CN218343703U - 一种动力定位系统船舶 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种动力定位系统船舶，包括：艏吃水传感器、左舷吃水传感器以及右舷吃水传感器，艏吃水传感器安装在船艏，左舷吃水传感器和右舷吃水传感器安装在船艉的左右舷位置；信号处理模块，与船舶吃水传感器通信连接；姿态传感器，安装在船舶中心线上；推进装置，包括多个推进器并分别安装在船舶的预定位置处；操作台，设置有DP控制单元，DP控制单元分别与信号处理模块、姿态传感器和推进装置通信连接，DP控制单元根据信号处理模块和姿态传感器发送的数据生成控制指令并发送给推进装置，推进装置进行相应操作以使船舶保持作业姿态。本申请能够在部分传感器失效的情况下仍然实现船舶吃水深度和船舶姿态的有效监测并实施动力控制。

Description

一种动力定位系统船舶

技术领域

本实用新型涉及船舶定位位置及船舶平衡状态测量技术，特别涉及一种动力定位系统船舶。

背景技术

随着人类对海洋资源开发的深入和海域的扩展，船舶动力定位系统将成为深海资源开发不可或缺的关键支持系统，是海洋工程装备的重要组成部分。动力定位系统是指船舶在控制系统的作用下，通过参考测量系统不断检测出船舶的实际和目标的偏差，并使用自身装置的推进器，来抗衡作用于船舶上的风、浪、流等外界干扰力，使船舶保持航行或定位且满足艏向、航速等要求的闭环控制系统。DP(Dynamic Positioning)船就是具有动态定位系统的船。

由于船舶作业会在不同吃水情况下开展，在不同吃水深度时水下部分的水阻和水上部分的风阻是不同，DP船的动态定位系统根据水阻和风阻给推进装置的命令也不同。现有的DP船，在船舶艏部安装单个吃水传感器，若吃水传感器发生故障或测量信号错乱，则会使船舶动态定位系统执行错误命令，从而导致发生位移事故，严重时还会与作业目标(平台)发生碰撞，降低了船舶作业的安全系数。

实用新型内容

鉴于以上现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种DP船舶。该DP船舶能够在部分传感器失效的情况下仍然实现船舶吃水深度和船舶姿态的有效监测，防止相关传感器失效造成的船舶位移，提高船舶作业的安全系数。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种DP船舶，包括：船艏和船艉；

船舶吃水传感器，包括艏吃水传感器、左舷吃水传感器以及右舷吃水传感器，所述艏吃水传感器安装在所述船艏，所述左舷吃水传感器和右舷吃水传感器安装在所述船艉的左右舷位置；

信号处理模块，与所述船舶吃水传感器通信连接；

姿态传感器，安装在船舶中心线上，用于获取船舶的姿态信息；

推进装置，包括多个推进器并分别安装在船舶的预定位置处；

操作台，设置有DP控制单元，所述DP控制单元分别与所述信号处理模块、所述姿态传感器和推进装置通信连接，所述DP控制单元根据所述信号处理模块和所述姿态传感器发送的数据生成控制指令并发送给所述推进装置，所述推进装置进行相应操作以使所述船舶保持作业姿态。

可选地，所述艏吃水传感器安装于船舶的纵向中心线上，左舷吃水传感器和右舷吃水传感器分设在所述纵向中心线的两侧并关于所述纵向中心线对称。

可选地，所述姿态传感器安装在所述船舶的纵向中心线上。

可选地，所述姿态传感器的个数设置为两个，在所述纵向中心线上间隔预定距离。

可选地，所述信号处理模块中设置有光电隔离装置，用于对所述信号处理模块收集的吃水数据与现场干扰信号进行隔离。

可选地，所述艏吃水传感器、左舷吃水传感器以及右舷吃水传感器均为螺纹式水位传感器，所述螺纹式水位传感器的管体为镀锌钢管。

进一步地，动力定位系统船舶还包括电源模块，所述电源模块与所述信号处理模块、DP控制单元和操作台连接；所述电源模块、DP控制单元和信号处理模块被集中安装于船舶的控制箱内。

可选地，所述DP控制单元数与所述姿态传感器通过RS485串口连接。

可选地，所述推进装置包括主推进器、侧推进器和舵。

进一步地，动力定位系统船舶还包括驾驶台，所述操作台安装于所述驾驶台的后部。

有益效果：

本申请在船舶上设置三个吃水传感器和姿态传感器来实时监测船舶吃水深度及姿态，能够在部分传感器失效的情况下仍然实现船舶吃水深度和船舶姿态的有效监测并实施动力控制，防止由于相关吃水传感器失效而导致的DP船舶在作业期间发生移位碰撞事故的发生，增加船舶作业的安全系数，为船舶和人员安全提供了有力保障。

