船舶动力定位系统控制技术的发展与展望

科技创新

随着人类向深海进军，动力定位系统（dynamic position-

ing,DP）越来越广泛地应用于海上作业船舶（海洋考察船、半

潜船等）、海上平台（海洋钻井平台等）、水下潜器(ROV)和军

用舰船（布雷舰、潜艇母船等）。它一般由位置测量系统，控制

系统，推力系统三部分构成。位置测量系统（传感器）测量当

前船位，控制器根据测量船位与期望值的偏差，计算出抗拒

环境干扰力（风、流、浪）使船舶恢复到期望位置所需的推力，

推力系统进行能量管理并对各推力器的推力进行分配，推力

器产生的推力使船舶(平台)在风流浪的干扰下保持设定的航

向和船位。动力定位系统的核心是控制技术，它标志着动力

定位系统的发展水平。

动力定位控制技术的发展

计算机技术，传感器和推进技术的发展，无疑给动力定

位系统带来了巨大的进步，但是真正代表动力定位技术发展

水平的还是控制技术的发展。至今动力定位控制技术已经经

历三代，其特点分别是经典控制理论、现代控制理论和智能

控制理论在动力定位控制技术中的应用。对应的是第一，二，

三代动力定位产品。

进入九十年代以后，智能控制方法在动力定位系统获得

广泛应用，逐步形成了第三代动力定位系统。Katebi等在

1997年,Donha和Tannuri2001年研究了基于鲁棒控制的

控制器，1998年，Thor I.Fossen做了全比例实验，采用李亚

普洛夫设计被动非线性观测器。非线性随机过程控制方法的

应用以及欠驱动控制逐渐成为研究的热点。神经网络，模糊

控制，遗传算法等等理论给动力定位系统控制器的研究开辟

了一片新的天地。

国内外常用的动力定位控制技术

1.PID控制

早期的控制器代表类型，以经典的PID控制为基础，分

别对船舶的三个自由度：横荡，纵荡，艏摇进行控制。风力采

用风前馈技术。根据位置和艏向偏差计算推力大小，然后确

定推力分配逻辑产生推力，实现船舶定位。这种方法在早期

曾取得成功。但是它有不可避免的缺陷：一是除了风前馈以

外，位置和艏向控制都不是以模型为基础的，属于事后控制，

控制的精度和响应的速度都有局限性；二是若在PID控制器

的基础上，采用低通滤波技术，可以滤除高频信号，但它却使

定位误差信号产生相位滞后。这种相位滞后限制了可以用于

控制器的相角裕量，因此滤波效果越好，则对控制器带宽和

定位精度的限制就愈大；三是PID参数难以选择，一旦海况

和船体有变化，PID参数将不得不重新选择。

2.LQG控制

Kalman滤波和最优控制相结合形成了线性二次高斯型

LQG控制（Linear Quadratic Guass），基于LQG控制的第二代

动力定位系统应用非常广泛。现代较多商用船舶的DP系统

都是采用的这种控制方式。

Kalman滤波器或扩展Kalman滤波器接收测量的船舶

运动综合位置信息，实现以下功能:1)滤除测量噪声和船舶高

频运动信号；2)给出船舶低频运动的状态估计值，该估计值

反馈提供给LQG最优控制器；3)状态递推，实时修正低频估

计值，在传感器故障无数据时，系统也能正常运行一段时间。

由于采用Kalman滤波或扩展Kalman滤波,取样和修正

能在同一个周期内完成,因而解决了控制中存在的由于滤波

而导致的相位滞后问题。LQG控制在节能、安全、鲁棒性能

上都有比较大的进步。控制精度和响应速度满足了大部分需

求。但它也有如下缺点：一是模型不够精确。动力定位系统设

计时,是在假设一系列固定的艏摇角度(一般线性化为36个

艏摇角,从0°到360°,间隔为10°)或者假设艏摇很小（采用小

角度理论）的基础上对运动方程进行线性化而获得的模型。

而实际的船舶定位过程是一个复杂的高度非线性的过程。上

述假设条件势必带来误差；二是计算工作量比较大。船舶动力定位系统控制技术的发展与展望

余培文陈辉刘芙蓉

摘要：船舶动力定位是深海开发的关键技术之一，随着海上油气生产向深海的发展，动力定位系统会更受重视，对控制技术也会提出更高的要求。本文简要介绍了动力定位控制技术的发展过程以及一些代表性的控制技术

在动力定位中的应用，包括PID控制，最优控制，模型参考自适应控制，反步法，模糊控制，神经网络等，最后

对动力定位控制技术的发展热点做了展望。

关键词：动力定位控制技术展望

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CWT中国水运2009·2

CWT 中国水运2009·2栏目编辑：黄迪

科技创新

3.模型参考自适应控制（DMRAC 控制）

为了进一步提高控制精度，改善控制系统的鲁棒性能。充分考虑动力定位的复杂非线性以及环境的不定性，许多学者采用自适应控制对动力定位系统进行了研究。比较有代表性的模型参考自适应控制（Direct Model Reference Adaptive

Control ，DMRAC 控制），自适应律的设计存在两种不同的方

法。一种为局部参数最优方法，一种是基于稳定性理论的方法。由于前者不能保证所设计系统的全局稳定性。甚至对简单的受控对象在某些输入信号的作用下，控制系统也可能丧失稳定性。后者的基本思想是保证控制器参数自适应过程是稳定的。动力定位控制器设计一般采用的是后者。

控制系统包括两个环路：内环和外环。内环是控制器和被控对象组成的反馈回路，外环负责调整控制器的参数。调整过程为：当参考输入同时加到系统和参考模型入口时，系统的输出和参考模型输出之间存在偏差，由偏差驱动自适应机构，产生适当的调节作用，改变控制器的参数，使系统输出逐渐逼近参考模型输出，当偏差趋近于0的时候，参数调整自动停止了。如果对象特性发生变化，调整过程就又重新开始。

模型参考自适应系统的主要特点是实现容易、自适应速度快，缺点是控制系统没有记忆能力，对于强烈非线性或变化非常快的情况下很难维持期望的控制性能。

4.反步法（Backstepping ）

反步法实际上是一种由前往后递推的设计方法，它的基本思想是将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统，然后为每个子系统设计部分李亚普诺夫函数(简称V 函数)和中间虚拟控制量，一直“后退”到整个系统，将它们集成起来完成整个控制律的设计。它在每一步把状态坐标的变化、不确定参数的自适应调节函数和一个已知的李雅普诺夫函数的虚拟控制系统的镇定函数等联系起来，通过逐步修正设定轨迹与实际轨迹之间的偏差，实现系统的全局调节或跟踪。使系统达到期望的性能指标。反步法中引进的虚拟控制本质上是一种静态补偿的思想，前面的子系统必须通过后面子系统的虚拟控制才能达到镇定控制的目的。在反步法设计中，最关键的是构造合理的虚拟控制器，消除不确定性的影响。

