繆燕華，吳斐文

（708研究所，上海 200011）

0 概 述

動(dòng)力定位（Dynamic Positioning，DP）船舶是指僅使用推力器的推力來(lái)保持其自身位置和艏向的船舶。DP技術(shù)誕生于 1960～1970年代世界油氣開(kāi)發(fā)快速發(fā)展時(shí)期，在鉆井平臺(tái)和工程船上得到應(yīng)用。經(jīng)過(guò)近 50年的發(fā)展和提高，現(xiàn)今已是一門較成熟的技術(shù)。近年來(lái)我國(guó)已建或在建的DP船舶船型有：半潛鉆井平臺(tái)、海洋調(diào)查船、海洋監(jiān)察船、綜合科考船、鉆井船、平臺(tái)供應(yīng)船、起重打撈船、起重鋪管船、半潛船、救生船、布纜船、航標(biāo)船、多功能工程船等。

作為船舶總體設(shè)計(jì)者，在開(kāi)發(fā)研制需要采用DP的新船型時(shí)，應(yīng)如何著手開(kāi)始工作，并處理好有關(guān)DP船舶中相互之間有著復(fù)雜的辨證關(guān)系的系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。因?yàn)?，這是一項(xiàng)牽涉到包括船舶使命分析、環(huán)境條件調(diào)查、總體布置原則、設(shè)備能力估算、DP能力分析、單故障模式確定及槳、機(jī)、電系統(tǒng)的合理匹配等多方面的多專業(yè)的研究工作。

在經(jīng)過(guò)了多型DP船舶的開(kāi)發(fā)研究后，總結(jié)出了有關(guān)DP船舶設(shè)計(jì)的程序和原則，其DP船舶設(shè)計(jì)程序如圖1所示。

1 DP系統(tǒng)設(shè)備等級(jí)分析

國(guó)際海事組織（IMO）對(duì)DP規(guī)定了3種設(shè)備等級(jí)：1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)。各國(guó)船級(jí)社據(jù)此制定了各自的等級(jí)和入級(jí)符號(hào)。

圖1 DP船舶設(shè)計(jì)程序

中國(guó)船級(jí)社（CCS）規(guī)定了DP-1、DP-2、DP-33種入級(jí)附加標(biāo)志，完全對(duì)應(yīng)了IMO的3種設(shè)備等級(jí)。DP-1附加標(biāo)志的船舶，可在規(guī)定的環(huán)境條件下自動(dòng)保持船舶的位置和艏向并設(shè)有單獨(dú)的集中手動(dòng)船位控制和自動(dòng)首向控制，無(wú)需冗余設(shè)計(jì)，即單個(gè)重要設(shè)備故障時(shí)不考慮保持其功能。DP-2附加標(biāo)志的船舶，在出現(xiàn)單個(gè)故障（不包括1個(gè)艙室或幾個(gè)艙室的損失）后可在規(guī)定的環(huán)境條件下在規(guī)定的作業(yè)范圍內(nèi)自動(dòng)保持船舶的位置和艏向，其設(shè)計(jì)有冗余要求，但僅針對(duì)設(shè)備本身，故障設(shè)備可通過(guò)操作進(jìn)行轉(zhuǎn)換。DP-3附加標(biāo)志的船舶，在出現(xiàn)任一故障（包括由于失火或浸水造成1個(gè)艙室的完全損失）后可在規(guī)定的環(huán)境條件下在規(guī)定的作業(yè)范圍內(nèi)自動(dòng)保持船舶的位置和艏向，其設(shè)計(jì)除了冗余要求之外，還要求進(jìn)行艙室分開(kāi)布置的設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)由于失火或浸水造成的1個(gè)艙室的完全損失，實(shí)際上涉及到多個(gè)設(shè)備同時(shí)失效的情況。

美國(guó)船級(jí)社（ABS）規(guī)定了 DPS-0、DPS-1、DPS-2和DPS-3共4種入級(jí)附加標(biāo)志。

挪威船級(jí)社（DNV）規(guī)定了 DYNPOS-T、DYNPOS-AUTS、DYNPOS-AUT、DYNPOS-AUTR、DYNPOS-AUTRO 5種入級(jí)附加標(biāo)志。

