تحديد المواقع الديناميكي

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
سفينة الدعم البحري تويسا بيرسيوس ، وفي الخلفية سفينة الحفر ديسكوفرر إنتربرايز من الجيل الخامس ، فوق حقل ثاندر هورس النفطي . وكلاهما مجهز بأنظمة تحديد المواقع الديناميكية.

نظام تحديد المواقع الديناميكي (DP) هو نظام مُتحكم به حاسوبياً للحفاظ تلقائياً على موقع السفينة واتجاهها باستخدام مراوحها ودوافعها. تُزوّد ​​أجهزة استشعار الموقع المرجعية، بالإضافة إلى أجهزة استشعار الرياح والحركة والبوصلات الجيروسكوبية ، الحاسوب بمعلومات حول موقع السفينة ومقدار واتجاه القوى البيئية المؤثرة عليها. ومن أمثلة أنواع السفن التي تستخدم نظام تحديد المواقع الديناميكي: السفن ووحدات الحفر البحرية المتنقلة شبه الغاطسة ، وسفن الأبحاث الأوقيانوغرافية، وسفن مدّ الكابلات ، وسفن الرحلات البحرية .

يحتوي برنامج الحاسوب على نموذج رياضي للسفينة، يتضمن معلومات مثل مقاومة الماء الحالية ومواقع المحركات النفاثة. هذه المعلومات، بالإضافة إلى بيانات المستشعرات (مثل الرياح)، تُمكّن الحاسوب من حساب زاوية التوجيه المطلوبة ومخرجات كل محرك نفاث لدعم العمليات في البحر حيث يتعذر التثبيت أو الإرساء بسبب المياه العميقة، أو ازدحام قاع البحر (خطوط الأنابيب، أو الدعامات)، أو غيرها من القيود.

قد يكون تحديد الموقع الديناميكي مطلقًا، حيث يتم تثبيت الموقع عند نقطة ثابتة في القاع، أو نسبيًا لجسم متحرك، مثل سفينة أخرى أو مركبة تحت الماء. كما يمكن توجيه السفينة بزاوية مناسبة للرياح والأمواج والتيارات المائية، وهي ممارسة تُعرف باسم التوجيه باتجاه الريح.

يُستخدم نظام تحديد المواقع الديناميكي على نطاق واسع في صناعة النفط البحرية، على سبيل المثال، في بحر الشمال ، والخليج العربي ، وخليج المكسيك ، وغرب أفريقيا ، وقبالة سواحل البرازيل . ويوجد حاليًا أكثر من 1800 سفينة مزودة بهذا النظام. [ 1 ]

تاريخ

بدأ استخدام نظام تحديد المواقع الديناميكي في الستينيات من القرن الماضي لأغراض الحفر البحري . ومع انتقال عمليات الحفر إلى مياه أعمق فأعمق، لم يعد من الممكن استخدام منصات الحفر ذاتية الرفع ، ولم يعد التثبيت في المياه العميقة اقتصاديًا.

في إطار مشروع موهول ، تم تجهيز سفينة الحفر CUSS 1 عام 1961 بأربعة مراوح قابلة للتوجيه. كان هدف مشروع موهول هو الحفر إلى طبقة موهو ، الأمر الذي تطلب حلاً للحفر في المياه العميقة. وقد أمكن إبقاء السفينة في موقعها فوق بئر قبالة لا جولا ، كاليفورنيا، على عمق 948 متراً.

بعد ذلك، قبالة سواحل غوادالوبي بالمكسيك، تم حفر خمسة آبار، أعمقها على عمق 183 مترًا (600 قدم) تحت قاع البحر في مياه يبلغ عمقها 3500 متر (11500 قدم) ، مع الحفاظ على الموقع ضمن دائرة نصف قطرها 180 مترًا (590 قدمًا) . تم تحديد موقع السفينة باستخدام الرادار لتحديد المسافة من العوامات والسونار لتحديد المسافة من المنارات تحت سطح البحر.     

بينما كان يتم تثبيت منصة الحفر CUSS 1 في موقعها يدويًا، أطلقت شركة شل في وقت لاحق من نفس العام سفينة الحفر يوريكا ، التي كانت مزودة بنظام تحكم تناظري متصل بسلك مشدود، مما جعلها أول سفينة حفر حقيقية مزودة بنظام تحديد المواقع الديناميكي. [ 2 ]

رغم أن سفن تحديد المواقع الديناميكية الأولى كانت مزودة بوحدات تحكم تناظرية وتفتقر إلى أنظمة احتياطية، فقد شهدت تحسينات هائلة منذ ذلك الحين. يُستخدم نظام تحديد المواقع الديناميكية الآن ليس فقط في صناعة النفط، بل أيضاً في أنواع أخرى من السفن. إضافةً إلى ذلك، لم يعد هذا النظام مقتصراً على الحفاظ على موقع ثابت، بل أصبح بالإمكان الإبحار على مسار دقيق، وهو أمر مفيد في مدّ الكابلات والأنابيب، والمسح، وغيرها من المهام.

مقارنة بين خيارات الحفاظ على الموقع

تشمل الطرق الأخرى لتثبيت الموقع استخدام مرساة مثبتة وبارجة رافعة. ولكل منها مزاياها وعيوبها.

