CONSTELLATION 研究 · CS-2026-004
修订版 C
发布日期 2026年八月5日
筛选评估

被动升沉补偿穿越浪溅区:35 t GRP 防护罩,建模海况 Hs 1.8 m

一件轻质、大迎水面积负载穿越水面时,基础型被动升沉补偿器如何影响吊索载荷,以及行程余量如何限定其适用范围。

筛选结果

在同一海况下,使用 RIGEL 75 t / 4.5 m 设备吊装防护罩,峰值吊索载荷由
1,846 kN 降至 655 kN,所有波浪实现均未出现松弛后冲击循环。四项响应
筛选指标(SWL、ND DAF、冲击载荷比和零松弛事件)在全部八次波浪实现中均通过。另设的
控制端行程余量需复核:八次中有四次超过 90%,最高达 98.4%,但采样结果均未检出端部限位接触。

刚性索具 → 使用 RIGEL:八次波浪实现中各指标的最不利值

峰值吊索载荷
1,846→655
SWL 额定值 · 8/8 通过
负载 DAF
5.38→1.91
ND 筛选阈值 2.0 · 8/8 通过
冲击载荷比
1.00→0.36
研究筛选阈值 0.90 · 8/8 通过
吊索松弛事件
11→0
研究筛选阈值 0 · 8/8 通过

行程余量:需复核。 伸出端指标为
59.3–77.4%;控制性的缩回端指标为 83.3–98.4%。八次波浪实现中有四次超过
ND 单独规定的 <90% 余量要求。全部八次采样均未检出端部限位接触。

01 案例

吊装对象和穿越环境

一件 35 t 玻璃纤维增强塑料(GRP)防护罩从单体工程船下放,
穿过水面。这类负载尤其棘手:薄壳面积大,但相对尺寸而言重量轻。砰击、阻力、浮力
和附加质量的变化快于起重机的响应;入水时波浪还可能将其抬起,而密度更大的物体则会
顺利下沉,远离吊钩。

两种配置的比较条件一致。下文两列采用相同的负载、海况、索具和波浪
实现;唯一差别是载荷路径中有无升沉补偿器。

CONSTELLATION 视窗显示一艘海上工程船通过单根吊绳将 GRP 防护罩下放至水面。
示意图CONSTELLATION 示意渲染:画面取自另一段 RIGEL 浪溅区演示序列,展示此处建模的配置,即防护罩通过单根吊绳从船侧下放。这不是本研究运行的输出。
02 配置

已发布的案例定义

本表是已发布的案例概要;下文运行记录补充比较所用的指定版本输入和精确
输出。它并非完整输入文件:升沉补偿器内部的气体充注参数未公开,未列出的软件默认值则保留在所引用的模型版本和审计资料中。
因此,复现须依靠该运行记录,不能仅凭本表。

研究配置:CS-2026-004 修订版 B
参数数值依据
负载35 t GRP 防护罩示意
船舶单体工程船项目经验
升沉补偿器RIGEL 75 t · 4.5 m 行程产品数据
升沉补偿器设置针对该负载和海况调校;内部气体充注参数未公开ND 工程团队
海况设定的 Hs 1.75 m;实际运行的 Hs 1.8 m · Tp 7.5 s模型运行 · JONSWAP
波浪实现8 个随机种子 · 每个 120 s筛选样本组
砰击与附加质量DNV-RP-N103(原 RP-H103)的简化方法DNV-RP-N103
DAF 筛选指标≤ 2.0ND 筛选参考值
冲击载荷比筛选指标≤ 0.90研究筛选指标 项目准则为准
行程余量控制端 < 90%ND-DS-10 内部余量要求
03 结果

四项响应筛选指标及一项余量检查

每个数字均为 八次波浪实现中对应指标的最不利值:这是按指标汇总的包络值,并非来自同一个随机种子。任何一次波浪实现都不会同时产生这组数值。八次实现
可支持本次筛选比较,但不能证明结果收敛或满足设计验收要求。本表将
四项响应筛选指标与额外的控制端行程余量检查分开列示。

负载 DAF,八次波浪实现中的最不利值

GRP 防护罩研究中的负载 DAF。刚性索具配置达到 5.38。使用 RIGEL 时,八次波浪实现的结果为 1.15 至 1.91,处于 Norwegian Dynamics 2.0 筛选参考值以内。0246负载 DAF5.381.15 至 1.91虚线:ND 筛选参考值 2.0刚性索具RIGEL 75 t / 4.5 m

斜线填充:刚性索具。实色:使用 RIGEL,显示全部八次波浪实现的结果范围。

峰值吊索载荷,八次波浪实现中的最不利值

GRP 防护罩研究中的峰值吊索载荷。刚性索具配置达到 1,846 千牛,是 RIGEL 设备 SWL 736 千牛的 2.5 倍。使用 RIGEL 时为 655 千牛,即 SWL 的 89%。05001,0001,5002,000峰值吊索载荷 (kN)1,846 kN655 kN虚线:RIGEL SWL 736 kN刚性索具RIGEL 75 t / 4.5 m

