CN102968116A - 全方位推进器推力禁区的推力分配方法 - Google Patents

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李志刚
付明玉
钟文军
刘菊娥
李娟�
吴朝晖
魏玉石
陈翠和
黄福祥
刘鸿雁
林孝工
刘向波
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
Harbin Engineering University
Offshore Oil Engineering Co Ltd
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
Harbin Engineering University
Offshore Oil Engineering Co Ltd
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Abstract

一种全方位推进器推力禁区的推力分配方法，采用以下步骤：一：测量并确定全方位螺旋桨直径D；二：分别测量距全方位螺旋桨最近的两个推进器的距离x；三：将两次测量的距离x远近情况进行以下处理：若测得距离x大于15倍全方位螺旋桨直径D，则认为该全方位螺旋桨对受影响的全方位螺旋桨或设备干扰较小，不计算该推力禁区；若测得距离x小于15倍全方位螺旋桨直径D，则令tφ=95%并计算ψbeam值；计算该全方位螺旋桨与受影响的全方位螺旋桨位置连线方向和船艏向夹角ψcentre；计算该推力禁区，并将推力禁区结果转化为：0～360°的标准形式。本发明可以提高动力定位系统中全方位推进器的使用效率，降低螺旋桨排出流对其它螺旋桨工作的影响，解决了推力分配方法中推力禁区计算这一关键技术问题。