IMO的DP系統(tǒng)船舶指南（113IMO/IMO MSC circ.645）中指出，對(duì)一特殊操作所要求的船舶的設(shè)備等級(jí)，應(yīng)由船東和客戶在位置喪失后果風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上認(rèn)可。另外，主管機(jī)關(guān)或沿岸國(guó)家可對(duì)該特殊操作的這些設(shè)備的等級(jí)作出決定。

目前，DP船舶設(shè)計(jì)主要是按照船東的設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定的入級(jí)附加標(biāo)志來(lái)進(jìn)行的。對(duì)于DP2級(jí)設(shè)備和 DP3級(jí)設(shè)備，船舶設(shè)計(jì)者是采用冗余來(lái)為DP系統(tǒng)提供可靠的設(shè)備，它必須在線或立即可用。這要求[1]：

1)一個(gè)項(xiàng)目的突然故障或一個(gè)失誤的動(dòng)作不會(huì)造成非預(yù)期的位置偏移；

2)在冗余設(shè)備之間，控制轉(zhuǎn)移或服務(wù)轉(zhuǎn)移應(yīng)是平穩(wěn)的；

3)推力器不發(fā)生意外的動(dòng)作；

4)不管船舶如何復(fù)雜，應(yīng)避免單個(gè)故障；如無(wú)法避免，那么故障應(yīng)是安全的；

5)在作故障模式與影響分析時(shí)，應(yīng)考慮所有的故障模式及其影響。

2 DP環(huán)境條件分析

DP是采用多個(gè)推力器產(chǎn)生的推力來(lái)抵消外界風(fēng)、浪、流等環(huán)境條件對(duì)船的作用力而使船舶位置保持不變的高度綜合的自動(dòng)控制系統(tǒng)。船東應(yīng)首先根據(jù)船舶的工作區(qū)域和工作狀態(tài)，來(lái)確定適合船舶DP的環(huán)境條件。

在CCS鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范中對(duì)DP系統(tǒng)環(huán)境條件的要求是：對(duì)于在無(wú)限航區(qū)的船舶，環(huán)境條件應(yīng)采用一套標(biāo)準(zhǔn)的北海環(huán)境狀態(tài)；對(duì)于在有限航區(qū)的船舶，選擇環(huán)境條件時(shí)，應(yīng)考慮船舶作業(yè)海域的主要環(huán)境狀態(tài)的長(zhǎng)期分布。關(guān)于北海環(huán)境狀態(tài)，在DNV船舶入級(jí)規(guī)范的DP系統(tǒng)中提出了環(huán)境規(guī)律性數(shù)（Environmental Regularity Numbers，ern或ERN）的概念。其定義為船舶的位置保持能力是按照環(huán)境規(guī)律性數(shù)的概念進(jìn)行計(jì)算的。ern代表環(huán)境力和推力器輸出的靜態(tài)平衡。ern是用北海中選定位置的天氣統(tǒng)計(jì)來(lái)定量的表示，該天氣船的位置在“M”。因此，這個(gè)天氣統(tǒng)計(jì)結(jié)果實(shí)際上反映了北海環(huán)境狀態(tài)，在動(dòng)力定位能力分析中，就用這個(gè)天氣統(tǒng)計(jì)的概率作為環(huán)境條件的參數(shù)。由風(fēng)、浪、流產(chǎn)生的環(huán)境力用公認(rèn)的方法進(jìn)行計(jì)算，也可考慮用船模試驗(yàn)來(lái)確定。ern是假定風(fēng)、浪、流同時(shí)施加的力，其中流是取一個(gè)常數(shù)0.75m/s（1.5kn），風(fēng)和浪考慮相同概率的量值見(jiàn)表1所列[2]，與ern數(shù)相對(duì)應(yīng)。ern的格式是一列3個(gè)數(shù)字，即表1中的P值，范圍從0到99，即ern(a,b,c)。第1個(gè)數(shù)字代表所有的推力器最佳使用時(shí)；第2個(gè)數(shù)字代表單個(gè)推力器故障的最小影響時(shí)；第3個(gè)數(shù)字代表單個(gè)推力器故障的最大影響時(shí)[2]。例如：ern（93，60，41），表示了動(dòng)力定位能力在推力器有不同的使用工況時(shí)所適應(yīng)的不同的天氣環(huán)境參數(shù)。