挪威理工大学在20世纪90年代做过动力定位方面的实验,Thor.I.Fossen 运用非线性观测器和输出反馈控制理论设计控制器,利用反步法从状态估计得到非线性反馈，在设计输出反馈时,用过滤后的输出值代替测量的输出值,控制器的输入就由过滤后的速度和位置估计值产生,控制效果会得到进一步的提高。同时,文中还证明了其具有李雅普诺夫大范围渐进稳定性。反步法对于高阶非线性控制有突出的优点，但是设计构造v 函数，还缺乏系统的方法。

5.模糊控制(Fuzzy Logic Control)

模糊控制的推理方式在一定程度上模仿了人的智能,是一种处理不确定性、非线性和其它不适定问题的有力工具。鉴于船舶动力定位的特点，利用模糊控制技术也变得非常适

合。Inoue 最初在单点系泊中结合了模糊控制动力定位，给出了基本的模型，用位置及位置偏差作为控制器的输入量，推进器的力作为输出量。然而，由于控制策略是预先确定的，当环境条件发生变化时，控制效果将变差。因此在模糊控制中加入自我调节功能，在系统的运动过程中根据外干扰条件自动对控制策略进行调整。

上海交通大学的李和贵等在文献中采用模糊控制对动力定位进行了仿真研究。方法是：由测量设备测量出位置坐标，经过A/D 转换为数字信号输入计算机，经处理得到地球坐标系的坐标，选定采样周期就可以计算船舶的瞬时速度值，将位置和速度的偏差模糊化，做为输入量，经过模糊推理得到模糊输出量，清晰化然后D/A 转换得到输出模拟量，驱动螺旋桨。

模糊控制有不依赖于对象的精确数学模型，抗干扰能力强，响应速度快，鲁棒性好的特点。但是一般说来模糊控制缺乏自学习和自适应的能力。

6.神经网络(Neural Network Control)

神经网络是生物神经网络的一种模拟和近似，和模糊控制一样，是智能控制的一个重要分支，比较适合不确定性和高度非线性的对象。所以也适合用来设计动力定位控制。

Pao 和Yip 在证明可用船的轨迹来导出漂移力的基础上提出一种超前一步神经网络控制器,并把它应用到动力定位中,具体做法如下：将一段时间历程的控制力及船的平

均位置作为输入，通过一个循环神经网络学习船的漂移动力学关系，以此来预测为使船在下一时刻与预定位置误差最小所需的控制力。值得注意的是控制力也包括下一时刻将要受到的波浪漂力。李定,顾懋祥等进一步发展了这种前馈控制。提出自适应神经网络控制系统，把它处理成一个优化问题。提出能量函数为位置误差平方和速度误差平方加权之和，这样超前一步的控制问题，就是寻找一矢量u(k)使得能量函数为最小。

神经网络具备容错能力强，以及自适应学习功能等一些优点。但是也存在不适合表达基于规则的知识的缺点。

热点展望

从文献分析看，关于动力定位系统控制技术的研究，今后的热点将会主要集中在以下方面:二阶波浪力的准确预测与快速补偿；多种智能控制方法融合的精度更高的控制算法；基于全面能量管理的推力分配优化；极端海况，欠驱动等非正常状态下的动力定位控制技术。

结束语

船舶动力定位是先进的海上定位技术，它与传统的锚泊方式相比，具有不受水深限制，投入撤离迅速，定位精确，机动性强等优点，对于海洋开发和海军现代化建设都具有重要意义。因此需要投入更多的，尤其是实用方面的研究，尽快缩小与国外先进水平的差距。

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动力定位船舶的非线性观测器设计

第37卷第6期　2003年6月 上海交通大学学报 JOU RNAL O F SHAN GHA I J I AO TON G UN I V ER S IT Y V o l .37N o.6　 Jun .2003　 收稿日期:2002205223 作者简介:何黎明(19762),男,浙江东阳人,博士生,主要从事船舶动力定位系统的研究.田作华(联系人),男,教授, 电话(T el .):021*********;E 2m ail :zh tian @sjtu .edu .cn 文章编号:100622467(2003)0620964205 动力定位船舶的非线性观测器设计 何黎明,　田作华,　施颂椒 (上海交通大学自动化系200030) 摘　要:针对动力定位船舶设计了一个非线性观测器,该观测器的全局收敛性通过李亚普诺夫稳定性定理得到了证明.观测器的最大优点是可以省略采用Kal m an 滤波器时线性化船舶运动方程的过程.该非线性观测器可以从附有测量噪声的输出中估计到船舶低频位置和运动速度以及环境扰动作用力,同时也能从输出信号中滤除一级波浪引起的船舶高频运动.该非线性观测器的性能通过对一动力定位船舶模型的仿真得到了验证. 关键词:动力定位;船舶;非线性观测器;滤波器中图分类号:U 661.338 文献标识码:A A Nonline a r O bs e rve r D e s ign fo r D ynam ic P os itioning S hip H E L i 2m ing ,　T IA N Z uo 2hua ,　S H I S ong 2j iao (D ep t .of A u tom ati on ,Shanghai J iao tong U n iv .,Shanghai 200030,Ch ina ) A bs tra c t :A non linear ob server w as derived fo r dynam ic po siti on ing system .T he global exponen tial stab il 2 ity of ob server w as p roven u sing L yapunov m ethods .T he m ain advan tage of the non linear design to Kal m an filter is that the k inem atic equati on s of m o ti on need no t be linearized .T he p ropo sed ob server in 2cludes an esti m ati on of bo th the low 2frequency po siti on and velocity of the sh i p from no isy po siti on m ea 2su rem en ts ,environm en tal distu rbance and w ave filering .T he si m u lati on resu lts show the excellen t perfo r 2m ance of the non linear ob server . Ke y w o rds :dynam ic po siti on ing ;sh i p s ;non linear ob server ;filter 随着人们对海洋开发和探索范围的广泛深入, 动力定位(D P )系统越来越受到人们的重视.D P 系统能够使受到海浪、流、风等作用力影响下的海洋浮式结构物保持需要的角度和位置,该系统从20世纪60年代开始已经应用在海洋船舶上.最早的设计采 用了传统的P I D 控制器级联低通或陷波滤波器的方法,80年代后,基于Kal m an 滤波器和最优控制理论的方法开始应用于D P 系统中[1～3]. 船舶在海面上的综合运动一般分为由风、流、二级波浪、推力器组成的低频运动和一级波浪组成的高频运动.由于高频运动仅表现为周期性的振荡而不会导致平均位置的改变,为了避免不必要的能量 浪费和推力器的磨损,一般从船舶测得的综合位置信号分离出低频信号进行控制.而船舶传感器系统只能提供带有测量噪声的船舶位置和艏摇角度,且运动速度不可测,必须通过状态估计得到,因此,滤波和状态估计在动力定位系统中起着非常重要的作用.目前,D P 系统中经常采用线性Kal m an 滤波器,该方法的主要缺点是必须将船舶运动的动力学方程在一些给定的艏摇角度值上线性化,一般将整个包线划分为36个工作点.对于每个线性化后的模型,再应用最优Kal m an 滤波器和反馈控制.因为系统拥有15个状态变量,所以采用上述方法时系统的在线计算量很大,而且其中的很多协方差值很难调整.