مقارنة خيارات الحفاظ على الموقع [ 2 ]
بارجة رافعةالتثبيتتحديد المواقع الديناميكي
المزايا
  • لا توجد أنظمة معقدة مزودة بمحركات دفع ومولدات إضافية وأجهزة تحكم.
  • لا توجد فرصة للخروج عن الموقع بسبب أعطال النظام أو انقطاع التيار الكهربائي.
  • لا توجد مخاطر تحت الماء ناتجة عن المحركات النفاثة.
  • لا توجد أنظمة معقدة مزودة بمحركات دفع ومولدات إضافية وأجهزة تحكم.
  • لا توجد فرصة للخروج عن الموقع بسبب أعطال النظام أو انقطاع التيار الكهربائي.
  • لا توجد مخاطر تحت الماء ناتجة عن المحركات النفاثة.
  • القدرة على المناورة ممتازة؛ من السهل تغيير الوضع.
  • لا حاجة إلى قاطرات سحب للتعامل مع المرساة.
  • لا يعتمد على عمق الماء.
  • إعداد سريع.
  • غير مقيد بقاع بحر معيق.
العيوب
  • لا توجد قدرة على المناورة بمجرد تثبيتها في مكانها.
  • يقتصر على أعماق مائية تبلغ 175 متراً.
  • قدرة محدودة على المناورة بعد التثبيت.
  • يلزم وجود قاطرات للتعامل مع المراسي.
  • أقل ملاءمة في المياه العميقة.
  • يختلف وقت الإبحار من عدة ساعات إلى عدة أيام.
  • يحد من ذلك قاع البحر المسدود (خطوط الأنابيب، قاع البحر).
  • أنظمة معقدة مزودة بمحركات دفع ومولدات إضافية وأجهزة تحكم.
  • ارتفاع تكاليف التركيب الأولية.
  • ارتفاع تكاليف الوقود.
  • احتمالية فقدان الموقع في حالة التيارات القوية أو الرياح، أو بسبب أعطال النظام أو انقطاع التيار الكهربائي.
  • مخاطر تحت الماء من المحركات النفاثة للغواصين والمركبات الموجهة عن بعد .
  • زيادة صيانة الأنظمة الميكانيكية.

على الرغم من أن جميع الطرق لها مزاياها الخاصة، إلا أن تحديد المواقع الديناميكي قد مكّن من إجراء العديد من العمليات التي كانت غير ممكنة في السابق.

تتراجع التكاليف بفضل التقنيات الأحدث والأقل تكلفة، وتزداد المزايا أهميةً مع انتقال العمل البحري إلى أعماق أكبر، وازدياد الاهتمام بالبيئة (الشعاب المرجانية). في عمليات الحاويات، يمكن تحسين كفاءة الموانئ المزدحمة من خلال تقنيات رسو أسرع وأكثر دقة. كما تستفيد عمليات السفن السياحية من الرسو الأسرع واستخدام "مراسي" غير مثبتة قبالة الشواطئ أو الموانئ النائية.

التطبيقات

SBX قيد التنفيذ

تشمل التطبيقات المهمة ما يلي:

نِطَاق

يمكن وصف حركة السفينة من حيث ست درجات من الحرية ، تتكون من الانتقال والدوران على طول ثلاثة محاور متعامدة.

الحركات الانتقالية الثلاث هي:

  • الاندفاع : حركة على طول المحور الطولي (إلى الأمام/الخلف)
  • التمايل : الحركة على طول المحور الجانبي (يمين/يسار)
  • الرفع : حركة على طول المحور الرأسي (أعلى/أسفل)

الحركات الدورانية الثلاث هي:

  • الدوران : الدوران حول المحور الطولي
  • الميل : الدوران حول المحور الجانبي
  • الانحراف : الدوران حول المحور الرأسي

يهتم تحديد المواقع الديناميكي في المقام الأول بالتحكم في السفينة في المستوى الأفقي ، وتحديداً الانتقال على طول المحورين الأفقيين (الاندفاع والتأرجح) والدوران حول المحور الرأسي (الانحراف).

متطلبات

لكي تعمل السفينة بنظام تحديد المواقع الديناميكي (DP)، يلزم توفر عدة مكونات أساسية:

  • معلومات الموقع والاتجاه : المعرفة الدقيقة بموقع السفينة واتجاهها هي أساس نظام تحديد المواقع الديناميكي (DP).
  • نظام التحكم : يقوم جهاز كمبيوتر مخصص بحساب الإجراءات التصحيحية اللازمة للحفاظ على الموقع والاتجاه بشكل مستمر.
  • عناصر الدفع : تقوم المراوح والمحركات النفاثة بتطبيق القوى التي يتطلبها نظام التحكم لمواجهة التأثيرات البيئية.

عند تصميم سفينة مزودة بنظام تحديد المواقع الديناميكي، يجب مراعاة أنظمة تحديد المواقع المرجعية وقوة الدفع المتاحة بعناية. وعلى وجه الخصوص، يتطلب الحفاظ على السيطرة في الأحوال الجوية السيئة قدرة دفع كافية على محاور الحركة الثلاثة.

يُعدّ الحفاظ على موقع ثابت تحديًا كبيرًا، لا سيما في الظروف القطبية ، حيث تتغير قوى الجليد بسرعة. ولا تزال تقنيات الكشف عن الجليد والتخفيف من آثاره المحمولة على السفن غير متطورة بما يكفي للتنبؤ بهذه القوى بدقة، على الرغم من أنها قد توفر مزايا مقارنةً بأجهزة الاستشعار التي تُنشر بواسطة المروحيات . [ 3 ]

أنظمة تحديد المواقع

توجد عدة طرق لتحديد موقع السفينة في البحر. لا تتمتع معظم طرق الملاحة البحرية التقليدية بالدقة الكافية لتلبية بعض المتطلبات الحديثة. ولهذا السبب، تم تطوير العديد من أنظمة تحديد المواقع خلال العقود الماضية. ومن بين الشركات المصنعة لأنظمة تحديد المواقع الديناميكية: Marine Technologies LLC، وKongsberg Maritime ، وNavis Engineering Oy ، وGE ، وSIREHNA ، وWärtsilä (المعروفة سابقًا باسم L-3)، و Edison Chouest Offshore ، وRolls-Royce plc ، و Praxis Automation Technology ، وBrunvoll AS. ويُستخدم مصطلح " المرساة الرقمية" لوصف هذه الأنظمة. [ 4 ] وتعتمد التطبيقات ومدى التوافر على نوع العمل وعمق المياه. ومن أكثر أنظمة تحديد المواقع المرجعية (PRS) وأنظمة قياس المواقع (PME) شيوعًا:

قمر صناعي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في مداره
  • نظام تحديد المواقع التفاضلي (DGPS ). لا تُعدّ دقة تحديد الموقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) كافيةً للاستخدام في تحديد المواقع الديناميكي (DP). يتم تحسين الموقع باستخدام محطة مرجعية أرضية ثابتة (محطة تفاضلية) تُقارن موقع GPS بموقع المحطة المعروف. يُرسل التصحيح إلى مستقبل DGPS عبر ترددات الراديو طويلة الموجة. يتطلب استخدام DGPS دقةً وموثوقيةً أعلى. تُوفر شركات مثل Veripos و Fugro وC-Nav إشارات تفاضلية عبر الأقمار الصناعية، مما يُتيح دمج عدة محطات تفاضلية. تتمثل ميزة DGPS في توفره الدائم تقريبًا. تشمل عيوبه تدهور الإشارة بسبب الاضطرابات الأيونوسفيرية أو الجوية، وحجب الأقمار الصناعية بواسطة الرافعات أو غيرها من المنشآت، وتدهور الإشارة على ارتفاعات عالية. [ 5 ] توجد أيضًا أنظمة مُثبتة على السفن تستخدم أنظمة تعزيز متنوعة ، بالإضافة إلى دمج موقع GPS مع GLONASS . [ 6 ]
  • نظام الصوتيات . يتكون هذا النظام من جهاز إرسال واستقبال واحد أو أكثر مثبتة في قاع البحر، ومحول طاقة مثبت في هيكل السفينة. يرسل محول الطاقة إشارة صوتية (بواسطة عناصر كهرضغطية ) إلى جهاز الإرسال والاستقبال، الذي يستجيب بدوره. وبما أن سرعة الصوت في الماء معروفة (ويُفضل إجراء مسح صوتي دوري)، فإن المسافة تُعرف. ونظرًا لوجود العديد من العناصر على محول الطاقة، يُمكن تحديد اتجاه الإشارة الصادرة من جهاز الإرسال والاستقبال. ومن ثم، يُمكن حساب موقع السفينة بالنسبة لجهاز الإرسال والاستقبال. من عيوب هذا النظام حساسيته للضوضاء الصادرة من المحركات النفاثة أو الأنظمة الصوتية الأخرى. كما أن استخدامه محدود في المياه الضحلة بسبب الانكسار الذي يحدث عند انتقال الصوت أفقيًا في الماء. تُستخدم ثلاثة أنواع شائعة من أنظمة تحديد المواقع عالية الدقة (HPR):
    • خط الأساس فائق القصر (USBL أو SSBL) . يعمل هذا النظام كما هو موضح أعلاه. ولأن الزاوية إلى جهاز الإرسال والاستقبال تُقاس، يجب تطبيق تصحيح لحركة السفينة (الميلان والانعطاف). وتُحدد وحدات مرجع الحركة هذه التصحيحات. ونظرًا لطبيعة قياس الزاوية ، تتراجع الدقة مع ازدياد عمق الماء.
    • خط الأساس الطويل (LBL) . يتكون هذا النظام من مصفوفة تضم ثلاثة أجهزة إرسال واستقبال على الأقل. يُحدد الموقع الأولي لأجهزة الإرسال والاستقبال بواسطة نظام خط الأساس القصير (USBL) و/أو بقياس خطوط الأساس بينها. بعد ذلك، يكفي قياس المسافات إلى أجهزة الإرسال والاستقبال لتحديد الموقع النسبي. نظريًا، يجب أن يقع الموقع عند تقاطع كرات وهمية، واحدة حول كل جهاز إرسال واستقبال، بنصف قطر يساوي الزمن بين الإرسال والاستقبال مضروبًا في سرعة الصوت في الماء. ولأن قياس الزاوية غير مطلوب، فإن الدقة في الأعماق الكبيرة أفضل من نظام خط الأساس القصير (USBL).
    • خط الأساس القصير (SBL) . يعمل هذا النظام باستخدام مجموعة من المحولات في هيكل السفينة. تحدد هذه المحولات موقعها بالنسبة لجهاز الإرسال والاستقبال، وبالتالي يتم إيجاد الحل بنفس طريقة إيجاد الحل في نظام خط الأساس الطويل (LBL). ونظرًا لوجود المجموعة على السفينة، فإنه يلزم تصحيحها لمراعاة الميلان والانحراف. [ 7 ]
  • مراقبة زاوية أنبوب الرفع . في سفن الحفر، يمكن إدخال بيانات مراقبة زاوية أنبوب الرفع إلى نظام تحديد المواقع الديناميكي. قد يكون النظام عبارة عن مقياس ميل كهربائي أو نظام قائم على تقنية تحديد المواقع تحت الماء (USBL)، حيث يتم تركيب جهاز إرسال واستقبال لمراقبة زاوية أنبوب الرفع، ووحدة قياس ميل عن بعد مثبتة على مانع الانفجار (BOP) ويتم استجوابها عبر نظام تحديد المواقع الديناميكي عالي الضغط (HPR) الخاص بالسفينة.
سلك مشدود خفيف على جهاز HOS Achiever
  • سلك مشدود خفيف (LTW أو LWTW) . يُعدّ هذا النظام المرجعي الأقدم المستخدم في تحديد المواقع الديناميكية (DP) ولا يزال دقيقًا للغاية في المياه الضحلة نسبيًا. يتم إنزال ثقل إلى قاع البحر، ومن خلال قياس طول السلك الممتد وزاويته باستخدام رأس دوار ، يُمكن حساب الموقع النسبي. يجب الحرص على عدم زيادة زاوية السلك لتجنب جرّه. في المياه العميقة، يكون النظام أقل فعالية لأن التيار سيؤدي إلى انحناء السلك. مع ذلك، توجد أنظمة تُعالج هذه المشكلة باستخدام رأس دوار على الثقل. تُستخدم أسلاك LTW الأفقية أيضًا عند العمل بالقرب من المنشآت، حيث يُشكّل سقوط الأجسام على السلك خطرًا.
  • نظاما Fanbeam و CyScan هما نظامان لتحديد المواقع يعتمدان على الليزر. يتميزان ببساطتهما، إذ يكفي تثبيت مجموعة من الموشورات أو شريط لاصق على هيكل أو سفينة قريبة. من المخاطر المحتملة أن يلتصق النظام بأجسام عاكسة أخرى، مما قد يحجب الإشارة. مع ذلك، صُمم نظام Cyscan Absolute Signature، الذي طُرح عام ٢٠١٧، لمعالجة هذه المشكلة. فهو قادر على التزامن النشط مع موشور Absolute Signature، مما يقلل من احتمالية تتبع الهدف الخاطئ. يعتمد المدى على الأحوال الجوية، ولكنه عادةً ما يتجاوز ٥٠٠ متر. تُسهم التطورات الحديثة، المستوحاة من صناعة المركبات ذاتية القيادة، في إدخال أنظمة تحديد المواقع المرجعية بدون أهداف باستخدام ماسحات ليزرية سريعة، ثم تقنية التحديد والملاحة المتزامنة (SLAM) من مسح لآخر لتحديد الحركة النسبية للسفينة. أطلقت شركة غايدنس مارين جهاز SceneScan ، وهو ماسح ضوئي ثنائي الأبعاد، في عام 2018. وأطلقت شركة فورلونغ سينسينغ جهاز Unity ، وهو ماسح ضوئي ثلاثي الأبعاد، في عام 2025. ومع تطور هذه التقنيات التي لا تتطلب تحديد مواقع، قد يتم الاستغناء عن الحلول التي تتطلب تحديد مواقع ثابتة. وتقود صناعة مزارع الرياح البحرية هذا التوجه، حيث أصبح إضافة مواقع إلى العديد من أبراج الرياح أمراً لا مفر منه.
  • أرتميس . نظام راداري. تُوضع وحدة منه على محطة ثابتة (وحدة إنتاج وتخزين وتفريغ عائمة)، وتقوم الوحدة الموجودة على متن المحطة المتحركة بتحديد موقعه للإبلاغ عن المدى والاتجاه. يتجاوز مداه التشغيلي 4 كيلومترات. ميزته هي الأداء الموثوق به في جميع الأحوال الجوية. أما عيبه فهو وزنه الثقيل وتكلفته العالية. الإصدار الحالي هو أرتميس مارك 6. [ 8 ]
  • نظام تحديد المواقع التفاضلي والمطلق والنسبي (DARPS) . يُستخدم عادةً على ناقلات النفط المكوكية أثناء التحميل من وحدة الإنتاج والتخزين والتفريغ العائمة (FPSO) . تحتوي كلتاهما على مستقبل GPS. ولأن نسبة الخطأ متطابقة، فلا حاجة لتصحيح الإشارة. يتم إرسال الموقع من وحدة الإنتاج والتخزين والتفريغ العائمة إلى ناقلة النفط المكوكية، ومن ثم حساب المدى والاتجاه وإدخالهما في نظام تحديد المواقع التفاضلي.
  • نظاما RADius [ 9 ] و RadaScan هما نظامان يعتمدان على الرادار؛ فبينما لا يحتوي نظام RADius على أجزاء متحركة، يتميز نظام RadaScan بهوائي دوار أسفل القبة. وقد طورت شركة Guidance Marine نظام miniRadaScan بإضافة RadaScan View الذي يتميز بميزة إضافية تتمثل في ارتداد إشارة الرادار. وقد عزز هذا من إدراك ضابط العمليات الميدانية للوضع المحيط. عادةً ما تحتوي هذه الأنظمة على وحدات استجابة، وهي أهداف نشطة ترسل الإشارة إلى المستشعر للإبلاغ عن المدى والاتجاه. ويصل المدى عادةً إلى 600 متر.
  • يتم استخدام الملاحة بالقصور الذاتي بالاشتراك مع أي من أنظمة المرجعية المذكورة أعلاه، ولكن عادة مع نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) والهيدروصوتيات (USBL أو LBL أو SBL).