表1 ern 風(fēng)和浪的統(tǒng)計(jì)值

DP能力分析時(shí)，可以按設(shè)計(jì)任務(wù)書要求的環(huán)境條件或ern環(huán)境進(jìn)行計(jì)算。

3 推力器配置分析

3.1 主推進(jìn)器及DP推力器型式

主推進(jìn)器一般包括吊艙式（POD）推進(jìn)器、全回轉(zhuǎn)（Z型或L型）舵槳推進(jìn)器和尾軸推進(jìn)器+舵3種型式。

DP推力器一般包括側(cè)向推力器和可伸縮型全回轉(zhuǎn)舵槳推力器。

目前在DP船舶中較多地采用全回轉(zhuǎn)舵槳推力器，此型式的推力器兼有槳與舵的作用，舵角可達(dá)到±180°，槳的推力作用方向在 360°范圍內(nèi)均能夠全力輸出，定位作用最強(qiáng)。在將DP作為船舶主要且長(zhǎng)期運(yùn)行的工況時(shí)，舵槳推力器顯然是首選的型式。

3.2 初估主推進(jìn)器及推力器功率

主推進(jìn)器按有無(wú)自由航行航速要求進(jìn)行功率初估，無(wú)自由航行航速要求是指船舶只需較低的航速能力在工作區(qū)域內(nèi)機(jī)動(dòng)，而當(dāng)需較長(zhǎng)距離調(diào)遣時(shí)則采用拖航的方式。

DP推力器按多種型式推力器的不同數(shù)量、位置及功率配置論證來(lái)選擇，并根據(jù)仿真分析和模型試驗(yàn)的結(jié)果加以調(diào)整。

推力器的數(shù)量和功率配置應(yīng)滿足在規(guī)定的環(huán)境條件下，推力器系統(tǒng)能提供足夠的橫向和縱向推力以及控制艏向的轉(zhuǎn)向力矩。DP-2和DP-3附加標(biāo)志的船舶推力器要求有冗余，即任意一個(gè)推力器發(fā)生故障時(shí)，仍有足夠的橫向和縱向推力以及控制艏向的轉(zhuǎn)向力矩，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)采用增多推力器的數(shù)量和增加功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

國(guó)際海事承包商協(xié)會(huì)（IMCA）的M103要求，對(duì)所有推力器，必須考慮其響應(yīng)速度、效率和干擾，且其布置應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)，即使在最壞故障發(fā)生后仍能平衡配置。

基于上述這種設(shè)計(jì)考慮，往往在船舶的前后左右四個(gè)角上集中較多的推力器，并由于水動(dòng)力效應(yīng)，在船體的某個(gè)范圍內(nèi)有時(shí)出現(xiàn)推力器的推力失效現(xiàn)象，致使其功率有所損失，故在DP能力分析中需考慮此影響。

3.3 主推進(jìn)器的螺旋槳設(shè)計(jì)

在自由航行主推進(jìn)器兼做DP推力器時(shí)，該螺旋槳處于兩種負(fù)荷工況。由于變頻調(diào)速系統(tǒng)所特有的恒功率調(diào)速特性，完全兼顧轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的反比例工況的變化，所以能在兩個(gè)不同工況時(shí)均能輸出額定功率，達(dá)到動(dòng)力上的完美配置。而螺旋槳設(shè)計(jì)上則較難做到完全兼顧，一般以船舶的主要工況為主來(lái)設(shè)計(jì)。如以DP工況為主，則該螺旋槳發(fā)出的推力必須滿足DP能力分析中所規(guī)定的數(shù)值；而處于船舶自由航行工況時(shí)，則用提高轉(zhuǎn)速的方式來(lái)吸收盡可能大的功率以滿足盡可能高的航速要求。如以自由航行工況為主，則以滿足航速要求來(lái)設(shè)計(jì)螺旋槳，因此螺旋槳的參數(shù)是以電動(dòng)機(jī)的額定功率和額定轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)來(lái)決定的；而處于DP工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩因不能過(guò)載而只能被迫運(yùn)行在比額定轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速值上，電動(dòng)機(jī)就達(dá)不到滿功率運(yùn)行。當(dāng)然也可進(jìn)行兼顧兩種工況的螺旋槳設(shè)計(jì)，雖然不理想，但也能基本適應(yīng)兩種工況的要求。

