海面起伏时，吊钩载荷会超出静态重量。
动力放大系数（DAF）
什么是动力放大系数？
动力放大系数（DAF）是吊装作业中最大动态载荷与静态载荷之比。DAF 为 1.0 表示没有动态效应——起重机所承受的仅为载荷的静态重量。DAF 为 2.0 表示动态载荷峰值为静态重量的两倍。
实际应用：关于本主题的实际应用，请参见POLARIS 起重机缓冲器和工程研究与分析。
在海上吊装中，波浪会使起重机臂尖上下移动，而载荷悬挂于下方。这种相对运动会在吊装系统中产生动态力——起重机臂尖向上加速时张力骤增，向下运动时则出现松弛。DAF 反映了这些动态力相较于平静水域吊装时恶化的程度。
未采用补偿的海上吊装典型 DAF 值介于 1.2 至 2.5 之间，具体取决于海况、起重机刚度和吊索长度。安装波浪补偿器后，DAF 可降至 1.05–1.3，这意味着更小的起重机即可吊起相同载荷，或同一起重机可在更恶劣海况下作业。
实际起重机吊装中 DAF 的成因是什么？
在实际起重机吊装中，DAF 通常由相对运动引起。起重机臂尖、吊钩、钢丝绳、吊索和载荷并非同步运动。当系统突然承受这种运动时，钢丝绳和索具的表现如同弹簧，速度差便转化为张力骤增。
供应船甲板吊装。供应船上的货物集装箱会随船舶升沉和横摇运动，而起重机臂尖则跟随起重船或平台运动。若吊钩上升的同时甲板或集装箱下降，吊索可能在极短时间内从松弛或低张力状态骤变为满载。这种冲击张力载荷（snap load）可能远高于集装箱的静态重量。
浪溅区穿越。在浪溅区穿越过程中，浮力、阻力、附加质量和波浪水质点速度会随载荷穿过自由液面而迅速变化。吊钩载荷可能急剧起伏，尤其是当起重机、钢丝绳与载荷的动态响应与波浪周期相吻合时。
其他常见诱因包括甲板突然起吊离底、着底冲击、钩挂、起重机快速运动、紧急停止，以及起重机-钢丝绳-载荷系统的共振。
冲击张力载荷——最不利的 DAF 工况
最剧烈的 DAF 事件即为冲击张力载荷：吊索先松弛，随后突然重新张紧。钢丝绳松弛期间，吊钩和载荷各自独立运动；一旦绳索绷紧，速度差几乎须瞬间由钢丝绳伸长来吸收。对于质量为 m（若处于水下，另加附加质量 mA）、索具刚度为 k 的载荷而言，超出准静态载荷的张力峰值近似为
F_{\text{snap}} = v_{\text{rel}} \sqrt{k \, (m + m_A)}其中 vrel 为钢丝绳重新张紧瞬间的相对速度。公式中体现了两个设计着力点：降低速度差（放慢起重机运动、采用波浪补偿系统、改善天气条件），或降低有效刚度 k（采用POLARIS 起重机缓冲器）。刚性索具在此是不利因素——相同速度差下，k 增加一倍会使冲击张力增大 41%。DNV-RP-N103 规定了何时须评估冲击张力载荷以及峰值的计算方法；其指出的实际缓解措施是使钢丝绳在整个波浪周期内保持张紧状态，这正是被动波浪补偿器的作用。
如何降低 DAF
- 针对冲击张力载荷的缓冲器。POLARIS 起重机缓冲器在起重机与载荷之间增加行程与阻尼，可在单次冲击事件——甲板起吊离底、冲击张力载荷、超载——转化为起重机峰值载荷之前吸收其动能。该装置在一次事件后需要时间复位，因此对于波浪区内反复出现的松弛-冲击循环，应改用波浪补偿。
- 浪溅区穿越的被动波浪补偿。被动波浪补偿器可减小起重机吊钩与水下载荷之间的相对运动，使索具张力在穿越浪溅区时更加平稳，并降低起重机所承受的动力放大。
- 根据作业类型选择补偿器。RIGEL 和 CYGNUS 适用于较简单的被动工况，而 ANTARES 则用于浮力变化、复杂或多阶段的水下吊装。
- 既要控制设备，也要控制吊装过程。降低起重机速度、避开共振海况、规划气象窗口，并采用柔性起吊离底程序。设备可以降低 DAF，但作业本身仍决定了起始条件。
