船舶运动

浮式船舶可以六种独立方式运动，称为自由度（DOF）：

• 纵荡——前后方向平移（沿船长方向）
• 横荡——左右方向平移（横向）
• 升沉——垂直方向平移（上下运动）
• 横摇——绕纵轴旋转
• 纵摇——绕横轴旋转
• 首摇——绕垂直轴旋转

对于吊装作业，升沉是最关键的自由度，因为它直接导致吊机顶端的垂直运动。然而横摇和纵摇也会对吊机顶端升沉产生贡献——特别是当吊机远离船舶浮心时。这种耦合意味着吊机顶端的有效升沉可能比船舶的纯升沉运动大得多。

波浪激励与船舶响应之间的关系由响应幅值算子（RAO）描述。RAO是一个传递函数，给出单位波幅下的船舶运动幅值，作为波浪频率和航向的函数。

RAO取决于船舶的船型、排水量、装载条件和速度。通常通过水动力分析或模型试验确定，每艘船舶都是独特的。造船师提供RAO数据作为船舶运动特性的一部分。

为预测给定海况下的吊机顶端运动，工程师将船舶RAO与波浪谱组合。得到的运动谱给出吊机顶端升沉的统计分布——这是波浪补偿器设计的输入。

不同船型具有截然不同的运动特性：

• 半潜式平台——因水线面积小而具有优异的运动特性。升沉RAO低。重型吊装和苛刻作业的首选。
• 单体施工船——中等运动特性。升沉、横摇和纵摇可能较大。水下安装作业中最常用的船型。
• 自升式驳船——升船后零升沉，但在运输和就位期间运动显著。仅限于浅水。
• 驳船——运动幅度大，特别是横摇。常配重型吊机使用但需要平静的天气窗口。

船舶的运动特性直接决定了所需的补偿器规格——行程、容量和响应速度。

吊机顶端的升沉幅度和周期决定了波浪补偿器的关键设计参数：

• 行程——必须超过最大预期吊机顶端升沉幅度（峰-峰值）并留有安全裕量。
• 速度——补偿器必须足够快以跟随升沉运动。最大活塞速度由升沉幅度和波浪周期决定。
• 固有周期——补偿器的固有周期必须经过调谐以避免与主要波浪周期共振。

对于船舶运动较大或不可预测的作业，Norwegian Dynamics ANTARES 等自适应被动系统提供了在各种条件下维持性能的灵活性。对于最苛刻的工况，Norwegian Dynamics 主动波浪补偿器可提供最大补偿效率，不受船舶运动特性限制。