一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)及方法，本方案由DP1控制系統(tǒng)以及兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳和兩組定位絞車配合構(gòu)成；其中第一組全回轉(zhuǎn)螺旋槳設(shè)置在風(fēng)電施工船的船艉部，第二組全回轉(zhuǎn)螺旋槳設(shè)置在風(fēng)電施工船的船艏部，DP1控制系統(tǒng)同時控制兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳；第一組定位絞車設(shè)置在船艉部甲板上，第二組定位絞車設(shè)置在船艏部固樁架平臺上。本方案能夠快速、便捷的對風(fēng)電施工船進(jìn)行定位，且動力定位能力強(qiáng)，運(yùn)行可靠性高，可保證風(fēng)電施工船安全可靠的工作。
【專利說明】
一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種風(fēng)電施工船，具體涉及風(fēng)電施工船上的動力定位技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電施工船也是一種海上平臺。目前風(fēng)電施工船大致分為兩類:
[0003]第一類為非自航自升式風(fēng)電施工船，這類船舶比較簡單，船體就是一個簡單的駁船，靠甲板絞車拋錨定位完成移船，工作時依靠錨機(jī)定位移船，調(diào)遣靠大型拖輪拖帶。這種甲板絞車拋錨定位方案操作繁瑣、效率低且定位精度不高。
[0004]第二類為自航自升式，這類船舶配置有功率較大的推進(jìn)系統(tǒng)，配備有動力定位系統(tǒng)，工作時依靠自身舵槳動力定位系統(tǒng)進(jìn)行定位(不需拋錨)。該動力定位系統(tǒng)方案相對于甲板絞車拋錨定位方案來說具有定位時間短、效率高，也更安全，依靠自身也可航行調(diào)遣等優(yōu)點;但是現(xiàn)有的動力定位系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中存在定位能力差、定位精度不高、維修不方便等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有風(fēng)電施工船上的船舶定位技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種動力定位能力強(qiáng)、定位精度高的船舶定位系統(tǒng)；同時基于該船舶定位系統(tǒng)，還提供一種船舶定位方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]提供一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)包括DPI控制系統(tǒng)以及兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳，其中第一組全回轉(zhuǎn)螺旋槳設(shè)置在風(fēng)電施工船的船艉部，第二組全回轉(zhuǎn)螺旋槳設(shè)置在風(fēng)電施工船的船艏部，DPI控制系統(tǒng)同時控制兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳。
[0008]優(yōu)選的，所述第一組全回轉(zhuǎn)螺旋槳包括兩臺1470kW全回轉(zhuǎn)螺旋槳。
[0009]優(yōu)選的，所述兩臺1470kW全回轉(zhuǎn)螺旋槳對稱安裝在船艉靠近左右舷位置，由電機(jī)帶動，螺旋槳在導(dǎo)流管內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0010]優(yōu)選的，所述第二組全回轉(zhuǎn)螺旋槳包括兩臺SOOkW全回轉(zhuǎn)螺旋槳。
[0011]優(yōu)選的，所述兩臺SOOkW全回轉(zhuǎn)螺旋槳對稱安裝在船艏靠近左右舷位置，由電機(jī)帶動，螺旋槳在導(dǎo)流管內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0012]優(yōu)選的所述DPI控制系統(tǒng)由操作單元、控制單元、姿態(tài)儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、DGPS單元組成，所述操作單元控制連接控制單元，所述控制單元分別控制連接姿態(tài)儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、DGPS單元以及兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳。
[0013]優(yōu)選的，所述定位系統(tǒng)還包括兩組定位絞車，所述第一組定位絞車設(shè)置在船艉部甲板上，所述第二組定位絞車設(shè)置在船艏部固粧架平臺上。
