动力定位系统设计程序

动力定位系统设计程序

第一节 概述

本设计程序主要描述动力定位系统工厂设计部分的工作流程，对于设备制造厂、专业机构的相应工作仅作简单介绍，对于工厂今后船舶动力定位系统的设计，该程序具有一定的指导作用。

第二节

1. 系统基本信息的确认

1.1根据技术规格书的要求明确船舶的船级社和该船级社动力定位系统的入级

符号。

1.2与船东协商，确定船舶工作的外部环境条件：风速、流速、浪高。 1.3与船东协商，确定船舶的动力定位等级。

1.4论证主推进器及动力定位推进器的型式，通常借鉴母型船并最终与船东商

定。

1.4.1主推进器通常采用以下型式： -吊舱式推进器（POD） -全回转推进器（Z型或L型） -尾轴推进器+舵

1.4.2动力定位推进器通常采用以下型式： -侧向推进器

-可升缩型全回转推进器

1.5初估推进器的功率，可借鉴母型船进行。 1.5.1主推进器功率按以下两种情况预估： -船舶有自由航行的航速要求

-船舶无自由航行的航速要求，既只有较低航速能力做工作区域机动应用、

设计准备工作

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长距离调遣采用拖航的船舶

1.5.2动力定位推进器按不同型式、数量进行功率配置论证。

1.5.3对于DP2、DP3入级符号，应注意推进器要求有冗余，通常用增加数量和

增大功率来实现，以保证在缺少任意一台推进器时，余下的推进器能力仍然足够。 1.6初估电力负荷

1.6.1由总设计师配合确定船舶工作工况的分类。

1.6.2由总设计师配合确定动力定位时各推力器的负荷系数。

1.6.3初估除推进器负荷之外的其它用电负荷，包括推进辅助机械、专用工作机

械、机舱辅机、空调、通风、冷藏、日用生活用电、观通导航等，由各相关专业配合确定。

1.6.4确定、优化发电机组功率和数量，由轮机专业配合确定。对于DP2、DP3

发电机要求有冗余，通常用增加数量和增大功率来实现，以保证在缺少任意一台发电机时，余下的发电机能力仍然足够。

1.7根据动力定位系统的入级符号的要求，熟悉相应的设备、系统的设计要求。 1.8由动力定位系统设计责任人告知船、机、电专业主管动力定位系统的入级符

号，要求各专业在相关系统设计和设备技术谈判时注意定位系统的特殊要求，并将所要求的内容反应在工厂图纸和设备技术协议中。

2. 动力定位系统技术协议的签订

2.1根据动力定位系统的入级符号的要求,按附表1表完成系统的基本配置，并

体现到技术协议之中。同时应征求船东意见，对于位置参照系统的类型、数量及其它特殊要求，也应在协议中反应，因为它会对整个系统的价格产生较大影响。

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表1各国船级社不同的附加标志的动力定位系统设备配置要求

船 DNV DYNPOS-DYNPOS-ADYNPOS-AUTDYNPOS-AUTRO 级 AUT UT R 社 BV S AM/AT AM/ATR AM/ATRS 缩 GL SAM DP1 DP2 DP3 写 CCS DP-1 DP-2 DP-3 IMO 一级设备 二级设备 三级设备 DP分系统及设备、部件 无冗余③ 主配电板 1 （★） 母线短路器（CCS无此 0 要求） （★） 配电系统 （CCS无此无冗余要求） （★） 功率管理系统 ⑤ 无 推力推力器布置 无冗余系统 ④ 电力系统 发电机和原动机系统 无冗余③ 有冗余 有冗余，隔舱布置 1 （★） 1，开式母线 2，隔舱布置 0 （★） 1 无冗余 有冗余 （★） 无 有 无冗余④ 有冗余 1（自动 2 显示并故障报警）。 2 有冗余，分舷布置。 有 有冗余，分舱布置。 3，其中一套在备用控制站 控制系统自动：计算机系统（包括基准钟打印设备）的数量 1， 手动：具有自动船艏控制的独立操纵杆系统⑩ 各推力器单独操纵手柄 传感 位置参考系统 器系 垂直参考系统 统 电罗经 风速风向仪 其他必需的传感器 （CCS无此要求） 不间 UPS 断电源 后 交替使用备用控制站 备 无⑥ 有 有 有 有 1 1 1 1 1 0 有 2 1 ⑦ 1 ⑦ 1 ⑦ 1 1 有 3 2⑧ 2⑨ 2 2 1 ① 有 3 2 3 2 2 1+1②1套安在备用控制站 有 其中一套布置在备用控 制站 无 无 无

