李英明

(交通運(yùn)輸部上海打撈局 上海 200090）

0 引言

隨著動(dòng)力定位技術(shù)（俗稱 DP）在全世界各國各種類型船舶上的大量推廣和使用，DP這個(gè)名稱對(duì)我們來說已經(jīng)不再陌生，筆者在不同類型的動(dòng)力定位船上擔(dān)任船長和 DP操作手多年，想通過這樣的方式和大家一起分享這些年來自己對(duì)動(dòng)力定位的認(rèn)識(shí)和理解，讓國內(nèi)更多對(duì) DP技術(shù)及作業(yè)感興趣的朋友參與和加入到我們的DP隊(duì)伍中來。

1 動(dòng)力定位（Dynamic positioning）的起源和發(fā)展

在全世界范圍內(nèi)，DP的誕生并且迅速成為一種成熟的實(shí)用技術(shù)，主要是隨著上世紀(jì)60年代開始海洋油氣勘探迅速增長和需求而發(fā)展起來的。早在2002年全球就約有1 000多艘具有動(dòng)力定位功能的船舶而且目前還在不斷地新建和壯大，其中多數(shù)和油氣資源的勘探及開發(fā)作業(yè)有關(guān)。隨著全球范圍和我國深海資源的發(fā)展需要，普通的拋錨定位和其他控制船位技術(shù)已經(jīng)無法滿足深水作業(yè)的要求，DP技術(shù)將會(huì)更加廣泛地被運(yùn)用到作業(yè)環(huán)境惡劣，水深較深的作業(yè)區(qū)域，這也為 DP技術(shù)新的發(fā)展和更廣泛地運(yùn)用提供了新的機(jī)遇。

目前，利用DP船的特有功能和技術(shù)可以完成很多的作業(yè)，如：海洋礦石鉆探采樣，海底安裝作業(yè)，鉆井勘探作業(yè)，海工吊裝，潛水支持，油井維修和改裝，海底管線敷設(shè)，平臺(tái)供應(yīng)，海底電纜敷設(shè)，穿梭油輪海上接駁原油，浮式采油裝置生產(chǎn)作業(yè)，水道測量，重大件貨物轉(zhuǎn)運(yùn)，環(huán)球郵輪停泊，沉船勘察打撈和清除，水雷清除，挖泥船作業(yè)，海洋科考等等。

2 DP系統(tǒng)的基本原理和組成

DP可以描述為利用一定數(shù)量的船舶設(shè)備擁有精確控制和移動(dòng)船位能力的整合系統(tǒng)。DP可以定義為：一種通過主動(dòng)推進(jìn)手段專門自動(dòng)控制船位和艏向的系統(tǒng)。

圖1

上述定義包括持續(xù)穩(wěn)定在固定位置，精確移動(dòng)，跟蹤和其他的專業(yè)定位能力。如果用一種比較形象的方法來描述 DP系統(tǒng)內(nèi)部不同的構(gòu)成，可以如圖1 所示把系統(tǒng)分成六個(gè)部分。

（1）控制部分：包括駕駛室控制臺(tái)和電腦系統(tǒng)。

（2）位置參考系統(tǒng)：其中主要的有差分定位系統(tǒng)，激光信號(hào)系統(tǒng)，水下聲納系統(tǒng)，張力鋼絲系統(tǒng)和微波信號(hào)系統(tǒng)。

（3）船艏向參考系統(tǒng)：來自一臺(tái)或多臺(tái)電羅經(jīng)的航向信號(hào)，以及其他一些綜合傳輸系統(tǒng)的信號(hào)。

（4）推進(jìn)器系統(tǒng)：主要是一些動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)和設(shè)備如主推進(jìn)器、舵、側(cè)推，全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器，推進(jìn)器控制器等等。

（5）環(huán)境因素參考系統(tǒng)：主要有風(fēng)向風(fēng)速儀，垂直參考系統(tǒng)（VRU），運(yùn)動(dòng)參考系統(tǒng)(MRU)。