Description

全方位推进器推力禁区的推力分配方法
技术领域
本发明涉及动力定位系统，尤其涉及一种动力定位系统中全方位推进器推力禁区的推力分配方法。
背景技术
动力定位系统(Dynamic Positioning System)是利用自身的推进器系统自动保持船舶的位置和艏向的计算机控制系统，主要由测量系统、控制系统和推进器系统组成。其功能是：不借助于锚泊系统，而能自动检测出船舶的实际位置与目标位置的偏差，结合风、浪、流等外界扰动力的影响计算出能使船舶恢复到目标位置所需推力和扭矩的大小，并对各推进器进行推力分配，进而使各推进器产生相应的推力和扭矩，使船舶尽可能地保持在海平面上要求的位置上。其中，推进器系统是动力定位系统的一个重要组成部分,作为动力定位系统的执行机构，推进器用于产生力和力矩,用以抗衡作用于船上的干扰力和干扰力矩。推进器一般来说是指螺旋桨, 在动力定位系统中除一般的主推外，应用比较多的是槽道螺旋桨、全方位螺旋桨和吊舱螺旋桨。
由于全方位螺旋桨能产生任意方向的推力，且使用灵活方便，非常适用于动力定位系统，很多定位精度要求较高的大型钻井平台和工程船的推进器系统全部由全方位螺旋桨组成。因为，单个推进器的推力容量是有限的,动力定位船或海洋平台上通常安装有多个全方位螺旋桨。使用时，应尽量使一个全方位螺旋桨的排出流，而不要影响到其它推进器和设备的工作。为了减小该影响，目前，通常在推力分配过程中设置推力禁区，使全方位螺旋桨工作在方位推力禁区之外。螺旋桨若要通过推力禁区，则采用降低螺旋桨的推力并快速通过等策略来降低影响。
而推力禁区的计算对于动力定位推力分配方法至关重要，直接影响动力定位系统的定位精度和稳定性。研究全方位螺旋桨的推力禁区计算方法，对于安装有全方位螺旋桨的动力定位船舶和海洋平台完善推力分配方法，很好的解决推力分配中推力禁区计算这一关键技术问题，实现动力定位有着积极的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种动力定位系统中全方位推进器推力禁区的推力分配方法，其可以提高动力定位系统中全方位推进器的使用效率，降低螺旋桨排出流对其它螺旋桨工作的影响，解决了推力分配方法中推力禁区计算这一关键技术问题。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种全方位推进器推力禁区的推力分配方法，其特征在于：采用以下步骤：
第一步：测量并确定全方位螺旋桨直径D；
第二步：分别测量距全方位螺旋桨最近的两个推进器的距离x；
第三步：将两次测量的距离x，根据两次测量的距离x远近情况进行以下处理：
⑴ 若测得距离x大于15倍全方位螺旋桨直径D，则认为该全方位螺旋桨对受影响的全方位螺旋桨或设备干扰较小，不计算该推力禁区；
⑵若测得距离x小于15倍全方位螺旋桨直径D，则令tφ=95%并按公式 计 算ψbeam值；
⑶ 计算该全方位螺旋桨与受影响的全方位螺旋桨位置连线方向和船艏向夹角ψcentre；
⑷ 计算该推力禁区，并将推力禁区结果转化为：0～360°的标准形式。
所述连线方向由受影响的全方位螺旋桨指向该全方位螺旋桨。
所述全方位螺旋桨与受影响的全方位螺旋桨的推力禁区为：
ψcentre-ψbeam＜α＜ψcentre+ψbeam，其中，α为全方位推进器的方位角；ψbeam是全方位螺旋桨与受影响的螺旋桨位置连线方向。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其可以提高动力定位系统中全方位推进器的使用效率，降低螺旋桨排出流对其它螺旋桨工作的影响，解决了推力分配方法中推力禁区计算这一关键技术问题。
附图说明：
图1为本发明全方位推进器推力禁区示意图。
图2为本发明半潜式铺管起重船推进器布置图。
图中主要标号说明：
1.槽道式螺旋桨、2. 槽道式螺旋桨、3.可收放式全方位推进器、4.可收放式全方位推进器、5.可收放式全方位推进器、6.可收放式全方位推进器、7.可收放式全方位推进器、8.可收放式全方位推进器、9.可收放式全方位推进器、10.可收放式全方位推进器、11. 全方位推进器、12.全方位推进器、13.全方位推进器、14. 全方位推进器。
具体实施方式
如图1，图2所示，本发明采用以下步骤：
第一步：测量并确定全方位螺旋桨直径D；
第二步：分别测量距全方位螺旋桨最近的两个推进器的距离x；
第三步：将两次测量的距离x，根据两次测量的距离x远近情况进行以下处理：
⑴ 若测得距离x大于15倍全方位螺旋桨直径D，则认为该全方位螺旋桨对受影响的全方位螺旋桨或设备干扰较小，不计算该推力禁区；
⑵ 若测得距离x小于15倍全方位螺旋桨直径D，则令tφ=95%并按公式
计算ψbeam值；
⑶计算该全方位螺旋桨与受影响的全方位螺旋桨位置连线方向和船艏向夹角ψcentre；连线方向由受影响的全方位螺旋桨指向该全方位螺旋桨。
⑷计算该推力禁区，并将推力禁区结果转化为：0～360°的标准形式，
全方位螺旋桨与受影响的全方位螺旋桨的推力禁区为：
ψcentre-ψbeam＜α＜ψcentre+ψbeam，其中，α为全方位推进器的方位角；ψbeam是全方位螺旋桨与受影响的螺旋桨位置连线方向。
本实施例：以深水半潜式16000吨铺管起重船为例，对该船上的全方位螺旋桨对应的推力禁区进行计算，该船推进器配置如表1所示：
表1. 推进器配置及位置布置
Figure BDA0000232128943
根据表2所示的Wärtsilä公司大功率推进器对应的参数值，选取该船推进器配置中的全方位推进器的螺旋桨直径，取3200kw螺旋桨直径为3m，5500kw螺旋桨直径为3.6m。
表2. Wärtsilä公司大功率推进器部分参数
Figure BDA0000232128944
按表1中推进器的序号顺序，从小到大地依次确定每个全方位推进器与其最近的两个全方位推进器序号及相互距离。
若测得距离x大于15倍全方位螺旋桨直径D，则认为该全方位螺旋桨对受影响的全方位螺旋桨或设备干扰较小，不计算该推力禁区。
若测得距离x小于15倍全方位螺旋桨直径D，则令tφ=95%并按公式 计算 ψbeam值；
根据表1中螺旋桨安装位置，计算全方位螺旋桨与受影响的全方位螺旋桨位置连线方向和船艏向夹角ψcentre，连线方向由受影响的全方位螺旋桨指向该全方位螺旋桨；
综合以上计算结果，由ψcentre-ψbeam＜α＜ψcentre+ψbeam得各全方位推进器的推力禁区，最后，将推力禁区结果转化为0～360°的标准形式，计算中间变量值与推力禁区最后结果详见表3。
表3.推力禁区计算结果详表
Figure BDA0000232128946
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种全方位推进器推力禁区的推力分配方法，其特征在于：采用以下步骤：
第一步：测量并确定全方位螺旋桨直径D；
第二步：分别测量距全方位螺旋桨最近的两个推进器的距离x；
第三步：将两次测量的距离x，根据两次测量的距离x远近情况进行
以下处理：
⑴ 若测得距离x大于15倍全方位螺旋桨直径D，则认为该全方位螺旋
桨对受影响的全方位螺旋桨或设备干扰较小，不计算该推力禁区；
⑵若测得距离x小于15倍全方位螺旋桨直径D，则令tφ=95%并按公式 计 算ψbeam值；
⑶ 计算该全方位螺旋桨与受影响的全方位螺旋桨位置连线方向和船艏
向夹角ψcentre；
⑷ 计算该推力禁区，并将推力禁区结果转化为：0～360°的标准形式。
2.根据权利要求1所述的全方位推进器推力禁区的推力分配方法，其特征在于：所述连线方向由受影响的全方位螺旋桨指向该全方位螺旋桨。
3.根据权利要求1所述的全方位推进器推力禁区的推力分配方法，其特征在于：所述全方位螺旋桨与受影响的全方位螺旋桨的推力禁区为：
ψcentre-ψbeam＜α＜ψcentre+ψbeam，其中，α为全方位推进器的方位角；ψbeam是全方位螺旋桨与受影响的螺旋桨位置连线方向。
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