Dynamic Positioning

Dynamic positioning, in de scheepvaart een steeds vaker gebruikt systeem. Wat is het en hoe werkt het?

Wat is dynamic positioning?

Dynamic positioning is een systeem dat in de scheepvaart gebruikt word voor werk wat in verband met veiligheid, precisie, snelheid (extreem langzaam) of brandstofverbruik niet met handbesturing te realiseren is. Hierbij kunt u denken aan bijvoorbeeld een boorplatform benaderen, diepzee stenenstorten of stilliggen boven een koraalrif voor toeristische doeleinden. Vooral in de offshore en bagger industrie word dit steeds vaker gebruikt maar ook tankers en jachten gebruiken dit systeem. Met behulp van dit systeem is het mogelijk zeer nauwkeurig op positie te blijven of een bepaalde track te varen.

Hoe werkt het dynamic positioning systeem?

Door bepaalde referentiesystemen bepaald het systeem de heading en de positie van het schip.
Door de input van de kracht en richting van de wind en de thrusters kan het schip de overige kracht die nodig is om op positie te blijven bestaande uit de stroom en andere variabelen berekenen. Deze twee samen heten de Kongsberg stroom (Kongsberg current). Via een wiskundig model, het Kalman filter genaamd, word berekent hoeveel kracht er gegeven moet worden en hiermee worden de thrusters aangestuurd. De berekeningen worden constant gecorrigeerd. Het duurt ongeveer 20 minuten voor de computer om alle variabelen goed in het rekenmodel door te rekenen, dus na die tijd reageert alles het beste.

Referentiesystemen voor het dynamic positioning systeem

Een referentiesysteem is een systeem waarmee de positie van het schip ten opzichte van het referentiesysteem word bepaald of waarmee een absolute positie van het schip verkregen word. Meestal zijn niet alle referentiesystemen beschikbaar en soms kunnen ze tijdelijk storen of uitvallen door bepaalde factoren. De computer maakt een gemiddelde van de systemen en weegt hierin degene die het best worden ontvangen het zwaarst.
De volgende referentiesystemen worden gebruikt:

• DGPS is een gecorrigeerde GPS positie, op een plek in de buurt waar de coördinaten van bekent zijn staat een DGPS station, deze vergelijkt de GPS positie met zijn bekende positie en kan hier uit de fout berekenen. Vervolgens sturen ze deze fout door naar alle DGPS ontvangers in de buurt en word hier in combinatie van hun eigen GPS een meer nauwkeurige positie van gemaakt.
• HPR (Hydro Acoustic Position Reference System) is een systeem waarbij in de buurt onder water een HPR transponder geplaatst moet zijn, door het geluidsignaal kan de afstand en richting bepaald worden.
• Tautwire is een draad die aan een gewicht op de bodem en aan het schip vast zit. Deze draad kan in de constructie op het schip in en uit rollen. De lengte die deze draad in of uit rolt en de richting worden gemeten, zo word de positie ten opzichte van het gewicht bepaald.
• Laser Positioning Systeem meet de richting en afstand door middel van laser.
• Artemis werkt op het principe dat een vaste en een mobiele magnetron antenne elkaar aanstralen en zo een tegengestelde hoek krijgen, hiermee word de richting bepaald, de afstand word bepaald door de tijd tussen zenden en ontvangen van verzonden codes.
• Radius werkt door het opvangen van het radarsignaal in meerdere transponders, werkt binnen 550 meter maar best binnen 200 meter.

Operator modes in het dynamic positioning systeem

In het systeem zitten verschillende operator modes, binnen deze modes kunnen bepaalde acties uit gevoerd worden. Ook kunnen in deze modes instellingen worden ingevoerd zoals de gain, rate of turn en de speed. Deze inputs hebben invloed op de hoeveelheid energie die de thrusters gebruiken om de order uit te voeren of om terug in balans te komen. Hier houd het systeem geen rekening met de maximale vermogens van de thrusters dus dit moet allemaal naar de huidige situatie ingesteld worden en ook bijgesteld blijven worden.

• Trainer mode is een verplichte mode waarop geoefend kan worden of een toekomstige klus op gesimuleerd kan worden. Alle instellingen die worden ingesteld zullen niet in de andere modes veranderen en input als wind, stroom enz. kan door de gebruiker zelf ingevuld worden.
• Standby mode is een mode waar nog geen controle over het schip kan worden gevoerd.
• Joystick mode is een mode waar de gebruiker het schip kan manoeuvreren op de joystick. Het systeem heeft de macht over 3 graden van vrijheid, yaw (draaien), surge (vooruit/achteruit) en sway (zijdelings). Deze 3 graden kunnen door een druk op de knop vast gezet worden. De gebruiker kan de klus klaren op de joystick of deze 3 graden van vrijheid een voor een stilleggen en dan vastzetten. Vervolgens naar de autoposition mode of autotrack mode gaan.
• Autoposition mode wordt gebruikt om het schip opdrachten te geven in afstand, richting en heading en wanneer bevestigd zal deze opdracht uitgevoerd worden. De snelheid en netheid van deze opdracht kan worden bepaald door bepaalde instellingen.
• Auto area position mode kan worden gebruikt wanneer het schip op positie moet blijven maar niet zo nauwkeurig, hier kan de operator een range instellen waar het schip binnen moet blijven, dit kost veel minder brandstof dan op een positie blijven.
• Autotrack mode is een mode waar een track kan worden ingesteld, wel zijn er veel instellingen over hoe de track uitgevoerd moet worden.
• Follow Sub/Target mode wordt gebruikt als er een ROV onder het schip aan het werk is,hier kan de ROV precies gevolgd worden, houd er wel rekening mee dat de ROV meestal veel wendbaarder is dan het schip!

Dynamic positioning klasse

De systemen kunnen in 3 klassen verdeeld worden:

• Klasse 1 betekent dat als het systeem uitvalt of storing vertoont, dit geen noemenswaardig probleem is, het systeem is daarom enkelvoudig uitgevoerd.
• Klasse 2 betekent dat als het systeem uitvalt, dit voor schade kan zorgen. Het systeem moet daarom dubbel uitgevoerd zijn zodat bij uitval het andere systeem het overneemt.
• Klasse 3 betekent dat bij uitval kans op grote schade, doden of gewonden ontstaat. Systemen moeten daarom dubbel uitgevoerd en gescheiden zijn door A60 klasse wand.

Lees verder

• Dynamic Positioning Operator (DPO)