哈工程研制成功DP3動力定位系統(tǒng)方案

1、哈工程研制成功DP3動力定位系統(tǒng)2014-10-21 08:42:57來源： 國際船舶網(wǎng) 3500KW級大功率的調(diào)距型全回轉(zhuǎn)舵槳裝置工程樣機我國最高級別船舶動力定位系統(tǒng)日前，國家高技術船舶科研專項重點項目“DP3動力定位系統(tǒng)研制”項目在通過工信部驗收。由中國工程院多位院士及國相關領域著名專家組成的專家組對項目取得的成果給予了高度評價。在項目驗收會上，中國工程院多位院士及專家認為，這套系統(tǒng)在我國最高級別船舶動力定位系統(tǒng)領域取得重大工程化突破，打破國外壟斷，填補了國船舶動力定位系統(tǒng)領域空白，實現(xiàn)了“零的突破”。是我國在最高級別動力定位系統(tǒng)領域取得的重大工程化突破，為DP3動力定位系統(tǒng)打破國際壟斷、

2、走向產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化奠定堅實基礎。該項目是由工程大學作為總體設計、技術主體和系統(tǒng)集成的牽頭單位，海洋石油工程股份公司作為海上實船試驗的責任單位，中國船舶工業(yè)集團第708研究所作為DP船設計單位，船用機械作為大功率全回轉(zhuǎn)推進器(產(chǎn)品庫 求購 供應)研制單位，中國船級社(位置 聯(lián)系)作為認證機構，組成“國家隊”開展研制工作，歷時4年協(xié)同創(chuàng)新取得的重大成果。此前，國工程作業(yè)船舶除安裝的DP1級動力定位系統(tǒng)可以實現(xiàn)國產(chǎn)化以外，DP2級動力定位系統(tǒng)和DP3級動力定位系統(tǒng)產(chǎn)品主要被國外品牌所壟斷。我國DP3動力定位系統(tǒng)的研制成功，是我國走向深海、打破西方壟斷不可或缺的核心關鍵裝備，為我國該技術領域DP2、D

3、P3動力定位控制系統(tǒng)(產(chǎn)品庫 求購 供應)國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化打下了堅實的技術基礎，同時也將為我國海洋工程向深海進軍提供堅實的技術保障。負責研發(fā)整個系統(tǒng)的“大腦”DP是動態(tài)位置保持系統(tǒng)(Dynamic Positioning System)的簡稱，根據(jù)定位需求與效果的不同，可分為DP1、DP2、DP3三個級別，DP3級是國際海事組織的最高動力定位級別，其精度最準，抗風險能力最強，效果最好。動力定位系統(tǒng)的主要原理是利用計算機對采集來的環(huán)境參數(shù)（風、浪、流），根據(jù)位置參照系統(tǒng)提供的位置，自動地進行計算，控制各個推力器的推力大小，使船舶保持艏向和船位的“雷打不動”。這是一套復雜的綜合控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)

4、、推進器系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等四大部分。其中控制系統(tǒng)居于核心地位，相當于整個系統(tǒng)的“大腦”，在“DP3動力定位系統(tǒng)”項目中，工程大學負責研發(fā)的包括這一部分。2013年8月2日，這套系統(tǒng)在南海海試中國船級社驗船師檢驗時，正趕上臺風“海燕”過境的第二天。海面上浪疾風高、波濤洶涌。在風速69級、海流大于1節(jié)的海況條件下，試驗結(jié)果表明，系統(tǒng)實現(xiàn)了船舶高精度和高可靠的定位，達到國際同類產(chǎn)品的先進水平。過后，看到其他參試人員照的“海燕”引起的海況照片，海上試驗負責人夏國清教授才發(fā)現(xiàn)自己對剛剛距試驗船幾海里之外的通天接海的龍卷風竟渾然不覺。系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和高可靠性可見一斑。船舶動力定位系統(tǒng)1982年成立