أنظمة التوجيه

أما الطرق الأكثر تقدماً فهي:

أجهزة استشعار أخرى

إلى جانب الموقع والاتجاه، يتم إدخال متغيرات أخرى إلى نظام تحديد المواقع الديناميكي من خلال أجهزة الاستشعار :

  • تحدد وحدات مرجع الحركة، أو وحدات مرجعية رأسية، أو أجهزة استشعار مرجعية رأسية ، أو VRUs أو MRUs أو VRSs ، ميل السفينة، وانحرافها، وحركتها الرأسية.
  • يتم تغذية مستشعرات الرياح إلى نظام التغذية الأمامية لنظام تحديد المواقع الديناميكي ، بحيث يمكن للنظام توقع هبات الرياح قبل أن تنحرف السفينة عن موقعها.
  • أجهزة استشعار الغاطس ، لأن تغير الغاطس يؤثر على تأثير الرياح والتيارات على الهيكل.
  • تعتمد أجهزة الاستشعار الأخرى على نوع السفينة. قد تقيس سفينة مد الأنابيب القوة اللازمة لسحب الأنبوب؛ وستحتوي سفن الرافعات الكبيرة على أجهزة استشعار لتحديد موقع الرافعة، حيث يؤدي ذلك إلى تغيير نموذج الرياح، مما يتيح حساب نموذج أكثر دقة (انظر أنظمة التحكم).
  • لا تُقاس بعض القوى الخارجية مباشرةً. في هذه الحالات، تُستنتج قوة الإزاحة بمرور الوقت، مما يسمح بتطبيق قوة دفع تعويضية متوسطة. تُصنّف جميع القوى التي لا تُعزى إلى قياس مباشر على أنها "تيار"، إذ يُفترض أنها كذلك. مع ذلك، في الواقع، هي مزيج من التيار والأمواج والانتفاخات وأخطاء النظام. وكما هو متعارف عليه في الصناعة البحرية، يُسجّل "تيار" نظام تحديد المواقع الديناميكي دائمًا في اتجاه تدفقه.

