動力定位系統：產業化之困待解

近日，“863”海洋技術領域“十二五”重大項目動力定位系統研制（1期）通過驗收。這是我國在動力定位系統研制領域取得的又一重大突破，為后續研究及進一步走向工程化、產品化奠定了堅實的基礎，對打破國外壟斷具有重要意義。

該項目承研單位之一中國船舶重工集團公司第七〇二研究所相關負責人表示：“在動力定位系統研發方面，我國已取得一定進展，特別是在該系統的應用開發，如系統配置、功率、推進裝置布局等方面。而在制造領域，國內企業已實現用于動力定位系統的中小功率推進系統的產業化制造，并具有該系統硬件設計制造能力。”他認為，我國在動力定位系統領域還存在技術和產業化難點，國家應進一步鼓勵產、學、研合作，生產出具有國際先進水平的船舶動力定位系統品牌產品。

有突破有差距

船舶動力定位系統是指在有風、浪、流干擾的情況下，船舶或海洋平臺不借助錨泊系統，而是利用自身的推進設備使船舶保持一定的位置和角度，或按照預定軌跡運動的系統裝置。其主要包括位置測量系統、控制系統和推進系統等，適用于多用途工程船、海工船、海洋石油平臺等。在國際動力定位系統市場上，挪威康士伯、美國通用等公司處于壟斷地位，其中，康士伯獨占鰲頭。為打破國外壟斷，我國近年來開展了多個動力定位系統相關項目，此次通過驗收的動力定位系統研制（1期）課題是其中之一。

該課題于2011年11月啟動，由七〇二所聯合武漢船用機械有限責任公司完成。該項目研究人員研制了DP3級動力定位控制系統原理樣機，進行了相應的室內試驗驗證，同時研制了DP1級動力定位系統工程樣機，并成功進行了實船海上試驗。通過該項目的研發，我國在動力定位總體設計、動力定位能力評估、多推進器推力優化分配方法、控制算法、冗余設計、動力定位數值仿真、動力定位控制系統設計開發及實船海試等方面積累了寶貴的經驗。

七〇二所項目負責人介紹說：“后續課題正在準備之中，研究人員下一步將結合已有的DP1工程樣機，開展DP3工程樣機的研制和實船試驗，并最終配套形成動力定位系統產品。”在該項目中，武漢船機承擔的主要任務是動力定位系統的總體匹配設計、推進系統的工況適應性與總體布置研究等。武漢船機總設計師邱曉峰向記者介紹，該公司研究人員后續將根據應用瓶頸，開展針對性的研究工作。主要包括超大功率（5000~8000千瓦級別）全回轉推進裝置、吊艙推進裝置、折臂式全回轉推進裝置、輪緣驅動推進裝置等深遠海海工裝備推進裝置研究，同時開展高精度位置傳感器的研究，以及基于北斗導航系統的位置測量系統的研究。

據了解，除了動力定位系統研制（1期）課題，我國還有哈爾濱工程大學、中國船舶工業集團公司第七〇八研究所、上海交通大學等單位也開展了動力定位系統方面的項目。上海交大是較早從事該領域研究的單位，該校海洋工程國家重點實驗室的“半潛式平臺動力定位模型試驗推進裝備”等5項成果獲國家發明專利，“模型動力定位系統軟件”項目等獲得計算機著作權。2013年，哈工程大、七〇八所、中國海洋石油工程股份有限公司歷經4年研制的HDP3通過中國船級社檢驗及工業和信息化部驗收。

雖然我國在動力定位系統研制方面取得了一定進展，但與先進國家相比，差距還較大。七〇二所項目負責人表示：“研發技術難點在于控制算法方面，產業化難點在于設備的可靠性還有待提高，控制系統剛剛起步，位置測量系統方面還涉足甚少。”

產業化緩慢

1998年，哈工程大研制成功我國首套動力定位系統，但僅DP1系統實現產業化，現在應用較多的DP2、DP3都沒有產品推出。目前，我國的動力定位系統主要依靠進口，價格大概為50萬歐元/套。

邱曉峰表示，動力定位系統包括的三大分系統中，我國在推進系統方面的產業化基礎最好，國內設計生產的推進系統已經應用到不同類型的船舶上，未來主要的工作是針對海工項目的特殊需求，開發出新型推進裝置；DP2和DP3控制系統的研制尚處于起步階段，技術難點體現在海況數據庫不完整；位置測量系統中位置傳感器領域還是空白，特別是高精度的位置傳感器，主要原因是投入大、見效慢，企業缺乏進入該領域的動力。

據了解，在DP推進系統領域，我國不少企業已具備一定的產業化能力。武漢船機在該系統的集成方面早已實現產業化，推進系統集成包括主機、齒輪箱、主推調距槳裝置、全回轉推進裝置、艏艉側推、發電機組、舵系等，應用項目包括78米三用工作船、300噸起重鋪管船以及5萬噸半潛船等海工船舶動力定位系統的集成。目前，武漢船機作為責任單位，正在開展國家發展和改革委員會海洋工程裝備研發及產業化專項——“3000米深水鉆井船動力定位系統技術研發及產業化”,以推進系統為載體進行動力定位系統的集成設計和配套。此外，蘇州動力系統股份有限公司、南京船用設備有限公司、上海振華重工有限公司等也具備為船舶和海洋工程提供各類型推進產品的能力。

在DP3控制系統方面，哈工程大、七〇八所、中國海洋石油工程股份有限公司研制的HDP3控制系統已經通過海試，海試結果理想，全部項目滿足中國船級社規范要求。邱曉峰介紹，武漢船機作為參研單位，承擔了其中的一個專題——“大功率（3500千瓦級別）全回轉舵槳裝置的關鍵技術攻關以及樣機的研制”。這為DP3控制系統的產業化創造了條件。

位置測量系統方面，我國則主要依賴進口

邱曉峰表示，動力定位系統是船舶、海洋石油平臺建造領域的核心技術，其產業屬于資金技術密集型產業，產業關聯度高，帶動性強。全球船舶動力定位系統市場規模約為40億美元，而且還在以每年20%以上的速度不斷擴大，因此，我國在這一領域研制出自主知識產權產品并實現產業化十分重要和迫切。他認為，現階段，我國在這一領域的研發及制造力量還沒有得到很好的整合。盡管國家立項時采取的是產、學、研相結合的模式，但是項目取得的研究成果還是為參研單位各自掌握，不能在市場上形成合力。他說：“以企業為主體去強力推進是產業化發展的關鍵。此外，建立包括研發單位、制造單位、使用單位在內的聯合項目組也很重要。技術研發出來有廠家將其轉化為產品，產品制造出來有單位來使用，使用過程中的意見、建議再反饋給研發和制造單位，供其不斷完善，這樣才能真正促進動力定位系統領域的產業化和良性循環。”