5、研究所打造“北颯”團隊在30多年的研究中，工程大學教授邊信黔團隊和這個項目一同成長。這支科研團隊來自“海洋裝置與控制技術研究所”。1982年，研究所成立時，工程大學自動化(產(chǎn)品庫 求購 供應)學院教授、控制理論與控制工程學科帶頭人、博士生導師邊信黔給它起了個英姿颯爽的名字北颯，既是“Best Sea Assembly Institude(BSA)”“最好的海洋裝備研究所”的英文音譯，又有“在北國英姿颯爽”的意譯。1983年，團隊在國率先著手研發(fā)船舶動力定位技術，首次在國建立起風浪流作用下、船舶在動力定位狀態(tài)下的運動數(shù)學模型等關鍵問題，掌握了動力定位技術基本原理，成為國首家具(產(chǎn)品庫 求購 供應

6、)備生產(chǎn)一級(DP1)動力定位系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)基地，為我國在船舶動力定位技術研究領域的發(fā)展奠定了堅實基礎。30余年過去了，團隊堅定于自己的研究方向，一直從事海洋運載器的控制理論和工程應用研究，即使在上個世紀80年代，科研項目較少時，也耐得住寂寞，坐住了冷板凳。多年后，在這厚厚的積淀上孕育出創(chuàng)新的果實，也就變得理所當然。如今，工程大學在動力定位系統(tǒng)領域已成為我國海軍和海洋工程領域無可替代的重要的技術依托力量。組成“國家隊”協(xié)同創(chuàng)新合力制勝該項目以自主研制DP3級最高級別的動力定位控制系統(tǒng)工程樣機為核心目標，在控制系統(tǒng)、推進系統(tǒng)(產(chǎn)品庫 求購 供應)等方面取得重大突破，掌握了該系統(tǒng)的設計、工程樣機研

7、制、集成和海上試驗技術，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的DP3控制系統(tǒng)工程樣機。這是工程大學作為總體設計、技術主體和系統(tǒng)集成的牽頭單位，海洋石油工程股份公司作為海上實船試驗的責任單位，中國船舶工業(yè)集團第708研究所作為試驗船設計單位，船用機械作為大功率全回轉(zhuǎn)推進器研制單位，中國船級社作為認證機構，組成“國家隊”開展研制工作，歷時4年協(xié)同創(chuàng)新取得的重大成果?！案叨搜b備的國產(chǎn)化研發(fā)，必須組織優(yōu)勢互補的國家隊開展協(xié)同創(chuàng)新來實現(xiàn)?！痹擁椖靠傊笓]、工程大學副校長夏桂華教授說：“沒有項目成員長期合作基礎和聯(lián)合推動，這個制約我國高端海工裝備的瓶頸技術很難突破；沒有協(xié)同企業(yè)的重視和支持，專用試驗船舶等研制條件很難到位

8、；沒有深海工程與高技術船舶協(xié)同創(chuàng)新中心聯(lián)通創(chuàng)新鏈條，這項技術將長期處于實驗室樣機階段，無法向產(chǎn)業(yè)化邁進?！比〉枚囗楆P鍵性技術“零的突破”項目負責人邊信黔教授與團隊成員一起為這個集體營造出一種文化，將其凝煉成“敢想、敢為、敢贏,求真、求嚴”的“十二字箴言”。這種求真求創(chuàng)新的精神，使涉及眾多學科，技術復雜、難度高的“DP3動力定位系統(tǒng)”取得了多項關鍵性技術突破。國首套滿足國際海事組織對三級動力定位設備配置和功能要求的DP3控制系統(tǒng)工程樣機，獲中國船級社頒發(fā)的“船用產(chǎn)品證書”和系泊(產(chǎn)品庫 求購 供應)、航行及故障模式與影響分析試驗的“檢驗證明”，在國實現(xiàn)了零的突破，填補了國空白。在國首次提出三級動

