全电推进动力系统简介
动力定位船舶推进器系统介绍
动力定位船舶推进器系统介绍推进器的型式和制造厂很多。
推进器的基本功能是提供反抗环境因素的力和力矩，以便使船处于规定的回旋圈内。
推进器分类推进器一般是用来提供动力，提高速度的。
按照原理不同，有螺旋桨、喷气推进器、喷水推进器、特种推进器。
特种推进器又有许多种类，有变距螺旋桨、导管螺旋桨、直翼推进器、喷射推进器、磁流体推进器等。
随着科学技术的发展，推进器在不断发展，会出现各种形式的新型推进器。
应用到动力定位船上的推进器主要有三种：主推进器，槽道推进器和全回转推进器。
这些推进器在动力定位船舶上的布置图如下图所示：推进器布置图1).主推进器对于常规的船舶而言，单轴或双轴的主推进器基本相似。
对于DP船舶，这样的主推进器构成了DP功能的一部分，推进器通常选用可变螺距类型，以恒转速运转。
这将易于使用轴传动交流发电机，如果轴传动装置不以恒速转动将无法使用。
如果安装变频控制系统，可使用变速交流电动机与定螺距推进器联合使用。
下图是一个主推进器：主推进器2).全回转推进器全回转推进器由一个安装在较短槽道内的可控螺距或固定螺距的推进器组成。
该类型推进器凸出于船舶底部，可通过旋转提供任意方向的推力。
全回转推进器利用锥齿轮由上部驱动。
某些情况下，整个推进器可以收到船壳之内。
全回转推进器的优点在于其可以提供任意方向的推力，其经常被用作主推进器。
但是，其难以实现合适的安装，若安装在船舶底部将显著增大船舶的排水量。
如下图所示：全回转推进器3）槽道推进器槽道推进器主要是沿船舶的纵向贯穿安装于船壳上。
其通过锥齿轮由上部电机或柴油机驱动，向左舷或右舷旋转叶片，或者调整转速和方向可以产生推力。
通常可以在船艏或船艉安装2个或3个槽道推进器。
槽道推进器当船舶没有显著的前进或后退时，由槽道推进器产生的作用于船舶上的合回转力矩将十分显著。
当船舶具有运动时，上述推进器产生的效果将急剧减小。
3.2推进器在动力定位系统中的作用推进器使得船舶具有了操作性。
电推船原理
电推船原理
电推船是一种利用电动机驱动的船只，它通过电能转化为动力，推动船只在水中前进。
电推船原理主要包括电动机、推进器和电源系统。
首先，电动机是电推船的动力来源。
电动机通过电能转化为机械能，驱动推进器转动，从而推动船只前进。
电动机的性能直接影响着电推船的动力输出和效率，因此选用合适的电动机对于电推船的性能至关重要。
其次，推进器是电推船的关键部件。
推进器的设计和性能直接影响着船只的推进效果。
常见的推进器包括螺旋桨、水射推进器等，它们通过叶片的旋转，在水中产生推进力，推动船只前进。
推进器的优化设计能够提高电推船的推进效率，降低能耗，从而提高航行性能。
最后，电源系统是电推船的能量来源。
电推船通常采用蓄电池或者燃料电池作为电源，为电动机提供所需的电能。
电源系统的稳定性和能量密度直接关系着电推船的续航能力和航行时间。
因此，合理选择和优化电源系统对于电推船的航行性能至关重要。
总的来说，电推船原理是基于电动机、推进器和电源系统的协同作用，通过将电能转化为机械能，实现船只在水中的推进。
优化设计和合理选择各个部件，能够提高电推船的动力输出和效率，降低能耗，从而提高航行性能。
随着科技的不断进步，电推船将会在航行效率、环保性能等方面持续发展，成为未来船舶领域的重要发展方向。
吊舱电力推进系统性能评估及设计方法
推进功能 ， 而安装在其后 的舵则起控制方 向的作用． 如果 吊舱可 以旋转 ， 引式 吊舱推进器既行 使推进 牵
方 面 吊舱 电力 推 进 具 有 优 良性 能 、 后 对 牵 引 式 吊舱 对 转 菜 的 设 计 方 法 作 了舟 绍 ． 最
关 键 词 ： 吊舱 推 进 嚣 ；一 评 估 ；设 计 方 法 雎髓
中 国 分 类 号 ：Ｕ６ １４ ６ ３
文 献 标 识 码 ：Ａ
１ 吊舱 推 进 系 统 的 概 念
维普资讯
第 １卷 ４
第 １期
２０ ０ ８年 ２月
ＡＬ ＯＦ ＮＡＶＡＬ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ ＮＧＩ Ｉ ＯＦ Ｅ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ ｌ Ｎｏ １ ｌ ４ ． Ｆｅ ． ２ ０ ｂ ０２
现有的电力推进有两种不 同的方式 ： 一种是电力推进装 置和其它的原 动机和推进装置 相结合的混
合 推 进 ｛ 一 种 是 综 合 全 电 力推 进 系 统 ， 进 系 统 的 电 源 与 舰 艇 上 辅 助 电 源 都 由舰 上 同 一 电站 提 供． ０ 另 推 ８
年代以来 ， 世界各国海军建造的潜艇 几乎毫无 例外地采用第二种方式．
桨 的选 择 和 安装 带 来 灵 活 性 ， 螺 旋 桨有 更 好 的水 动 力 性 能 ， 使 给制 造 和 维修 带来 极 大方 便 ］ ． 这 一 系统 的提 出 已有 ２ Ｏ多年 的 历 史 ， 国外 对 此 系统 作 了 大 量 的研 究 ， 该 系统 各 方 面 的 性 能 进 行 对 了分 析 评 估 ， 作 了相 应 的 模 型 试 验 ， 吊 舱 推 并 对 进器 的水 动力 性 能作 了 深 入 研 究 ， 已应 用 到 实 并 船 上 ， 别 是 在 民 船 方 面 发 展 很 快 ， 术 已 较 为 特 技
电推进技术在通信卫星领域工程化应用综述
㊀第３２卷㊀第４期２０２３年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程S P A C E C R A F TE N G I N E E R I N G ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀V o l ．３２㊀N o ．４㊀㊀㊀㊀８１电推进技术在通信卫星领域工程化应用综述田栋１,２㊀温正２㊀魏鑫２㊀苏宏博２(１北京理工大学,北京㊀１０００８１)(２中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部,北京㊀１０００９４)摘㊀要㊀结合主流离子和霍尔电推进技术特点,介绍其用于地球同步轨道(G E O )卫星和低地球轨道(L E O )卫星的不同优势.从空间任务定位㊁产品特点㊁不同轨道高度空间环境差异等角度,分析电推进技术发展在轨道转移㊁高精度推力矢量控制等方面的总体需求及应用特点.提出电推进技术在通信卫星领域工程化应用在指标㊁布局㊁卫星匹配性等方面的系统设计思路,以及产品化㊁电磁兼容性设计㊁可靠性和长寿命验证等方面的发展建议,可为后续电推进产品研制提供参考.