[0014]優(yōu)選的，所述第一組定位絞車包括2臺定位絞車，并設(shè)置在船艉甲板上;所述第二組定位絞車包括2臺定位絞車，并設(shè)置在船艏固粧架平臺上。
[0015]基于上述的船舶定位系統(tǒng)，提供一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位方法，該定位方法首先通過DPI控制系統(tǒng)中設(shè)置好船舶將要到達(dá)的位置坐標(biāo)及艏向，接著由DPI控制系統(tǒng)通過控制兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速自動將船舶移動到指定位置并固定。
[0016]優(yōu)選的，當(dāng)DPl控制系統(tǒng)或螺旋槳故障情況下，將定位絞車控制的定位錨拋出，通過分別控制每臺絞車的張緊力將船舶移動到指定位置。
[0017]基于上述方案構(gòu)成的用于風(fēng)電施工船的船舶定位方案能夠快速、便捷的對風(fēng)電施工船進(jìn)行定位，且動力定位能力強(qiáng)，運(yùn)行可靠性高，可保證風(fēng)電施工船安全可靠的工作。
[0018]另外，本船舶定位方案成本低，且后期維修方便，實用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0019]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0020]圖1為本發(fā)明實例中DPl動力定位系統(tǒng)的示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實例中全回轉(zhuǎn)螺旋槳和甲板絞車的布置示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實例中船舶動力定位系統(tǒng)拓?fù)鋱D；
[0023]圖4為本發(fā)明實例中船舶定位系統(tǒng)的船舶動力定位能力效果圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0025]參見圖1和圖2本實例中的船舶定位系統(tǒng)采用一套DPl動力定位系統(tǒng)100和4臺40T液壓甲板絞車200相配合的方案對風(fēng)電施工船300進(jìn)行定位O。
[0026]該方案中以DPl動力定位系統(tǒng)100為主對風(fēng)電施工船進(jìn)行定位和自航;在DPl動力定位系統(tǒng)100失效的情況下，再利用4臺40T液壓甲板絞車200來完成船舶定位和移船。
[0027]參見圖1，在實現(xiàn)時，為了使船舶具備良好的動力定位能力，本方案中DPl動力定位系統(tǒng)100主要由DPl控制系統(tǒng)101以及兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳102、103配合構(gòu)成，其中第一組全回轉(zhuǎn)螺旋槳102設(shè)置在風(fēng)電施工船的船艉部，第二組全回轉(zhuǎn)螺旋槳103設(shè)置在風(fēng)電施工船300的船艏部，DPl控制系統(tǒng)同時控制兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳。
[0028]參見圖2，具體在船艉部設(shè)置兩臺1470kW全回轉(zhuǎn)螺旋槳102a、102b，船艏部設(shè)置兩臺800kW全回轉(zhuǎn)螺旋槳103a、103b。
[0029]同時，兩臺14 7 O k W全回轉(zhuǎn)螺旋槳1 2 a、1 2 b為固定螺距，4片槳葉，槳葉直徑2400mm，槳葉轉(zhuǎn)速?220rpm，對稱安裝在船艉靠近左右舷位置，由電機(jī)帶動，螺旋槳在導(dǎo)流管內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0030]兩臺800kW全回轉(zhuǎn)螺旋槳103a、103b為固定螺距，4片槳葉，槳葉直徑1800mm，槳葉轉(zhuǎn)速?220rpm，對稱安裝在船艏靠近左右舷位置，由電機(jī)帶動，螺旋槳在導(dǎo)流管內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0031]由此設(shè)置的螺旋槳推進(jìn)裝置，相對于現(xiàn)有船舶采用的艉部全回轉(zhuǎn)螺旋槳而艏部采用側(cè)推固定螺旋槳的方案，具有如下好處:
[0032]一、當(dāng)兩臺1470kW全回轉(zhuǎn)螺旋槳作推進(jìn)不足時，兩臺SOOkW全回轉(zhuǎn)螺旋槳也可參與推進(jìn)；
[0033]二、船靠碼頭時艏、艉皆可作為船頭，動作方便；
[0034]三、兩臺SOOkW全回轉(zhuǎn)螺旋槳相比側(cè)推固定槳維修方便。
[0035]參見圖3，對于本方案中的DPI控制系統(tǒng)101，主要由操作單元101a、控制單元101b、姿態(tài)儀101 C、風(fēng)速風(fēng)向儀1ld、DGPS單元1le等部分組成。