4 全船電力負(fù)荷及電力系統(tǒng)單線圖分析

4.1 初估電力負(fù)荷

4.1.1 確定船舶作業(yè)工況分類

動(dòng)力定位船舶在進(jìn)行DP操作時(shí)總是伴隨有船舶特有的作業(yè)，這種作業(yè)可能還有幾種工況，每種工況中使用了不同的作業(yè)設(shè)備。因此，首先必須確定每艘DP船舶的作業(yè)工況及其相應(yīng)用電設(shè)備的分類。

在確定某種工況時(shí)，需要了解哪些設(shè)備需要同時(shí)工作，分析其負(fù)荷狀態(tài)及負(fù)荷系數(shù)，包括在這種工況中推力器的不同需求。依次可列出全船完整的工況類別以便分類計(jì)算電站的用電負(fù)荷。

4.1.2 確定DP時(shí)各推力器的負(fù)荷系數(shù)

推力器作為DP系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用它所發(fā)出來(lái)的巨大能量來(lái)抵消海洋環(huán)境力對(duì)船舶的作用。它的總裝置功率數(shù)十分可觀，因而動(dòng)力裝置也必須為它提供充足的能源，它將是船舶電力負(fù)荷的主要成分。

然而，在初估推力器的功率后進(jìn)行的電力負(fù)荷估算中，應(yīng)取多大的推力器負(fù)荷系數(shù)成為一個(gè)很重要的因素。通過(guò)多型DP船舶的開(kāi)發(fā)研究后，可初步確定如下的原則：

1)在作DP能力分析前，推力器的負(fù)荷系數(shù)可暫定為 0.9，若其中有主推進(jìn)器且兼有自由航行推進(jìn)功能時(shí)，該主推進(jìn)器負(fù)荷系數(shù)可暫定為0.7；

2)在作DP能力分析后，可按其分析結(jié)果來(lái)判斷（一種是環(huán)境條件承受極限值與要求值的差距，另一種是指定環(huán)境條件下推力器的使用系數(shù)值），推力器的功率可相應(yīng)調(diào)整（對(duì)前者是減小差距，對(duì)后者是趨近于100%）。按照調(diào)整的幅值可重新確定負(fù)荷系數(shù)后作電力負(fù)荷估算（詳見(jiàn)5.2節(jié)說(shuō)明）。

4.1.3 初估除推力器負(fù)荷之外的其他用電負(fù)荷

除推力器負(fù)荷之外的其他用電負(fù)荷包括：推進(jìn)輔助機(jī)械、專用工作機(jī)械、機(jī)艙輔機(jī)、空調(diào)、通風(fēng)、冷藏、日用生活用電、觀通導(dǎo)航等，一般按母型船或按常規(guī)設(shè)計(jì)估算即可。

4.1.4 確定優(yōu)化的發(fā)電機(jī)組功率和數(shù)量

在對(duì)全船的用電負(fù)荷進(jìn)行初步估算后，即可初步確定發(fā)電機(jī)組的數(shù)量和功率，在此基礎(chǔ)上，估算發(fā)電機(jī)組在不同工況下的負(fù)荷率，并綜合各工況下的負(fù)荷情況對(duì)發(fā)電機(jī)組的功率和數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化。DP-2和DP-3附加標(biāo)志的船舶要求發(fā)電機(jī)組冗余，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)采用增多發(fā)電機(jī)組數(shù)量和增加發(fā)電機(jī)組功率來(lái)實(shí)現(xiàn)，以保證在缺少任意一臺(tái)發(fā)電機(jī)組時(shí)，余下的發(fā)電機(jī)組功率仍能滿足動(dòng)力定位工況的要求。

