《现代舰船动力定位》全面讲述了现代舰船动力定位技术及其应用,总结了推动船舶动力定位技术进步和工程应用的若干关键技术和优秀成果。主要内容包括现代舰船动力定位系统、动力定位系统总体设计技术、动力定位船电力推进、半实物仿真技术、动力定位船测量信息处理技术、现代动力定位船的先进控制技术、动力定位船的冗余设计和容错控制、推力分配、故障诊断和报警、动力定位在现代舰船中的应用等。
《现代舰船动力定位》可以作为国防现代化和武器装备现代化船舶动力定位设计和操作人员、船舶与海洋工程领域的科学工作者和工程技术人员的重要参考书,也可供自动控制类及海洋工程专业的高校师生选用,同时也可供对动力定位技术感兴趣的专业人员参考。
随着世界海洋纷争的愈演愈烈,以及能源短缺等问题日趋严重,国防和武器装备现代化的需求也不断升级。舰船动力定位技术作为一项高、精、尖技术,已成为提高我国海军舰船战斗力、海洋油气田的深海开采能力的必备手段。本书体现了控制科学与工程学科中的□新控制理论的研究进展在具体舰船工程中的应用。作者是国内动力定位领域首屈一指的研发团队的重要成员,承担了许多舰船动力定位相关设备的科研生产任务,本书是作者多年来在动力定位方面科研、教学的一线实践的结晶,是精辟而夯实的理论基础和丰富的科研生产实践的产物。书中融合了大量的现代舰船的动力定位技术应用案例,可操作性强。
1984年,M.J.摩根教授所著的《近海船舶动力定位》中文版在国内出版,该书的特点是侧重介绍了该技术的科普性知识,有些技术内容现在已显陈旧,不合时宜。随着人们对海洋的探索日益加大,船舶动力定位成为海洋工程的研究热点,其技术的发展也日新月异。
2011年作者出版的《船舶动力定位》一书,是国内首部动力定位技术的专著。本书在继承前书部分理论基础上,作了更系统、更全面的补充。本书侧重于实际设计和应用,具有很强的可操作性。着重从总体设计、工程应用、现代研究角度对现代舰船动力定位进行全面的、系统性的阐述。本书是作者近20年来有关船舶动力定位方面的教学和科学研究经验的积累和总结,同时吸收了国内外相关的重要参考文献的精华,并融入作者的切身体会和独到见解,力求反映当今该领域的新思想、新观点、新动态和新技术及学术水平,具有实用性、系统性和前沿性。全书由浅入深,脉络清晰,结构严谨,图文并茂,实例丰富,生动地向读者展现了动力定位技术的精髓。
本书旨在从全新的角度论述动力定位技术及其应用,以及前沿科学研究问题,不仅吸收了国外的研究成果,还融入了我国科技人员的优秀研究成果,使其成为该领域科学工作者和工程技术人员的重要参考书籍,以促进我国科学技术进步和国民经济发展,加速国防现代化和武器装备现代化进程和满足海洋工程作业的需求。
本书在撰写和出版过程中,得到了哈尔滨工程大学自动化学院海洋装置与控制技术研究所同事、博士和硕士研究生们的大力帮助和支持,在此一并表示感谢。同时,对书中引用文献的作者深表敬意。特别感谢合作单位海洋石油工程股份有限公司各级领导的鼓励和支持,他们给作者提供了多次的实船调研机会,同时感谢“海洋石油201船”的船长、总监及全体船员,他们为本书提供了一手写作素材和现场经验,作者感激和怀念在“海洋石油201船”上我们共同工作、相处的愉快岁月,感谢你们!
□□章 概述
1.1 动力定位的定义
1.2 动力定位的发展史
1.2.1 动力定位产生的背景
1.2.2 动力定位技术研究现状
1.2.3 动力定位控制系统研究现状
1.3 技术图谱
第2章 现代舰船动力定位系统
2.1 动力定位系统工作原理
2.2 动力定位系统的基本组成
2.2.1 控制系统
2.2.2 测量系统
2.2.3 推进系统
2.2.4 电力系统
2.3 动力定位系统的基本功能模式
2.3.1 准备模式
2.3.2 手动模式
2.3.3 自动定位模式
2.3.4 自动区域定位模式
2.3.5 自动航迹模式
2.3.6 自动驾驶仪模式
2.3.7 目标跟踪模式
2.4 面向作业的现代动力定位系统特种功能
2.4.1 起重作业功能
2.4.2 铺管作业功能
2.4.3 铺缆作业功能
2.4.4 海上装载作业的风标操作功能
2.4.5 挖沟作业功能
2.4.6 挖泥作业功能
2.4.7 系泊动力定位作业功能
2.5 □□海事组织设计规范中对动力定位系统的功能要求
2.5.1 一般规定
2.5.2 控制系统
2.5.3 测量系统
2.5.4 推进系统
2.5.5 电力系统
2.6 中国船级社设计规范中对动力定位系统的功能要求
2.6.1 一般规定
2.6.2 系统布置
2.6.3 控制系统
2.6.4 测量系统
2.6.5 推进系统
2.6.6 电力系统
第3章 动力定位系统总体设计技术
3.1 动力定位系统的方案设计步骤
3.2 推进器布置
3.2.1 简单的推进器布置
3.2.2 推进器布置规则
3.3 推进器需求负载估算
3.3.1 推进器电机功率估计
3.3.2 DP工况下的负载计算过程
3.3.3 DP工况下的负载估算结果
3.4 推进器干涉禁区计算
3.4.1 桨一桨干扰概述
3.4.2 螺旋桨尾流
3.4.3 桨一桨干扰的影响估算
3.5 故障模式分析
3.6 动力定位能力计算
3.6.1 关于动力定位系统能力计算的相关指南
3.6.2 海洋环境力计算
3.6.3 动力定位能力图
3.6.4 基于遗传算法的定位能力计算方法
3.7 位置参考系统和传感器的配置设计
3.7.1 位置参考系统和传感器相关规范要求
3.7.2 位置参考系统配置设计
3.7.3 传感器系统配置设计
3.8 故障模式与影响分析(FMEA)
……
第4章 动力定位船电力推进
第5章 半实物仿真技术
第6章 动力定位船测量信息处理技术
第7章 现代动力定位船的先进控制技术
第8章 动力定位船的冗余设计和容锚控制
第9章 推力分配
□□0章 故障诊断和报警
□□1章 动力定位在现代舰船中的应用