刚性索具的载荷达到 RIGEL 设备 SWL 的 2.5 倍;使用 RIGEL 时,峰值为其 89 %。

刚性索具与 RIGEL 的比较:海况及随机种子相同
指标刚性索具使用 RIGEL判定条件结果
峰值吊索载荷1,846 kN655 kN · SWL 的 89.0%SWL 额定值 ≤ 736 kN✓ 8/8
负载 DAF5.381.91ND 筛选阈值 ≤ 2.0✓ 8/8
冲击载荷比1.000.36研究筛选阈值 ≤ 0.90✓ 8/8
吊索松弛事件8–110研究筛选阈值 = 0✓ 8/8
行程使用率–伸出端 59.3–77.4%;控制端 83.3–98.4%ND 控制端余量 < 90%需复核 · 4/8 超出

DAF 为 1.91,低于 Norwegian Dynamics 的 2.0 筛选参考值。
此处并未将 2.0 作为通用的 DNV 验收限值;具体项目应采用项目专属准则。
单独列出的控制端行程余量仍需复核,因此不能认定全部指标通过。

CONSTELLATION 水下视窗显示 RIGEL 升沉补偿器在吊绳上伸出,负载悬挂在其下方。
模型输出水面以下,气弹簧将吊臂端点的运动吸收到行程中,避免将其传递到吊索。
报告中的伸出端指标为 59.3–77.4%;控制性的缩回端指标为
83.3–98.4%。采样均未检出端部限位接触,但八次波浪实现中有四次超过 ND 的 90% 余量要求。
04 适用范围

结果的适用边界

参数范围

  • 已发布的计算点实际运行于 Hs 1.8 m。 设定值 1.75 m 在运行前
    被舍入到一位小数。在 Hs 2.0 m 时,测试过的调校设置均未通过同样的四项
    响应筛选指标。这种离散扫描不能确定作业海况上限:八次波浪实现仅用于
    筛选,而且在 1.8 m 时,控制端行程余量已需复核。
  • 调校设置只适用于该负载。 本案例的充注参数针对这一
    负载和海况设定。同一设备用于更重或密度更大的负载时,需要另行调校;原设置和
    余量均不能直接沿用。
  • 具有浮力的负载表现不同。 GRP 防护罩入水时会浮起。高密度钢结构
    则会下沉并远离吊钩,导致完全不同的吊索松弛机制。
  • Tp 7.5 s 对应夏季作业窗口。 周期接近 11 s 的冬季波谱会改变
    索具响应,必须重新运行模型,不能用插值推断。
05 文件性质

本文件不属于哪些内容

  • 并非认证分析。 这是 Norwegian Dynamics 自有模型给出的时域估算。
    它没有取得海事保修检验师的批准,不能替代依据 DNV-ST-N001.
  • 并非性能保证。 为实际吊装提供的设备,应根据该
    吊装自身的数据和验收准则确定规格。
06 审核

各项内容的审核责任

建模单位
ND 工程团队
2026-07-25
原始载荷数据批准人
T. Martinsen
2026-07-26
QA 核对
ND 工程团队
2026-08-05
依据
CONSTELLATION v1.2.96
2026年八月3日重新运行
下次复核
模型变更时
重新运行或撤回

相同的载荷数据也见于 RIGEL 产品页面 ,以及 动力放大系数 页面中的计算示例。

07 附录

运行记录

上文的配置表概述了案例;本记录补充已发布的版本、船舶与波浪定义、求解统计数据、准则归属和精确输出。它记录了正式发布的运行,但内部气体充注参数未公开,因此不是完整的可执行输入文件。