船舶动力定位系统及其控制技术

船舶动力定位系统及其控制技术 为使船舶或作业平台在海上航行或作业时更好地保持航迹或稳定在某一工作水域范围内，对船舶的定位精度提出更高的要求。阐述船舶动力定位系统的定义、组成、工作原理、研究状况及其数学模型等，指出控制技术的快速发展和智能化，使其在动力定位系统中的应用越来越广泛；分析几种不同时期基于不同控制技术的船舶动力定位控制器的原理，阐述船舶动力定位系统未来的發展趋势，从而对今后的研究起到一定的参考作用。 标签：动力定位系统；控制技术；船舶 随着海洋经济时代的到来，人们对海洋资源的需求越来越多。由于深海环境复杂多变，因而对获取海洋资源的装置定位精度要求也越来越高。传统的锚泊系统有抛起锚操作过程繁琐、定位精度和机动性差等缺陷，难以符合定位精度的要求；而船舶动力定位系统（以下简称“DP系统”）则在保持航迹或保持位置方面具有突出的优势，已被逐渐应用到海上航行船舶和作业平台上，快速发展的控制理论在DP系统中的应用，取得了很好效果。 1 DP系统概述 1.1 定义 DP系统是指不依靠外界的辅助，通过固有的动力装置来对船舶或作业平台进行定位的一种闭环控制系统，系统包括控制系统、测量系统和推进系统，控制系统是其核心。 1.2 组成 DP系统由控制系统、测量系统和推力系统组成。控制系统是整个系统的核心，对测得的信息和外界干扰信号进行处理，能够通过计算推算出抵抗外界干扰的推力，并传递给推力系统。测量系统能够获得船舶运动所需要的信息，其种类有DGPS、电罗经、张紧索系统、水下声呐系统、垂直参考系统、风力传感器等。推力系统根据控制系统计算出的推力来控制船舶。 1.3 研究状况 第1代DP系统的研发始于1960年。钻井船“Eureka”号是世界上第一艘基于自动控制原理设计的DP船舶。该船配备的DP模拟系统与外界张紧索系统相连。该船除装有主推力系统外，在还在船首和船尾装有侧推力系统，在船身底部也安装有多台推进器。第2代DP系统始于1970年，具有代表性的是“SDEC0445”号船，该船安装有多台推进器，系统的控制器采用kalman滤波等现代控制技术，且控制系统中的元件有冗余，其安全性、稳定性和作业时间均有了较大的改善和提高。第3代DP系统始于1980年。系统采用微机处理技术和Muti-bus、Vme

船舶发展开题报告散货船发展趋势

船舶发展开题报告散货船发展趋势 篇一：散货船现状及其发展趋势 1 散货船现状及其发展趋势 散货船自20世纪50年代中期出现以来，总体上保持着强劲的增长势头。在国际航运业中，散货船运输占货物运输的30%以上。由于货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，散货船运输能获得良好的经济效益，散货船已成为运输船舶的主力军。随着世界经济的发展，散货船运输仍将保持较高的增长势头。 1. 散货船发展历史 20世纪50年代以前没有专用散货船，都是用普通杂货船运输散货。粮食、水泥等散货的流动性比液体小，都有一定的休止角，因而装这些散货时在舱口围扳内装满后，舱口四周的甲板下仍留有一个棋形空档。船在海上发生横摇后，散货流向空档，形成横贯整个船宽的自由表面。出现较大横摇时散货将流向一舷，船随即横倾，在风浪中很容易发生倾覆事故［1］。据统计，20世纪50年代全世界有150余艘运送散货的船发生海损事故。为了解决这个安全问题，才逐步形成了现在广泛应用的典型专用散货船结构型式：两舷布置底边舱加高舱口围板以保证满舱，两舷布置底边舱便于清舱，

也能增加抗沉性；双层底和四个边舱区采用纵骨架式结构以保证船体总纵强度，两舷边舱之间水线附近的总纵弯曲应力很小，采用结构比较简单的横骨架式结构：两个货舱口之间的甲板不参与保证总纵强度，这里的甲板板明显地比舱口线以外的甲板板薄，骨架也减弱。典型专用散货船的出现，较好地解决了散货流动问题，改善了散货运输的安全性，使海上散货船运输进入一个新的发展阶段。在随后的几十年里散货船得到了迅速发展，1960年只有1/4的散货由单甲板承运，而自1980年以来，几乎所有的散货都由专用的散货船承运。20世纪80年代中期以后，散货船船体损伤引起的沉船事故逐渐增多，散货船的安全问题再度受到世人关注，目前已经出现了双壳体结构散货船，虽然双壳体散货船的空船重量和建造成本有所增加，但其安全、经济和运营优势越来越得到航运界的认同，散货船的双壳化己是大势所趋。 2. 散货船分类 广义的散货船包括液体散货船和干散货船；狭义的散货船是指干散货船（本文提及的散货船均指干散货船）。 散货船（干散货船）的分类方法大概有2种。 1）按载重量分 这是一种造船界最常用的分类方法。按载重量大小可

