吊机载荷曲线
Norwegian Dynamics（挪威动力）· 2026年3月
项目路径：将此主题用于实际项目时，可参考POLARIS 起重机减震器和工程分析。
吊机载荷曲线规定了吊机在不同半径、臂长和角度下可吊起的最大安全工作载荷（SWL）。在海上作业中，可用的载荷曲线能力必须结合动态载荷进行校核，因为吊钩、载荷、甲板和海面都可能彼此相对运动。
动态载荷系数（ψ，通常与 DAF 一起讨论）是作用在静态载荷或吊机载荷曲线能力上的放大系数。系数 1.5 表示吊机和索具必须承受比静态重量高 50% 的载荷。
额外载荷来自哪里
最大的能力折减通常来自相对速度和突然的张力变化：
- 从供应船或驳船上起吊 – 吊钩和货物甲板可能朝相反方向运动。如果吊钩向上运动而甲板或集装箱向下运动，吊索可能在极短时间内从松弛变为满载。这种冲击载荷可能明显超过静态载荷。
- 穿越飞溅区 – 载荷穿过自由液面时，浮力、阻力、附加质量和波浪质点速度会快速变化，导致吊钩载荷波动并提高动态系数。
- 吊机和钢丝绳弹性 – 吊机、钢丝绳、吊索和载荷像弹簧-质量系统一样工作，快速运动或时机不当会放大峰值张力。
- 起吊、着底和卡阻 – 短时事件可能决定最大吊钩载荷，即使平均海况看起来可以接受。
动态载荷系数将这些效应合并为一个用于吊机载荷曲线的数值。
如何计算相对速度？
对于甲板转运吊装，船级规范通常按以下方式估算相对速度：
v_r =\frac{1}{2}v_L + \sqrt{v_c^2+v_d^2}其中 v_r 为相对速度， v_L 为吊机起升速度， v_c 为船舶运动引起的吊机端部垂向速度， v_d 为甲板或载荷的垂向速度。
我们可根据船舶响应数据、实测运动、海况数据或时域仿真估算 v_c 和 v_d 。数据有限时，也可以采用保守的规范取值。
如何计算动态系数和允许载荷？
对于常规吊机和索具系统，可用相对速度、刚度和载荷质量估算动态系数：
\psi =1 + \frac{v_r}{g} \sqrt{\frac{k}{m}}其中 v_r 为相对速度， g 为重力加速度， k 为吊机和钢丝绳的等效刚度， m 为载荷质量。
\psi 随后用于折减吊机载荷曲线。许多海上校核还会采用最小动态系数，常见为 1.3（取决于规范和吊装类别），因此低于最小值的计算结果不会提高载荷曲线能力。
例如，一台吊机在某一甲板吊装工况下的载荷曲线能力为 10 t，适用的最小动态系数为 1.3。如果计算动态系数为 1.2 或 1.8，允许的越舷吊装载荷是多少？
对于 1.2，仍由最小系数控制，因此允许载荷保持 10 t。对于 1.8，允许载荷为：
m = 10 \cdot \frac{1.3}{1.8} = 7.2\ \text{t}
通过冲击吸收降低冲击载荷，或通过波浪补偿降低吊钩与载荷之间的相对运动，吊装通常可以更接近最小动态系数，而不是被大幅降额。
示意性载荷曲线影响
以下示例展示同一吊机载荷曲线能力在不同动态系数下的允许载荷。这是简化计算示例，不是认证的 POLARIS 载荷曲线。
计算：允许载荷 = 载荷曲线能力 x 1.30 / 动态系数。如果冲击吸收器将峰值载荷保持在接近最小系数，同一载荷曲线单元就能更接近满能力。
如何降低载荷曲线降额
关键不是只有动态系数是多少，还要判断它由什么引起。不同工况需要不同设备。
- 冲击载荷和甲板起吊：使用 POLARIS 吊机冲击吸收器。它在吊机和载荷之间提供受控行程和阻尼，在速度失配变成峰值吊钩载荷之前吸收能量。
- 飞溅区穿越和海底吊装：使用 被动波浪补偿 降低吊钩与载荷之间的相对运动。RIGEL 和 CYGNUS 适合较简单的被动工况；ANTARES 用于复杂或多步骤、浮力变化明显的海底吊装。
- 上部主动波浪补偿：当残余运动必须最小时使用主动波浪补偿。VEGA 通常是上部运动补偿的起点；水下主动补偿只在性能足以证明成本和复杂性合理时考虑。
- 作业控制：使用受控起升速度，规划软起吊，避免再次接触，避开共振海况并选择合适天气窗口。设备可以降低峰值载荷，但作业程序仍决定初始条件。
初步产品判断可使用 波浪补偿器选型指南。完整复核请提供吊机半径、SWL、起升速度、载荷、海况、波周期和作业顺序。