1、動力定位船舶推進器系統介紹推進器的型式和制造廠很多。推進器的基本功能是提供反抗環境因素的力和 力矩，以便使船處于規定的回旋圈內。推進器分類推進器一般是用來提供動力，提高速度的。按照原理不同，有螺旋槳、噴氣 推進器、噴水推進器、特種推進器。特種推進器又有許多種類，有變距螺旋槳、 導管螺旋槳、直翼推進器、噴射推進器、磁流體推進器等。隨著科學技術的發展，推進器在不斷發展，會出現各種形式的新型推進器。 應用到動力定位船上的推進器主要有三種：主推進器，槽道推進器和全回轉推進 器。這些推進器在動力定位船舶上的布置圖如下圖所示：推進器布置圖1) .主推進器對于常規的船舶而言，單軸或雙軸的主推進器基本相似。對

2、于DP船舶，這樣的主推進器構成了 DP功能的一部分，推進器通常選用可變螺距類型，以恒轉 速運轉。這將易于使用軸傳動交流發電機，如果軸傳動裝置不以恒速轉動將無法 使用。如果安裝變頻控制系統，可使用變速交流電動機與定螺距推進器聯合使用。 下圖是一個主推進器：主推進器2) .全回轉推進器全回轉推進器由一個安裝在較短槽道內的可控螺距或固定螺距的推進器組成。該類型推進器凸出于船舶底部，可通過旋轉提供任意方向的推力。 全回轉推 進器利用錐齒輪由上部驅動。某些情況下，整個推進器可以收到船殼之內。 全回 轉推進器的優點在于其可以提供任意方向的推力，其經常被用作主推進器。但是, 其難以實現合適的安裝，若安裝在船

3、舶底部將顯著增大船舶的排水量。 如下圖所 示：全回轉推進器3）槽道推進器槽道推進器主要是沿船舶的縱向貫穿安裝于船殼上。 其通過錐齒輪由上部電 機或柴油機驅動，向左舷或右舷旋轉葉片，或者調整轉速和方向可以產生推力。 通常可以在船艏或船艉安裝2個或3個槽道推進器。槽道推進器當船舶沒有顯著的前進或后退時， 由槽道推進器產生的作用于船舶上的合回 轉力矩將十分顯著。當船舶具有運動時，上述推進器產生的效果將急劇減小。3.2 推進器在動力定位系統中的作用推進器使得船舶具有了操作性。控制系統發出一系列的推力指令控制推進 器，形成一個時變的推力系統，以抵消外在的時變的環境載荷來完成動力定位。 此推力系統包括一個

4、特定方向的水平力和一個艏搖彎矩。 如果推進器能夠產生任 何方向的推力， 那么僅通過兩個推進器就能產生這個瞬時的推力系統。 但由于單 個推進器的推力容量有限， 僅僅兩個推進器無法滿足推力容量的要求， 同時推進 器系統必須滿足船舶的可操縱性和可靠性， 因此推進器系統中推進器的數目一般 多余 5個，但不是越多越好， 因為還要考慮到推進器與船體及推進器間的相互影 響等因素。對于半潛式鉆井平臺， 多數采用 8 個推進器。此時的推進器系統便成 了一個冗余系統， 存在多個不同的推力和方向的組合， 均滿足特定的水平力和艏 搖彎矩。問題是應該向推進器發出什么樣推力和方向指令， 在這些組合中哪個是 最優的，這是推

5、進器的推力分配問題。 目前實際應用的推力分配方法有多種。 在 這些方法的基礎上進一步考慮推進器方位角禁區的選擇和處理， 可以快捷的繞過 禁區，只旋轉一個相對較小的角度就可以產生要求的推力。推進器的選擇選擇推進器是要推敲的因素很多，其中有些事以特定制造廠的經驗為依據 的。推進器是用于產生力和力矩，來抗衡作用于船上的干擾力和干擾力矩。動力定位所用推進器的涉及重要考慮許多因素。例如，其反應速度、推進 器尺寸、可靠性、效率、維護是否方便以及噪聲高低等，都應予以考慮。推進器 的形式視推力的改變方法而定。 例如調距槳的推力輸出是隨螺旋槳螺距的變化而 變化的。推進器系統的另一個主要原件是推力機構的原動機，

6、由于電動機容易和 船舶電力系統匹配， 而且還容易取得， 所以通常用的是電動機。 動力定位控制器 可以監控推進器系統的所有性能參數， 下圖為推力器系統與動力定位控制器之間 的信號。推進器系統與動力定位控制器之間的信號推進器的布置方案動力定位船舶上推進器的布置還是應該遵循若干通則。首先，船舶所受的作用力，要求用加載船舶縱軸和橫軸方向的推力以及產生反力矩的推力來平衡。 產 生反力矩的推力的最有效的方向，是與推進器所在點到船舶旋轉中心之間的連線 相垂直。如果推力不是處在這個方向，那就可能造成某些損失。對推進器能力的第一個要求，引出了推進器布置的第一條通則，即至少要 用兩臺推進器。列出推進器的力和力矩分

