Система динамического позиционирования судов

Применение системы динамического позиционирования (СДП; система ДП) в морском флоте растет, и теперь различные типы судов оборудуются системами ДП для улучшения контроля и управления судами в море. Хотя суда с динамическим позиционированием обычно используются для операций на шельфе, многие современные грузовые и пассажирские суда также оснащаются системами ДП.

Система Динамического Позиционирования это интегрированная система управления судном, спроектированная удерживать позицию и курс судна на автоматическом уровне, с высоким процентом точности, вблизи морских навигационных опасностей без использования якорей или швартовных концов, используя лишь судовые движители и средства активного управления (подруливающие устройства).

Все ДП системы используют принцип математического моделирования как основу функции позиционирования. ДП система содержит в себе математическую модель или описание динамики судового перемещения, что используется для предопределения позиции судна, его курса, а также перемещения. Использование этой информации, в сочетании с обработкой непрерывно поступающей информации от систем ориентации и датчиков, вырабатывает управляющие сигналы в энергоустановку и движительно-подруливающий комплекс, при помощи которых компенсируется суммарный вектор сил внешнего воздействия на судно (ветра, течения, волнения). Для качественного удержания ДП система всегда использует информацию от систем ориентации, работающих на разных физических принципах - гидроакустической, радиоволновой, спутниковой, электромеханической, лазерно-оптической и др. Отсюда логично, что ДП система является примером автоматического комплекса замкнутого цикла.

Математическая модель содержит не только статические данные, но и адаптивную функцию. Можно провести аналогию с управлением судна вручную. Также как и опытному рулевому необходимо приблизительно 5 минут на то, что бы почувствовать судно, так и ДП системе необходимо около 30 минут для полной адаптации к условиям окружающей среды и манёвренным характеристикам судна. В последствии этого периода, система будет адаптироваться к любому изменению условий окружающей среды и характеристик судна, как рулевой приспосабливается к состоянию моря. Эти 30 минут адаптации, должны всегда учитываться при запуске ДП системы, её использовании в определённых условиях и при определённых операциях.

Система ДП состоит из следующих элементов:

1. Системы питания, состоящей из: - энергоустановки; - стабилизатора напряжения и батарей аварийного питания, так называемого UPS (Uninterruptеble Power Supply Unit).
2. Движительно-подруливающего комплекса (включает в себя систему контроля движками и подрулями).
3. Вспомогательных систем (Систем ориентирования), их можно разделить на 3 вида:
   1. системы контроля позиции (DGPS, SYSCAN, FANBEAM и др.);
   2. система контроля курса (ГИРОКОМПАС);
   3. сенсоры (датчики) такие как (WIND SENSOR, VERTICAL MOTION UNIT).
4. Элемента контроля самой системой, состоящего из Операционного компьютера, Операционной консоли, и, собственно, самого ДП Оператора

Ниже перечислены некоторые основные типы судов, обеспеченные, в настоящее время, системами ДП

Судно снабжения платформ (PSV) / оффшорное судно снабжения (OSV)

PSV (Platform Supply/Support Vessel) - судно снабжения платформ. Суда данного типа используются для транспортировки экипажей, а также для снабжения: водой, топлива, рефконтейнеров, различных смазочных материалов и химикатов, сыпучих и жидких грузов, необходимых для обеспечения нефтяных платформ. Суда снабжения платформ специально спроектированы для снабжения морских платформ и буровых установок, и считаются одними из наиболее распространенных типов судов, использующих систему ДП. Эти суда могут иметь длину от 50 до 100 метров, и способны выполнять разнообразные задачи.

Суда обеспечения водолазных работ (DSV) и суда обеспечения подводных аппаратов с дистанционным управлением (ROV)

Судно обеспечения водолазных работ (DSV - Diving Support vessel) создано как плавучая база, с которой проводятся профессиональные водолазные работы в открытом море. С развитием нефтяной индустрии, появилась необходимость в выполнении подводных работ, связанных с исследованием конструкций, ремонта и обслуживания нефтедобывающих платформ и других важных оффшорных морских конструкций. Появление первых типов этих судов приходится на 1960-1970 года, в разгар добычи нефти в Северном море и Мексиканском заливе, которые начинают проводить водолазные работы как подводной части конструкции, так и вокруг нее. Водолазы должны проводить проверочные или исследовательские работы, установку и размещение подводного оборудования, наблюдение за работой, поиск потерянного или брошенного оборудования. Наличие Системы динамического позиционирования (Dynamic Positioning System), позволяет судну сохранять его положение на воде, в независимости от состояния моря, течения и ветра. ROV - Remote Operated Vehicle или дистанционно-управляемые аппараты постепенно заменяют водолазов при выполнении большинства работ: глубоководные исследования, подводные инспекции, обеспечение буровых работ, также содействие в проведении спасательных операций.

Суда с буровой установкой

Для проведения буровых работ на мелководье и на глубине, для судна жизненно важно сохранять свое место (удерживать своё положение с точностью в пределах 1 метра) над нефтяной/газовой скважиной, чтобы трубопровод (стояк), соединяющий судно со скважиной находился почти в прямом и вертикальном положении. Поэтому, суда с буровой установкой оснащены системами динамического позиционирования. Наклон нижней части главного стояка постоянно контролируется и поддерживается точно на заданном уровне, чтобы избежать нежелательных разъединений. В настоящее время, буровые суда с ДП спроектированы таким образом, чтобы работать на глубинах до 3000 м и больше с помощью высокотехнологичных дифференциальных глобальных систем позиционирования (DGPS) и акустических систем подводного позиционирования на основе длинной базы (LBL), входящих в модуль ДП.