[0036]其中，操作單元1la為整個DPl控制系統(tǒng)的操作中心，形成相應(yīng)的操作指令。本實例中的操作單元包括設(shè)置在駕駛室控制臺中的操作站和便攜遙控器，以實現(xiàn)本地(駕駛室控制臺)操作和便攜遙控操作。
[0037]控制單元1lb為整個DPl控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，其與操作單元書連接連接(通過有線的方式與操作站數(shù)據(jù)連接，通過無線的方式與便攜遙控器數(shù)據(jù)連接)，控制連接四臺全回轉(zhuǎn)螺旋槳，同時與姿態(tài)儀1I c、風(fēng)速風(fēng)向儀1I d、DGPS單1I e數(shù)據(jù)連接。
[0038]該控制單元1lb在獲取到操作單元形成的操作指令后，從姿態(tài)儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、DGPS單元中實時獲取船體的姿態(tài)、風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)以及位置數(shù)據(jù)，再根據(jù)操作單元發(fā)送的操作指令，結(jié)合實時獲取的船體姿態(tài)、風(fēng)速風(fēng)向以及位置等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時計算，形成相應(yīng)的推進(jìn)控制指令，并分別控制螺旋槳推進(jìn)裝置，實現(xiàn)對船舶縱向、橫向及艏向三個運(yùn)動自由度的控制。
[0039 ]由此，通過本DPI控制系統(tǒng)1I不僅可以本地(駕駛室控制臺)操作，還可以便攜遙控，通過控制4個推進(jìn)器的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，從而能夠?qū)崿F(xiàn)船舶縱向、橫向及艏向三個運(yùn)動自由度的手動或自動控制。
[0040]與上述的DPI動力定位系統(tǒng)100配合，本方案中的4臺40T液壓甲板絞車200分為兩組，第一組定位絞車包括兩臺40T液壓甲板絞車200，對稱的設(shè)置在船艉部甲板301上，第二組定位絞車同樣也包括兩臺40T液壓甲板絞車200，兩組對稱的設(shè)置在船艏部固粧架平臺302 上。
[0041 ]本實例中的40T液壓甲板絞車200主要由定量低速大扭矩液壓馬達(dá)、墻架、減速裝置(帶齒輪罩殼)、軸、主卷筒、離合器、制動器等組成;其額定拉力(第三層)500KN，支持負(fù)載1120KN，容繩量600m。
[0042]針對分為兩組的4臺40T液壓甲板絞車200，本實例中通過一控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同控制。該控制系統(tǒng)將采用由微處理器為核心的PLC系統(tǒng)，在具體實現(xiàn)時，該控制系統(tǒng)可獨(dú)立設(shè)置或由DPl控制系統(tǒng)101中的操作單元1la和控制單元1lb配合來實現(xiàn)控制功能。
[0043]本實例中通過PLC系統(tǒng)來實現(xiàn)安全、可靠、有效的控制功能，同時將4臺甲板絞車分別設(shè)置在船艉部甲板和船艏部固粧架平臺上，減少了對甲板可用面積的占用。
[0044]基于上述方案構(gòu)成的船舶定位系統(tǒng)，應(yīng)用在風(fēng)電施工船上，可實現(xiàn)風(fēng)電施工船的動力定位和移船。
[0045]當(dāng)DPl控制系統(tǒng)及螺旋槳都正常的情況下，首先通過DPl控制系統(tǒng)中的操作單元，設(shè)置好船舶將要到達(dá)的位置坐標(biāo)及艏向；
[0046]操作單元根據(jù)設(shè)置的到達(dá)的位置坐標(biāo)及艏向信息，形成對應(yīng)的操作指令，并傳至DPl控制系統(tǒng)中的控制單元；
[0047]DPl控制系統(tǒng)中的控制單元從姿態(tài)儀、風(fēng)速風(fēng)向儀以及DGPS單元中實時獲取當(dāng)前風(fēng)電施工船的姿態(tài)信息(如船艏方向)、當(dāng)前的風(fēng)速和風(fēng)向以及當(dāng)前風(fēng)電施工船的位置等信息，控制單元從操作指令中獲取到達(dá)的位置坐標(biāo)及艏向等信息，再根據(jù)獲取到的當(dāng)前風(fēng)電施工船的姿態(tài)信息、風(fēng)速和風(fēng)向以及當(dāng)前風(fēng)電施工船的位置等信息進(jìn)行計算，確定最佳的行駛路線和方式，由此確定當(dāng)前4個螺旋槳的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，并形成對應(yīng)的控制指令；
[0048]控制單元根據(jù)形成的控制指令分別獨(dú)立的實時控制4個螺旋槳，以實時調(diào)整每個螺旋槳的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動風(fēng)電施工船以最佳的行駛路線和方式面向設(shè)定的到達(dá)位置坐標(biāo)及艏向移動。