أنظمة التحكم

مخطط كتلي لنظام التحكم

في البداية، استُخدمت وحدات التحكم PID، ولا تزال تُستخدم في أنظمة تحديد المواقع الديناميكية (DP) الأبسط حتى اليوم. لكن وحدات التحكم الحديثة تستخدم نموذجًا رياضيًا للسفينة يعتمد على وصف ديناميكي مائي وديناميكي هوائي لبعض خصائصها، مثل الكتلة والمقاومة . بالطبع، هذا النموذج ليس دقيقًا تمامًا. يُغذّى النظام بموقع السفينة واتجاهها، ثم تُقارن النتائج بتوقعات النموذج. يُستخدم هذا الفرق لتحديث النموذج باستخدام تقنية ترشيح كالمان . لهذا السبب، يتلقى النموذج أيضًا بيانات من مستشعرات الرياح ومعلومات من المحركات النفاثة. تسمح هذه الطريقة حتى بعدم تلقي أي بيانات من نظام تحديد المواقع الديناميكية (PRS) لفترة من الوقت، اعتمادًا على جودة النموذج والظروف الجوية. تُعرف هذه العملية باسم الملاحة التقديرية .

تختلف دقة ووضوح أنظمة تحديد المواقع المرجعية (PRS) المختلفة. فبينما يتميز نظام تحديد المواقع التفاضلي العالمي (DGPS) بدقة ووضوح عاليتين، قد يكون نظام تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية (USBL) أقل دقة بكثير. ولهذا السبب، تُوزن أنظمة تحديد المواقع المرجعية. وبناءً على التباين ، يُعطى كل نظام وزنًا يتراوح بين 0 و1.

أنظمة الطاقة والدفع

عملاق بحر الشمال

للحفاظ على الموقع، تُستخدم دافعات السمت (كهربائية، أو ذات محرك L أو Z ) ، ودافعات القوس ، ودافعات المؤخرة، ونفاثات المياه ، والدفات ، والمراوح . عادةً ما تكون سفن تحديد المواقع الديناميكي (DP) تعمل جزئيًا على الأقل بالديزل والكهرباء ، حيث يتيح ذلك إعدادًا أكثر مرونة ويتعامل بشكل أفضل مع التغيرات الكبيرة في الطلب على الطاقة التي تميز عمليات تحديد المواقع الديناميكي. قد تكون هذه التقلبات مناسبة للتشغيل الهجين . بدأت سفينة إمداد منصة تعمل بالغاز الطبيعي المسال العمل في عام 2016 ببطارية  653 كيلوواط/ساعة / 1600 كيلوواط تعمل كاحتياطي دوار خلال مرحلة تحديد المواقع الديناميكي 2 (DP2)، مما وفر 15-30% من الوقود. [ 10 ] جمعت سفينة "نورث سي جاينت" التي يبلغ طولها 154 مترًا 3 وحدات طاقة، ولوحات توزيع، وبطاريات 2 ميغاواط/ساعة للعمل في مرحلة تحديد المواقع الديناميكي 3 (DP3) باستخدام محرك واحد فقط، [ 11 ] [ 12 ] مع الحفاظ على حمل المحرك بين 60% و80%. [ 13 ]

يعتمد الإعداد على فئة تحديد المواقع الديناميكية للسفينة. قد يكون النظام بسيطًا نسبيًا في الفئة 1، بينما يكون معقدًا للغاية في الفئة 3. في سفن الفئتين 2 و3، يجب تزويد جميع أجهزة الكمبيوتر وأنظمة التحكم بالطاقة عبر وحدة تزويد طاقة غير منقطعة (UPS) .

متطلبات التصنيف الخاصة بالمنظمة البحرية الدولية

استنادًا إلى منشور المنظمة البحرية الدولية رقم 64،5 [ 14 ]، أصدرت هيئات التصنيف قواعد للسفن ذات التموضع الديناميكي الموصوفة بأنها الفئة 1 والفئة 2 والفئة 3 .

  • لا يوجد نظام احتياطي في فئة المعدات 1. وقد يحدث فقدان للموقع في حالة حدوث عطل واحد.
  • تتميز فئة المعدات 2 بوجود أنظمة احتياطية، بحيث لا يؤدي أي عطل منفرد في النظام النشط إلى تعطل النظام بأكمله. ولا يُفترض أن يحدث فقدان للموقع نتيجة عطل منفرد في أحد المكونات النشطة أو النظام، مثل المولدات، أو المحركات النفاثة، أو لوحات التوزيع، أو الصمامات التي يتم التحكم فيها عن بُعد، وما إلى ذلك، ولكنه قد يحدث بعد تعطل أحد المكونات الثابتة، مثل الكابلات، أو الأنابيب، أو الصمامات اليدوية، وما إلى ذلك.
  • يجب أن يكون هذا النوع من المعدات من الفئة الثالثة، والذي يجب أن يتحمل أيضًا الحريق أو الفيضان في أي جزء منه دون أن يتعطل النظام. كما يجب ألا يحدث فقدان للموقع نتيجة أي عطل منفرد، بما في ذلك احتراق جزء كامل بسبب الحريق أو غمر جزء محكم الإغلاق بالماء.

لدى هيئات التصنيف رموزها الخاصة بالفئات:

وصففئة معدات المنظمة البحرية الدوليةفئة معدات LRفئة معدات DNVفئة معدات GLفئة معدات نظام منع انغلاق المكابح (ABS)فئة معدات NKفئة معدات BV
التحكم اليدوي في الموقع والتحكم التلقائي في الاتجاه في ظل ظروف بيئية قصوى محددة-DP(CM)DYNPOS-AUTS-DPS-0-
التحكم الآلي واليدوي في الموقع والاتجاه في ظل ظروف بيئية قصوى محددةالصف الأولDP(AM)DYNPOS-AUT & DPS1DP 1DPS-1DPS Aدينابوس صباحًا/مساءً
التحكم التلقائي واليدوي في الموقع والاتجاه في ظل ظروف بيئية قصوى محددة، أثناء وبعد أي عطل منفرد، باستثناء فقدان حجرة. (نظامان حاسوبيان مستقلان).الصف الثانيDP(AA)DYNPOS-AUTR & DPS2DP 2DPS-2DPS Bدينابوس إيه إم/إيه تي آر
التحكم الآلي واليدوي في الموقع والاتجاه في ظل ظروف بيئية قصوى محددة، أثناء وبعد أي عطل منفرد، بما في ذلك فقدان مقصورة بسبب حريق أو فيضان. (نظامان حاسوبيان مستقلان على الأقل مع نظام احتياطي منفصل يفصل بينهما حاجز من فئة A60).الصف الثالثDP(AAA)DYNPOS-AUTRO & DPS3DP 3DPS-3DPS CDYNAPOS AM/AT RS

أدخلت قواعد DNV لعام 2011، الجزء 6، الفصل 7، سلسلة تصنيف "DPS" للتنافس مع سلسلة "DPS" الخاصة بـ ABS.

