船舶運動

浮遊船舶は、自由度(DOF)として知られる6つの独立した方法で動きます:

• Surge — 前後方向移動(船舶の長さに沿って)
• Sway — 左右方向移動
• Heave — 垂直移動(上下)
• Roll — 縦軸周りの回転
• Pitch — 横軸周りの回転
• Yaw — 垂直軸周りの回転

揚重作業では、heaveが最も重要なDOFですなぜなら、クレーン先端での垂直運動を直接引き起こすからです。ただし、rollとpitchもクレーン先端のheaveに寄与します — 特にクレーンが船舶の浮力中心から遠く離れている場合です。この結合により、クレーン先端での有効heaveが、船舶の純粋なheave運動よりもはるかに大きくなる可能性があります。

波励起と船舶応答の関係は応答振幅演算子(RAO)によって記述されます。RAOは、波周波数および方向の関数として、単位波振幅あたりの船舶の運動振幅を与える伝達関数です。

RAOは船舶の船体形状、排水量、積載状態、および速度に依存します。これらは通常、流体力学解析またはモデル試験を通じて決定され、各船舶に固有です。造船技術者は船舶の運動特性の一部としてRAOデータを提供します。

与えられた海象でクレーン先端運動を予測するために、エンジニアは船舶RAOを波スペクトラムと結合します。結果として得られた運動スペクトラムは、クレーン先端heaveの統計分布を提供します — これはheave補償機設計への入力です。

異なる船舶タイプは非常に異なる運動特性を持っています:

• 半潜水式プラットフォーム — 水面線面積が小さいため優れた運動特性。低いheave RAO。重い揚重や厳しい作業に推奨されます。
• モノハル建設船 — 中程度の運動特性。Heave、roll、pitchが重要である可能性があります。海底設置作業に最も一般的な船舶タイプです。
• ジャックアップバージ — 持ち上げられたときはゼロheaveですが、運航と位置決め中の重大な運動があります。浅い海域に限定されています。
• バージ — 高い運動振幅、特にrollで。重い揚重クレーンとともに使用されることが多いですが、穏やかな気象条件が必要です。

船舶の運動特性は、必要な補償機の仕様を直接決定します — ストローク、容量、応答速度。

クレーン先端のheave振幅と周期は、heave補償機の主要な設計パラメータを決定します:

• ストローク — 安全マージンを伴う、クレーン先端の最大予想heave振幅(ピークツーピーク)を超える必要があります。
• 速度 — 補償機は、heave運動を追従するのに十分な速度で反応する必要があります。最大ピストン速度は、heave振幅と波周期によって決定されます。
• 固有周期 — 補償機の固有周期は、優勢な波周期との共振を回避するように調整される必要があります。

船舶運動が大きいまたは予測不可能な作業の場合、Norwegian Dynamics ANTARESなどの適応型受動システムは、幅広い条件にわたってパフォーマンスを維持する柔軟性を提供します。最も厳しい場合には、Norwegian Dynamics能動型heave補償機は、船舶運動特性に関係なく最大補償効率を提供します。