船舶动力定位系统控制技术的发展与展望

科技创新 随着人类向深海进军，动力定位系统（dynamic position- ing,DP）越来越广泛地应用于海上作业船舶（海洋考察船、半 潜船等）、海上平台（海洋钻井平台等）、水下潜器(ROV)和军 用舰船（布雷舰、潜艇母船等）。它一般由位置测量系统，控制 系统，推力系统三部分构成。位置测量系统（传感器）测量当 前船位，控制器根据测量船位与期望值的偏差，计算出抗拒 环境干扰力（风、流、浪）使船舶恢复到期望位置所需的推力， 推力系统进行能量管理并对各推力器的推力进行分配，推力 器产生的推力使船舶(平台)在风流浪的干扰下保持设定的航 向和船位。动力定位系统的核心是控制技术，它标志着动力 定位系统的发展水平。 动力定位控制技术的发展 计算机技术，传感器和推进技术的发展，无疑给动力定 位系统带来了巨大的进步，但是真正代表动力定位技术发展 水平的还是控制技术的发展。至今动力定位控制技术已经经 历三代，其特点分别是经典控制理论、现代控制理论和智能 控制理论在动力定位控制技术中的应用。对应的是第一，二， 三代动力定位产品。 进入九十年代以后，智能控制方法在动力定位系统获得 广泛应用，逐步形成了第三代动力定位系统。Katebi等在 1997年,Donha和Tannuri2001年研究了基于鲁棒控制的 控制器，1998年，Thor I.Fossen做了全比例实验，采用李亚 普洛夫设计被动非线性观测器。非线性随机过程控制方法的 应用以及欠驱动控制逐渐成为研究的热点。神经网络，模糊 控制，遗传算法等等理论给动力定位系统控制器的研究开辟 了一片新的天地。 国内外常用的动力定位控制技术 1.PID控制 早期的控制器代表类型，以经典的PID控制为基础，分 别对船舶的三个自由度：横荡，纵荡，艏摇进行控制。风力采 用风前馈技术。根据位置和艏向偏差计算推力大小，然后确 定推力分配逻辑产生推力，实现船舶定位。这种方法在早期 曾取得成功。但是它有不可避免的缺陷：一是除了风前馈以 外，位置和艏向控制都不是以模型为基础的，属于事后控制， 控制的精度和响应的速度都有局限性；二是若在PID控制器 的基础上，采用低通滤波技术，可以滤除高频信号，但它却使 定位误差信号产生相位滞后。这种相位滞后限制了可以用于 控制器的相角裕量，因此滤波效果越好，则对控制器带宽和 定位精度的限制就愈大；三是PID参数难以选择，一旦海况 和船体有变化，PID参数将不得不重新选择。 2.LQG控制 Kalman滤波和最优控制相结合形成了线性二次高斯型 LQG控制（Linear Quadratic Guass），基于LQG控制的第二代 动力定位系统应用非常广泛。现代较多商用船舶的DP系统 都是采用的这种控制方式。 Kalman滤波器或扩展Kalman滤波器接收测量的船舶 运动综合位置信息，实现以下功能:1)滤除测量噪声和船舶高 频运动信号；2)给出船舶低频运动的状态估计值，该估计值 反馈提供给LQG最优控制器；3)状态递推，实时修正低频估 计值，在传感器故障无数据时，系统也能正常运行一段时间。 由于采用Kalman滤波或扩展Kalman滤波,取样和修正 能在同一个周期内完成,因而解决了控制中存在的由于滤波 而导致的相位滞后问题。LQG控制在节能、安全、鲁棒性能 上都有比较大的进步。控制精度和响应速度满足了大部分需 求。但它也有如下缺点：一是模型不够精确。动力定位系统设 计时,是在假设一系列固定的艏摇角度(一般线性化为36个 艏摇角,从0°到360°,间隔为10°)或者假设艏摇很小（采用小 角度理论）的基础上对运动方程进行线性化而获得的模型。 而实际的船舶定位过程是一个复杂的高度非线性的过程。上 述假设条件势必带来误差；二是计算工作量比较大。船舶动力定位系统控制技术的发展与展望 余培文陈辉刘芙蓉 摘要：船舶动力定位是深海开发的关键技术之一，随着海上油气生产向深海的发展，动力定位系统会更受重视，对控制技术也会提出更高的要求。本文简要介绍了动力定位控制技术的发展过程以及一些代表性的控制技术 在动力定位中的应用，包括PID控制，最优控制，模型参考自适应控制，反步法，模糊控制，神经网络等，最后 对动力定位控制技术的发展热点做了展望。 关键词：动力定位控制技术展望 44 CWT中国水运2009·2

船用动力定位DP系统概述(报告精选)

北京先略投资咨询有限公司

船用动力定位DP系统概述 (最新版报告请登陆我司官方网站联系) 公司网址: https://www.sodocs.net/doc/3311402763.html, 1

目录 船用动力定位DP系统概述 (3) 第一节船用动力定位DP系统的定义和分类 (3) 一、动力定位DP0系统 (3) 二、动力定位DP1系统 (3) 三、动力定位DP2系统 (3) 四、动力定位DP3系统 (3) 第二节船用动力定位DP系统的市场情况 (4) 一、动力定位DP1系统的市场情况 (4) 1、全球 (4) 2、中国 (5) 二、动力定位DP2系统的市场情况 (8) 1、全球 (8) 2、中国 (8) 三、动力定位DP3系统的市场情况 (10) 1、全球 (10) 2、中国 (11) 2

船用动力定位DP系统概述 第一节船用动力定位DP系统的定义和分类 国际海事组织和国际海洋工程承包商协会将DP定义为动力定位船舶需要装备的全部设备，包括动力系统、推进器系统和动力定位控制系统。 由于海上作业船舶对动力定位系统的可靠性要求越来越高，IMO和各国船级社都对DP提出了严格要求，制定了三个等级标准。设备等级一（DP1）：在单故障的情况下可能发生定位失常。设备等级二（DP2）：有源组件或发电机、推进器、配电盘遥控阀门等系统单故障时不会发生定位失常，但当电缆、管道、手控阀等静态元件发生故障时可能会发生定位失常。设备等级三（DP3）：任何但故障都不会导致定位失常。DP的分级主要考虑设备的可靠性和冗余度，目的是对动力定位系统的设计标准、必须安装的设备、操作要求和试验程序等作出规定，保证DP安全可靠运行，并避免在DP作业时对人员、船舶、其他设备造成损害。 一、动力定位DP0系统 DP0船舶装备一套集控手动操作系统和航向自动保持的动力定位系统（DPS），能在最大环境条件下，使船舶的位置和航向保持在限定范围内。 二、动力定位DP1系统 DP1船舶装备具有自动定位和航向自动保持的动力定位系统（DPS），另外，还有一套独立的集控手动操作系统和航向自动保持的动力定位系统，能在最大环境条件下，使船舶的位置和航向保持在限定范围内。 三、动力定位DP2系统 DP2船舶装备系统具有自动定位和航向自动保持的动力定位系统（DPS），另外，还有两套独立的集控手动操作系统和航向自动保持的动力定位系统，即使船舶发生单个故障，能在最大的环境条件下，使船舶的位置和航向保持在限定范围内。 四、动力定位DP3系统 DP3船舶装备具有自动定位和航向自动保持的动力定位系统（DPS），另外， 3

国内外造船产业发展的现状及趋势分析

国内外造船产业发展的现状及趋势分析 ㈠国内外造船产业发展现状 目前全球航运业复苏不稳定，运力过剩等问题仍然突出，整个航运业再次走向低谷，世界船企在“融资难、接单难、交船难”之后又要面临“盈利难”的挑战。 2011年以来，国际造船行业倾向于购买高技术含量的船舶，以散货船和油船为代表的常规船型市场走势低迷，而以集装箱船(特别是大型超大型集装箱船)、液化气船和海工装备为代表的技术含量高的船舶市场被广泛看好。而长期以来，附加值较高的油船、集装箱船的订单大多为日韩所持有，中国造船企业在高附加值船舶等方面相对落后。 由于航运市场不景气，造船产能过剩，当前新船价格普遍下降。从克拉克松新船价格指数来看，今年以来新船价格指数一直在140点左右低位徘徊，与2008年新船价格指数运行最高位190点相差50点，近期大幅反弹的可能性也较小。船价下跌导致了船企利润空间受到挤压。 图1 船舶交易价格综合指数 图2 船舶交易价格月度综合指数

我国造船业面临产能过剩的问题，导致市场供大于求，以及高附加值船舶、海工装备等技术低，竞争力弱等；我国船舶建造价格过低，进而造成造船行业利润持续走低，船企经营困难；再加上人民币升值、货币政策从紧、人力成本增加、钢材价格不降反升等问题的持续困扰，船舶企业亏损严重。 今年一季度我国三大造船指标均同比下降。全国造船完工量为1121万载重吨，同比下降22.5%;承接新船订单量为559万载重吨，同比下降48.7%;截至3月底，手持船舶订单量为1.4194亿载重吨，同比下降25.3%。 表1 2011 年世界造船三大指标市场份额

