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该课题于2011年11月启动,由七〇二所联合武汉船用机械有限责任公司完成。该项目研究人员研制了DP3级动力定位控制系统原理样机,进行了相应的室内试验验证,同时研制了DP1级动力定位系统工程样机,并成功进行了实船海上试验。通过该项目的研发,我国在动力定位总体设计、动力定位能力评估、多推进器推力优化分配方法、控制算法、冗余设计、动力定位数值仿真、动力定位控制系统设计开发及实船海试等方面积累了宝贵的经验。
七〇二所项目负责人介绍说:“后续课题正在准备之中,研究人员下一步将结合已有的DP1工程样机,开展DP3工程样机的研制和实船试验,并最终配套形成动力定位系统产品。”在该项目中,武汉船机承担的主要任务是动力定位系统的总体匹配设计、推进系统的工况适应性与总体布置研究等。武汉船机总设计师邱晓峰向记者介绍,该公司研究人员后续将根据应用瓶颈,开展针对性的研究工作。主要包括超大功率(5000~8000千瓦级别)全回转推进装置、吊舱推进装置、折臂式全回转推进装置、轮缘驱动推进装置等深远海海工装备推进装置研究,同时开展高精度位置传感器的研究,以及基于北斗导航系统的位置测量系统的研究。
在DP3控制系统方面,哈工程大?七〇八所?中国海洋石油工程股份有限公司研制的HDP3控制系统已经通过海试,海试结果理想,全部项目满足中国船级社规范要求?邱晓峰介绍,武汉船机作为参研单位,承担了其中的一个专题——“大功率(3500千瓦级别)全回转舵桨装置的关键技术攻关以及样机的研制”?这为DP3控制系统的产业化创造了条件?
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对于DP3系统的的供给量基本是依赖进口,根据市场数据分析2009-2014年中国船用动力定位DP3系统供给量师上涨的,具体数据见下图:
图表- 10:2009-2014年中国船用动力定位DP3系统供给量分析
2009-2014年中国船用动力定位DP3系统供给量分析302520151050供给量(套)增长率2009年2010年2011年2012年2013年2014年15171820232616.03%6.26.11.00.04%8%6%4%2%0% 中元智盛整理
国内对于船用动力定位DP3系统的需求量亦是上升的趋势的,具体数据见下图分析:
图表- 11:2009-2014年中国船用动力定位DP3系统需求量分析
2009-2014年中国船用动力定位DP3系统需求量分析50454035302520151050需求量(套)增长率30% %5 09年232010年2824.18 11年308.66 12年3721.34 13年4521.74 14年451.14%0% 中元智盛整理
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中国船用动力定位DP3系统的市场容量是处于是处于上升的趋势的,从2009年到2014年总体都是上涨的,具体数据见下图分析:
图表- 12:2009-2014年中国船用动力定位DP3系统市场容量分析
2009-2014年中国船用动力定位DP3系统市场容量分析6050403020100市场容量(套)增长率2009年2010年2011年2012年2013年2014年3132384551511.50.91.99.23%-1.07%5%0%-5 % 中元智盛整理
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第二章 船用动力定位DP系统市场运行形势分析
第一节 2010年~2014年全球船用动力定位DP系统发展回顾
船舶动力定位系统最初的应用开始于20世纪60年代。1961年,美国壳牌石油公司的钻井船Eureka号完成下水,很快自动控制推进器的设备就进行了装船,它是由HowardShatto设计完成的。这艘船配备了一套最基本类型的模拟式控制系统,并和外部的一个张紧索参考系统相连。除了主推进器外,还在船头和船尾加装了易于操纵的推进器,船长为40m,排水量为4.5×105kg。船上装有动力定位系统后最显著标志是它具有多台推进器。在第一批动力定位船舶中,最成功最著名的是“格洛马挑战者”号船舶,该船几乎遍游地球的每一个海洋,收集到水深达6100m处的岩心,为地质学上的发现尤其是为板壳结构理论提供了大量有利证据。
第二代动力定位系统于20世纪70年代初开始形成。第二代动力定位船舶中最具有代表性的是“SEDC0445”号,该船于1971年投入营运,系统具有连续作业50天能力。“SEDC0445”号也装有多台推力装置,包括11只辅助推进器和2只主螺旋桨。与第一代动力定位系统相比,主要特点是采用了卡尔曼滤波等现代控制技术,各动力定位船舶都采用几乎相同的传感元件和数字计算机控制系统,而位置传感器则由单一型发展成综合型,在一个动力定位系统中可同时采用声学、张紧索和竖管角三种位置基准传感器,系统的各个原件都有冗余,可长期不间断地运行。
第三代动力定位系统于20世纪80年代初开始形成的,主要采用现代计算机技术和现场总线技术。经过多年的发展,动力定位系统的鲁棒性、灵活性、功能性和操作的简易性均提高到新的水平。其中典型的有Konsberg公司的SDP11系列,Navis公司的NavDP4000系列,L3公司的NMS6000系列。这些动力定位系统均具有开放性的结构,能够实现船舶位置和航向的高精度保持,广泛用于风力发电安装船、溢油回收船、平台供应船、铺管船、辅缆船、挖泥船、打桩船、半潜运输船、钻井平台、打捞船、起重船、无限区化学品船、LNG船等船舶和海洋工程领域。目前最先进的DP可以在2级流、6级风的海况下实现0.35m的位置
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定位精度,0.1°的艏向保持精度和1m的航迹保持精度。
船舶定位控制是在不断壮大的石油和天然气勘探业以及舰船作业需要的背景下于20世纪60年代初期产生,目前已经迅速发展为一项高新而成熟的技术。1980年,具有动力定位能力的船舶数量为65艘,到1985年增长到150艘,到2002年其数量超过了1000艘,目前全世界已有2000多艘具有动力定位能力的船舶。动力定位技术在军事和海洋工程领域得到了广泛应用。
第二节 2010年~2014年船用动力定位DP系统亚洲地区主要市场概况
1、日本
由于控制技术系统模型的不精确性,以及所受环境力的扰动性对船舶动力定位系统稳定性有很大的影响,因此在解决稳定性方面存在优势的H∞控制理论和鲁棒控制越来越受到了人们的关注。日本的九州(Kyushu)大学还在1:100的船模实验中验证了控制结果的有效性。
2006年,挪威Kongsberg公司的Jens-sen发表的“基于模型的流估计”和“基于能量最优的推力使用”、日本Akishima发表的“深海钻井船‘CHIKYU’的动力定位系系统”、美国Prasad、Elgamiel发表的“半潜式平台模型实验”、挪威Kongsberg公司的Halyard发表的“综合控制系统的改进方法”,都对各自动力定位控制系统的研究进行了论述。
国外生产动力定位全回转推进系统的厂家主要有英国的Rolls-Royce、荷兰的Wgrtsilg、德国的Schottel和日本的川崎。其中,Roils-Royce是国际上最大全回转推进器的生产厂家,全回转推进器的功率从900kW到5000kW,可安装在各种船型上;Wartsila、Schottel和川崎也是全回转推进器的主要生产厂家,电力驱动可达7000kW,可安装在各种船型上。
2、韩国
严格地讲,采用半自动或手动动力定位系统的船只,没有利用计算机对环境条件进行计算,都不能称为动力定位船只。由于历史(在IMO指南颁布以前已经授予了动力定位附加标志)和技术发展水平(受限于当时计算机的计算速度和
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