動力定位系統具有功能獨特、運動性能特殊、連接的設備和系統繁多、涉及專業面廣、工作環境惡劣的特點。為此,業內科研院所和船企在設計、建造船舶和海洋平臺的過程中,必須注重動力定位系統的實船優化配置。不久前,在上海市造船工程學會船舶自動化專業學術委員會舉辦的動力定位系統專場研討會上,船舶自動化專家、上海船舶運輸科學研究所副總工程師侯馨光提出了上述建議。
侯馨光指出,動力定位系統實船優化配置的關鍵,是要抓好設計環節。這一工作應從以下方面有步驟地展開。
首先,設計人員應作好需求分析并確定工作環境。這是動力定位系統設計的基礎。設計人員要與船東協商,根據船舶或海洋平臺的實際需求,全面掌握相關海域環境資料,研究分析船舶與平臺工作區域的地理環境和工況需求特點,進而與船東共同明確設計條件下的海況與工況要求,確定動力定位系統的級別。
同時,設計人員要全面掌握船舶與平臺的運動性能等情況,實現動力定位系統對船舶和平臺的準確有效控制。設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行分析計算,其中包括船體水動力、流載荷、風載荷、浪載荷等計算,必要時需進行模型試驗驗證。
此后,設計人員應決定推進器功率、推力、數量及分布方式。根據工作環境、船舶和平臺運動性能及其所受外力等綜合因素,設計人員應進行推進器的功率、推力、數量、布置設計,在此期間要對其定位能力進行校核,做出定位能力矢量圖。
在上述工作的基礎上,設計人員要選配好動力定位系統的動力源系統。目前,安裝動力定位系統的船舶有兩種動力源系統:一種是柴-電推進系統,即主推進器由柴油機驅動,側推進器由電力驅動;另一種是電力推進系統,即主推進器、側推進器均由電力驅動。從國外技術發展的趨勢來看,后者的應用范圍越來越廣。因此,設計人員選取動力定位系統動力源系統,一定要和船舶設計結合起來。
選擇好動力源系統后,應依據船東對船舶和平臺的作業需求,選配好位置參照系統(PRS)和運動參照系統 (VRS)。這兩大系統的一般標準配置包括差分衛星定位系統、電羅經、風速風向儀等;如有船東有特殊需要,還可以配置無線電定位系統、水聲定位系統、張繩系統及激光定位系統等。設計人員要確保所有測量儀器、儀表的布置及設計合理、周全,以免儀器、儀表會相互干擾,產生測量誤差。
除PRS和VRS系統外,設計人員還應選配好動力定位系統的控制系統,要根據所確定動力定位系統的等級,選擇好相應的產品。由于動力定位系統的控制系統既有在全船中獨立的,也有與全船其他控制系統相融合的,因此設計人員在設計過程中,要根據實際情況,解決好動力定位系統的控制系統與全船其他控制系統的一體化問題。
完成上述工作后,設計人員還須做好圖紙送審工作。動力定位系統設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器設計、推力計算與定位能力極坐標圖、故障模式與影響分析(FMEA)、動力定位系統操作手冊、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的優化配置工作。由于動力定位系統設計工作以及該系統在船舶和平臺上的配置、使用在我國還剛剛開始,船企缺乏相應的經驗,因此在建造船舶和平臺時要重視其關鍵尺寸、重量、重心,電纜的鋪設,儀器儀表安裝,動力定位系統的船塢調試、系泊試驗等關鍵問題,要做好建造技術、安裝技術、調試技術、試驗技術和實際經驗的積累工作。