如何计算 DAF
最简单的 DAF 估算方法来自 DNV-OS-H205（现为 DNV-ST-N001），公式如下：
其中 aheave 为起重机臂尖处的最大垂向加速度，g 为重力加速度（9.81 m/s²）。对于振幅为 ζ、周期为 T 的正弦升沉运动：
例如，升沉幅值为 1.5 m、周期为 8 s 时：
这仅为起重机臂尖处的 DAF——吊钩处的 DAF 通常更高，因为吊索与载荷构成的弹簧-质量系统会放大起重机臂尖的运动，尤其是在接近共振时。
更精确的 DAF 计算需要对完整动态系统建模：起重机臂架刚度、钢丝绳弹性、滑轮摩擦、吊索布置以及载荷水动力特性。为此常使用OrcaFlex等工具。
典型 DAF 范围
| 吊装场景 | 未补偿 | 已补偿 | 主要诱因 |
|---|---|---|---|
| 一般海上吊装 | 1.2 – 2.5 | 1.05 – 1.3 | 起重机臂尖升沉与索具刚度 |
| 水下吊装 | 计算确定 | 计算确定——补偿器会直接将其降低 | ST-N001 Section 16.17 结合 RP-N103——不设固定下限；钢丝绳张力 ≥ 静态张力的 10% |
| 冲击张力载荷／起吊离底（最不利工况） | 至多约 3.2× （示意性） | 约 1.28× （缓冲器） | 钢丝绳先松弛后骤然张紧 |
按吊装场景划分的 DAF
在海上作业中，DAF 可分为两类应对场景——反复出现的波浪周期性升沉问题，以及单次冲击或冲击张力事件——二者的应对方式各不相同。
穿越水面
进入浪溅区时，砰击、浮力变化和冲击张力载荷几乎同时发生。被动波浪补偿可使吊索保持张紧，并降低 DAF 中由起重机运动引起的部分；入水砰击本身仍需通过水动力（DNV-RP-N103）核算。
诱因：砰击 · 浮力变化 · 起重机臂尖升沉
溜桩与重型结构物下放
在快速下放长桩或重型物体时，起重机臂尖处先松弛后冲击的载荷事件将主导峰值——这是一次短促而剧烈的冲击，而非波浪周期性升沉。
诱因：冲击张力／冲击载荷 · 下放速度 · 索具刚度
在吊装之前，先看到 DAF
两种场景下的真实 CONSTELLATION 仿真结果——展示 DAF 及设备如何将其控制住的张力与载荷曲线。
浪溅区 · RIGEL。吊索组张力在入水过程中保持稳定——无松弛、无冲击。载荷 DAF 为 1.10。
溜桩 · POLARIS。有无缓冲器时的起重机臂尖峰值载荷对比——冲击在溜桩过程中被有效限制。
估算您的 DAF
起重机臂尖升沉 ζ ≈ 1.0 m；索具放大系数 ≈ 3.5×。初步吊钩 DAF——反映了起重机臂尖运动与索具共振（当波浪周期与索具固有周期 Tn 相吻合时 DAF 会骤增），但未计入浪溅区附加质量、阻力或砰击效应，因此实际冲击张力载荷峰值可能更高。如需设计基准 DAF，请委托一次 CONSTELLATION 研究。
DAF——常见问题
海上吊装的典型 DAF 是多少？
如何计算 DAF？
什么是冲击张力载荷？
被动波浪补偿能将 DAF 降低多少？
DAF 与波浪补偿器选型
波浪补偿器的主要工程效益在于降低 DAF。通过将载荷与起重机臂尖运动解耦，补偿器可吸收原本会经由吊装系统传递的动态力。
调校良好的被动波浪补偿器通常可消除 70–95% 的动力放大部分——即吊钩载荷中超出静态重量的部分——因此原本未补偿时 DAF 达 2.0（即动态增量 100%）的吊装，补偿后可降至 1.05–1.3 范围内。这带来了直接的成本效益：
对于 DAF 控制至关重要的重型水下吊装，如 ANTARES 一类的自适应被动式波浪补偿器可在 DAF 降低与作业简便性之间实现最佳平衡。
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