注：本表世界数据来源于克拉克松研究公司，并根据中国的统计数据进行了修正。 ㈡造船产业发展趋势预测 在供求矛盾突出、新增订单减少、新船价格持续下滑和金融信用全面收缩，船东融资难度加大，造船成本上升等因素的影响下，2012 年，世界船舶工业面临的发展环境将更加严峻，据专家预测，2012 年世界新船订造量约为 7000～8000 万载重吨，造船完工量约 1.5 亿载重吨左右。船舶供需失衡的状况将更加严重，甚至可能恶化。新船价格将可能继续下滑，但对于万箱级集装箱船、LNG船等船型，其价格有望保持相对稳定。 预计2012年，我国造船完工量将会小幅下降，新接订单不会有明显起色，手持订单将持续减少，由于2012年交付的船舶中高价船比例大幅下降，而劳动力成本上升、人民币汇率升值等成本上升因素没有明显改观，预计船舶行业主要经济指标将出现下滑。我国船舶工业仍将面临“融资难、接单难、交船难”的严峻考验，而“盈利难”也将成为行业发展新的问题。 未来船舶市场将呈现出需求结构变化明显。LNG船、大型海工装备等市场依然活跃，符合国际造船新标准、新规范要求的节能环保型船舶更让船东看好。新船价格，特别是散货船价格持续低迷，油船价格也在低位徘徊。集装箱船订单成交活跃程度将出现减缓迹象。

国内外无人船发展现状及未来前景

中国船检 CHINA SHIP SURVEY 2018.5 94国内外无人船发展现状及未来前景 曹 娟 王雪松 技术 Technology 浩 瀚无垠的海面上，曾不时发现“无人船”的影子，它们又 被称为“幽灵船”，就像幽灵一样随波逐流，充满神秘，引人遐想。 如今，像被热议的无人车、无人机一样，无人船也被频繁提起，其不同于漫无目的的“幽灵船”，而是一种可以借助精确卫星定位和自身传感，即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人。国内外在无人船研究方面进展如何？未来无人船拥有怎样的前景？ 关于无人船 提到无人船，不得不说智能船舶。 近年来，伴随着大数据、云计算、虚拟现实、人工智能技术以及区块链等新技术迅猛发展，无人车、无人机、无人超市、无人船等被推到了聚光灯前，愈发受到社会广泛关注。而出现无人船热之前，业界提到更多的则是智能船舶。 智能船舶是个相对宽泛的概念，并且在不断发展中，甚至目前对智能船舶的定义也还存在争议。对于“智能船舶”，中国船级社有过四点明确定义：一是具有感知能力，也就是具有能够感知船舶自身以及 周围环境信息的能力；二是具有记忆和思维能力，即具有存储感知信息及管理知识的能力，并且能够对 信息进行分析、计算、比较、判断、联想、决策等；三是具有学习和自适应的能力，即通过专家知识以及与环境的相互作用，不断地学习积累知识并适应环境变化；四是行为决策能力，即对自身状况及外部环境做出反应，形成决策并指导船岸人员，甚至控制船舶。 智能船舶的发展是一个循序渐进的过程。最初阶段为互联互通，实现对船舶的远程监测。第二个阶段为系统整合，通过制定统一的船舶数据标准，逐步将多源异构系统整合为单一集成系统，实现平台化管理。第三个阶段，通过远程通信 手段，实现对被控制船舶的操控。 2017年，中国船级社、珠海市政府和武汉理工大学、云洲智能公司四方共同启动国内首艘小型无人智能货船项目

船舶动力定位非线性控制研究

船舶动力定位非线性控制研究 船舶动力定位是指船舶依靠自身推进系统产生的动力,抵抗由浪、流、风引起的海洋环境扰动的影响,以一定姿态定位于海面某目标位置或沿着预设轨迹航行。动力定位系统具有不受水深限制、定位精度高、机动性强等特点,被广泛应用于供给船、铺管船、救援船和石油钻井平台等。 由于作业中的船舶操纵条件及所处的海洋环境等时常发生变化,船舶动态及所遭受到的环境扰动存在明显的不确定性。船舶推进系统由于物理限制,导致其为船舶提供的控制力和力矩会受到饱和约束。 此外,船舶速度通常是不可测的。因此,船舶动力定位控制问题是具有挑战性的一类复杂不确定非线性系统控制问题。 开展船舶动力定位非线性控制研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文的主要研究工作如下:1.针对未知时变扰动下的船舶动力定位控制问题,考虑存在输入饱和的情况,应用扰动观测器、辅助动态系统和动态面控制方法,设计了动力定位鲁棒自适应非线性控制律,动态面控制方法避免了中间控制函数的求导运算,使控制律计算简单;又考虑推进器动态、船舶动态模型参数不确定性,利用扰动观测器、辅助动态系统与指令滤波逆推方法,设计了动力定位鲁棒非线性控制律,引入指令滤波器,使所设计的控制律计算简单,且指令滤波器引起的滤波误差被补偿,动力定位控制律的性能被改善。 此外,通过构造扰动观测器,结合投影算法及矢量逆推方法,设计了动力定位鲁棒自适应非线性控制律,保证了动力定位控制系统的全局渐近稳定性。2.针对存在动态不确定性和未知时变扰动的船舶动力定位控制问题,利用径向基函数神经网络、带死区的自适应技术、鲁棒控制项和矢量逆推方法,设计了动力定位鲁

棒自适应非线性控制律,自适应神经网络在线逼近船舶不确定动态,在自适应律中引入死区,避免了自适应参数的漂移,鲁棒控制项补偿未知时变扰动和神经网络逼近误差,提高了动力定位控制律的鲁棒性;进一步考虑输入饱和问题,引入辅助动态系统处理输入饱和,结合径向基函数神经网络、自适应技术、鲁棒控制项和动态面控制方法,设计了动力定位鲁棒自适应非线性控制律。 此外,通过建立一个线性外部系统并对其进行标准型变换,标准型的输出方程为线性参数化回归模型,用来表示未知时变扰动;然后,构造状态观测器估计该回归模型的回归器,则未知时变扰动被表示成线性参数化形式,使得船舶动力定位扰动补偿问题转化成了自适应控制问题;再将投影算法与矢量逆推方法相结合,设计了动力定位鲁棒自适应非线性控制律,保证了动力定位控制系统的全局渐近稳定性。3.针对速度不可测、动态不确定以及存在未知时变扰动的船舶动力定位输出反馈控制问题,构造高增益观测器估计不可测的船舶速度,再结合径向基函数神经网络、自适应技术和矢量逆推方法,设计了仅依赖于船舶位置和艏摇角测量值的船舶动力定位鲁棒自适应输出反馈控制律;进一步考虑输入饱和问题,引入辅助动态系统处理输入饱和,结合高增益观测器、径向基函数神经网络、自适应技术和动态面控制方法设计了动力定位鲁棒自适应输出反馈控制律。 4.利用Matlab/Simulink工具箱对上述研究设计的动力定位控制律分别进行了数值仿真实验研究,仿真结果表明,所设计的动力定位控制律能够有效解决船舶存在的未知时变扰动、动态不确定性、输入饱和以及船舶速度不可测量等问题,使船舶位置和艏摇角在不同海况下均可定位于期望值上,实现船舶动力定位。