إرشادات الهيئة البحرية النرويجية

بينما تترك المنظمة البحرية الدولية (IMO) قرار تحديد الفئة المناسبة لكل نوع من العمليات لمشغل سفينة تحديد المواقع الديناميكية (DP) وعميله، فقد حددت الهيئة البحرية النرويجية (NMA) الفئة التي ينبغي استخدامها فيما يتعلق بمخاطر العملية. في إرشادات وملاحظات الهيئة البحرية النرويجية رقم 28، الملحق أ، تم تعريف أربع فئات:

  • عمليات الفئة 0 حيث لا يُعتبر فقدان القدرة على الحفاظ على الموقع بمثابة تعريض حياة البشر للخطر، أو التسبب في أضرار.
  • عمليات الفئة 1 حيث قد يتسبب فقدان القدرة على الحفاظ على الموقع في حدوث أضرار أو تلوث ذي أهمية صغيرة.
  • عمليات الفئة 2 حيث قد يؤدي فقدان القدرة على الحفاظ على الموقع إلى إصابة الأفراد أو التلوث أو الضرر مع عواقب اقتصادية كبيرة.
  • عمليات الفئة 3 حيث قد يؤدي فقدان القدرة على الحفاظ على الموقع إلى حوادث مميتة أو تلوث شديد أو أضرار ذات عواقب اقتصادية كبيرة.

وبناءً على ذلك، يتم تحديد نوع السفينة لكل عملية:

  • ينبغي استخدام وحدات تحديد المواقع الديناميكية من الفئة 1 المزودة بمعدات من الفئة 1 أثناء العمليات التي لا يُعتبر فيها فقدان الموقع خطراً على حياة الإنسان، أو يسبب أضراراً جسيمة، أو يسبب تلوثاً أكثر من الحد الأدنى.
  • ينبغي استخدام وحدات تحديد المواقع الديناميكية من الفئة 2 المزودة بمعدات من الفئة 2 أثناء العمليات التي قد يؤدي فيها فقدان الموقع إلى إصابة الأفراد أو التلوث أو الضرر مع عواقب اقتصادية كبيرة.
  • ينبغي استخدام وحدات تحديد المواقع الديناميكية من الفئة 3 المزودة بمعدات من الفئة 3 أثناء العمليات التي قد يؤدي فيها فقدان الموقع إلى حوادث مميتة أو تلوث شديد أو أضرار ذات عواقب اقتصادية كبيرة.

فشل

يُمكن أن يُهدد فقدان الموقع، المعروف أيضًا باسم الانحراف، سلامة العمليات والبيئة، بما في ذلك احتمالية وقوع خسائر في الأرواح، وإصابات، وأضرار في الممتلكات أو البيئة، وفقدان السمعة والوقت. وتشير سجلات الحوادث إلى أن السفن، حتى تلك المزودة بأنظمة تحديد المواقع الديناميكية الاحتياطية، تتعرض أحيانًا لفقدان الموقع، والذي قد ينتج عن خطأ بشري، أو إخفاقات إجرائية، أو أعطال في نظام تحديد المواقع الديناميكية، أو سوء التصميم. [ 15 ]

يؤدي فشل نظام تحديد المواقع الديناميكي إلى عدم القدرة على الحفاظ على الموقع أو التحكم في الاتجاه، وقد يتسبب في انحراف بسبب عدم كفاية قوة الدفع أو انزلاق بسبب قوة دفع غير مناسبة. [ 15 ]

  • خطر الجريان السطحي
  • العواقب – على عمليات الحفر والغوص وغيرها. من المحتمل إصابة الغواصين. وقد حدث تلف في معدات الغوص ، بما في ذلك قطع الحبل السري للغواص. [ 16 ]
  • التخفيف – التعامل مع جريان المياه السطحية؛ التدريب والكفاءة؛ تدريبات الطوارئ. [ 15 ]

إنذار تحديد الموقع الديناميكي واستجابة نفاد الوقود لغواصي الجرس

  • رمز الإنذار الأصفر / الرمز الكهرماني - يعود الغواصون إلى الجرس فوراً، ويخزنون الحبال السرية، وينتظرون أي تطورات أو تعليمات أخرى. [ 17 ]
  • رمز أحمر – يعود الغواصون إلى الجرس دون تأخير لاستعادة الأدوات والاستعداد للصعود الفوري. لا يمكن استعادة الجرس حتى يتم تخزين الحبال السرية بأمان. [ 17 ]

تكون الاستجابة الأساسية مع جرس مغلق مماثلة لتلك الخاصة بالجرس المبلل، ولكن بعد تخزين الحبال السرية، سيتم إغلاق الفتحة للحفاظ على الضغط الداخلي. سيتم استعادة الجرس بأسرع ما يمكن في حالة الإنذار الأحمر، ويمكن استعادته إذا كان هناك شك في إمكانية تخفيض مستوى الإنذار الأصفر. [ 18 ]

التكرار

التكرار هو القدرة على تحمل فقدان المعدات المتصلة بالشبكة أثناء وضع تحديد المواقع الديناميكي، دون فقدان الموقع أو الاتجاه. ومن بين أسباب هذا العطل:

  • عطل في نظام الدفع
  • عطل في المولد (مصدر الطاقة)
  • عطل في ناقل الطاقة (عند دمج المولدات على ناقل طاقة واحد)
  • عطل في جهاز التحكم
  • عطل في أنظمة تحديد المواقع المرجعية
  • فشل النظام المرجعي

في بعض العمليات، لا يُشترط وجود نظام احتياطي. على سبيل المثال، إذا فقدت سفينة مسح قدرتها على تحديد المواقع الديناميكية، فلا يوجد عادةً خطر حدوث ضرر أو إصابة. تُجرى هذه العمليات عادةً في الفئة 1.