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表1附注： ① GL和DNV都要求2套；

② GL和DNV要求2+1（3）套；

③ BV要求设置一台备用发电机；DNV要求如果是船舶正常电力系统一

部分（也就是DP使用的是正常的船舶电力系统，而不是专门供给DP系统的电力系统）时，无需冗余；

④ 对于SAM、AM/AT附加标志，BV要求至少1台方位电动推力器和1

台柴油机驱动的推力器。对于AM/ATR和AM/ATRS附加标志，电力驱动的推力器和柴油机驱动的推力器均需要冗余；

⑤ BV对所有标志，都需要功率管理系统，对AM/ATR和AM/ATRS附加

标志，功率管理系统需要冗余；

⑥ BV要求布置； ⑦ BV要求设置2套。

⑧ DNV要求：为了位置参考系统的准确性，至少需要3套。如果在操作

（极限）范围内没有VRS修正，DP控制系统就能决定船舶位置，仅要求2套；

⑨ DNV要求3套。这3套之一能够被基于其它原理的船艏（测量）装置

所代替。这个船艏（测量）装置必须达到IMO Res MSC.116(73).中TDH（传送船位装置）型式认可的要求；

⑩ DNV要求船艏输入来自任何必需的电罗经；

（★）DNV要求如果是船舶正常电力系统一部分（也就是DP使用的是正

常的船舶电力系统，而不是专门供给DP系统的电力系统）时的情况；

由于，LR和ABS船级社的动力定位系统规范制定得比较原则。其规范要求：设备配备是否合理，主要是采用可靠性分析来确定。所以，在上表中未列出。 2.2在技术协议中明确与相关系统、设备的接口,具体如下： -确立与主机、主推进系统的接口的性质、数量、技术参数。 -确立与侧推系统的接口的性质、数量、技术参数。 -确立与舵机系统的接口的性质、数量、技术参数。 -确立与电站系统的接口的性质、数量、技术参数。

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-确立与罗经系统的接口的性质、数量、技术参数。 -确立与GPS系统的接口的性质、数量、技术参数。 -确立与电子海图系统的接口的性质、数量、技术参数。 -确立与风速风向仪的接口的性质、数量、技术参数。 -确立与卫星通信站的接口的性质、数量、技术参数。 -其他特殊接口的性质、数量、技术参数。

2.3对于DP2、DP3的船舶，必须进行故障模式与影响分析（通常称之为FMEA）。

由于工厂及设备供应商通常都不具备进行该项工作的资质，因此应在技术协议中明确由船东委托船级社或其他权威机构完成FMEA，技术责任由船东和设备供应商共同承担。

2.4对于DP2、DP3的船舶，通常都需进行一次FMEA海上试验。应在技术协议中

明确技术责任人为船东，由工厂和设备供应商协助完成FMEA海上试验。

第三节 初步定位能力分析

动力定位船舶定位能力的强弱是通过定位能力分析确定的，反映了船舶在不同的外界条件下定位能力的大小，主要由船舶的线性、船舶的受风面积、推进器的推进效率（含侧推）、舵机的舵效等因素决定。定位能力分析是设备厂的核心技术之一，工厂需配合设备厂做好定位能力分析。主要步骤如下： 1.签订技术协议后，尽快向设备厂提供下面船舶的基本信息。 -总布置图

-船体外形图，侧视图及艏视图 -主推及侧推的位置 -船舶总长 -船舶垂线间长 -型宽

-工作状态下的吃水 -重心

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-排水量

2.签订技术协议后，尽快向设备厂提供下面轮机设备的基本信息。 -每个推进器的最大及最小推力 -推力器的形式

-每个推力器的功率限制曲线 -方位推的工作区域

-舵机控制方式（同步舵或分离舵） -舵的形式 -舵的性能 -最大偏舵角

3.与船东协商，提供环境条件

4.与船东协商，提供船舶外力（如铺管力、布缆力等） 5.与船东协商，提供动力定位工况类型及组合 6.提供电力系统单线图 7.提供是否有功率限制

8.DP2、DP3需提供单点故障的分析要求，一般有多种组合

9.设备厂收到工厂提供的表2的基本信息后，通过计算得到初步的定位能力分析，提供给船东、船级社确认。主要包含以下内容： 9.1 100%推进功率的环境条件能力极坐标图

可分析其最小定位能力的方位和风速承受的极限值，对现场作业时防止动力定位能力失效，其对于风速风向和海流的警戒具有指导意义。 9.2 指定环境条件下的推进器推力使用系数极坐标图

可分析各个推进器的功率使用情况，即其负荷系数的准确性，校准电力负荷计算的负荷系数。

9.3 在需要调整推进器功率和布置的情况下，反馈给设备厂重新进行定位能力分析

9.4 对于DP2、DP3入级符号，需做单点故障的定位能力分析

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10.通常情况下，船级社对定位能力分析不会提出颠覆性的意见，如果船东认可了定位能力分析，则此项工作告一段落。最终将通过航行试验验证和修正船舶的定位能力，并由设备厂根据航行试验结果提供最终的定位能力分析。

