Nautronix、PRAXIS、NORR、NAVIS、CONVERTEAM、L3CommunicationCompany、AutoNav等。