في عمليات أخرى، كالغوص ورفع الأحمال الثقيلة، ثمة خطر للتلف أو الإصابة. وبناءً على مستوى الخطر، تُجرى العملية ضمن الفئة 2 أو 3. وهذا يعني ضرورة اختيار ثلاثة أنظمة مرجعية للموقع على الأقل. يسمح هذا بتطبيق منطق التصويت، ما يُمكّن من تحديد النظام المرجعي المعطل. ولهذا السبب، تحتوي السفن من الفئة 3 على ثلاثة حواسيب تحكم في نظام تحديد المواقع الديناميكي، وثلاثة بوصلات جيروسكوبية، وثلاث وحدات قياس متعددة، وثلاثة مجسات للرياح. في حال حدوث عطل واحد يُهدد نظام التكرار، كتعطل دافع أو مولد أو نظام مرجعي للموقع، وتعذر حله فورًا، يجب إيقاف العملية بأسرع وقت ممكن.

لضمان وجود فائض كافٍ من الأنظمة، ينبغي تشغيل عدد كافٍ من المولدات والمحركات بحيث لا يؤدي تعطل أحدها إلى فقدان الموقع. ويُترك هذا الأمر لتقدير مشغل نظام تحديد المواقع الديناميكي. بالنسبة للفئتين 2 و3، ينبغي إدراج تحليل العواقب في النظام لمساعدة مسؤول نظام تحديد المواقع الديناميكي في هذه العملية.

ينبغي تقييم مدى كفاية نظام تحديد المواقع الديناميكي (DP) في السفينة من خلال دراسة تحليل أنماط الفشل وتأثيراتها (FMEA) ، وإثبات ذلك بتجارب FMEA. [ 19 ] إضافةً إلى ذلك، تُجرى تجارب سنوية. وعادةً ما تُستكمل اختبارات وظائف نظام تحديد المواقع الديناميكي قبل كل مشروع.

مشغل DP

يُقيّم مُشغّل نظام تحديد المواقع الديناميكي (DPO) مدى توفر أنظمة احتياطية كافية في أي لحظة أثناء التشغيل. أصدرت المنظمة البحرية الدولية (IMO) التعميم MSC/Circ.738 (إرشادات تدريب مُشغّلي نظام تحديد المواقع الديناميكي (DP)) بتاريخ 24-06-1996. ويشير هذا التعميم إلى معيار IMCA (الرابطة الدولية لمقاولي الخدمات البحرية) M 117 [ 20 ] كمعيار مقبول.

للتأهل كمشغل نظام تحديد المواقع الديناميكي، يجب اتباع المسار التالي:

  1. دورة تعريفية ببرنامج الدبلوم + امتحان عبر الإنترنت
  2. الحد الأدنى 60 يومًا من التدريب على نظام تحديد المواقع الديناميكي في البحر
  3. دورة متقدمة في برنامج الدبلوم + امتحان عبر الإنترنت
  4. الحد الأدنى 60 يومًا من العمل في المناوبة على متن سفينة ذات نظام تحديد المواقع الديناميكي
  5. بيان ملاءمة من ربان سفينة ذات نظام تحديد المواقع الديناميكي

عند القيام بأعمال المراقبة على متن سفينة من الفئة 1 DP، سيتم إصدار شهادة محدودة؛ وإلا، فسيتم إصدار شهادة كاملة.

يتولى المعهد البحري (NI) إدارة برنامج التدريب والشهادات الخاص بنظام تحديد المواقع الديناميكي (DP). ويصدر المعهد سجلات التدريب للمتدربين، ويعتمد مراكز التدريب، ويشرف على إصدار الشهادات.

مع تزايد عدد سفن تحديد المواقع الديناميكية وارتفاع الطلب على القوى العاملة، يكتسب دور مشغلي تحديد المواقع الديناميكية أهمية متزايدة. وقد أدى هذا التغير في المشهد إلى إنشاء الرابطة الدولية لمشغلي تحديد المواقع الديناميكية (IDPOA) في عام 2009. www.dpoperators.org

تضم عضوية IDPOA مسؤولي حماية البيانات المعتمدين المؤهلين للحصول على الزمالة (fDPO)، بينما الأعضاء (mDPO) هم أولئك الذين لديهم خبرة في مجال حماية البيانات أو الذين قد يعملون بالفعل ضمن نظام شهادات حماية البيانات.

الرابطة الدولية لمقاولي الأعمال البحرية

تم تشكيل الرابطة الدولية لمقاولي الملاحة البحرية في أبريل 1995 من خلال دمج رابطة مالكي سفن تحديد المواقع الديناميكية، التي تأسست عام 1990، والرابطة الدولية لمقاولي الغوص في أعالي البحار، التي تأسست عام 1972. [ 21 ]

بدأت هذه المبادرة بجمع وتحليل حوادث تحديد المواقع الديناميكية، [ 22 ] ومنذ ذلك الحين، أصدرت منشورات حول مواضيع مختلفة لتحسين معايير أنظمة تحديد المواقع الديناميكية. كما أنها تعمل مع المنظمة البحرية الدولية وغيرها من الهيئات التنظيمية.

لجنة تحديد المواقع الديناميكية التابعة لجمعية تكنولوجيا الملاحة البحرية

تتمثل مهمة لجنة تحديد المواقع الديناميكية (DP) التابعة لجمعية تكنولوجيا الملاحة البحرية في تسهيل عمليات تحديد المواقع الديناميكية الخالية من الحوادث من خلال تبادل المعرفة. تقدم هذه اللجنة، المؤلفة من متطوعين متفانين، قيمة مضافة لمجتمع تحديد المواقع الديناميكية، الذي يضم مالكي السفن ومشغليها، وجمعيات التصنيف البحري، والمهندسين، والهيئات التنظيمية، وذلك من خلال مؤتمر سنوي لتحديد المواقع الديناميكية، وورش عمل متخصصة، ومجموعة شاملة من الوثائق الإرشادية التي تغطي فلسفة تصميم تحديد المواقع الديناميكية، وعملياتها، والتطوير المهني للعاملين فيها. إضافةً إلى ذلك، تتناول مجموعة متنامية من الوثائق الفريدة، والتي تُعرف مجتمعةً باسم TECHOP، مواضيع محددة ذات أهمية وتأثير كبيرين. تتوفر أوراق المؤتمر للتحميل العام، مما يوفر المصدر الأكثر شمولاً للأوراق الفنية في مجال تحديد المواقع الديناميكية.