11.如果船东不认可初步的定位能力分析，认为定位能力不够，要求增强定位能力，则需要增大主推进系统功率，并且可能增大侧推进系统功率及改变舵机的技术参数，再重复1至9的步骤。当然，这种情况发生的可能性极小，因为这种修改的成本非常昂贵。

第四节 系统方案设计

在完成技术协议谈判和初步定位能力分析后，方可进入系统方案设计阶段。主要步骤如下（未考虑船东的特殊要求，如有特殊要求则需在设计时特别考虑）：

1. 电源系统设计： 1.1确定电力系统单线图 -确定各级电压

-确定发电机级汇流排结构型式，DP1通常采用两段式，DP2、DP3采用多段式 1.2发电机和原动机的设计：参照“各主要船级社动力定位入级符号对订货、船舶设计的要求”进行设计。应特别注意：对于DP1（含DP1）以下入级符号，发电机和原动机是不需要冗余的；对于DP2，发电机和原动机需要冗余；对于DP3，发电机和原动机不仅需要冗余，而且主系统和应急系统应安装在水密和至少A60级防火分隔的不同舱室。

1.3配电板的设计：参照“各主要船级社动力定位入级符号对订货、船舶设计的要求”进行设计。应特别注意：对于DP1（含DP1）以下入级符号，只需一套配电板；对于DP2，只需一套配电板，但需通过汇流排断路器把汇流排系统分为两个部分；对于DP3，需两套配电板，每套配电板需通过汇流排断路器把汇流排系统分为两个部分，两套配电板应安装在水密和至少A60级防火分隔的不同舱室。 1.4配电系统的设计：参照“各主要船级社动力定位入级符号对订货、船舶设计

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的要求”进行设计。应特别注意：对于DP1（含DP1）以下入级符号，配电系统的设计是不需要冗余的；对于DP2，配电系统的设计需要考虑冗余；对于DP3，配电系统的设计需要考虑冗余，而且主系统和应急系统应安装在水密和至少A60级防火分隔的不同舱室。

1.5电源管理系统的设计：参照“各主要船级社动力定位入级符号对订货、船舶设计的要求”进行设计。应特别注意：对于DP1（含DP1）以下入级符号，不需要电源管理系统；对于DP2、DP3需要电源管理系统。 2.推进器系统的设计：

参照“各主要船级社动力定位入级符号对订货、船舶设计的要求”进行设计。对于DP1（含DP1），推进器不需冗余；对于DP2，须考虑冗余，至少两套主机及推进系统，两套系统相互独立，其辅助系统、管系等也是相互独立的；对于DP3，除需满足DP2的所有要求外，至少还需另外设置一套独立的主推进系统，安装在单独的水密和A60防火舱室内。 3.控制系统的设计：

参照“各主要船级社动力定位入级符号对订货、船舶设计的要求”进行设计。对于DP1（不含DP1）以下入级符号，仅需一套控制系统，不需要带自动艏向控制的JOYSTICK系统作为后备；对于DP1，仅需一套控制系统，但是需要一套带自动艏向控制的JOYSTICK系统作为后备；对于DP2，需两套控制系统，另外还需要一套带自动艏向控制的JOYSTICK系统作为后备；对于DP3，需三套控制系统，另外还需要一套带自动艏向控制的JOYSTICK系统作为后备，其中两套控制系统与后备的一套控制系统安装在水密和A60防火分隔的不同舱室内。 4.传感器的配置：

参照“各主要船级社动力定位入级符号对订货、船舶设计的要求”进行设计。对于DP1（不含DP1）以下入级符号，需位置参照系统一个、风速风向仪一个、运动参照单元一个、罗经一个；对于DP1，需位置参照系统两个、风速风向仪一个、运动参照单元一个、罗经一个；对于DP2，需位置参照系统三个、风速风向仪两个、运动参照单元两个、罗经三个；对于DP3，需位置参照系统三个

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(其中一个连接至后备控制站)、风速风向仪两个(其中一个连接至后备控制站)、运动参照单元两个(其中一个连接至后备控制站)、罗经三个(其中一个连接至后备控制站)。

5.其它辅助设备的配置：

参照“各主要船级社动力定位入级符号对订货、船舶设计的要求”进行设计。对于DP1（不含DP1）以下入级符号，仅需打印机一个；对于DP1，需UPS电源一套，打印机一个；对于DP2，需UPS电源两套，打印机一个；对于DP3，需UPS电源三套（其中一套在单独的水密和A60级防火舱室内），打印机一个。 6.与相关系统、设备的接口的设计：