9、力定位冗余功能所需的同步表決、仲裁邏輯、無縫切換等方法，研制出DP3系統(tǒng)的仲裁單元和冗余控制器，實船故障模式與影響分析試驗證明了系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可實現(xiàn)三冗余、雙冗余、單模之間的自動切換，可滿足海洋工程作業(yè)極高可靠性要求。在國首次提出多傳感器(產(chǎn)品庫 求購 供應)時空信息融合算法，基于狀態(tài)自適應估計器的非線性模型預測動力定位控制算法，基于監(jiān)督和切換的推力分配優(yōu)化算法，開發(fā)了相應的實船應用軟件(產(chǎn)品庫 求購 供應)。實船試驗證明，該DP3系統(tǒng)實現(xiàn)了高精度和高可靠定位功能。此外，該系統(tǒng)還提出了基于擴展卡爾曼濾波(EKF)的最優(yōu)狀態(tài)估計方法、設計制造調(diào)距型大功率全回轉(zhuǎn)舵槳、DP3級動力定位系統(tǒng)實船區(qū)域

10、控位技術、陸基模擬船舶海上六自由度運動特性的DP3系統(tǒng)調(diào)試新方法、大功率高精度等高錐齒輪傳動機構的國產(chǎn)化設計與研制、大型全回轉(zhuǎn)舵槳裝置水下維護與健康狀態(tài)實時監(jiān)測(產(chǎn)品庫 求購 供應)等十余項填補國空白的關鍵技術和方法。動力定位系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化緩慢1998年，哈工程大研制成功我國首套動力定位系統(tǒng)，現(xiàn)在應用較多的DP2、DP3都沒有產(chǎn)品推出。目前，我國的動力定位系統(tǒng)主要依靠進口，價格大概為50萬歐元/套。動力定位系統(tǒng)包括的三大分系統(tǒng)中，我國在推進系統(tǒng)方面的產(chǎn)業(yè)化基礎最好，國設計生產(chǎn)的推進系統(tǒng)已經(jīng)應用到不同類型的船舶上，未來主要的工作是針對海工項目的特殊需求，開發(fā)出新型推進裝置(產(chǎn)品庫 求購 供應)；DP

11、2和DP3控制系統(tǒng)的研制尚處于起步階段，技術難點體現(xiàn)在海況數(shù)據(jù)庫不完整；位置測量系統(tǒng)中位置傳感器領域還是空白，特別是高精度的位置傳感器，主要原因是投入大、見效慢，企業(yè)缺乏進入該領域的動力。據(jù)了解，在DP推進系統(tǒng)領域，我國不少企業(yè)已具備一定的產(chǎn)業(yè)化能力。船機在該系統(tǒng)的集成方面早已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，推進系統(tǒng)集成包括主機(產(chǎn)品庫 求購 供應)、齒輪箱(產(chǎn)品庫 求購 供應)、主推調(diào)距槳(產(chǎn)品庫 求購 供應)裝置、全回轉(zhuǎn)推進裝置、艏艉側(cè)推(產(chǎn)品庫 求購 供應)、發(fā)電機(產(chǎn)品庫 求購 供應)組、舵系等，應用項目包括78米三用工作船(船型 船廠 買賣)、300噸起重鋪管船(船型 船廠 買賣)以及5萬噸半潛船(船型

12、 船廠 買賣)等海工船舶動力定位系統(tǒng)的集成。目前，船機作為責任單位，正在開展國家發(fā)展和改革委員會海洋工程裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化專項“3000米深水鉆井船(船型 船廠 買賣)動力定位系統(tǒng)技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”，以推進系統(tǒng)為載體進行動力定位系統(tǒng)的集成設計和配套。此外，動力系統(tǒng)股份、船用設備、振華重工等也具備為船舶和海洋工程提供各類型推進產(chǎn)品的能力。在DP3控制系統(tǒng)方面，哈工程大、七八所、中國海洋石油工程股份研制的HDP3控制系統(tǒng)已經(jīng)通過海試，海試結(jié)果理想，全部項目滿足中國船級社規(guī)要求。位置測量系統(tǒng)方面，我國則主要依賴進口。動力定位系統(tǒng)是船舶、海洋石油平臺建造領域的核心技術，其產(chǎn)業(yè)屬于資金技術密集型產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)