Суда для укладки и ремонта кабелей (кабелеукладчик) - судно технического (оффшорного) флота, служит для прокладки, ремонта и обслуживания морских (океанских) линий связи и электропередачи.

Современные оптико-волоконные кабели, используемые для соединения всего мира через Интернет, являются более хрупкими, чем использовавшиеся прежде более толстые традиционные кабели. Поэтому, у них больше ограничений по нагрузке и перегибам. Во избежание нанесения серьёзных повреждений этим кабелям, сейчас является обычной практикой использование судов с ДП для работ по укладке и ремонту кабелей. На большинстве современных судов-кабелеукладчиков установлены системы ДП.

Суда-трубоукладчики

Многие операции по укладке труб выполняются баржами или судами-трубоукладчиками, оснащенными системой ДП. Суда-трубоукладчики используют различные способы укладки трубопровода. К таким основным способам относятся способы укладки трубопроводов методом  S-Lay, J-Lay и Reel-Lay. Каждый из этих методов имеет свои особенности.

Дноуглубительные суда

В настоящее время большинство дноуглубительных судов нового поколения используют методы ДП для безопасного и точного выполнения операций по дноуглублению вдоль аналогичных путей. Поскольку эти пути должны находиться близко друг к другу без существенных наложений, высокий уровень точности при дноуглубительных работах в узкостях достигается с помощью применения системы ДП.

Кран-баржа или судно-кран (плавкраны)

Кран-баржи или суда-краны помогают в операциях по монтажу и демонтажу в отраслях, связанных с нефтью и газом. Эти типы судов используются также в спасательных операциях или в операциях по удалению затонувших судов. Многие кран-баржи и строительные суда, в настоящее время, оснащены системами ДП.

Суда для насыпания каменной наброски

Суда для насыпания каменной наброски используются для укладки каменной наброски (измельченной породы) на морском дне настолько точно и безопасно, насколько возможно, чтобы обеспечить защиту трубопроводам. Поэтому, эти суда оснащены системами ДП, позволяющими хорошо контролировать путь и скорость, чтобы обеспечить ровное распределение породы вдоль запланированной трассы. Этот тип судов также полезен в обеспечении достаточно защиты против рисков эрозии, вызванной приливами и отливами, которая случается в районах течений при высоких приливах.

Пассажирские суда

Современные пассажирские суда имеют небольшую осадку, чтобы получить безопасный доступ к большему количеству мест для посещения во время круизов, и спроектированы таким образом, чтобы быть способными перевозить больше пассажиров, чем когда-либо ранее, даже при большей высоте надводного борта. Эта комбинация малой осадки и высокого надводного борта может привести к многочисленным проблемам при управлении судном в местах с ограниченным местом для швартовки. В этих случаях система ДП позволяет этим рукотворным роскошным плавучим отелям маневрировать, швартоваться и даже становиться на якорь гораздо более безопасно для экипажа и пассажиров.

Полупогружные суда для перевозки тяжеловесных грузов

Суда, способные перевозить тяжеловесное оборудование в самые отдаленные места, часто будут испытывать трудности при погрузке и выгрузке своих грузов. Некоторые из этих судов являются однокорпусными или полупогружными, и могут погружаться до погрузочной осадки, позволяя, таким образом, «заплывать» грузу на борт. Типичным примером такого груза может быть буровая установка, которую необходимо перевезти на большое расстояние. Система ДП, установленная на таких судах, может быть использована для удержания положения судна во время погрузочных и разгрузочных операций.

Передвижные морские буровые установки / суда (MODU)

Применение системы ДП, в этом случае, является единственным выбором при работе на глубоководных шельфовых месторождениях. Системы ДП всё чаще используются для определения положения буровых установок перед закреплением их на якорях даже в менее глубоких водах. Системы ДП позволяют сберечь много времени, особенно при краткосрочном бурении.

Челночный танкер

Челночный танкер, как можно предположить из его названия, это судно, предназначенное для перевозки нефти или газа с морского нефтяного месторождения в любое место, где они могут потребоваться. Эти танкеры очень современны и хорошо оснащены оборудованием для погрузки и выгрузки, совместимым с инфраструктурами нефтяных месторождений. Выдерживание положения судов в течение более длительного времени обычно выполняется с помощью систем динамического позиционирования и производится в отношении расположения сооружений или плавучих установок нефтедобычи, хранения и выгрузки (FPSO). Многократно продублированные системы безопасности обеспечивают безопасное обращение с потенциально горючими нефтью и природным газом.

Плавучие установки для добычи, хранения и выгрузки или суда FPSO

Плавучая установка для добычи, хранения и выгрузки – это судно, используемое, в основном, в индустрии шельфовой добычи нефти и газа для обработки и хранения нефти и газа. Суда FPSO спроектированы для получения нефти и газа с находящихся рядом платформ или подводных структур, их обработки и хранения до момента, когда эти нефть или газ смогут быть отгружены на морской танкер или перекачаны по трубопроводу. Суда FPSO, обычно, представляют собой реконструированные нефтяные или газовые танкеры, или это могут быть суда, специально построенные для такого использования и применения. Судно, используемое только для целей хранения нефти, называется плавучее нефтехранилище (FSU).

Военные корабли и операции

Несколько передовых государств успешно используют системы ДП в своём военном флоте, береговой охране и вспомогательном флоте. Суда, используемые в море, – для противоминной борьбы, морских десантов, спасения подводных лодок и борьбы с загрязнением – все являются хорошим примером судов, оборудованных системами ДП.