7、配方程，即可理解為什么至少需要兩臺 推力器。根據縱向力、橫向力和力矩的要求，應該列出三個方程 。但是一臺推進 器只能解兩個未知數。這兩個未知數就是推力的大小和方向。因此要再加一臺推 進器，這樣就可解出足夠數量的未知數，如下列力和力矩方程所示：FxFi cos iF2 cos 2FyF1 sin 1F2Sin 2Mzl1 R sin(1 1) l2 F2 sin( 2 2)式中：Fx、Fy 分別為對抗船舶作用力所需的x、y方向的力Mz 反力矩，用以對抗船舶作用力對船舶垂直軸產生的力矩。Fi、F2分別為第一和第二兩臺推進器的推力；1 、 2 分別為第一和第二兩臺推進器的推力方向角；li I2分別為

8、船舶旋轉中心到第一和第二臺推進器的已知距離；1、2分別為推進器X軸與推進器到船舶旋轉中心連線的夾角。在采用兩臺定軸推進器時，往往一臺推進器作縱向布置以保證進退平移， 另一臺則橫向布置。 但是通常的做法總是將兩只推進器的推力取得一樣， 而且力 臂也大致相同。如果船舶的力矩要求較高，則可根據定軸推力分配方程，將力臂取得盡可 能大些。如果擬采用的不是三臺推進器， 而是每處都采用若干臺推進器， 則可先 求的各處的推力， 然后將該推力平均分配于該處擬裝的各推進器上。 但推進器一 般不是上下重疊安裝的，而是水平并列組成安裝。如上所述，如果旋轉軸同一側的各推進器具有大致相同的推力，則推力可 均勻分配給各個推

9、進器。 否則較大的推進器的功率不能全部發揮。 到目前為止已 經確立的要點是：動力定位需要兩只可轉向的推進器， 最好一只在旋轉中心之前， 另一只在該中心之后。 此外，最好將推進器布置得與旋轉中心有一定的距離， 以 便利用足夠的力矩， 在設計環境條件下， 保持船舶的艏向。 推進器在船上的安裝 位置，對推進器的設計有很大的影響。 此外，動力定位船舶不僅要求用推進器來 定位，還要用以作為航行推進裝置， 這對動力定位推進器的設計也有一定的影響。大多數船舶都采用普通推進裝置來滿足推進要求。這種推進裝置一般由兩 只螺旋槳組成， 于船舶中心線對稱地分布在船艉。 通常這種螺旋槳是敞式的， 可 以是調距型，也可以

10、是調速型。半潛式平臺的情況于普通的船有些不同。半潛式平臺的浮力是由幾個浸入 水中的附體提供的。 在轉移位置時， 這些附體部分地露出水面或吃水很淺。 但是 在作業時， 這些附體所在的深度要比同排量的船舶的大得多。 此外，附體具有特 殊的形狀和尺寸， 以致其上不便于安裝隧道推進器。 因此全回轉推進器在半潛式 平臺上有一定的應用，而在普通的船舶上幾乎沒有用的。半潛式平臺選用全回轉推進器的另一個有利之處是各附體上推進器之間的 距離可以做的大些。 這一點是比較重要的， 因為如果一只推進器排出的水流指向 另一只推進器， 則下游推進器就要損失相當一部分推力。 同樣，推進器間距加大， 對于增大力矩也是有利的。

11、 在半潛式平臺作業時， 全回轉推進器可以在最高效率 下運轉，所以這種推進器最為合適。在采用全回轉推進器時，同一個推進器的能量可以應用于任何所需的方向。 因此對于兩周方向功率接近相等的半潛式平臺， 將定軸推進器所需功率和全回轉 推進器所需功率相比，可知，定軸推進器所需功率約為全回轉推進器的 1.4 倍。對于動力定位船舶， 推進器的布置因船舶而異， 影響因素很多。 主要因素是 船舶的設計和功能， 其它的影響因素還包括船舶吃水、 冗余要求、 船體結構和動 力系統。船舶的運動性能確定后， 就要據此來進行推進器裝置的選擇和計算。 根 據船舶的作業特點和工作環境的情況，從設計一開始就應明確動力定位設計級

12、別，以確定推進器的備用和冗余配置方案。 推進器的配套需根據船舶動力定位的 級別以及船舶的水上和水下的尺寸要素、 排水量、 重心、浮心以及其他幾何中心 的位置，綜合計算來確定推進器的數量、 規格和安裝位置。 推進器的規格確定后， 就要確定動力配置方案。 一艘動力定位船舶的推進器布置方案， 主要有以下兩種： 1). 全電推方案即所有推進器(包括主推和側推)均為電力推動，動力為發電機組。因大多 的動力定位船舶的主推進器， 在動力定位工況下一般負荷不會大， 電力推進的配 置要方便全船動力在航行階段和動力定位作業階段的合理調配使用， 相對來說減 少了原動機的容量； 同時電力推進可靠性高的特點， 也有效減少了船員非常繁重 的維護工作量， 提高了船舶的可靠性。 但電力推進器昂貴費用限制了它的推廣和 使用。2). 柴電方案船用柴電推進器的發展與應用在 90 年代末，在大型船舶上柴電推進裝置可以產生比傳統的機械推進裝置更加平穩和安靜的推力。 此外，推進器在船體 內所占的空間小，有助于將柴油機以發動機組的靈活地安裝， 既可以為推進器提 供動力，又可以為船上的其他設備提供服務。這個方案是動力定位系統最早的方案， 即中速柴油機驅動主推進器。側推選擇電 力推進器方案，其電力來源于主機的軸流發電機。圖 11是推進器典型布置圖：OF