无人驾驶船舶发展趋势研究

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/3311402763.html, 无人驾驶船舶发展趋势研究 作者：余睿 来源：《科海故事博览·中旬刊》2019年第02期 摘要随着人工智能的快速发展，无人驾驶船舶技术也得到了相应的发展。由于无人驾驶船舶技术对于我国军事及民用领域两大块都有十分大的作用，但现在面临着亟需解决的问题，所以研究它具有重大意义。本论文主要分为三大节。第一节主要分析了它的作用、意义与现状。第二节分析了无人驾驶船舶在未来发展的方向与问题。最后一节讲了它的解决方向与措施。 关键词无人驾驶人工智能船舶运输 一、无人驾驶船舶发展趋势 （一）结构模块化 无人艇采用模块化结构，可配备各种基于无人驾驶船的“即插即用”任务模块。这就需要我们建立一套完善的模块化人物模板，通过标准化的组织与平台，可以有效的帮助无人驾驶船舶与其他方面结合而降低的成本与危险。 （二）功能智能化 目前各国正在服役的无人船舶大都属于半自主型，要实现全自主型的无人船舶，这是必要的，以提高无人艇的自适应水平和自决能力，抵抗恶劣海况的防抖能力，并提高各功能模块的智能化水平。高度智能无人小船降低了远程操作员的依赖，减少了通信带宽需求，并提高执行任务以外的距离的能力。无人船一定会发展一个完全自主的方式。 （三）体系网络化 一方面，无人艇和船只系统网络应实现无人船与母舰和无人艇之间的综合网络控制，增强无人船协调作业和执行任务的能力；另一方面，提高无人驾驶船舶的作战能力。现在虽然贵为和平年代，但是不仅是为了触发战争而研制科技，更是为了维护本国利益时候的武器。 （四）应用广泛化 无人驾驶船舶已经不仅仅运用到军事领域，在航运业当中，它也成为了促进经济发展的工具。在军事上，无人船已经能够执行军事任务，如扫雷，反潜战，电子战，并支持特别行动。这些年来，无人驾驶船舶也已尝试在生活领域，比如，使用无人艇气象监测。在不久的将来，无人艇可应用于大型海洋测绘和水质监测，大规模的搜索和教学，并降低了劳动强度，减少工作时间，同时提高了覆盖范围。应用逐渐被小型无人驾驶船只减少。

船舶柴油机发展趋势

【摘要】从船用柴油机的市场、产品、技术等方面介绍了柴油机的现状及发展动向。论述当前国外气缸直径160 mm以上，单机功率大于1000 kW的大功率低速、中速、高速柴油机的总体技术水平、技术发展概况，特别是在提高、改善其低工况特性、降低其排放和智能柴油机等方面进行阐述，并预测今后的发展趋势。 0 引言 柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低、使用维修方便而优于蒸汽机、燃气轮机等，在民用和中小型舰艇推进装置中确立了主导地位。船用柴油机的整体结构及其零部件结构不断改进，特别是电子技术、自动控制技术在柴油机上的应用，使其各项技术指标不断创新，市场上已有一批性能好、油耗低、功率范围大、废气排放符合法定标准、高的产品。 柴油机相对汽油机的最大优点在于高压缩比。这使最大功率、热效率提高，油耗降低；发动机坚固、耐用，寿命变长。但柴油机缺点在于比功率低于汽油机，对空气利用率低，摩擦损失大。 1 低速柴油机 低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设

计，降低成本，优化运行控制。近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。 目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。 为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MAN B&W 6L60MC型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。 Wartsila-New Sulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方面骤然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探索达到更大功率的可能性。通过增大行程／缸径比，探索提高推进效率的方法；通过提高最大燃烧压力和可变燃油正时、排气正时，挖掘柴油机热效率潜力；采用新，改进零部件的设计，随负荷控制气缸冷却水和气缸润滑油，以求提高零部件的工作可靠性，增加柴油机的使用寿命；通过电子控制技术，达到柴油机运行的智能化。该公司研制的12RTA96C柴油机是目前世界上实际输出功率最大的柴油机。 随着世界重心转向日本和韩国，近年来日、韩两国的低速柴油机产量已超过世界产量的2／3，其中韩国低速柴油机年产量为735万kW，并呈进一步上升的趋势。从产品市场占有率来看，在以低速柴油机为推进动力的2000 t以上的上，MAN B&W公司和Wartsila-New Sulzer公司的低速柴油机产品占世界份额

高性能船舶动力定位系统技术分析

高性能船舶动力定位系统技术分析 摘要：对国外一些船舶动态定位控制系统设计方案的控制精度和响应速度控制 问题等进行了分析和研究，提出了相应的改进方案。根据定位控制系统设备情况 的基本配置，分析了系统的基本工作原理，得到了定位控制系统的基本数学模型 和传递函数，并根据控制系统的工作特性提出了解决问题的方法。该方法采用了 控制系统中的神经网络控制算法，代替了原方案中的多级系统控制算法。与改进 方案的控制性能相比，改进方案的控制性能大大提高。 关键词：高性能；船舶；定位系统；技术分析 1 前言 某造船厂为国外某公司承造的多用途工作船具有向钻井平台输送物资、起锚、消防、救生及拖带船舶和钻井平台等作业功能。根据该船设计任务书的要求，该 船必须配置动力自动定位系统，既能克服自动化操船问题，又能解决该船在大风 浪下的安全作业问题。该系统原由国外某公司进行设计，使用表明，其系统的设 计方案基本可行，但尚有改进之处。本文对该系统的基本设计思路进行了分析和 研究，提出了系统的设计改进方案，仿真结果表明该改进方案优于原设计方案， 可供有关人员参考及借鉴。 2 原设计方案 根据DNV规范及船东的要求，设计方提出了本船动力定位系统的设计方案的 基本配置如下： 2.1电力系统 电力系统包括2台2 000 kW的轴带发电机，2台1 360 kW及500 kW的主柴 油发电机，1台200 kW的应急发电机，12屏的主配电板一个，应急配电板一个，电站设有电站管理系统，可实现自动起停机组、自动并车、转移负载、大功率负 载询问、故障报警及处理功能。电力系统为动力定位系统的侧推、方位推等设备 提供驱动动力，为各设备及控制系统提供工作电源。 2.2推进系统 推进系统包括2台主机及齿轮箱、2根轴系及2个可调桨、2台舵机、艏艉侧推及方位推各1个以及相关的辅助设备等。在推进系统中，方位推与艏侧推、艉 侧推与桨及舵、主机与轴带电机之间可互为备用，能够保证推进系统的有效运性，从而确保动力定位系统的功能能够安全可靠地实现。推进系统的各主要设备均通 过通讯线路与动力定位控制系统相联，可由动力定位系统自动控制或人工操控， 实现动力推进功能。 2.3动力定位控制系统 该系统包括动力定位操作台、便携式定位操作板、动力定位系统控制器等设备。能够实现：手动操作、自动转向、自动定位、自动寻迹航行、自动导航和自 动跟踪目标航行等功能。动力定位操纵台：该操纵台为动力定位系统的主要控制 中心，配有显示器及操纵杆等设备。便携式操作板可作为动力定位操作台的备用 设备，其接线盒分别安装驾驶室的前后台、左右两翼及后操作椅上共5个位置。 动力定位系统控制器：该装置为动力定位系统信号采集、控制信息处理中心。本 船采用的动力定位控制处理器将采集到的各种信号进行分析处理后，送到控制模 块进行运算，并将得出的控制指令发送至所控制的推进或报警设备，实现船舶推 进控制及报警等功能。 3 动力定位控制系统设计原理