[0049]由此，通過實時控制4個螺旋槳的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速自動將船舶穩(wěn)定、快速移動到指定位置并固定;同時根據(jù)需要也可手動操作DPl控制系統(tǒng)將船舶移動到指定位置。
[0050]當(dāng)DPl控制系統(tǒng)或螺旋槳故障情況下，可將4臺甲板絞車分別控制的定位錨拋出，通過分別控制每臺絞車的張緊力將船舶移動到指定位置。
[0051]兩種定位系統(tǒng)配合使用，不僅提高了船舶定位的效率和精度，還提高了安全性、可靠性。
[0052]本船舶定位系統(tǒng)應(yīng)用在風(fēng)電施工船上時，具有很好的動力定位能力，在浪高2.0m、表面流速2kn、4個螺旋槳全部工作的情況下，動力定位能力校核結(jié)果(達(dá)到的風(fēng)速)如圖4所不O
[0053]另外，配合船舶定位系統(tǒng)，相應(yīng)的船舶動力裝置采用四臺1800kW/690V發(fā)電機(jī)和一臺500kW/380V發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)采用MAN B&W中速(100rpm)機(jī)，其油耗192g/kW.h，比常規(guī)高速機(jī)油耗210g/kW.h明顯要低，這樣可以降低使用中的油耗成本。
[0054]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述定位系統(tǒng)包括DPI控制系統(tǒng)以及兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳;其中第一組全回轉(zhuǎn)螺旋槳設(shè)置在風(fēng)電施工船的船艉部，第二組全回轉(zhuǎn)螺旋槳設(shè)置在風(fēng)電施工船的船艏部，DPl控制系統(tǒng)同時控制兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組全回轉(zhuǎn)螺旋槳包括兩臺1470kW全回轉(zhuǎn)螺旋槳。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述兩臺1470kW全回轉(zhuǎn)螺旋槳對稱安裝在船艉靠近左右舷位置，由電機(jī)帶動，螺旋槳在導(dǎo)流管內(nèi)轉(zhuǎn)動。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述第二組全回轉(zhuǎn)螺旋槳包括兩臺SOOkW全回轉(zhuǎn)螺旋槳。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述兩臺SOOkW全回轉(zhuǎn)螺旋槳對稱安裝在船艏靠近左右舷位置，由電機(jī)帶動，螺旋槳在導(dǎo)流管內(nèi)轉(zhuǎn)動。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述DPl控制系統(tǒng)由操作單元、控制單元、姿態(tài)儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、DGPS單元組成，所述操作單元控制連接控制單元，所述控制單元分別控制連接姿態(tài)儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、DGPS單元以及兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述定位系統(tǒng)還包括兩組定位絞車，所述第一組定位絞車設(shè)置在船艉部甲板上，所述第二組定位絞車設(shè)置在船艏部固粧架平臺上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組定位絞車包括兩臺絞車，并設(shè)置在船艉部甲板上;所述第二組定位絞車包括兩臺絞車，并設(shè)置在船艏部固粧架平臺上。9.一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位方法，其特征在于，所述定位方法首先通過DPI控制系統(tǒng)中設(shè)置好船舶將要到達(dá)的位置坐標(biāo)及艏向，接著由DPl控制系統(tǒng)通過控制兩組全回轉(zhuǎn)螺旋槳的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速自動將船舶移動到指定位置并固定。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于風(fēng)電施工船的船舶定位方法，其特征在于，當(dāng)DPl控制系統(tǒng)或螺旋槳故障情況下，將定位絞車控制的定位錨拋出，通過分別控制每臺絞車的張緊力將船舶移動到指定位置。
【文檔編號】B63B21/50GK105857521SQ201610200598
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】盧益峰, 胡靈斌, 黃超, 汪崢, 陳健章
【申請人】中交第三航務(wù)工程局有限公司