4.2 初定電力系統(tǒng)單線圖

4.2.1 確定各級(jí)電壓

電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)是由單個(gè)設(shè)備的功率及電網(wǎng)的短路容量?jī)蓚€(gè)方面所決定的，即由配電板斷路器的額定電流等級(jí)和分?jǐn)嗄芰Φ拇笮?lái)決定；實(shí)際上只能由分?jǐn)嗄芰?lái)決定，因?yàn)樵谧畲蠓謹(jǐn)嗄芰Φ南拗葡?，單個(gè)設(shè)備功率不可能達(dá)到其極限（系統(tǒng)中不會(huì)只有這一個(gè)設(shè)備）。低壓690V開(kāi)關(guān)最大額定電流為6300A，分?jǐn)嗄芰ψ畲鬄?00kA，短路容量最大為119MVA。根據(jù)斷路器的分?jǐn)嗄芰Γ娋W(wǎng)容量大于10000kW時(shí)已超出低壓690V范圍，一般選用中壓。超過(guò)1kV直到15kV均是船舶允許采用的中壓電壓等級(jí)，每個(gè)電壓等級(jí)的極限短路容量見(jiàn)表2，中壓電網(wǎng)的容量最大將是低壓的11倍。

表2 中壓電網(wǎng)短路容量 MVA

4.2.2 確定發(fā)電機(jī)及匯流排結(jié)構(gòu)型式

DP-1無(wú)需考慮單故障時(shí)發(fā)電機(jī)的冗余和對(duì)動(dòng)力定位能力的保證，一般匯流排設(shè)為二段式即可，不需考慮發(fā)電機(jī)在兩段匯流排之間的轉(zhuǎn)換。

DP-2和DP-3要求需滿足在最壞的單故障時(shí)對(duì)定位能力的保持。因?yàn)閱喂收蠣顩r中包括配電板匯流排的故障，這既牽涉到匯流排上供電的發(fā)電機(jī)，又關(guān)系到對(duì)推力器的饋電。匯流排設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這兩方面的組合失效對(duì) DP能力的影響。DP-2和DP-3匯流排一般采用多段式（3段～6段較多見(jiàn)，一般不轉(zhuǎn)換或個(gè)別轉(zhuǎn)換）、2段+轉(zhuǎn)換式（轉(zhuǎn)換較多）、多段+轉(zhuǎn)換式（轉(zhuǎn)換較少）[3]；匯流排分段兩端之間的連接必須使用斷路器并設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)，即使在同一組配電板結(jié)構(gòu)內(nèi)也需配置2臺(tái)斷路器，因?yàn)楸仨毧紤]斷路器本身的故障。

4.2.3 推力器饋電

對(duì)于 DP-1船舶，推力器一般均衡地由分段匯流排的2段饋電即可。而DP-2和DP-3船舶，由于需滿足在最壞單故障時(shí)的定位能力，推力器需按照布置位置的不同以及發(fā)生單故障時(shí)對(duì)定位能力影響最小的情況，由各分段匯流排合理均衡地饋電。

4.2.4 其他設(shè)備的饋電

其他設(shè)備，不管是中壓設(shè)備還是低壓設(shè)備一般由分段匯流排對(duì)稱饋電。對(duì)于DP-2和DP-3船舶的多段匯流排型式，為推進(jìn)器服務(wù)的輔助設(shè)備，一般按各自推進(jìn)器分開(kāi)并由同段匯流排或?qū)?yīng)的低壓匯流排饋電，如推力器饋電設(shè)有轉(zhuǎn)換，則其輔助設(shè)備的饋電也應(yīng)相應(yīng)轉(zhuǎn)換，這樣可保證在發(fā)生艙室損失故障時(shí)不致造成更大的影響。

5 DP能力分析

5.1 DP能力分析基本要求

DP能力分析一般由有資質(zhì)的公司或供應(yīng)商承擔(dān)，它需要的信息主要包括：

1)船舶總布置圖及相關(guān)參數(shù)；

2)推力器布置位置、類型和功率、數(shù)量；

3)環(huán)境條件；

4)船舶外力（如鋪管力、布纜力等）；

5)DP設(shè)備等級(jí)；

6)DP工況類型及組合；

7)電力系統(tǒng)單線圖；

8)功率限制情況；

9)DP-2和DP-3提供不同組合下的單故障分析要求。

IMCA對(duì)DP能力分析有一份指導(dǎo)性文件，即IMCA M140 Rev.1 DP性能曲線圖的技術(shù)說(shuō)明書。該文件規(guī)定了風(fēng)、浪、流的計(jì)算公式。

性能曲線圖表用極坐標(biāo)形式顯示，表示出在0～360°范圍內(nèi)各個(gè)方向上的極限環(huán)境條件或指定環(huán)境條件下推力器的使用系數(shù)。