（6）電站系統(tǒng)：包括柴油機(jī)，發(fā)電機(jī)，配電板，開關(guān)柜，功率管理系統(tǒng)和不間斷電源。

所有的這些系統(tǒng)都是圍繞 DP操作手這個(gè)中心，在操作手的控制指令下執(zhí)行，反饋，分析判斷，修正數(shù)據(jù)和船位等等，以達(dá)到利用整個(gè)DP系統(tǒng)來精確控制，穩(wěn)定和移動(dòng)船位的目的。

3 影響DP系統(tǒng)穩(wěn)定船位的船體六種自由運(yùn)動(dòng)模式

如圖2所示，一般情況下船體的主要自由運(yùn)動(dòng)有六種模式，DP穩(wěn)定船位時(shí)主要自動(dòng)控制偏航，橫移和前伸后縮這三種自由運(yùn)動(dòng)模式，其中偏航確切地來說就是要控制艏向，所有針對(duì)這些船體自由運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的控制船位的操作都是 DP操作手通過設(shè)定船艏向和船位來完成的。同時(shí)通過一種或幾種位置參考系統(tǒng)來測量船位，一個(gè)或幾個(gè)電羅經(jīng)提供船艏向信息；經(jīng)過對(duì)目前的實(shí)際船位，艏向和 DP操作人員設(shè)定的船位，艏向之間對(duì)比確認(rèn)其中的誤差，DP系統(tǒng)就是通過數(shù)據(jù)處理和反饋，控制船上的動(dòng)力系統(tǒng)等將這類誤差減小到最小的程度以達(dá)到精確穩(wěn)定船位的目的。

圖2

各種原因產(chǎn)生的這一系列誤差影響能直接通過其他儀器測量到，DP控制電腦通過補(bǔ)償方式可以將船位和艏向控制在可以接受的范圍內(nèi)。譬如通過風(fēng)向風(fēng)速儀連續(xù)測量風(fēng)力，DP控制電腦可以補(bǔ)償風(fēng)的影響。其他的如電纜敷設(shè)時(shí)的張力影響，對(duì)外消防系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的反向推力影響等都可以通過儀器測量數(shù)據(jù)后由控制電腦來補(bǔ)償修正。

除了保持船位和艏向，DP系統(tǒng)還可以自動(dòng)完成單獨(dú)改變船位或艏向，或同時(shí)改變船位和艏向。當(dāng)船位處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，DP操作手可以通過控制操作面板上的按鈕選擇一個(gè)新的船位，設(shè)定移動(dòng)速度來改變船位；同樣，也可以通過輸入新的艏向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度來改變艏向；根據(jù)作業(yè)需要可以任意單獨(dú)或同時(shí)改變船的位置和艏向。

某些 DP作業(yè)船如挖泥船，鋪管船，電纜敷設(shè)船等需要按照預(yù)先設(shè)定的路線移動(dòng)，DP操作手通過在 DP電腦里預(yù)置相關(guān)的轉(zhuǎn)向點(diǎn)數(shù)據(jù)，可以很方便地做到這一點(diǎn)。另外有時(shí)如使用ROV（水下機(jī)器人）作業(yè)時(shí)，因?yàn)镽OV一直處于移動(dòng)狀態(tài)中而不是在固定位置，DP操作手可以通過設(shè)定目標(biāo)跟蹤功能，讓DP船和水下作業(yè)移動(dòng)中的 ROV一直保持固定的距離，具體說就是如任意設(shè)定 DP船和 ROV之間的距離為 50米，當(dāng) ROV在水下往任意方向移動(dòng)一米，DP船就會(huì)通過電腦控制推進(jìn)系統(tǒng)自動(dòng)往同樣的方向移動(dòng)一米，從而達(dá)到始終和ROV保持固定相對(duì)位置的目的。