附图说明

图1为根据本申请实施例示出的一种动力定位系统船舶的控制结构示意图；

图2为根据本申请实施例示出的一种艏吃水传感器、左舷吃水传感器以及右舷吃水传感器的布局图。

图示说明：

100-船舶吃水传感器；110-艏吃水传感器、120-左舷吃水传感器；130-右舷吃水传感器；200-信号处理模块；300-姿态传感器；400-推进装置；500-操作台；600-电源模块；700-DP控制单元。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实施例提供一种动力定位系统船舶，请参阅图1，显示为动力定位系统船舶的结构示意图。动力定位系统船舶包括船艏和船艉(船艏和船艉在图中未示出)，船舶吃水传感器100、信号处理模块200、姿态传感器300、推进装置400和操作台500。

船舶吃水传感器100包括艏吃水传感器110、左舷吃水传感器120以及右舷吃水传感器130，艏吃水传感器110安装在船艏，左舷吃水传感器120和右舷吃水传感器130安装在船艉的左右舷位置。参见图2，为根据本申请实施例示出的一种艏吃水传感器、左舷吃水传感器以及右舷吃水传感器的布局图。

信号处理模块200与船舶吃水传感器100通信连接。姿态传感器300安装在船舶中心线上，用于获取船舶的姿态信息。推进装置400包括多个推进器并分别安装在船舶的预定位置处。操作台500设置有DP控制单元700，DP控制单元700分别与信号处理模块200、姿态传感器300和推进装置400通信连接，DP控制单元700根据信号处理模块200和姿态传感器300发送的数据生成控制指令并发送给推进装置400，推进装置400进行相应操作以使船舶保持作业姿态。

在本申请中，艏吃水传感器110、左舷吃水传感器120以及右舷吃水传感器130检测并获取其所在位置的吃水数据，并将吃水数据送入信号处理模块200，信号处理模块200对吃水数据进行处理后送入DP控制单元700。DP控制单元700数同时采集姿态传感器300输出的姿态信息。在DP控制单元700内通过计算可获得船舶的艏吃水、艉左舷吃水、艉右舷吃水和船舶横、纵倾角；最终在操作台500的液晶显示屏上显示艏吃水深度、左舷吃水深度、右舷吃水深度和船舶横纵倾角等数据。DP控制单元700综合艏吃水深度、左舷吃水深度、右舷吃水深度和船舶横纵倾角等数据向推进装置400发送相应的命令，以保持船舶的作业姿态。

在一种实施方案中，艏吃水传感器110安装于船舶的纵向中心线上，左舷吃水传感器120和右舷吃水传感器130分设在纵向中心线的两侧并关于纵向中心线对称。左舷吃水传感器120和右舷吃水传感器130关于纵向中心线对称，便于计算船舶的纵倾角。艏吃水传感器110设置在纵向中心线上，则三个吃水传感器的位置连线构成等腰三角形，艏吃水传感器110的位置为等腰三角形中的顶点，通过顶点与底边的深度关系，可以较为方便地计算出船舶的横倾角。

在一种实施方案中，姿态传感器300安装在船舶的纵向中心线上。进一步地，姿态传感器300的个数还可设置为两个，在纵向中心线上间隔预定距离。两个姿态传感器可互为备用。姿态传感器300设置在纵向中心线上，由于船舶的中心会处在纵向中心线的某个位置，即船舶的坐标系原点会落在纵向中心线上，因此姿态传感器300的坐标系与船舶的参考坐标系关联时，其计算量相对于未设置在纵向中心线的位置来讲会大幅减少。

在一种实施方案中，信号处理模块200中设置有光电隔离装置，用于对信号处理模块200收集的吃水数据与现场干扰信号进行隔离。由吃水传感器收集的吃水数据在发送至信号处理模块200时，会受到其他信号的干扰，而在信号处理模块200中设置光点隔离装置，就可以使吹水数据免受其他信号的干扰，确保吃水数据的准确性。

在一种实施方案中，艏吃水传感器110、左舷吃水传感器120以及右舷吃水传感器130均为螺纹式水位传感器，螺纹式水位传感器的管体为镀锌钢管。螺纹式水位传感器通常包括管体、设置在管体顶部的螺纹接头以及在螺纹接头那一端引出的信号线。在本申请中，螺纹式水位传感器的管体为镀锌钢管，其具有良好的耐腐蚀性，进而延长吃水传感器的使用寿命。

在一种实施方案中，动力定位系统船舶还包括电源模块600，电源模块600与信号处理模块200、DP控制单元700和操作台500连接。电源模块600、DP控制单元700和信号处理模块200被集中安装于船舶的控制箱内。电源模块600用于为信号处理模块、DP控制单元700和操作台500提供电源。