运行记录:已发布的工程依据
案例
CONSTELLATION 对 35 t GRP 防护罩穿越浪溅区的模拟,使用同一组参数运行两次:一次采用刚性索具,另一次在载荷路径中加入按本研究比较条件调校的 RIGEL 75 t / 4.5 m 设备。另有一次参数扫描测试了其他调校设置。
版本与复现
发布的数据生成于 2026年七月26–27日。配对比较于 2026年八月3日在 CONSTELLATION v1.2.96 上重新运行,所有主要载荷数据均完全复现:1,846 / 655 kN、DAF 5.38 / 1.91、冲击载荷比 0.36、吊索松弛事件 11 / 0。复现还依赖指定版本的软件默认值和未公开的内部气体充注参数;本公开记录不是完整的可执行输入文件。
作业阶段
穿越浪溅区:下放并穿过水面。模型未涵盖吊离阶段或着底阶段。
DAF 定义
负载 DAF = 运行期间吊索组张力的最大值 除以负载的 空气中静重,即 35 t × 9.80665 m/s² = 343.2 kN。这是本研究报告采用的空气中重量基准。峰值取自求解器自身时间网格上的时间序列最大值,而非绘图样本的最大值。
载荷评估位置
负载正上方的四肢吊索组,而非吊钩或吊臂端点;后二者还承受索具和升沉补偿器的重量,计算值不同。
船舶运动与海况
单体工程船:排水量 25,397 t,尺度 161 × 30 m,吃水 7.5 m,GMT 1.5 m,GML 80 m,回转半径 10.5 m 和 38.2 m,浪向 180°(艉浪;本模型中 0° 为迎浪),考虑吊臂端点 RAO 的六自由度响应。不规则波,JONSWAP,Tp 7.5 s,谱峰增强因子由求解器中沿用 H103 命名的旧例程自动推导,200 个谱分量,水深 30 m。预设输入的 Hs 1.75 m,但模型在运行前将设计 Hs 舍入至一位小数。因此,所有已发布数据实际运行于 Hs 1.8 m。目前公开使用的 DNV 标准编号为 DNV-RP-N103。
时长、波浪实现及统计方式
每次波浪实现 120 s,每列各有八次波浪实现(随机种子 1–8)。已发布数值为 按指标汇总的包络值:取八次中各指标的最不利值;不存在一次波浪实现同时产生所有最不利数值。两列的控制性峰值吊索载荷和控制性 DAF 均出现在第 6 次波浪实现。八个随机种子足以支持筛选比较,但不能证明结果收敛或正式满足设计验收要求。
负载、索具与设备
35 t GRP 防护罩,尺寸 15.0 × 12.0 × 3.0 m,砰击面积 180 m²,排水体积 10.73 m³,从水面以上 5 m 处开始下放,目标深度 15 m。索具:四肢钢丝绳吊索组,吊索角度 60°,单肢长 3.0 m,吊索组刚度 84,823 kN/m;上部吊索长 5.0 m,刚度 22,619 kN/m。起重机:钢丝绳变幅,在 30 m 工作半径下额定 75 t,起升刚度 13,622 kN/m,吊钩重 7.5 t,四倍率 20 mm 钢丝绳,以 0.16 m/s 下放。升沉补偿器:RIGEL 75 t / 4.5 m 行程,被动式且无 EQ 控制,孔口设置为伸出 35 %、缩回 70 %,预张力 35 t。内部气体充注参数按每次吊装设定,未在本公开记录中披露(§02)。
水动力计算依据
入水按负载与波浪运动学之间的相对运动计算:浮力取决于瞬时浸没体积,砰击作用于 180 m² 水线面,阻力系数 Cd 1.3,水动力附加质量系数 Ca 2.2,以及 Froude–Krylov 项。已发布模型沿用 H103 的实现名称;目前公开的 DNV 参考标准为 DNV-RP-N103。与该方法对齐,并不意味着 DAF 2.0 是通用的 DNV 验收限值。
准则与责任归属
报告了四项响应筛选指标:峰值吊索载荷不超过设备 SWL 736 kN;负载 DAF 不超过 Norwegian Dynamics 的筛选参考值 2.0;冲击载荷比(吊索张力相对于水中重量的下降量占该重量的比例;1.00 表示吊索已松弛)不超过 0.90,这是将 DNV-RP-N103 的吊索松弛准则应用于模拟张力所得;以及吊索松弛事件为零。另设第五项检查,要求控制端行程使用率低于我们的 90 % 余量阈值。实际吊装应以项目专属验收准则为准。
两组比较条件是否一致?
是。两列使用同一软件构建版本和同一预设参数,并采用相同的八个随机种子;区别仅在载荷路径中有无升沉补偿器。两侧绘制的曲线均取自第 6 次波浪实现,因此波浪激励相同。
舍入值对应的精确数值
峰值吊索载荷:刚性索具 1,846.0 kN / 使用 RIGEL 654.8 kN(均为第 6 次波浪实现)。八个随机种子的 DAF:刚性索具 3.41–5.38,使用 RIGEL 1.15–1.91。使用 RIGEL 时,冲击载荷比不超过 0.358(8/8);刚性索具为 1.000。吊索松弛事件:刚性索具每次波浪实现有 8–11 次,使用 RIGEL 为 0 次。伸出端行程使用率为 59.3–77.4%;控制端使用率为 83.3–98.4%,由缩回端控制。八次中有四次超过 ND 单独规定的 90% 余量阈值;全部八次的采样端部限位接触率均为 0.0%。
本研究不属于哪些内容
本结果不能作为其他吊装的设计基准 DAF,也不是起重机能力校核、正式设计验收证据或作业窗口。它仅是在一个实际运行海况下的单项筛选案例。
这些数据的其他引用位置
这些载荷数据还见于 RIGEL 产品页面 和 动力放大系数 页面的计算示例。
下一步

评估您的吊装工况

请提供负载、索具、水深和所需作业海况,我们将运行同样的四项
响应筛选指标及控制端行程余量检查,并列出未通过的项目。

穿越浪溅区 解释了这一案例背后的物理过程 · ← 返回知识中心

相关产品

  • RIGEL:被动升沉补偿器
  • CONSTELLATION:内部吊装模拟

相关阅读