关键词㊀通信卫星;电推进技术;任务剖面;匹配性设计中图分类号:V ４３㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀D O I :１０ ３９６９/ji s s n １６７３Ｇ８７４８ ２０２３ ０４ ０１２O v e r v i e wo fE n g i n e e r i n g A p pl i c a t i o no f E l e c t r i cP r o p u l s i o nT e c h n o l o g y fo rC o m m u n i c a t i o n s S a t e l l i t e s T I A N D o n g １,２㊀W E NZ h e n g ２㊀W E IX i n ２㊀S U H o n g b o ２(１B e i j i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y ,B e i j i n g １０００８１,C h i n a )(２I n s t i t u t e o fT e l e c o mm u n i c a t i o na n dN a v i g a t i o nS a t e l l i t e s ,C h i n aA c a d e m y of S p a c eT e c h n o l og y ,B e i j i n g １０００９４,C h i n a )A b s t r a c t :B a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fm a i n s t r e a mi o na n d H a l l e l e c t r i c p r o p u l s i o nt e c h n o l o gi e s ,t h e i r d i f f e r e n t a d v a n t a g e s f o rG E O (g e o s y n c h r o n o u s e a r t h o r b i t )a n dL E O (l o we a r t h o r b i t )c o m Ｇm u n i c a t i o n ss a t e l l i t e si sd e s c r i b e d ．T h eo v e r a l lr e q u i r e m e n t sa n da p pl i c a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f e l e c t r i c p r o p u l s i o nt e c h n o l o g y d e v e l o p m e n t i nt e r m so fo r b i t t r a n s f e ra n dh i g h Ｇpr e c i s i o nt h r u s t v e c t o r c o n t r o l a r ea n a l y z e df r o mt h e p e r s p e c t i v e so fs p a c e m i s s i o n ,p r o d u c tc h a r a c t e r i s t i c sa n d s p a c e e n v i r o n m e n t d i f f e r e n c e s a t d i f f e r e n t o r b i t a l a l t i t u d e s ．T h e n t h e s y s t e md e s i gn i d e a s f o r t h e e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o no f e l e c t r i c p r o p u l s i o n t e c h n o l o g y in t h e f i e l do f c o mm u n i c a t i o n s s a t e l l i t e s a r e p r o p o s e d i n t e r m s o f i n d i c a t o r s ,l a y o u t a n ds a t e l l i t em a t c h i n g ,a n do t h e r a s p e c t s ,a sw e l l a s t h e d e v e l o p m e n t s u g g e s t i o n s f o r p r o d u c t i z a t i o n ,e l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y d e s i g n ,r e l i a b i l i t ya n d l o n g l i f e v e r i f i c a t i o na r e g i v e n ,w h i c hc a n p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r t h e s ub s e q u e n t d e v e l o pm e n t o f e l e c t r i c p r o pu l s i o n p r o d u c t s ．K e y w o r d s :c o m m u n i c a t i o n s s a t e l l i t e ;e l e c t r i c p r o p u l s i o n t e c h n o l o g y ;m i s s i o n p r o f i l e ;m a t c h i n g d e s i g n 收稿日期:２０２３Ｇ０７Ｇ２６;修回日期:２０２３Ｇ０８Ｇ１０作者简介:田栋,硕士,研究员,从事航天器总体技术研究工作.通讯作者:温正,博士,研究员,从事航天器电推进总体技术研究工作.㊀㊀我国自从２０１２年首次开展电推进空间飞行验证任务后,便开始加紧推动电推进技术的工程应用.２０２０年６月,银河航天公司研制的低轨宽带通信卫星首次采用霍尔电推进系统实现在轨应用,卫星采用电推进技术执行入轨调整㊁大范围轨道转移㊁长期轨道保持及离轨等任务,电推进系统额定功率２１５W ,额定推力１０m N ,系统采用模块化设计,具有集成度高㊁质量小㊁成本低等特点.