在一种实施方案中，DP控制单元700数与姿态传感器300通过RS485串口连接。

在一种实施方案中，推进装置400包括主推进器、侧推进器和舵。

在一种实施方案中，动力定位系统船舶还包括驾驶台(图中未示出)，操作台500安装于驾驶台的后部。将操作台500设置在驾驶台的后部，便于使用者方便地观察到艏吃水深度、左舷吃水深度、右舷吃水深度和船舶横纵倾角等数据，进而能够快速地操控DP控制单元700，以实现对推进装置400的控制。

下面对于本申请中动力定位系统船舶的吃水及姿态的实时测量方法进行详细阐述。

作为示例，本申请的所述的测量方法基于Kongsberg(康士伯)控制系统。具体地，包括如下步骤：

1)在船艏和船艉的左舷和右舷三个位置分别安装吃水传感器，采集三处吃水传感器实时产生的吃水数据送入信号处理模块200；

2)在信号处理模块200对吃水数据进行光电隔离处理，将其与现场干扰隔离开来；

3)姿态传感器300通过RS485串口采集姿态传感器300输出的姿态数据信息，在DP控制单元700内，对各组数据进行综合处理，最终获得船舶的艏吃水深度、左舷吃水深度、右舷吃水深度、船舶横、纵倾角等一系列数据；

4)当三个传感器均有效的情况下，DP控制单元700会进行输出信息的复核；而当部分传感器受到外部扰动而失效的情况下，而DP控制单元700数则会计算失效传感器的数据。

5)DP控制单元700根据系统的冗余特性将处理过的数据通过RS485串口送入操作台500，数据台对DP控制单元700提供的数据进行综合分析和运算，给出对推进装置400的控制指令(推力分配)，控制指令通过DP控制单元700发送给推进装置400中分布在各个位置的主推进器、侧推进器和舵分布执行对应的命令，将船舶停在作业点上并保持作业姿态。

由上可知，本申请在船舶上设置三个吃水传感器和姿态传感器来实时监测船舶吃水深度及姿态，能够在部分传感器失效的情况下仍然实现船舶吃水深度和船舶姿态的有效监测并实施动力控制，防止由于相关吃水传感器失效而导致的DP船舶在作业期间发生移位碰撞事故的发生，增加船舶作业的安全系数，为船舶和人员安全提供了有力保障。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种动力定位系统船舶，包括船艏和船艉，其特征在于，还包括：

船舶吃水传感器，包括艏吃水传感器、左舷吃水传感器以及右舷吃水传感器，所述艏吃水传感器安装在所述船艏，所述左舷吃水传感器和右舷吃水传感器安装在所述船艉的左右舷位置；

信号处理模块，与所述船舶吃水传感器通信连接；

姿态传感器，安装在船舶中心线上，用于获取船舶的姿态信息；

推进装置，包括多个推进器并分别安装在船舶的预定位置处；

操作台，设置有DP控制单元，所述DP控制单元分别与所述信号处理模块、所述姿态传感器和推进装置通信连接，所述DP控制单元根据所述信号处理模块和所述姿态传感器发送的数据生成控制指令并发送给所述推进装置，所述推进装置进行相应操作以使所述船舶保持作业姿态。

2.根据权利要求1所述的动力定位系统船舶，其特征在于，所述艏吃水传感器安装于船舶的纵向中心线上，左舷吃水传感器和右舷吃水传感器分设在所述纵向中心线的两侧并关于所述纵向中心线对称。

3.根据权利要求1所述的动力定位系统船舶，其特征在于，所述姿态传感器安装在所述船舶的纵向中心线上。

4.根据权利要求3所述的动力定位系统船舶，其特征在于，所述姿态传感器的个数设置为两个，在所述纵向中心线上间隔预定距离。

5.根据权利要求1所述的动力定位系统船舶，其特征在于，所述信号处理模块中设置有光电隔离装置，用于对所述信号处理模块收集的吃水数据与现场干扰信号进行隔离。

6.根据权利要求1所述的动力定位系统船舶，其特征在于，所述艏吃水传感器、左舷吃水传感器以及右舷吃水传感器均为螺纹式水位传感器，所述螺纹式水位传感器的管体为镀锌钢管。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的动力定位系统船舶，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述信号处理模块、DP控制单元和操作台连接；所述电源模块、DP控制单元和信号处理模块被集中安装于船舶的控制箱内。

8.根据权利要求7所述的动力定位系统船舶，其特征在于，所述DP控制单元数与所述姿态传感器通过RS485串口连接。

9.根据权利要求8所述的动力定位系统船舶，其特征在于：所述推进装置包括主推进器、侧推进器和舵。

10.根据权利要求1所述的动力定位系统船舶，其特征在于，还包括驾驶台，所述操作台安装于所述驾驶台的后部。

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