動的増幅係数 (DAF)

実際のクレーンリフトでは、DAFは荷重経路全体における相対運動によって生じます。クレーン先端、フック、ワイヤ、スリング、ペイロードは一つの剛体として運動するわけではありません。相対加速度は張力を変化させ、コンプライアンスはエネルギーを蓄積・放出し、流体力学的な力は有効荷重を変化させ、張力の喪失と回復は非線形なスナップ事象を生み出します。ブームの先端が下降していること自体は弛みを証明するものではなく、弛みは計算上の張力がゼロに達したときにのみ発生します。

サプライベッセルのデッキリフト。 サプライベッセル上の貨物コンテナは船体のヒーブおよびロールに追従する一方、クレーン先端はクレーン船またはプラットフォームに追従します。デッキやコンテナが下降しているときにフックが上昇していると、スリングは弛みまたは低張力の状態から一瞬にして満荷重の状態へと移行することがあります。このスナップ荷重は、コンテナの静的重量をはるかに上回ることがあります。

スプラッシュゾーン通過。 スプラッシュゾーン通過の際、ペイロードが自由表面を通過するにつれて、浮力、抗力、付加質量、波の粒子速度が急速に変化します。特にクレーン、ワイヤ、ペイロードの動特性が波周期と一致する場合、フック荷重は急激に上昇・下降することがあります。

その他の一般的な要因 には、デッキからの急激なリフトオフ、着地時の衝撃、引っ掛かり、クレーンの急な動き、非常停止、クレーン・ワイヤ・ペイロード系の共振などが含まれます。

スナップ荷重 — 弛みと再張力

最も激しいDAF事象はスナップ荷重です。スリングが弛み、その後急激に再張力がかかります。ワイヤが弛んでいる間、フックとペイロードは独立して運動し、ラインが張った瞬間には、その速度差がほぼ瞬時にワイヤの伸びによって吸収されなければなりません。理想化された非減衰の単一モードスクリーンでは、質量mのペイロード(水中の場合は付加質量m_A を加える)が、合成接線剛性kの荷重経路上にある場合、準静的荷重を上回る速度駆動型の張力増分は、おおよそ次のようになります

ここでv_rel は、ワイヤが再張力を受ける瞬間の相対速度です。これはスナップ張力のピーク総量ではありません。kは荷重経路全体の合成接線剛性であり、質量項は等価な参与質量であって、自動的にペイロードと付加質量の和になるわけではありません。また、ラインが張力を失い得る場合、ピークおよび最小張力は非線形でテンションのみが働く過渡解析の対象となります。この画面内では、増分は剛性の平方根に比例してスケールし、同じ速度差に対してkを2倍にすると増分は約41%増加しますが、コンプライアンスの増加は移動量も増やし、固有周期を変化させるため、必ずしも安全性が高まるとは限りません。利用可能なストロークとエンドストップ荷重を確認する必要があります。 DNV-RP-N103 は、スナップ荷重の評価が必要な条件と、ピーク値の計算方法を規定しています。波の周期を通じてラインに張力を保つことで、そもそも弛みから緊張への遷移を防ぐことができます — パッシブヒーブ補償装置 は、解析された運動および力・ストローク包絡線の範囲内でこれを実現できますが、その包絡線は仮定ではなく実証されなければなりません。

DAFを低減する方法

• スナップ荷重に対する衝撃吸収装置。 A POLARISクレーン衝撃吸収装置 は、クレーンとペイロードの間にストロークと減衰を追加します。これは、単発の衝撃事象(デッキでのリフトオフ、スナップ荷重、過荷重)による運動エネルギーが、クレーンのピーク荷重となる前に吸収します。ただし、その力・ストローク特性、利用可能な移動量、エンドストップ荷重がその事象に適していることが条件です。事後のリセットには時間を要するため、波浪帯での繰り返しの弛み・スナップサイクルに対しては、代わりにヒーブ補償を使用してください。
• スプラッシュゾーン通過のためのパッシブヒーブ補償。 A パッシブヒーブ補償装置 は、クレーンフックと水中ペイロードの間の相対運動を低減します。これにより、スプラッシュゾーン通過時のリギング張力がより滑らかになり、クレーンが受ける動的増幅が低減されます。ただし、これはユニットの解析された荷重・周波数・ストロークの範囲内に限られます。
• 機器だけでなく、リフト自体も制御してください。 クレーン速度を落とす、共振海象を避ける、天候ウィンドウを計画する、ソフトなリフトオフ手順を用いる、といった対応です。機器はDAFを低減しますが、作業条件そのものが出発点を決定します。

製品の選定は支配的なメカニズムに従います — どの製品が該当するかは下記のシナリオ節に示します。クレーン側の要求については、 クレーン負荷曲線.