２０２０年７月,离子电推进系统实现首个地球同步轨道(G E O )高通量卫星的商业化应用,电推进系统用于执行卫星１５年的南北位置保持任务,同时兼顾轨道机动的救援能力㊁轨道位置调整及卫星末期离轨任务.该电推进系统额定功率１０００W ,额定推力４０m N ,额定比冲３０００s,采用多冗余可调推力矢量设计方案,具有比冲高㊁运行寿命长㊁自主位置保持㊁自主故障检测及处理等特点.目前,越来越多的高低轨卫星采用电推进作为其主要的动力系统,标志着电推进已经进入到一个大规模工程应用阶段.电推进具有高比冲㊁高总冲优势,而且可以满足位置保持㊁轨道转移㊁大气阻力补偿等几乎所有空间动力需求.因此,配置电推进系统已经成为衡量通信卫星先进性的重要指标之一.卫星任务剖面的不同,以及卫星平台功率的差异,对电推进系统的推力㊁比冲等的需求是不同的.主流的霍尔电推进与离子电推进相比,具有推功比高㊁供电电压低㊁绝缘耐压设计及电路模块设计相对简单㊁整体系统结构相对简单㊁系统质量较小㊁卫星布局相对灵活等特点,适用于全电推进卫星轨道机动及维持,以及轻量级低轨卫星星座轨道保持等任务.主流离子电推进具有推重比高㊁比冲高㊁寿命长㊁微推力精确调姿㊁效率高等特点,比较适用于具有长寿命要求的大承载比G E O 卫星的姿态控制㊁轨道维持和轨道转移㊁位置保持等任务;对于提升卫星的承载能力及通信载荷精确指向控制等方面具有很好的优势,同样也适用于全电推进卫星及低轨卫星平台.目前,霍尔及离子电推进的技术发展型谱很广,能覆盖从百瓦至几十千瓦功率需求的通信卫星在轨应用.本文重点结合高低轨通信卫星任务特点,从卫星载荷对平台配置的需求㊁空间任务定位㊁离子和霍尔电推进技术产品特点㊁高低轨空间环境差异等角度分析了电推进技术发展和应用重点应该考虑的设计要素.在此基础上,结合国内发展,提出有我国电推进规模化应用的发展建议.１㊀通信卫星的电推进应用特点按照轨道高度的不同,卫星可以分为:低地球轨道(L E O )卫星,轨道高度３００~２０００k m ;中地球轨道(M E O )卫星,轨道高度２０００~３６０００k m ;G E O 卫星,轨道高度为３６０００k m .导航卫星大都运行在M E O ,运转周期在２~２４h ,导航卫星定点之后对位置保持和姿态精度的要求不高,对轨道维护的需求相对较小.虽然导航卫星上也有采用电推进执行轨道转移等任务的案例,但暂不在本文讨论范畴.本文重点分析运行在G E O 和L E O 的通信卫星任务需求.表１统计了近几年电推进技术在相应通信卫星平台上的典型应用情况.表１㊀电推进技术在通信卫星平台上的典型应用情况T a b l e １㊀T y p i c a l a p p l i c a t i o n s o f e l e c t r i c p r o p u l s i o n t e c h n o l o g y on c o m m u n i c a t i o n s s a t e l l i t e p l a t f o r m s 卫星平台发射日期卫星名称卫星制造商电推进生产商发射质量/k g变轨推力/m N 变轨时间/天B S S Ｇ７０２S P２０１５Ｇ０３Ｇ０２A B S Ｇ３AB o e i n g B o e i n g １９５４１６５ˑ２１７７２０１５Ｇ０３Ｇ０２E u t e l s a t Ｇ１１５W e s tB B o e i n g B o e i n g ２２０５１６５ˑ２２０８２０１６Ｇ０６Ｇ１５A B S Ｇ２A B o e i n g B o e i n g 约２０００１６５ˑ２２０８２０１６Ｇ０６Ｇ１５E u t e l s a t Ｇ１１７W e s tBB o e i n g B o e i n g １９６３１６５ˑ２１２８２０１７Ｇ０５Ｇ１８S E S Ｇ１５B o e i n g B o e i n g２３０２１６５ˑ２１５８２０２２Ｇ１０Ｇ０４S E S Ｇ２０,２１B o e i n g L o r a l S p a c e １６５０１７０ˑ２０E u r o s t a r Ｇ３０００E O R ２０１７Ｇ０６Ｇ０１E u t e l s a t Ｇ１７２BA D S F a k e l ３５５１２６５ˑ２１７２２０１８Ｇ０１Ｇ２５S E S Ｇ１４A D S F a k e l ４４２３２６５ˑ２１９０２０１８Ｇ０６Ｇ０４S E S Ｇ１２A D S F a k e l ５３８４２６５ˑ２约２００２０２１Ｇ０１Ｇ０８T ür k s a t Ｇ５A A D S F a k e l ３５００２６５ˑ２１１４２０２１Ｇ１２Ｇ１９T ür k s a t Ｇ５BA D SF a k e l ４５００２６５ˑ２－２０２１Ｇ１２Ｇ２２I n m a r s a t Ｇ６ＧF １B o e i n g F a k e l ５４７０２６５ˑ２约１８０２０２３Ｇ０２Ｇ２１I n m a r s a t Ｇ６ＧF ２B o e i n g S a f r a n ５４７０３００ˑ２４３S S L Ｇ１３００２０１９Ｇ０６Ｇ２０E u t e l s a t Ｇ７C L o r a l S pa c e F a k e l ３４００８３ˑ２－S p a c e b u s ＧN E O Ｇ１００２０２０Ｇ０１Ｇ１６E u t e l s a tK o n n e c t T A S S a f r a n ３６１９３００ˑ２１５７２０２１Ｇ１０Ｇ２４S y r a c u s e Ｇ４A T A S S a f r a n ３８５２３００ˑ２－S p a c e b u s ＧN E O Ｇ２００２０２１Ｇ１０Ｇ２４S E S Ｇ１７T A S S a f r a n ６４１１３００ˑ３２００２０２３Ｇ０６Ｇ１８S A T R I A T A S S a f r a n ４６００３００ˑ３２００S p a c e b u s Ｇ４０００B ２２０２２Ｇ０６Ｇ２９S E S Ｇ２２T A S L o r a l S p a c e ３５００１７０ˑ２－２８㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷㊀续㊀表卫星平台发射日期卫星名称卫星制造商电推进生产商发射质量/k g变轨推力/m N 变轨时间/天E x p r e s s Ｇ１０００N ２０２０Ｇ０７Ｇ３０E x pr e s s Ｇ８０I S S R F a k e l ２１１０８３ˑ２＋２６５１５２２０２０Ｇ０７Ｇ３０E x p r e s s Ｇ１０３I S S R F a k e l ２２８０８３ˑ２＋２６５１６０２０２１Ｇ１２Ｇ１３E x p r e s s ＧAMU Ｇ３I S S R F a k e l ２１５０８３ˑ２＋２６５５９２０２１Ｇ１２Ｇ１３E x p r e s s