تهدف وثائق إرشادات تحديد المواقع الديناميكية، الصادرة عن لجنة تحديد المواقع الديناميكية التابعة لهيئة النقل البحري، إلى نشر المعرفة والأساليب والأدوات الفريدة لمساعدة مجتمع تحديد المواقع الديناميكية على تحقيق عمليات تحديد مواقع ديناميكية خالية من الحوادث. ويمكن تحميل هذه الوثائق مجانًا من موقع اللجنة الإلكتروني: http://dynamic-positioning.com

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "ما هو تحديد المواقع الديناميكي؟" . المعهد البحري. مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 يناير 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يناير 2013 .
  2. ١ ٢ مقدمة في تحديد المواقع الديناميكية (مؤرشفة بتاريخ ٢٠١٠-٠٦-٢٦ على موقع Wayback Machine)
  3. ^ وولدن ، جريت (فبراير 2017). "Forskning: Dynamisk Posisjonering for Arktis: Systemet skal muliggjøre kompliserte Operasjoner i is and extremvær" . تكنيسك أوكبلاد . تم الاسترجاع في 2 فبراير 2017 .
  4. ↑ "إعلان من شركة ميركوري مارين" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 22-05-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-05-2015 .
  5. ↑ "IMCA M 141، إرشادات حول استخدام نظام تحديد المواقع التفاضلي العالمي (DGPS) كمرجع للموقع في أنظمة التحكم الديناميكي الديناميكي" . لندن: الرابطة الدولية لمقاولي الملاحة البحرية. أكتوبر 1997.
  6. ↑ "يمكن تثبيت نظام Veripos DP مع العديد من أنظمة التعزيز بالإضافة إلى دعم GLONASS، ويمكنهم تعطيل أي قمر صناعي أو خدمة عبر تصحيحات Ultra التي يتم تلقيها عبر روابط Spotbeam أو Inmarsat" .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  7. ↑ "IMCA M 151، المبادئ الأساسية واستخدام أنظمة تحديد المواقع الهيدروصوتية في البيئة البحرية" . لندن: الرابطة الدولية لمقاولي الأعمال البحرية.
  8. ↑ "IMCA M 174، مراجعة لنظام تحديد المواقع Artemis Mk V" . لندن: الرابطة الدولية لمقاولي الملاحة البحرية.
  9. ^ "نظام تحديد المواقع النسبي RADius" . كونسبيرج جروبن. 15 أغسطس 2011.
  10. ^ ستنسفولد ، تور (2016/10/11). "الأولى في العالم: بطارية بطارياتها تستبدل محركًا وموقفًا خطيرًا" . تكنيسك أوكبلاد . تكنيسك يوكيبلاد ميديا ​​AS . تم الاسترجاع 11 أكتوبر 2016 .
  11. ^ ستينسولد ، تور (14 مارس 2018). "Et av verdens mest avanserte Skip er bygget om: Sparer 30 prosent drivstoff med Battery" . Tu.no (باللغة النرويجية). تكنيسك أوكبلاد . تم الاسترجاع في 31 مارس 2019 .
  12. ↑ "ذا موتورشيب | دفعة هائلة للبطاريات لقطاع الشحن في بحر الشمال" . www.motorship.com . تاريخ الاطلاع: 31 مارس 2019 .
  13. ^ فوردي ، توماس (31 مايو 2019). "هذا المنتج يحتوي على بطارية احتياطية وقطع ثاني أكسيد الكربون مع نظام بطاريات متطور" . Tu.no (باللغة النرويجية). تكنيسك أوكبلاد .
  14. ↑ "المنشور رقم 645 الصادر عن المنظمة البحرية الدولية، إرشادات للسفن المزودة بأنظمة تحديد المواقع الديناميكية" (ملف PDF) . 6 يونيو 1994. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 10 يونيو 2007.
  15. 1 2 3 كاسترو، ألكسندر (13-14 أكتوبر 2015). تدريبات الطوارئ على تحديد المواقع الديناميكي (ملف PDF) . مؤتمر تحديد المواقع الديناميكي. هيوستن: جمعية التكنولوجيا البحرية.
  16. ↑ إدارة CADC (31 أكتوبر 2012). "انفصال/قطع الحبل السري لغواص الجرس في سفينة ذات موقع ديناميكي" . الرابطة الكندية لمقاولي الغوص . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 نوفمبر 2018 .
  17. 1 2 إرشادات لمشرفي الغوص IMCA D 022 ، الفصل 11 الغوص بالهواء المضغوط من السطح، القسم 8 خطط الطوارئ والخطط البديلة
  18. ↑ إرشادات لمشرفي الغوص IMCA D 022 ، الفصل 13: الغوص في غرف مغلقة، القسم 10: خطط الطوارئ والخطط البديلة
  19. ↑ "IMCA M 166، إرشادات حول تحليلات أنماط الفشل وتأثيراتها (FMEAs)" . لندن: الرابطة الدولية لمقاولي الأعمال البحرية.
  20. ↑ "IMCA M 117، تدريب وخبرة موظفي تحديد المواقع الرئيسيين" . لندن: الرابطة الدولية لمقاولي الخدمات البحرية.
  21. ↑ "تحديد المواقع الديناميكي - نبذة تاريخية عن الرابطة الدولية لمقاولي السفن" (ملف PDF) . لندن: الرابطة الدولية لمقاولي السفن. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 11 مارس 2006.
  22. ↑ "IMCA M 181، تحليل بيانات حوادث تثبيت الموقع 1994-2003" . لندن: الرابطة الدولية لمقاولي الخدمات البحرية.

مصادر

  • فريق العمل (أغسطس 2016). إرشادات لمشرفي الغوص IMCA D 022 (الطبعة الأولى المنقحة  ). لندن، المملكة المتحدة: الرابطة الدولية لمقاولي الأعمال البحرية.