6.1与主机、主推进系统的接口的性质、数量、技术参数 -DP请求信号一套，开关量干触点输入 -JOYSTICK请求信号一套，开关量干触点输入 -DP应答信号一套，开关量干触点输出 -JOYSTICK请求信号一套，开关量干触点输出

-螺距命令信号：数量与螺旋浆的数量相同，模拟量输入（0~10V或4~20mA） -螺距反馈信号：数量与螺旋浆的数量相同，模拟量输出（0~10V或4~20mA） 6.2与侧推系统的接口的性质、数量、技术参数 -DP请求信号一套，开关量干触点输入 -JOYSTICK请求信号一套，开关量干触点输入 -DP应答信号一套，开关量干触点输出 -JOYSTICK请求信号一套，开关量干触点输出

-螺距命令信号：数量与侧推的数量相同，模拟量输入（0~10V或4~20mA） -螺距反馈信号：数量与侧推的数量相同，模拟量输出（0~10V或4~20mA） 6.3与舵机系统的接口的性质、数量、技术参数 -DP请求信号一套，开关量干触点输入 -JOYSTICK请求信号一套，开关量干触点输入 -DP应答信号一套，开关量干触点输出

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-JOYSTICK请求信号一套，开关量干触点输出

-舵角命令信号：数量与舵叶的数量相同，模拟量输入（0~10V或4~20mA） -舵角反馈信号：数量与舵叶的数量相同，模拟量输出（0~10V或4~20mA） 6.4与电站系统的接口的性质、数量、技术参数 -电站系统单线图供DP系统设备厂参考

-联络开关状态：数量根据电站系统结构定，开关量干触点输出 -发电机开关状态：数量根据电站系统结构定，开关量干触点输出

-发电机的负载功率：数量根据电站系统结构定，模拟量输出（0~10V或4~20mA） 在与DP设备厂沟通后，整个电站系统的接口也可通过通信形式送至DP系统，通信模块技术参数、通信软件技术参数需DP设备厂确认。 6.5与罗经系统的接口的性质、数量、技术参数

罗经系统的数量由入级符号所决定，每台罗经发送船舶的艏向信息至DP系

统，该接口的技术参数需DP设备厂确认。 6.6与GPS系统的接口的性质、数量、技术参数。

GPS系统的数量由入级符号所决定，每台GPS发送船舶的位置信息至DP系统，该接口的技术参数需DP设备厂确认。

6.7与电子海图系统的接口的性质、数量、技术参数。

电子海图系统的数量由船东要求所决定，每台电子海图发送航路点信息至DP系统，该接口的技术参数需DP设备厂确认。 6.8与风速风向仪的接口的性质、数量、技术参数。

风速风向仪的数量由入级符号所决定，每台风速风向仪发送风速风向信息至DP系统，通常风速风向仪可由DP设备厂成套供应。 6.9与卫星通信站的接口的性质、数量、技术参数。

该接口没有强制性规定，通常根据船东要求配置，用于对DP系统进行远程故障诊断。该接口的技术参数需DP设备厂确认。

7.最后，根据设备厂资料，完成系统图及接线图的设计。以下是DP2系统的典型系统框图。

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第五节 FMEA分析

对于DP2、DP3入级符号，一般应进行故障模式与结果分析（通常称为FMEA）。故障模式与结果分析的目的是提供设备在执行某项任务时可能出现的故障和导致的后果，应特别注意某些可能导致一系列故障和导致动力定位能力下降的分析。对FMEA的具体描述参见IEC出版物608。

因为船厂没有进行FMEA工作的资质，所以通常情况下都是由船东委托专门的权威机构或船级社完成FMEA，工厂主要配合他们在与DP相关的系统和设备的技术协议谈判中明确由设备厂提供FMEA所需的信息，并在后续设计中向船东、权威机构或船级社转交完整的此类信息，配合船东、权威机构或船级社完成FMEA海上试验。

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第五节 FMEA分析

对于DP2、DP3入级符号，一般应进行故障模式与结果分析（通常称为FMEA）。故障模式与结果分析的目的是提供设备在执行某项任务时可能出现的故障和导致的后果，应特别注意某些可能导致一系列故障和导致动力定位能力下降的分析。对FMEA的具体描述参见IEC出版物608。

因为船厂没有进行FMEA工作的资质，所以通常情况下都是由船东委托专门的权威机构或船级社完成FMEA，工厂主要配合他们在与DP相关的系统和设备的技术协议谈判中明确由设备厂提供FMEA所需的信息，并在后续设计中向船东、权威机构或船级社转交完整的此类信息，配合船东、权威机构或船级社完成FMEA海上试验。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cl73.html