ＧAMU Ｇ７I S S R F a k e l １９８０８３ˑ２＋２６５５６S G E O２０２３Ｇ０７Ｇ０５H e i n r i c hH e r t z O H B F a k e l ３４０８８３ˑ２－O n e W e b ２０２３Ｇ０１Ｇ１０O n e W e b Ｇ０５３２A D SF a k e l２００~５００１５ˑ１－S t a r l i n k２０２３Ｇ０１Ｇ３１S t a r l i n k Ｇ５４９２S p a c e X A po l l oF u s i o n ２２７~１２５０１８ˑ１－注:B S S 为波音卫星系统卫星平台,A B S 为亚洲广播卫星,E u t e l s a t 为欧洲通信卫星,S E S 为欧洲卫星公司卫星,B o e i n g 为波音公司,L o r a l S pa c e 为劳拉空间公司;E u r o s t a r 为欧洲星卫星平台,T ür k s a t 为土耳其卫星,I n m a r s a t 为国际海事卫星,A D S 为空中客车防务航天公司,F a k e l 为俄罗斯火炬局,S a f r a n 为赛峰公司;S S L 为劳拉空间卫星平台;S p a c eb u s 为空间客车卫星平台,S y r ac u s e 为锡拉库斯卫星,S A T R I A 为印尼卫星,T A S 为泰雷兹公司;E x p r e s s 为快讯卫星平台,I S S R 为卫星信息系统列舍特涅夫有限股份公司;S G E O 为德国航天中心的通信卫星平台,H e i n r i c hH e r t z 为海因里Ｇ希赫磁卫星,O H B 为奥托液压不莱梅空间技术集团;O n e W e b 为一网卫星平台;S t a r l i n k 为星链卫星平台,S p a c e X 为美国太空探索技术公司.截至２０２３年１月,O n e W e b 卫星在轨６３４颗,S t a r l i n k 卫星在轨３７７８颗,它们运行在L E O ;表中其他卫星均运行在G E O .１ １㊀G E O 通信卫星电推进应用特点通信卫星按频段大致可分为宽带通信卫星和窄带通信卫星.宽带卫星具备全球覆盖区域内的大容量㊁高速率通信能力,可提供C 频段㊁X 频段㊁K u 频段及K a 频段的高质量语音㊁图像㊁视频㊁数据等通信传输服务,实现高速双向通信和信息广播服务.窄带通信卫星可支持话音和数据移动通信,实现移动通信终端手持化.该类卫星一般配置大型可展开多波束天线,通过星地一体化实现全球覆盖,多个终端用户通过极高频(UH F )向卫星发送信号,地面站则采用K a 频段与卫星通信.目前,商业市场主打K u 频段或K a 频段的高通量卫星,这是未来扩大卫星带宽资源的重要手段,其带宽超过吉比特每秒吞吐量量级,每个终端通量超过百兆比特每秒量级.G E O 通信卫星通信的全球性㊁多频段㊁多用途㊁多系统㊁星间组网是未来卫星通信系统发展的主要方向,可全面用于不同海陆空各类固定和移动终端的大容量双向通信和信息广播服务.可见,载荷多任务特点对卫星承载能力及平台姿态稳定性提出了更高要求.电推进技术在提升卫星平台载干比及精确指向调节方面具有很大的优势.在G E O 通信卫星领域,依据卫星平台系统配置的不同,主要分为采用混合推进的平台配置和采用全电推的平台配置２类.其中:混合推进平台卫星发射质量一般在５~６t ,载荷质量较大且功能全面.采用混合推进的卫星全生命周期内的位置保持任务一般是由电推进来完成的.相对以往采用纯化学推进方式的卫星平台,这种混合推进模式可以有效提升卫星的载荷质量,且对卫星微振动影响很小,能满足激光终端等各类复杂载荷工作和长期在轨稳定运行的要求;而全电推进卫星平台发射质量一般在２~５t ,最大的优点是大功率㊁高承载比㊁轻量化,即卫星平台质量降低,载荷质量可以大幅提升.相对于化学推进系统,采用全电推进系统可将卫星干质量占比提升至７５％,有效载荷质量还能进一步提升,而且卫星平台可以小型化,实现一箭多星.如E u t e l s a t Ｇ１７２B 采用全电推进,整星质量仅为３５５１k g;若采用化学推进,质量至少为６０００k g .因此,全电推进使得卫星发射质量减少４０％以上,发射成本降低约３０％,卫星总的研制费用降低近１０％.据不完全统计,在２０１７年之后,２~５t 在轨应用的主流全电推进卫星就超过了３０颗,占比日益提升,而混合推进模式通信卫星占比则有逐渐减少的趋势.目前,比较成熟的全电推进卫星平台包括:中国的东方红三号E ;美国B o e i n g 公司的BS S Ｇ７０２S P ;欧洲A D S 公司的E u r o s t a r Ｇ３０００E O R ;俄罗斯I S S R 公司的E x p r e s s Ｇ１０００,２０００;法国T A S 公司的S pa c eb u s ＧN E O ;德国O H B 公司的S G E O [１Ｇ５].另外,日本三菱公司的工程试验卫星Ｇ９(E T S Ｇ９)也是全电推进卫星.全电推进卫星的应用近几年还有一个显著特点,那就是初始变轨的轨道高度随着运载能力的增强而不断得到提高,全电推进卫星的快速入轨时间日趋缩短.G E O 通信卫星方面,本文将重点针对全电推进卫星的系统设计及应用进行阐述和分析.１ ２㊀L E O 通信卫星电推进应用特点L E O 通信卫星星座是多颗卫星组成的具有广播功能㊁以互联网应用为服务对象的互联网卫星群.星座具有通信覆盖广㊁容量大㊁不受地域影响㊁传输延时短㊁路径损耗小㊁频率复用更有效等特点,作为地面通信的补充手段实现用户接入互联网,可有效解决偏远山区㊁海上㊁空中等用户的互联网服务问题.３８㊀㊀第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀田栋等:电推进技术在通信卫星领域工程化应用综述L E O通信卫星星座带来了一系列的颠覆性技术变革及商业变革,不仅带动了物联网接入等地面产业链的快速发展,还促进了军事海事通信㊁航空机载㊁无人机等隐形市场的技术突破.同时,引入的模块化轻量化集成㊁商用现货(C O T S)元件应用㊁智能装配应用等智能制造技术,进一步降低了L E O通信卫星的研制成本和商业门槛.这些技术变革也影响了电推进技术发展路线的转变,需要更快适应星座规模化的需求,真正实现电推进系统商业化.以S t a r l i n k卫星星座为例,近期的卫星配置为:每颗卫星配备K u频段和K a频段有效载荷,且包含多副高通量相控阵天线,采用激光星间链路和数字处理技术,使信号能够在轨道上的卫星之间高速传输,且每颗S t a r l i n k卫星上的所有K u频段下行链路点波束都可以实现在地球覆盖区的独立调整,即便多颗损毁也不影响全局通信,这为卫星的军事应用提供了极大的便利.