4 動(dòng)力定位（DP）操作證書取證

根據(jù)我對(duì)相關(guān)情況的了解，DP操作手培訓(xùn)一般分四個(gè)階段：

1）參加和按要求完成一次經(jīng)認(rèn)可的 DP理論基礎(chǔ)和認(rèn)識(shí)培訓(xùn)（約一周）；

2）依照航海協(xié)會(huì)DP值班記錄本C部分的規(guī)定具備30天的海上DP熟悉經(jīng)歷；

3）參加和按要求完成經(jīng)認(rèn)可的 DP模擬操作培訓(xùn)（約一周）；

4）在DP作業(yè)中按要求完成和記錄6個(gè)月的DP操作經(jīng)歷并且附有所在船船長的評(píng)價(jià)；具體見 IMCA有關(guān) DP操作手證書的相關(guān)規(guī)定。需要強(qiáng)調(diào)的是，在有船長簽字的 DP記錄本（DP LOG BOOK）上對(duì)受訓(xùn)者的有關(guān)評(píng)價(jià)也非常重要。

通常DP培訓(xùn)機(jī)構(gòu)只是讓學(xué)員做好準(zhǔn)備以便在船上的DP操作中獲得有關(guān)知識(shí)。所以即使是完全取得 DP操作證書以后其實(shí)對(duì)于 DP操作者來說還是需要不斷地學(xué)習(xí)和積累。另外每一名DP受訓(xùn)者都會(huì)被要求保存一本DP記錄本，這個(gè)記錄本將記錄整個(gè)培訓(xùn)過程和進(jìn)展，包括了需要學(xué)習(xí)，理解和在不同階段的實(shí)際應(yīng)用問題。其中按要求參加和完成 DP基礎(chǔ)理論認(rèn)識(shí)和模擬培訓(xùn)是取證的必須要求。為取得證書參加的 DP操作值班經(jīng)歷由所在DP船的船長鑒定后將被記錄在DP操作記錄本里。在完成記錄本 F部分的有關(guān)要求后船長將把受訓(xùn)者推薦給負(fù)責(zé)DP發(fā)證的有關(guān)組織，并附上認(rèn)為受訓(xùn)者已具備在 DP船上進(jìn)行DP值班的恰當(dāng)?shù)穆暶饕匀〉米C書。如果該船長沒有持有 DP操作證書的話有必要讓一名持證的 DP操作手在這部分寫上認(rèn)可意見和批注。無論是鑒定DP記錄本還是推薦DP受訓(xùn)者，這兩者中的任何人都要對(duì)受訓(xùn)者已具備成為 DP操作手的能力完全感到滿意和認(rèn)可。最后這類培訓(xùn)最好也要有公司制定 DP培訓(xùn)專家的認(rèn)可和簽注，這對(duì) DP操作手及早取得相關(guān)操作證書會(huì)有很大的幫助。

DP操作手在 DP I船上任職獲得的 DP證書將會(huì)備注為“受限級(jí)”。如要取消“受限級(jí)”的備注就需要做：

1）最少具備在DP II或III船上3個(gè)月以上或同等的DP值班經(jīng)歷，通常2個(gè)月在DP I船上的DP值班經(jīng)歷可以等同于1個(gè)月在 DP II或 III船上的 DP值班經(jīng)歷。但是這個(gè)時(shí)間規(guī)定必須包括2個(gè)月實(shí)際在DP II或III船上DP運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)涉及的和DP操作有關(guān)的時(shí)間。

2）另外有關(guān)的工程師必須按要求完成和持有高壓電電工操作培訓(xùn)證書。

5 結(jié)束語

動(dòng)力定位技術(shù)在我們國家的起步和使用相對(duì)較晚，目前和國際上部分地區(qū)在技術(shù)和使用上我們還有不小的差距，筆者很想通過這樣的方式，來介紹和普及DP知識(shí)，讓更多有志于DP作業(yè)的同行和朋友一起來探討和參與，共同來推動(dòng) DP技術(shù)和實(shí)際運(yùn)用在我們國家進(jìn)一步更好的發(fā)展。

IMCA M103 Rev.I December 2007------Guidelines for The Design and Operation of Dynamically Positioned Vessels

IMCA M109 Rev.I February 2004------A Guide to DP –Related Documentation For DP Vessels

IMCA M117 Rev.I February 2006------The Training and Experience of Key DP Personnel

IMCA M154 Rev.I February 2006------Power Management System Study

113IMO(IMO MSC645)------IMO Guidelines For Vessels With Dynamic Positioning Systems

中國船級(jí)社《動(dòng)力定位系統(tǒng)檢驗(yàn)指南》2002版，人民交通出版社