船舶动力定位技术简述

1.动力定位技术背景 1.1 国外动力定位技术发展 目前，国际上主要的动力定位系统制造商有Kongsberg公司、Converteam公司、Nautronix公司等。 下面分别介绍动力定位系统各个关键组成部分的技术发展现状。 1．动力定位控制系统 1)测量系统 测量系统是指动力定位系统的位置参考系统和传感器。国内外动力定位控制系统生产厂家均根据船舶的作业使命选择国内外各专业厂家的产品。位置参考系统主要采用DGPS，水声位置参考系统主要选择超短基线或长基线声呐，微波位置参考系统可选择Artemis Mk 4，张紧索位置参考系统可选择LTW Mk，激光位置参考系统可选择Fanbeam Mk 4，雷达位置参考系统可选择RADius 500X。罗经、风传感器、运动参考单元等同样选择各专业生产厂家的产品。 2)控制技术 20世纪60年代出现了第一代动力定位产品，该产品采用经典控制理论来设计控制器，通常采用常规的PID控制规律，同时为了避免响应高频运动，采用滤波器剔除偏差信号中的高频成分。 20世纪70年代中叶，Balchen等提出了一种以现代控制理论为基础的控制技术-最优控制和卡尔曼滤波理论相结合的动力定位控制方法，即产生了第二代也是应用比较广泛的动力定位系统。 近年来出现的第三代动力定位系统采用了智能控制理论和方法，使动力定位控制进一步向智能化的方向发展。智能控制方法主要体现在鲁棒控制、模糊控制、非线性模型预测控制等方面。 2001 年5 月份，挪威著名的Kongsberg Simrad 公司首次展出了一项的新产品—绿色动力定位系统（Green DP），将非线性模型预测控制技术成功地引入到动力定位系统中。Green DP 控制器由两部分组成：环境补偿器和模型预测控制器。环境补偿器的设计是为了提供一个缓慢变化的推力指令来补偿一般的环境作用力；模型预测控制器是通过不断求解一个精确的船舶非线性动态数学模型，用以预测船舶的预期行为。模型预测控制算法的计算比一般用于动力定位传统的控制器设计更加复杂且更为耗时，主要有三个步骤：1.从非线性船舶模型预测运动；2.寻找阶跃响应曲线；3.求解最佳推力。控制器结构如图所示[1]： 图1.1Green-DP总体控制图

现代船舶发展趋势

现代船舶发展趋势 特大型船舶操纵和船舶安全与管理论文集现代船舶发展趋势邓涛上海海事职业技术学院上海摘要通过对集装箱船、散货船、浊船以及杂货船发展史的回顾以及对各种船型不同特点的分析结合国际航运市场发展的现状。尤其是随着世界经济全球化趋势的不断增强航运市场竞争更趋激烈在这种益激烈的竞争环境下给出了不同种类的船舶的发展趋势。航运企业必须通过为承运人提供个性化专业化的增值服务加强自身管理努力提高运输服务质量严格控制和降低成本才可能获得生存和发展的空间。关键词船舶航运市场发展趋势随着世界海运贸易的发展航运能力在最近几年无论是在规模方面还是在覆盖范围方面都有极大增长。航运不得不与变化的趋势、贸易方式和快速扩张的全球经济保持同步。目前航运市场主要以油船、千散货船、集装箱船船队三分天下¨’。年尽管航运市场更加萧条然而却迎来一个新船交付的高峰年。根据有关统计尽管各大航运企业纷纷撤单但是可以预见的是年新增运力的规模还会非常巨大本来就已运力供给过剩以目前贸易量增长的现状不一定能够消化这屿运力何况面临年恶化的经济状况必然会出现大量闲置运力相信各大船公司的运力封存将进一步加大力度各类老旧船舶也会加速淘汰”。杂货船的发展趋势杂货船的特点杂货船运输最基本的特征就是运输和装卸主要都是以“件”为单位装卸效率低船舶在港停泊时间长船舶周转慢货损、货差多装卸、运输作业受自然条件影响非常大。因此随着集装箱运输船队和散货运输船队的高速发展普通杂货船运输市场份额极度萎缩杂货船队在世界商船队伍中的地位不断下降。杂货船的发展趋势世纪是网络经济和知识经济时代信息通信技术高度发达“以信息化带动管理的现代化”成为所有企业的共识。企业信息化战略是企业总体发展战略的重要组成部分作为杂货船运输企业的信息化发展战略必须根据航运管理的普遍规律和杂货船运输的特点以实施企业发展战略为核心以信息化建设为手段促进航运综合管理向信息化、智能化、自动化方向发展建立全球船岸信息一体化的高效的网络信息系统通过信息化带动航运管理的现代化提升核心竞争力。从而促进企业健康、协调、可持续发展。根据对杂货运输特点的分析杂货船运输企业要想生存和发展获得更大的发展空间实现健康、协调可持续发展必须围绕“效益”和“安全”两大主题做好以下几个方面【】实现“个性化服务”与“专业化规模运输”的统一提高货物运输过程的知识含量和科技含量为客户提供优质的、个性化的增值服务科学调度提高船舶的营运效率加强对船舶的监控提高船舶安全水平做好船舶维护保养科学管理备件降低运维成本特大型船舶操纵和船舶安全与管理论文集科学决策把握时机降低买造船和租船成本。加强揽货网点建设提高揽货质量争取更多高运价货物提高船舶的使用效率做好市场调研搜集、分析各地区运输需求及其潜住地区发展的信息资料、努力开拓新的货源市场。开辟新的航线并根据货源适时调整船的规模与结构。加强客户关系管理挖掘并维护好“高端各户”和”高利润客户”。关注市场需求的变化对市场进行判断锐感受市场环境的变化和行业发展的趋势不断培育收益率较高的“高端市场”。集装箱船的发展趋势集装箱船的特点及发展史集装箱船舶的结构特点单层甲板宽舱口。舱内设有固定的箱格导轨舱面设有集装箱系固设备。采用双层体船壳结构设置有大容量压载水舱。采用尾机型或中后机型。世纪年代横穿太平洋、大西洋的—总吨集装箱船可装载—这是第一代集装箱船世纪年代总吨集装箱船的集装箱装载数增加到航速也由第一代的节提高到—节这个时期的集装箱船被称为第代。年石油危机以来第二代集装箱船被视为不经济船型的代表故而被第三代集装箱船取代这代船的航速降低至—节但由于增大了船体尺寸提高了运输效率致使集装箱的装载数达到了因此第三代船是高效节能型船世纪年代后期集装箱船的航速进一步提高集装箱船大型化的限度则以能通过巴拿马运河为标准这一时期的集装箱船被称为第四代。第四代集装箱船集装箱装载总数增加到个。由于采用了高强度钢船舶重量减轻了大功率柴油机的研制大大降低了燃料费又由于船舶自动化程度的提高减少了船员人数集装箱船经济性进一步提高德国船厂建造的艘型集装箱可装载这种集装箱船的船长船宽比为使船舶的复原力增大被称为第五代集装箱船。年春季竣工的