此外,L E O通信卫星星座在军事导航增强㊁多目标跟踪功能㊁频率复用能力及多用户支持㊁生存能力等方面优势也很显著.在全面部署后预计可提供高达约ʃ５７ʎ纬度的信号覆盖区域,加上极地轨道上的卫星,可轻松实现低成本全球覆盖.由此可见,L E O通信卫星星座可以实现经济㊁有效㊁快速的部署.S t a r l i n k卫星最主要的动力系统是采用３００~５００W功率的霍尔电推进执行轨道提升及离轨等操作.L E O通信卫星星座投产数量巨大,需要在短时间内部署很多颗卫星,这就对电推进系统批产化提出了很高的要求.对于电推进而言,需要简化试验㊁降低成本,提高产品的模块化㊁集成化设计水平,还需要有很高的可靠度和成熟度.目前,除了S t a r l i n k卫星星座技术迭代快㊁相对成熟外,其他星座仍在解决批产化及低成本制造问题.截至２０２３年年初,S t a r l i n k卫星在轨总量已超过３０００颗.L E O空间环境具有大气阻尼大且波动范围广㊁原子氧浓度高等特点,电推进系统设计需要综合考虑全任务周期内的自主大气阻尼补偿㊁超精细定向和高精度控制等要求.２㊀电推进系统设计思路根据上述通信卫星任务特点,电推进系统设计应重点考虑以下几个环节.２ １㊀任务剖面匹配性设计２ １ １㊀G E O通信卫星飞行任务剖面分析从图１的全电推进G E O通信卫星飞行任务剖面来看,可以从３个角度展开分析.(１)星箭分离点设计很关键,需要在运载包络允许的整星质量和体积约束的前提下去设计电推进入轨周期,早期任务设计受限于运载能力,更多地考虑全周期从L E O至G E O的轨道转移策略.这种策略往往变轨时间周期较长(８~１０个月),这就带来一定的设计防护负担,比如太阳翼为了降低范艾伦辐射带损伤所额外的加固设计,以及功率衰减预算等多因素变量的设计.随着上面级技术的日趋成熟及运载能力的提升,近几年的轨道转移策略更多通过上面级送至地球静止转移轨道(G T O)或者更高的轨道高度,再通过电推进实现从G T O至G E O的变轨任务,大大缩短了卫星入轨周期并降低了系统设计的复杂度.例如:２０２０年俄罗斯一箭双星发射的E x p r e s sＧ８０和E x p r e s sＧ１０３,通过上面级将卫星送至近地点１６６００k m㊁远地点５４９００k m的超G T O,随后通过电推进将卫星送至目标轨道[６]. (２)不管采用哪类电推进系统,其功耗基本正比于推力器推力和比冲的乘积.卫星能提供给电推进的功率是有限的,这就要求在进行卫星电推进系统设计时,必须在推力和比冲之间进行权衡.全电推进卫星在执行大范围轨道转移期间载荷不工作,而卫星需要在轨道高度较低的区域尽可能短的时间内穿越范艾伦辐射带,减少质子等高能粒子冲击,同时开展低轨碰撞规避的测轨保障设计,前期的抬升半长轴就需要通过大推力高功率工作模式进行长期工作来实现.通常来说,２t以上卫星的上述任务需要采用５千瓦量级的多模式电推进系统,目前国际上的全电推进卫星平台可采用的主流推力器包括离子推力器X I P SＧ２５和L I P SＧ３００,以及霍尔推力器X RＧ５㊁P P SＧ５０００[７]或S P TＧ１４０[８].轨道转移期间不仅需要电推进系统在非地影期具备持续工作的能力,而且因为很多不可见弧段轨道的存在,还需要电推进系统具有自主测定轨㊁自主飞行的能力. (３)在抬升半长轴㊁调整轨道倾角期间,卫星需要经历不同的光照环境及轨道空间环境,电推进系统长期自主飞控和姿态调整还需要依据整星功率变化,以实现连续变推力补偿,通过流率㊁电流组合调节实现宽范围㊁高精度推力连续调节;卫星定点前,电推进系统还需要执行偏心率调整㊁漂星㊁轨道位置调整等任务,卫星在定点后长期的位置保持及动量卸载等任务也需要电推进来完成,而且整星功率大部分分配给星上载荷,需要电推进系统工作在低功率㊁高比冲模式,以降低功率需求并最大程度地节约推进剂.４８㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷㊀图１㊀G E O 通信卫星飞行任务剖面F i g １㊀G E Oc o mm u n i c a t i o n s s a t e l l i t e f l i gh tm i s s i o n p r o f i l e ２ １ ２㊀L E O 通信卫星飞行任务剖面分析㊀㊀L E O 通信卫星飞行任务剖面如图２所示.从任务剖面看,在星箭分离后,卫星需要通过电推进系统进行轨道抬升(含半长轴㊁偏心率偏差修正)和倾角修正.随后,进入停泊轨道,卫星开始进行在轨测试和自主健康诊断.在完成测试后,再次通过电推进执行轨道机动任务,直至进入工作轨道,期间卫星经历相位调整㊁轨道抬升㊁倾角修正㊁升交点赤经修正和位置捕获等.卫星在工作轨道上还需要通过电推进执行占位保持,即保证每颗卫星在一定精度范围内保持沿参考轨道运行,从而保证整个星座构型不变;或者根据任务需求通过半长轴偏置实现对相位角偏差的控制,进而实现同轨道面卫星相位维持;或者通过倾角偏置实现对升交点赤经偏差的控制,从而实现异轨道面卫星相位维持.最后,到任务末期,对轨道的近地点高度和远地点高度进行调整,采用电推进降低卫星的轨道高度,实现卫星离轨再入大气层烧毁.图２㊀L E O 通信卫星飞行任务剖面F i g ２㊀L E Oc o mm u n i c a t i o n s s a t e l l i t e f l i gh tm i s s i o n p r o f i l e ㊀㊀L E O 空间环境具有大气阻尼大且波动范围广㊁原子氧浓度高等特点,轨道高度２００k m 与３００k m 相比,大气密度大将近２个数量级,大气阻尼差异明显,而且同一轨道高度波动也较大,地磁风暴造成不同时刻阻尼特性差异,这就需要动力系统的响应敏感,而且具备一定的可变推力调整能力及闭环控制能力.采用电推进系统配置,可以满足卫星任务全过程的大气阻尼补偿㊁超精细定向和高精度控制等要求,显著增加有效载荷质量,延长卫星寿命.由于卫星任务剖面复杂多样,只有充分了解全周期使用场景,识别所有的可能工况和环境条件变化,才能有效判断出产品在卫星上应用的特点和风５８㊀㊀第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀田栋等:电推进技术在通信卫星领域工程化应用综述险.通常的卫星任务剖面分析要求全面梳理产品从交付后到寿命末期各环节经历的所有使用工况㊁工作模式㊁环境条件等,具体包括:①使用工况应覆盖产品使用时可能出现的所有工作状态,并考虑正常和非正常使用工况,覆盖最恶劣工况.②工作模式应包括静态和动态㊁稳态和非稳态,以及不同功率㊁不同频率等情况.③环境条件应覆盖产品使用的所有环境因素,包括地面贮存㊁测试㊁发射㊁在轨等全部环节.