性能曲線圖表上不顯示DP船舶的偏移。它們顯示可能發(fā)生的環(huán)境極限，在此極限內(nèi)，如由于正常的外部干擾力產(chǎn)生偏移時(shí)，DP船舶能有效地回復(fù)到想要的位置。船舶偏移取決于環(huán)境條件、控制系統(tǒng)的調(diào)整和位置基準(zhǔn)的精度。

IMCA M103文件要求在最低限度條件下工作在所定義的安全工作極限內(nèi)的DP船舶必須記錄船舶的偏移，并開(kāi)發(fā)制作出在這些條件中的船舶“腳印痕跡”。同時(shí)要求控制系統(tǒng)提供在線性能曲線圖表。該文件對(duì)DP系統(tǒng)定義為：能將一艘在直到額定的環(huán)境狀態(tài)中工作的船舶可靠地保持位置。這樣，離船舶運(yùn)動(dòng)（縱蕩、橫蕩和艏搖）的最大偏移和位置控制系統(tǒng)的精度（DP腳印痕跡），就等于或小于進(jìn)行工作時(shí)臨界偏移的一半[1]。

5.2 DP能力分析結(jié)果的應(yīng)用

5.2.1 100%推進(jìn)功率使用的環(huán)境條件能力極坐標(biāo)圖

可分析其最小定位能力的方位及風(fēng)速承受極限值，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)防止DP能力失效的薄弱方位的風(fēng)及流的警戒具有指導(dǎo)意義，并可調(diào)整推力器布置及功率。

5.2.2 指定環(huán)境條件下的推力器推力使用系數(shù)極坐標(biāo)圖

可分析各個(gè)推力器的功率使用情況，即其負(fù)荷系數(shù)的準(zhǔn)確值，可校準(zhǔn)電力負(fù)荷估算中的負(fù)荷系數(shù)，重新計(jì)算發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率，對(duì)發(fā)電機(jī)的功率進(jìn)行調(diào)整或變更推力器的額定功率。

5.2.3 調(diào)整后的重新分析

在調(diào)整推力器布置及功率的情況下，反饋給動(dòng)力定位能力分析的承擔(dān)方重新進(jìn)行結(jié)果分析。

5.2.4 DP-2和DP-3單故障時(shí)分析結(jié)果

檢查是否符合所要求的故障情況分析，出現(xiàn)不滿足時(shí)，相應(yīng)作出上述類似的調(diào)整重新進(jìn)行分析。

按照滿意的動(dòng)力定位能力結(jié)果分析，對(duì)推力器及電力系統(tǒng)作出必要調(diào)整后進(jìn)入常規(guī)的深化設(shè)計(jì)。

6 DP船舶槳、機(jī)、電綜合分析

將DP能力分析的結(jié)果與之前對(duì)槳、機(jī)、電的初估的設(shè)計(jì)作一比較，可以得出：

1)能力足夠。就看富裕量是否恰當(dāng)。如過(guò)大，則是推力器功率過(guò)大或是數(shù)量過(guò)多。一種措施是減小推力器功率或數(shù)量，這樣會(huì)減小電力負(fù)荷降低裝機(jī)容量。另一種措施是提高環(huán)境條件，使船舶適應(yīng)范圍更廣或工作能力更強(qiáng)。

2)能力不夠。就要分析是局部方向上的還是總體上的，是推力器功率過(guò)小還是數(shù)量過(guò)少或者布置不當(dāng)。辦法之一是增大推力器功率或數(shù)量，這樣需增加電力負(fù)荷提高裝機(jī)容量。辦法之二是降低環(huán)境條件，或是設(shè)備等級(jí)。

總之，在 DP能力分析完成以后，都要對(duì) DP船舶的槳、機(jī)、電的合理匹配作一綜合分析。其中涉及到技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性能，甚至船舶使命。因此，這也是圖1中在DP船舶槳、機(jī)、電綜合分析后，可能會(huì)反饋到最初的3個(gè)程序中去作重新的設(shè)計(jì)的原因。

7 故障模式與影響分析（Failure Modes & Effects Analyses，F(xiàn)MEA）

DP-1附加標(biāo)志的DP船舶由于不需考慮單故障時(shí)的定位能力，不需進(jìn)行FMEA，而DP-2和DP-3附加標(biāo)志的船舶由于有冗余的設(shè)計(jì)要求，需作出FMEA報(bào)告并送船級(jí)社審查。

