【科普】DP系统，你知道吗？

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深海中的“定海神针”

在波涛汹涌的海洋中，有一类特殊的船舶，它们能够像“定海神针”一样，在狂风巨浪中保持稳定的姿态，精准地停留在预定的位置。这些船舶的秘诀何在？

答案就是——动力定位系统

（Dynamic Positioning System， 简称DP系统）

Part 01.

DP系统简介

动力定位系统

DP系统操作台

DP系统是由多元设备构成用于提高船舶操纵性能的船舶自动化控制系统,可以将其定义为：完全使用推力实现船位和船艏向自动控制的船舶系统。

常见DP系统控制台

简而言之，DP系统是一种自动定位和控制船首向的计算机系统，也是船舶在深海作业中的“稳定器”。它利用推力器产生的推力，与风、浪、流等自然力量进行较量，使船舶能够保持在预定的位置，甚至在海况恶劣的情况下也能稳定作业，其定位成本不会随着水深增加而增加，并且操作也比较方便。

Part 02.

DP系统的系统组成

动力定位系统

广义的DP系统，包含动力定位船舶需要装备的、用于动力定位的全部设备，主要由以下子系统构成： 动力系统、推动系统、DP控制系统。

DP系统主要组成

典型DP系统组成简图

常见DP系统简化框图

Part 03.

DP系统的分级与性能

动力定位系统

IMO（ 国际海事组织）根据动力定位系统的功能和冗余度，将其划分了DP1、DP2、DP3三个等级标准。 其中DP3级动力定位系统的级别最高，性能最先进。

DP设备等级

DP1

没有冗余设计，系统出现单一故障就会导致位置漂移，适用于较为温和的海况。

DP2

拥有系统和设备的充分冗余，动态组件出现任何单一故障不会导致位置漂移，动态组件包括：发电机、推进器、配电板、遥控阀等；但通常静态部件（包括电缆、管道 、手动控制的阀门等）发生故障可能会发生位置漂移，能在更恶劣的海况下保持作业稳定性。

DP3

拥有系统和设备的充分冗余，动态和静态组件出现任何单一故障不会导致位置漂移，这里的单一故障除上述DP2所列单一故障外,还包括由于进水或者火灾导致的水密舱室和防火分隔舱室内各种组件的故障，是针对极端海况下的特殊需求而设计的。

世界主要船级社相应的DP船级符号

CCS（中国船级社）各DP等级对设备的配备要求

Part 04.

DP系统工作原理

动力定位系统

众所周知，在海上航行的船舶，除了受到本身推进器的推力作用以外，还要受到 风、浪和海流的外力作用，从而产生6个自由度的运动，即 纵荡、横荡、垂荡三个平动运动和 纵摇、横摇及艏摇三个转动运动。

DP控制系统根据艏向传感器、风传感器、垂直运动传感器测得的外部环境数据，计算出船舶或平台所受的扰动外力，然后由此外力与测量所得的位置参考数据，计算得到保持船位所需的作用力。控制器再通过推力分配解算出转速、方向角、舵角以及螺距等指令，发送到各个推进器单元，产生推力使得船舶或平台尽可能靠近所希望的位置，从而达到艏向控制、定位控制和航迹控制的目的。

船舶六自由度运动

Part 05.

DP系统的应用

动力定位系统

DP系统应用广泛且前景广阔，以“海巡08”轮为例进行说明。作为我国海事系统首艘具备深远海测量功能的大型测量船，“海巡08”轮满足 DP2级动力定位要求，能在传感器的精度和推进器的反应时间合适的情况下，在2.0米有义波高、2.0节流、6级风时实现定点、定位和定向要求，使船舶在4级海况下稳定航向，定位精度控制在0-3米以内，满足超短基线定位、深水声速剖面仪测量及水下机器人收放等特殊作业需求。

DP系统作业场景

DP系统凭借其高精度定位、良好灵活性及不受海深限制等优势，不仅在海道测量船中得到应用，还广泛服务于ROV(水下机器人)作业、钻井船、起重机船、科考船、海底电缆铺设及海上浮式生产储卸油装置（FPSO）等多种海洋作业场景。

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