13、關聯(lián)度高，帶動性強。全球船舶動力定位系統(tǒng)市場規(guī)模約為40億美元，而且還在以每年20%以上的速度不斷擴大。動力定位系統(tǒng)（DP3）國每年有約20億元人民幣的市場需求，潛在DP船舶需求超過200艘。目前，國動力定位系統(tǒng)市場主要為挪威KONGSBERG等國外品牌所壟斷。此前，國工程作業(yè)船舶僅DP1級動力定位系統(tǒng)可以實現(xiàn)國產(chǎn)化，DP2、DP3級動力定位系統(tǒng)產(chǎn)品則主要被國外品牌所壟斷。專家認為，DP3船舶動力定位系統(tǒng)是我國走向深海不可或缺的核心關鍵裝備，為我國在該領域的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化打下了堅實的技術基礎，也將為我國海洋工程向深海進軍提供堅實的技術保障。動力定位系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化緩慢1998年，哈工程大研制成功我國

14、首套動力定位系統(tǒng)，現(xiàn)在應用較多的DP2、DP3都沒有產(chǎn)品推出。目前，我國的動力定位系統(tǒng)主要依靠進口，價格大概為50萬歐元/套。動力定位系統(tǒng)包括的三大分系統(tǒng)中，我國在推進系統(tǒng)方面的產(chǎn)業(yè)化基礎最好，國設計生產(chǎn)的推進系統(tǒng)已經(jīng)應用到不同類型的船舶上，未來主要的工作是針對海工項目的特殊需求，開發(fā)出新型推進裝置(產(chǎn)品庫 求購 供應)；DP2和DP3控制系統(tǒng)的研制尚處于起步階段，技術難點體現(xiàn)在海況數(shù)據(jù)庫不完整；位置測量系統(tǒng)中位置傳感器領域還是空白，特別是高精度的位置傳感器，主要原因是投入大、見效慢，企業(yè)缺乏進入該領域的動力。據(jù)了解，在DP推進系統(tǒng)領域，我國不少企業(yè)已具備一定的產(chǎn)業(yè)化能力。船機在該系統(tǒng)的集成方

15、面早已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，推進系統(tǒng)集成包括主機(產(chǎn)品庫 求購 供應)、齒輪箱(產(chǎn)品庫 求購 供應)、主推調(diào)距槳(產(chǎn)品庫 求購 供應)裝置、全回轉(zhuǎn)推進裝置、艏艉側(cè)推(產(chǎn)品庫 求購 供應)、發(fā)電機(產(chǎn)品庫 求購 供應)組、舵系等，應用項目包括78米三用工作船(船型 船廠 買賣)、300噸起重鋪管船(船型 船廠 買賣)以及5萬噸半潛船(船型 船廠 買賣)等海工船舶動力定位系統(tǒng)的集成。目前，船機作為責任單位，正在開展國家發(fā)展和改革委員會海洋工程裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化專項“3000米深水鉆井船(船型 船廠 買賣)動力定位系統(tǒng)技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”，以推進系統(tǒng)為載體進行動力定位系統(tǒng)的集成設計和配套。此外，動力系統(tǒng)股份、船用設備、振華重工等也具備為船舶和海洋工程提供各類型推進產(chǎn)品的能力。在DP3控制系統(tǒng)方面，哈工程大、七八所、中國海洋石油工程股份研制的HDP3控制系統(tǒng)已經(jīng)通過海試，海試結(jié)果理想，全部項目滿足中國船級社規(guī)要求。位置測量系統(tǒng)方面，我國則主要依賴進口。動力定位系統(tǒng)是船舶、海洋石油平臺建造領域的核心技術，其產(chǎn)業(yè)屬于資金技術密集型產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度高，帶動性強。全球船舶動力定位系統(tǒng)市場規(guī)模約為4