动力定位 (修复的)

船舶动力定位系统模型 摘要随着油气开采逐渐向深海发展,传统的一般的锚泊系统已经不能满足深海地域定位作业要求，动力定位因其在深海作业中无可替代的优势而被越来越广泛的应用。本文给出了简单的深海作业船舶外载荷的计算，建立了简单的船舶动力定位系统模型。 关键词动力定位外载荷计算动力分配与优化 引言 由于海洋开发的不断深入和地域的扩展，传统的一般的锚泊系统已经不能满足深海地域动力定位作业要求，但是船舶动力定位系统能够好的满足这一要求。以前，船舶在浅海作业时，如果要求船舶的位置保持不变，通常采用的是传统的锚泊定位。但是随着作业海域的海水深度不断增加，或者作业海域海底的海况比较复杂，不允许抛锚，那么传统的锚泊系统就很难使船舶保持原来的位置。所以船舶动力定位系统就在这种情况下应运而生了。传统的抛锚定位是将锚抛入海底，锚爪会抓住海底的淤泥，来抵抗船舶所受到的干扰力。锚的优点是:锚是任何船舶都有的设备，不需要额外的加装定位设备。但是它的缺点是:定位不准，而且抛锚、起锚费时比较麻烦，机动性能比较差。最至关重要的是它还受到水深的限制，其有效定位范围在水深100米以内的区域。船舶动力定位是依靠本船的动力，在控制系统的控制下抵抗外部的干扰，使其保持一定姿态和腊向、悬停于空间一定点位置。动力定位系统具有不受海水深度影响、定位快速准确等特点。

1、动力定位系统简介 任何一条船舶或者海洋运动体，它有六个自由度的运动，三个平移运动和三个旋转运动，这其中包括:纵荡，横荡，垂荡，舷摇，纵摇和横摇，如下图1。 图1 船舶六自由度运动示意图 动力定位系统包括了对船舶六个自由度的自动控制，所有这些的控制都是根据操作器所设定的位置值和舶向设定值，通过位置值和舷向的值的测量可以获得需要设定值与现在位置的差值。位置值的测量可以通过一系列的传感器获得，而脂向值是通过一个或多个罗盘获得的。设定值与反馈值的差值就是偏差量，而动力定位系统的任务就是尽量减小这种偏差值。船舶必须在受到外部干扰的时候，控制自己的船位和舷向在最小的误差范围之内，如果这些外部干扰力可以及时准确的被测量，那么控制计算机就可以及时的提供补偿。动力定位系统除了可以保持船舶的位置和舶向之外，还可以控制改变船舶的位置和舷

新型船舶动力装置基本情况和发展趋势

新型船舶动力装置基本情况和发展趋势 船舶动力装置是船舶的核心设备,船舶动力装置只有正常运行,才能够为船舶的正常运行以及船员的日常生活提供保障。船舶动力装置由主动力装置、辅助动力装置和辅机及其设备共同组成,三大部分的相互协调共同为船舶提供源源不断的动力。在船舶动力装置中,主动力装置是提供推进动力的装置,其主要有蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机、电动机和混合动力机几种主要类型,但新型船舶动力装置包括燃气轮机推进,喷水推进,吊舱推进,表面浆推进,超导磁推进,AIP 系统等。 一、柴油机动力装置 柴油机动力装置是以柴油为燃料的内燃机,其优点在于启动速度快、运行状态可靠和功率大等。柴油机动力装置是目前应用最为普遍的船舶动力装置,因此其技术成熟度也相对更高。柴油机动力装置在上世纪60年代开始全面取代了蒸汽轮机,成为最主流的船舶动力装置。柴油机动力装置分为四冲程柴油机和两冲程柴油机,其中二冲程柴油机的特点是转速相对较低,可以直接驱动螺旋机进行工作,主要应用于大中型远洋运输船舶上。而四冲程柴油机转速较高,一般主要应用于小型运输船、客船、军舰和豪华游艇上。 二、燃气轮机动力装置 燃气轮机动力装置是以油气作为燃料的动力装置,燃气轮机动力装置其突出的特点在于装置体积较少、重量轻、加速性能强,且燃气轮机动力装置运行过程中所产生的污染物远远少于柴油机动力装置。但是,燃气轮机动力装置也存在着较多的缺点和不足,如燃气轮机的燃料一一蒸馏油价格非常昂贵、燃气轮机油耗较高、经济性不高等,因此很难在船舶当中得到普及。目前,只有少部分的高速客船和军用舰艇上配备了燃气轮机动力装置。 三、电力推进装置

顾名思义是以电动机做功来推动船舶运行的动力装置,当前在船舶动力装置中被广泛使用的推进装置主要由电动机、原动机、变频器还有就是推进变压器以及控制调节器等构成。对于操纵性能要求不是特别高的船舰来说,经常使用的轴桨推进装置如可调桨以及定距桨等,对于操作性能要求相对高一点的船舶来说,通常采用的全回转推进器。电力推进装置工艺较柴油机动力装置要更为复杂, 但具有更好的经济性以及操纵空间,较为适合于多工况特种船舶。目前多数的电力推进装置还需要配备柴油机或者燃气轮机产生电力能源,为电动机提供能源。其主要优势在于: (1) 船上大型机械设备布置更灵活、有效空间更多、费用降低 (2) 电动机由电网供电,增加了系统的可靠性,提高了生命力 (3) 减少了维护的工作量; (4) 可以采用中高速不逆转原动机,以减少设备的体积和重量 (5) 可以采用低速电动机直接与推进轴连接,省去机械的减速齿轮 (6) 操纵灵活,机动性能好 (7) 易于获得理想的拖动特性 (8) 减小螺旋桨等机械振动和噪声、环境更好 船舶电力系统和船舶电力推进系统一体化供电的船舶综合电力系统是未来发展的新趋势,该系统将船舶的电力系统和推进系统有机的组合在一起,把动力机械能源转换为电力,提供给推进设备和船上的其他设备使用,使得船舶日用供 电和推进供电一体化,实现电力的综合利用和统一管理。并且伴随着船舶事业不断推进发展,这样的技能必定会得到更为广泛的应用。