FMEA應(yīng)盡可能詳細(xì)地包括所有系統(tǒng)的主要部件，如電力系統(tǒng)故障、燃油系統(tǒng)故障、冷卻水系統(tǒng)故障、控制空氣系統(tǒng)故障、推力器系統(tǒng)故障、DP控制系統(tǒng)故障、DP計(jì)算機(jī)故障、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)故障、通風(fēng)系統(tǒng)故障等等。

IMCA 有一個(gè)關(guān)于 FMEA的重要出版物，即IMCA M166 FMEA指南，該文件詳細(xì)規(guī)定了對(duì)FMEA的具體要求，這是最經(jīng)典的文件。此外，IEC 60812系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)——FMEA程序、IMO MSC circ.645 動(dòng)力定位系統(tǒng)船舶指南、各國(guó)船級(jí)社的規(guī)范中也都有具體要求可以參照。IMCA M103動(dòng)力定位船舶設(shè)計(jì)和操作指南中更是規(guī)定了對(duì)所有DP船舶適用的原則和9種具體船型的不同要求。

DP船舶操作員對(duì)于故障模式所采取的響應(yīng)，應(yīng)在船舶預(yù)定的操作方案的操作手冊(cè)中反映出來(lái)。

FMEA是一個(gè)有生命力的文件，應(yīng)定期進(jìn)行審查，并且執(zhí)行IMCA M178 FMEA管理指南的具體要求。

由 FMEA分析出來(lái)的船舶各系統(tǒng)中的缺陷應(yīng)作改進(jìn)修正。一般很少出現(xiàn)DP能力分析后反饋到最初程序中去的可能。但對(duì)DP船舶槳、機(jī)、電各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的局部出現(xiàn)調(diào)整是可能的，所以它的反饋是小范圍的。

8 DP系統(tǒng)設(shè)備配置

按DP入級(jí)附加要求進(jìn)行DP系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)及控制型式的選擇以及傳感器的配置，原則上按照相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范要求進(jìn)行，不同的船級(jí)社略有區(qū)別，對(duì)位置參考系統(tǒng)應(yīng)按照船舶工作性質(zhì)選用相應(yīng)合適的類型。表3為CCS對(duì)DP系統(tǒng)的布置要求。

表3 動(dòng)力定位系統(tǒng)的布置

IMCA M103文件中特別提到了DP系統(tǒng)設(shè)備配置的兩個(gè)問(wèn)題：

1)每艘DP船舶必須有一本專門針對(duì)DP系統(tǒng)以及船東或操作員進(jìn)行操作實(shí)踐的操作手冊(cè)。它必須覆蓋船舶按此設(shè)計(jì)和可能使用的所有工作。它必須包括但不限于的內(nèi)容是：① 性能曲線圖表；②試驗(yàn)數(shù)據(jù)；③ 工作剖面圖和設(shè)備性能；④ DP狀態(tài)，警戒；應(yīng)急響應(yīng)和程序；⑤ 責(zé)任和通信；⑥ DP系統(tǒng)的途徑，設(shè)定，核對(duì)和試驗(yàn)；⑦ 報(bào)告和記錄；⑧ DP腳印痕跡；⑨ 人員配備。

2)對(duì)所有DP船舶，至少有3個(gè)級(jí)別DP警戒狀態(tài)：① 綠色——正常操作狀態(tài)：足夠的設(shè)備在線，以符合在所標(biāo)明的安全工作極限內(nèi)所要求的性能。② 黃色——DP降級(jí)狀態(tài)：通常，這是冗余DP設(shè)備中一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目已失效的狀態(tài)，正在超越安全工作極限或可能艏向或位置的偏移。③ 紅色——DP應(yīng)急狀態(tài)：位置喪失或位置喪失不可避免的狀態(tài)。

[1]M103 IMCA[S]. Rev.1，2007.

[2]Dynamic Positioning Systems. Part 6 Chapter 7, Rules For Classification of Ships[S]. 2003.

[3]畢雨佳，吳斐文. DP-2/DP-3船舶電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].上海造船，2008，(4)∶ 59-63.