DP定位船舶推力系统设计原则

DP定位船舶推力系统设计原则

【摘 要】动力定位系统（Dynamic Positioning System）是一种闭环的控制系统，其采用推力器来提供抵抗风、浪、流等作用在船上的环境力，从而使船尽可能地保持在海平面上要求的位置上[1]。其中推力系统是动力定位系统的一个组成部分，用于产生力和力矩，来抗衡作用于船上的干扰力和干扰力矩。本文阐述了推力系统设计时的几个原则。

【关键词】推力系统；推进器；设计特点

1.引言

推力系统是动力定位系统的执行机构，其作用是按照控制系统发出的一系列推力指令，形成一个时变的推力系统，以抵消外在的时变环境载荷[2]。

最新的动力定位系统的推力分配除了正常工作时的推力分配，还要求在系统部分受损的情况下，依然能够进行合理的推力分配以达到定位。

按照IMO的分类[3]，现有3种不同冗余度的动力定位系统：第一种是无冗余的动力定位系统，即系统受到一定的干扰和损坏就不能完成定位任务；第二种是有冗余的动力定位系统，即系统在单个设备有故障的情况下依然能够完成定位；第三种是有备份的动力定位系统，即在整个系统受到严重破坏的情况下，可以启动备用系统进行动力定位。

2.推力系统的组成

动力定位的推力系统一般由若干个不同类型的推进器组成，根据动力定位设计的要求分别布置在船舶的不同位置，推进器类型主要包括主推进器[4]，侧向推进器，全回转推进器等几种形式。

3.推力系统的设计

传统的船舶推力系统的设计主要侧重于获得较高的航速和最佳的效率，而动力定位则偏向于在较低进速时的推力输出。这就使得动力定位推力系统更加复杂，在尺寸选择、布置形式、推力分配和性能表现方面提出的更高的要求。

一般地，推力系统的设计主要按以下几个步骤来进行：

3.1计算极限外环境载荷。准确计算外环境力是能够设计出合理推力系统的基础，外环境载荷资料是否准确直接关系到设计的好坏甚至成败。平台在海上所遭遇的环境条件主要有三种：风、波浪和海流。由于动力定位只对低频水平载荷做出响应，除了考虑长周期变化的风和流载荷外，波浪载荷则只计及其中的低频慢变部分，即波浪漂移力。

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