例如:应区分不同轨道高度空间环境的差异, L E O空间环境为稀薄大气,具有空气阻尼大㊁原子氧浓度高等特点;G E O环境具有高能等离子体及季节性㊁复杂表面充放电㊁单粒子效应等特点,对产品原材料㊁元器件㊁生产工艺等的影响具有复杂性和多样性.对卫星飞行任务剖面完整的裕度剖析,有针对性的安全边界设计,是决定任务成败的关键.２０２２年２月,S t a r l i n k卫星在２１０k m轨道高度受地磁暴等因素影响,受低高度大气阻力作用,氪工质霍尔电推进系统无法脱离安全模式执行轨道抬升任务,从而导致部分卫星再入大气层烧毁.推测该故障原因,一方面,爆发高能电子暴时,G E O和M E O大于２M e V的高能电子通量一般会比平静状态下高２~３个数量级,这就会加剧高能粒子沉降和焦耳加热等过程,使低层大气受热膨胀,引起高层大气密度增加,通常在２１０k m高度的大气密度昼夜变化幅度可达到２０％,叠加小地磁暴(地磁爆强度指数为５),阻力上升约１０％;另一方面,S t a r l i n k卫星面质比约为０ ０７３３,比一般L E O通信卫星高出约１０倍(卫星日均轨道衰减量与大气密度㊁面质比均呈正比关系),因此轨道衰减量偏大,导致对大气阻力敏感度进一步增加.上述２个因素导致推进与控制策略对复杂工况下的裕度设计存在不足,加上故障预案存在缺陷,最终导致卫星的陨落.２ ２㊀电推进与整星匹配性设计电推进与整星的匹配性设计主要考虑电推进供电电源及推力器工作过程的电磁兼容性,电推力器工作产生的羽流等离子体对通信等载荷链路的影响特性,以及电推进瞬态工作的一些动态特性(例如闪烁(放电扰动)㊁启动浪涌),还有对供配电及控制系统的影响等.霍尔推力器以S P TＧ１００为例,其阳极与励磁采用串联设计,如果内磁极磁场强度存在偏小问题,有可能会引起放电电流和励磁电流工作模态耦合问题,从而加大阳极振荡,形成放电扰动,导致一些系统性的故障关机问题.另外,霍尔推力器长期工作在放电室通道内壁的陶瓷结构还会累积受高能等离子侵蚀影响,磁约束的设计差异会加剧刻蚀过程产生的沉积物,沉积物脱落会在放电通道内与等离子体碰撞,也会产生放电扰动,从而导致推力器阳极电流出现瞬时的大电流冲击,易触发电源保护,甚至影响到整星供电安全及姿态控制精度.据了解, F a k e l在设计霍尔电推进系统时,对放电扰动进行了精确测量,给出了瞬态峰值电流及响应脉宽,供电电源输出输入端进行了软硬件的保护电路设计.对于离子推力器而言,栅极间的放电闪烁是离子推力器栅极间强电场的局部瞬时畸变引起的,属于离子推力器的固有工作状态,会受温度梯度带来的间距变化㊁材料出气产生的局部低气压区,以及放电室材料溅射㊁栅极表面微突起㊁多余物等因素影响,影响因素多会加剧出现相对频繁的非预期性闪烁问题,闪烁瞬间同样产生大电流冲击,从而可能会影响整星供电安全.电推进羽流对卫星的影响主要包括:羽流等离子对卫星表面的力矩干扰㊁热辐射㊁溅射腐蚀㊁表面电位影响,以及对星敏感器的光干扰和对通信频段的影响等,因此需要在卫星研制初期开展电推进电磁辐射发射与卫星兼容性分析,并辅助必要的试验进行电推进羽流的综合评估.２ ３㊀布局设计一方面,卫星的布局优化要求电推力器工作时的综合效率尽可能高,以减小推进剂的携带量;另一方面,当实施轨道控制任务时,电推进工作时的干扰力和干扰力矩要尽可能小,才能保证电推力器工作期间卫星的姿态控制精度满足卫星指标要求.通常,G E O通信卫星电推进系统的主任务是执行位置保持,为了提高综合效率,电推进系统一般选择在轨道的升交点和降交点附近工作,点火过程产生向南或者向北的速度分量与卫星轨道倾角方向的速度分量合成的最终速度使得轨道倾角下压,同时卫星在轨道面内产生的法向分量会因为升降交点对称工作而得到相互抵消,以消除卫星轨道偏心率的漂移.这种对称点火的方式还需要通过矢量调节机构保证点火推力器推力矢量经过卫星质心,从而避免电推力器工作带来的姿态扰动.电推进系统布局设计还需要保证卫星表面的光学敏感器和太阳翼等不受电推力器的羽流污染,且羽流对太阳翼的附加干扰力矩尽量小,推力器布局时应避免其工作时的热量对周围部件造成不利影响.单一位置保持任务的典型布局设计如图３所示,推力器对称布置在卫星南北板,推力矢量方向指６８㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷㊀向卫星质心.典型应用包括中国的东方红四号增强卫星平台㊁美国B o e i n g公司的B S SＧ６０１H P卫星平台㊁L o r a l S p a c e公司的S S LＧ１３００卫星平台[９]㊁欧洲A D S公司的E u r o s t a rＧ３０００卫星平台㊁法国T A S公司[９]的S p a c e b u sＧ４０００卫星平台,以及A D S公司和T A S公司联合开发的阿尔法平台(A l p h a b u s)等.图３㊀G E O通信卫星电推进布局方案一F i g ３㊀L a y o u t s c h e m e o n e f o rG E Oc o mm u n i c a t i o n ss a t e l l i t e e l e c t r i c p r o p u l s i o n为了兼顾轨道转移任务需求,还有一种布局方案是采用多自由度机械臂,在提高卫星收拢状态的高收纳比㊁提高整流罩空间利用率的同时,进一步提升在轨大范围推力指向的调整能力和推力效率,通过高精度㊁微推进技术实现卫星载荷的高精度指向调整.例如,美国L o r a l S p a c e公司设计的可展开式推力矢量调节机构,电推力器在完全展开状态下推力器指向－Z方向(如图４所示),可以用于变轨任务的同时兼顾位置保持任务.E u r o S t a rN E O卫星平台配置的P P SＧ５０００霍尔推力器也采用这种布局方式,多自由度展开式矢量调节机构的优点是可以降低电推力器对整星集成的影响,降低羽流对太阳翼的干扰力矩㊁溅射沉积等影响,可以实现轨道倾角和偏心率控制及动量轮卸载,较大程度提高电推进效率;缺点是增加了系统复杂度及失效风险,热控系统较为复杂,而且电推进管路变长,管路氙气工质的流阻增加,对比冲等系统性能指标存在一定的影响.第３种布局方式是将电推力器布置于背地板上,４台推力器成对对称安装在背地板４边,２台推力器在北侧,２台推力器在南侧,如图５所示.这种方案较多应用在混合推进的卫星平台上,便于实现轨道倾角(南北位置保持)㊁漂移率和偏心率控制(东西位置保持)功能,同时也可以较好地兼顾辅助轨道转移任务.典型应用有中国的东方红五号卫星平台,美国B o e i n g公司的B S SＧ７０２H P卫星平台及B S SＧ７０２S P卫星平台.其优点是在升降交点执行南北位置保持时可以在倾角控制的同时控制偏心率和东西漂移,还可以实现角动量卸载功能;缺点是冗余备份能力不足,当其中１台推力器失效时,推力器提供的速度增量需求需要增加约１ ５倍.