淺析動力定位及操作手取證

李英明

(交通運輸部上海打撈局 上海 200090）

0 引言

隨著動力定位技術（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這個名稱對我們來說已經(jīng)不再陌生，筆者在不同類型的動力定位船上擔任船長和 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動力定位的認識和理解，讓國內(nèi)更多對 DP技術及作業(yè)感興趣的朋友參與和加入到我們的DP隊伍中來。

1 動力定位（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用技術，主要是隨著上世紀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。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已經(jīng)無法滿足深水作業(yè)的要求，DP技術將會更加廣泛地被運用到作業(yè)環(huán)境惡劣，水深較深的作業(yè)區(qū)域，這也為 DP技術新的發(fā)展和更廣泛地運用提供了新的機遇。

目前，利用DP船的特有功能和技術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，平臺供應，海底電纜敷設，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，重大件貨物轉運，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)量的船舶設備擁有精確控制和移動船位能力的整合系統(tǒng)。DP可以定義為：一種通過主動推進手段專門自動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，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)部不同的構成，可以如圖1 所示把系統(tǒng)分成六個部分。

（1）控制部分：包括駕駛室控制臺和電腦系統(tǒng)。

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

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

（4）推進器系統(tǒng)：主要是一些動力執(zhí)行機構和設備如主推進器、舵、側推，全回轉推進器，推進器控制器等等。

（5）環(huán)境因素參考系統(tǒng)：主要有風向風速儀，垂直參考系統(tǒng)（VRU），運動參考系統(tǒng)(MRU)。

（6）電站系統(tǒng)：包括柴油機，發(fā)電機，配電板，開關柜，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，以達到利用整個DP系統(tǒng)來精確控制，穩(wěn)定和移動船位的目的。

3 影響DP系統(tǒng)穩(wěn)定船位的船體六種自由運動模式

如圖2所示，一般情況下船體的主要自由運動有六種模式，DP穩(wěn)定船位時主要自動控制偏航，橫移和前伸后縮這三種自由運動模式，其中偏航確切地來說就是要控制艏向，所有針對這些船體自由運動而進行的控制船位的操作都是 DP操作手通過設定船艏向和船位來完成的。同時通過一種或幾種位置參考系統(tǒng)來測量船位，一個或幾個電羅經(jīng)提供船艏向信息；經(jīng)過對目前的實際船位，艏向和 DP操作人員設定的船位，艏向之間對比確認其中的誤差，DP系統(tǒng)就是通過數(shù)據(jù)處理和反饋，控制船上的動力系統(tǒng)等將這類誤差減小到最小的程度以達到精確穩(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)。譬如通過風向風速儀連續(xù)測量風力，DP控制電腦可以補償風的影響。其他的如電纜敷設時的張力影響，對外消防系統(tǒng)運轉時的反向推力影響等都可以通過儀器測量數(shù)據(jù)后由控制電腦來補償修正。

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

某些 DP作業(yè)船如挖泥船，鋪管船，電纜敷設船等需要按照預先設定的路線移動，DP操作手通過在 DP電腦里預置相關的轉向點數(shù)據(jù)，可以很方便地做到這一點。另外有時如使用ROV（水下機器人）作業(yè)時，因為ROV一直處于移動狀態(tài)中而不是在固定位置，DP操作手可以通過設定目標跟蹤功能，讓DP船和水下作業(yè)移動中的 ROV一直保持固定的距離，具體說就是如任意設定 DP船和 ROV之間的距離為 50米，當 ROV在水下往任意方向移動一米，DP船就會通過電腦控制推進系統(tǒng)自動往同樣的方向移動一米，從而達到始終和ROV保持固定相對位置的目的。

4 動力定位（DP）操作證書取證

根據(jù)我對相關情況的了解，DP操作手培訓一般分四個階段：

1）參加和按要求完成一次經(jīng)認可的 DP理論基礎和認識培訓（約一周）；

2）依照航海協(xié)會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)認可的 DP模擬操作培訓（約一周）；

4）在DP作業(yè)中按要求完成和記錄6個月的DP操作經(jīng)歷并且附有所在船船長的評價；具體見 IMCA有關 DP操作手證書的相關規(guī)定。需要強調(diào)的是，在有船長簽字的 DP記錄本（DP LOG BOOK）上對受訓者的有關評價也非常重要。

通常DP培訓機構只是讓學員做好準備以便在船上的DP操作中獲得有關知識。所以即使是完全取得 DP操作證書以后其實對于 DP操作者來說還是需要不斷地學習和積累。另外每一名DP受訓者都會被要求保存一本DP記錄本，這個記錄本將記錄整個培訓過程和進展，包括了需要學習，理解和在不同階段的實際應用問題。其中按要求參加和完成 DP基礎理論認識和模擬培訓是取證的必須要求。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部分的有關要求后船長將把受訓者推薦給負責DP發(fā)證的有關組織，并附上認為受訓者已具備在 DP船上進行DP值班的恰當?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可意見和批注。無論是鑒定DP記錄本還是推薦DP受訓者，這兩者中的任何人都要對受訓者已具備成為 DP操作手的能力完全感到滿意和認可。最后這類培訓最好也要有公司制定 DP培訓專家的認可和簽注，這對 DP操作手及早取得相關操作證書會有很大的幫助。

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

1）最少具備在DP II或III船上3個月以上或同等的DP值班經(jīng)歷，通常2個月在DP I船上的DP值班經(jīng)歷可以等同于1個月在 DP II或 III船上的 DP值班經(jīng)歷。但是這個時間規(guī)定必須包括2個月實際在DP II或III船上DP運轉時涉及的和DP操作有關的時間。

2）另外有關的工程師必須按要求完成和持有高壓電電工操作培訓證書。

5 結束語

動力定位技術在我們國家的起步和使用相對較晚，目前和國際上部分地區(qū)在技術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，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 DP技術和實際運用在我們國家進一步更好的發(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

中國船級社《動力定位系統(tǒng)檢驗指南》2002版，人民交通出版社