图４㊀G E O通信卫星电推进布局方案２F i g ４㊀L a y o u t s c h e m e t w o f o rG E Oc o mm u n i c a t i o n ss a t e l l i t e e l e c t r i c p r o p u l s i on图５㊀G E O通信卫星电推进布局方案３F i g ５㊀L a y o u t s c h e m e t h r e e f o rG E Oc o mm u n i c a t i o n ss a t e l l i t e e l e c t r i c p r o p u l s i o n一些特殊的布局方式(如图６所示),因为特殊的载荷布局限制等原因,将推力器布置在南北/东西板的４个侧棱上,例如洛马(L o c k h e e d M a r t i n)公司A２１００M卫星平台的先进极高频(A E H F)系列卫星,以及俄罗斯的E x p r e s s卫星.这类布局方式需要依据卫星质心来布置推力器安装的Z向高度,用于消除或减少径向分量的影响,当用于变轨时,卫星飞行方向为＋X向.该布局方式的优点是对整星整体布局有利,尤其对于复杂星外载荷及敏感器布局而言,羽流对背地板及对地板的载荷影响最小,载荷工作区域包络大;缺点是尽管兼顾了方案３的功能,但综合效率相对较低,受质心在轨不确定度影响较大,控制算法较为复杂.７８㊀㊀第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀田栋等:电推进技术在通信卫星领域工程化应用综述。
吊舱式电力推进系统
吊舱式电力推进系统英文名称: 暂无英文名称标签:电力推进系统顶[3]分享到发表评论(0)目录••简介••类型••概述••吊舱式混合电力推进系统评估[显示全部]船舶电力推进就是将船舶推进原动机(现一般多采用柴油机或燃气轮机)产生得机械能量转变为电能,并以电机驱动船舶螺旋桨得一种推进方式,有常规推进器与吊舱推进器两种形式。
吊舱式推进器,电动机与螺旋桨直接相连,可以360度水平旋转,构成独立得推进模块,吊挂于船体底部,可分为前桨(牵引)式、后桨(推)式与串列式等,还有对转桨、导管桨等多种形式得推进器。
但就是,吊舱式推进器有两个难题:一就是吊舱与桨轴得密封;二就是传递得功率受到一定限制。
吊舱式混合电力推进系统,由芬兰得KMY与ABB两家公司于1989年提出。
ABB公司推出得对转桨(contra-rotating propulsion)吊舱式混合电力推进系统,结合了常规推进器与吊舱推进器两种形式,适用于诸如潜水作业供应船、破冰船、旅游船、潜艇、化学品船、油船、LPG船、LNG船等。
吊舱式混合电力电力推进装置得开发及应用,使得船舶采用电力推进得市场份额迅速增长。
随着电力电子学、半导体技术、交流电机变频调速等技术日渐成熟,船舶吊舱式混合电力推进系统在机动性、可靠性、运行效率与推进功率等方面都有了突破性得进展,显示出广泛得应用前景。
船舶电力推进系统作为船舶IPS 系统得核心组成部分,其主要由推进电动机、电力系统、螺旋桨装置与变速控制装置四个部分组成。
目前在世界各国最流行得电力推进方式即就是吊舱式推进方式,它主要由吊舱与推进器组成。
流线型吊舱悬挂在船体尾部,由法兰盘与船体相接,吊舱内安装得电动机直接驱动螺旋桨,吊舱可作360 度回转,替代舵得作用,可以显着改善船舶得操纵性能与紧急机动性能。
由于吊舱式推进装置本身完全包含在吊舱内,船身主体省去了轴支架、尾柱等附体,原动机及发电机在船舱内可以比较灵活地布置,尾轴、减速齿轮以及传动轴系等都可省去。
NASA电推进技术研究进展
传统推进系统的燃油效率提升在未来将面临极限，需要探索新的航空推进系统解决方案，以应对气候变化的挑战。
在众多的解决方案中，电推进技术能够提高效率、降低排放和噪声，具有明显的优势。
美国国家航空航天局（NASA）认为，电推进技术是非常有潜力的动力解决方案之一并开展了多项研究，包括纯电/混合电推进技术的多个飞机项目、燃料电池概念探索、电推进技术验证的试验设施的建设等。
混合电推进飞机概念在混合电推进技术领域，NASA先后开展了多个飞机项目，并对其进行了分析和研究。
2008年，NASA提出采用涡轮电分布式推进（TeDP）系统的N3-X飞机概念，对TeDP系统进行了循环分析，对电力部件的质量和效率问题进行了研究，并对噪声和排放进行了评估。
2016年，NASA开始研制带后部边界层推进的单通道涡轮电动飞机（STARC-ABL），其缩比概念机已经在NASA电动飞机试验台（NEAT）上进行了首次地面试验，并且对该飞机的推进系统进行了动态分析。
2017年，NASA提出一种称为采用协同利用方案的并联电-燃气结构（PEGASUS）的支线客机概念，推进系统采用并联混合电推进结构。
2019年，NASA提出带前缘嵌入式分布单通道涡轮电飞机（STARC-LEED）概念，推进系统为TeDP系统，旨在研究分布式混合电推进系统飞机的机翼结构设计，以弥补相比常规飞机机翼额外增加的系统质量，之后采用有限元分析模型，对STARC-LEED概念飞机的两种结构进行研究和分析，以确定与常规结构相比，嵌入式方法是否具有结构质量优势。
NASA的STARC-ABL混合电推进飞机方案纯电推进飞机2016年，NASA在可拓展收敛电力技术作战研究（SCEPTOR）飞行验证项目下，对泰克南（Tecnam）P2006T飞机进行改装，使其采用分布式电推进（EDP）技术，并将该飞机称为SCEPTOR验证机。
SCEPTOR项目分为4个阶段：第一阶段，试验P2006T飞机基本性能，并对分布式电推进系统的机翼（来自于LEAPTech 飞机项目）进行地面试验；第二阶段，P2006T飞机结构（包括机翼）采用试验电力系统和定制巡航电动机进行改装，对电动机、电池及其他相关设备的性能进行试验；第三阶段，采用较薄的大展弦比复合材料机翼替换P2006T飞机的原始机翼，巡航电动机移动至翼尖位置，同时在左右机翼前缘各安装6个升力电动机短舱（无电动机和螺旋桨），试验新型机翼及翼尖推进方案的减阻效果；第四阶段，在12个升力电动机短舱上安装电动机和螺旋桨，试验飞机的低速性能以及分布式电推进系统的升力效果。
DP检验指南
至少30 分钟的操作。
推力器手柄控
（1） 在动力定位控制站设有各个推力器的手动控制器，逐一试验启动、停
车、方位和螺距/转速控制的操纵控制。对于高压电动机可不包括启动
停止的操纵。
（2） 动力定位手动控制台上连续显示的各推力器运行/停车、螺距/转速和
（1） 系统准备，系统各部分投入工作，各部分之间通讯正常。
（2） 在DP 操纵台上输入给定的船位和艏向。
（3） 启动自动控制模式，保持6 至8 小时。期间每隔一段时间记录其船位
及艏向或由系统自动记录。
（4） 考察船位及艏向的误差，应在设计要求范围之内。
注意：在整个系统进行操作时，至少有连续2 小时的气候条件达到一
附加标志所要求的冗余度。详细的冗余度试验程序应提交审查。
DP-2 附加标志进行FMEA 试验时，应尽可能详细地包括动力系统定位系统所
有组成部分的主要部件，如发电机、推力器、配电板、GPS、电罗经等，但可
不包括具有适当保护的电缆和管系。在出现单一故障时（不包括一个舱室或
几个舱室的损失），在固定的作业范围内，在规定的作业环境条件下，自动
（4） 接收各种操纵指令的人工输入。
（5） 动力定位系统的故障检测及报警。
（6） 动力定位系统工作状态的显示。
动力定位系统的系泊试验
动力定位系统在进行系泊试验之前，应确认已取得本社颁发的产品证书，并
确认布置和安装已严格按本社审批的图纸进行，采用的工艺满足本社有关规
定。
动力系统系泊试验
（2） 对于DP-2 附加标志，计算机系统应执行探测故障的自检程序。如果在
三用工作船DP系统案例故障分析与排除
三用工作船DP系统案例故障分析与排除◎ 陈宏雀 孙立业 中海油田服务股份有限公司船舶事业部湛江作业公司摘 要：随着科学技术的不断发展，船舶自动化、智能化程度与时俱进，船舶动力定位（Dynamic Positioning，以下简称：DP）系统在海洋工程船舶上得到推广和应用。
其中，DP2系统运用较为广泛。
高度集成智能化的DP2系统提供便利的同时也给船舶设备管理人员带来挑战。
本文通过某三用工作船DP2系统故障分析和处理过程，总结DP2系统故障处理方法，为船舶DP2系统故障处理提供经验分享。
关键词：DP2；三用工作船；故障分析1.引言DP系统是闭环控制系统，通过控制系统驱动船舶推进器来抵消风、浪、流等作用于船上的环境外力，从而使船舶保持在海平面要求的位置上。
DP通过测量系统不断检测船舶的实际位置与目标位置的偏差，再根据环境外力的影响计算出使船舶恢复到目标位置所需推力的大小，进而对全船的各推进器进行推力分配，各推进器产生相应的推力克服风、浪、流等环境外力的干扰，使船舶保持在某确定位置或沿一定预定航迹航行。
D P系统是一套高度集成化系统。
其涉及众多设备，在实际生产应用中不时出现各种设备及系统故障，针对这些故障，不少学者及工程技术人员开展各种研究。
黄睿[1]等介绍一种电力推进多用途海工供应船（PSV）的动力定位（DP）系统，并通过对其故障模式与影响分析（FMEA）的实船海上试验及检验过程的分析，阐述了电力推进船二级定位系统的相应规范要点和设计要求，验证了所设计建造的二级动力定位系统的合理性。
邹成业[2]等通过对一型动力定位深水半潜修井平台的实际设计和故障模式及影响进行分析，介绍FMEA的基本概念和原理。
卞邦亮[3]等基于某深水铺管船推进器切换系统设计，分析电力系统推进器主电源和推进器辅助电源的配置。
在此基础上，分析中压主电源、推进变频器和低压辅助电源柜的切换控制系统，在机舱、配电板和母排分段等不同设备发生故障导致失电的情况下，切换系统能使带切换的推进器继续保持运行工况，增加发生单点故障时可用推进器的数量，从而提升该铺管船的动力定位能力。
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全电推进动力系统简介
何为全电推进动力系统？
水面舰艇的动力系统分为全燃动力、全柴动力、柴电联合以及蒸汽轮机驱动等多种方式，而能够代表目前最先进常规动力系统的当属全电推进系统。
当前一些先进的水面舰艇如45型驱逐舰以及DDG1000“朱姆沃尔特”级驱逐舰等都采用了全电推进动力系统，可以说全电推进动力系统将成为未来舰艇的主流动力系统。
那么，何为全电推进动力系统呢？
全电推进的全称为综合全电力推进系统，这种系统将舰艇的柴油机、燃气轮机等原动力装置所做的功全部用于发电，整艘舰艇所需的电力供应如常规用电、大功率相控阵雷达用电、高能武器用电乃至于推进系统用电等全部来源于全电推进系统发出的电能，而全电推进系统本身又分为发电、输配电、动力电源等多个子系统。
全电推进的优势有哪些？
首先，全电推进系统的整合性比较强，以往的舰艇动力系统和电力系统是两个相对独立的系统，动力系统主要来自于蒸汽轮机、燃气轮机所做的功，而电力系统作为辅助性系统，与舰艇的推进本身没有直接的关系。
舰艇采用全电系统后，把舰艇所需的
全部能源整合到了一个电网上面，这样的优点是减少了舰艇的子系统数量，简化了舰艇实际使用中的操作复杂程度。
其次，全电推进系统可为舰艇的一些特殊单元提供充足的电力保证。
当前的先进防空驱逐舰都装备有大型相控阵雷达，但这种雷达对开机时间有严格的要求，其中一个原因就是大型相控阵雷达的耗电量巨大，若长时间开机，以往的舰艇电力系统难以长时间输出充足的电力供应，而采用全电推进系统后，舰艇上耗电量大的单元将得到更为充足的电力保障！
055驱逐舰会不会使用全电推进？若使用会带来哪些方面性能的提升？
首批8艘055驱逐舰并未采用全电推进系统，而是使用了四台QC280燃气轮机。
虽然055的下水与国产全电推进系统的曝光几乎处于同一时间，但一艘舰艇的设计建造过程漫长，作为舰艇最重要的单元之一，动力系统若想改变几乎需要将整个舰艇的设计推倒重来，在055设计之初，我们的全电系统也刚刚起步，等全电推进系统趋于成熟的时候055已经开建，因此首批055驱逐舰没来得及采用这一系统。
055驱逐舰若换装全电推进系统，将带来三个方面性能的大幅提升，首先就是动力！全电推将给055驱逐舰带来更强的瞬时加速性，提高其机动能力的同时还将带来航程的增加，因为全电
推进系统相对具备更强的燃油经济性，此外，全电推进系统使用后还可以助力055驱逐舰更长时间的在最高航速状态下驰航。
其次，由于全电推进系统可以简化舰艇的子系统数量，并且可以减少传动轴占用的舰艇内部空间，因此使用全电推进系统后的055驱逐舰将有更多的空间来容纳武器系统，其垂发数量可轻松由目前的112单元变为128单元甚至更多！还有一点就是电磁炮，电磁炮虽然性能先进，但是一个“耗电大户”，传统的舰艇电源难以维持电磁武器的电力需求，但采用全电推进后这一需求的解决就容易得多！
何时迎来全电推进驱逐舰？
当前，我国舰艇全电推进技术的发展已进入快车道，经过多年努力，直流综合电力系统实船短路保护试验已经成功完成，意味着这一系统已具备投入使用的状态，从而保障了接下来的第二批055驱逐舰可以换装新型动力系统。
采用全电推进系统的055驱逐舰，将具备更强的动力、更多的武器系统和更为出色的静音性能，提升火力强度的同时还增强了自身的隐蔽性，因为静音水平的增强意味着055在与潜艇的对抗中会获得更多优势。
（作者署名：锋芒FM）。