海况变化时，起重量表容量如何变化——以及如何将峰值载荷维持在下限附近。
起重量表
作者：Tord Martinsen, CEO · January 2026
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。
起重量表规定了起重机在不同起重半径、臂长和臂角下可吊起的最大安全工作载荷（SWL）。在海上作业中，可用的起重量表容量还须结合动态载荷进行核算，因为吊钩、载荷、甲板与海面彼此之间都可能发生相对运动。
动力放大系数（ψ）常与 DAF 一并讨论，是施加于静态载荷或起重机起重量表容量的乘数系数。系数为 1.5 即表示起重机与索具须承受比单纯静态重量高出 50% 的载荷。
额外载荷从何而来
容量损失通常主要来自相对速度和张力的骤然变化：
- 从供应船或驳船起吊–起重机吊钩与货物甲板可能朝相反方向运动。若吊钩上升的同时甲板或集装箱下沉，吊索可能几乎瞬间从松弛变为满载。该冲击张力载荷可能大幅超出静态载荷。
- 浪溅区穿越–载荷穿越自由液面时，浮力、阻力、附加质量和波浪质点速度会迅速变化，导致吊钩载荷波动，动力放大系数随之升高。
- 起重机与钢丝绳的弹性–起重机、钢丝绳、吊索与载荷共同构成一个弹簧-质量系统，运动过快或时机不当都可能放大峰值张力。
- 起吊、着地与钩挂–即便平均海况看似可以接受，这些短暂事件仍可能主导最大吊钩载荷。
动力放大系数将这些影响归纳为施加于起重量表的单一数值。
如何计算相对速度？
对于甲板吊装，船级社规范通常按以下公式估算相对速度：
v_r =\frac{1}{2}v_L + \sqrt{v_c^2+v_d^2}其中， v_r 为相对速度， v_L 为起重机起升速度， v_c 为船舶运动引起的起重机臂尖垂直速度， v_d 为波浪运动引起的甲板或载荷垂直速度。
v_c 与 v_d 可根据船舶响应数据、实测运动、海洋气象数据或时域仿真进行估算。数据有限时，可采用保守的规范取值。
如何计算动力放大系数与允许载荷？
对于常规起重机与索具系统，可根据相对速度、刚度和载荷质量估算动力放大系数：
\psi =1 + \frac{v_r}{g} \sqrt{\frac{k}{m}}其中， v_r 为相对速度， g 为重力加速度， k 为起重机与钢丝绳的有效刚度， m 为载荷质量。
\psi 随后用于对起重量表进行降额。许多海上核算还会采用最低动力放大系数，通常为 1.3，具体取决于所适用的规范和吊装类别；计算值低于该下限时，并不会提高起重量表容量。
举例来说，假设某起重机在甲板吊装中的起重量表容量为 10 t，适用的最低动力放大系数为 1.3。若计算得出的动力放大系数为 1.2 或 1.8，允许的舷外载荷各是多少？
在 1.2 时，下限系数仍起决定作用，因此允许载荷仍为 10 t。在 1.8 时，允许载荷变为：
m = 10 \cdot \frac{1.3}{1.8} = 7.2\ \text{t}
通过缓冲减少冲击张力载荷，或通过波浪补偿减少吊钩与载荷间的相对运动，通常可使动力放大系数更接近下限，从而避免起重量表大幅降额。
计算示例：从速度到允许载荷
上述两个公式共同构成一次完整的降额计算。示例性甲板吊装：起升速度为vL = 0.5 m/s，起重机臂尖垂直速度为vc = 0.6 m/s，供应船甲板速度为vd = 0.8 m/s，载荷为10 t，起重机与钢丝绳有效刚度为400 kN/m（示例值），起重量表数值为10 t，下限系数为1.30。
- 相对速度。 vr = ½ vL + √(vc² + vd²) = 0.25 + √(0.36 + 0.64) = 1.25 m/s
- 动力放大系数。 √(k/m) = √(400 000 / 10 000) ≈ 6.3 s−1，因此 ψ = 1 + (1.25 / 9.81) × 6.3 ≈ 1.8
- 允许载荷。 ψ = 1.8 超过 1.30 下限，因此该表格数值需要降额：10 × 1.30 / 1.8 = 7.2 t——仅相对运动一项即造成 28% 的容量损失。
降低相对速度——起吊瞬间的单次冲击用缓冲器，反复的波浪周期运动用波浪补偿——ψ 便会回落至下限附近，使同一表格数值恢复接近满载的 10 t。以上数值仅供示例；实际吊装的设计系数应通过分析确定。
示例性起重量表效果
下方示例展示了同一起重量表容量在不同动力放大系数下的核算结果。这是一个简化的计算示例，并非经认证的 POLARIS 起重量表。
计算方式：允许载荷 = 起重量表容量 x 1.30 / 动力放大系数。若 POLARIS 起重机缓冲器能将峰值载荷维持在接近下限系数的水平，同一表格数值就能更接近满载。
如何减少起重量表降额
实际问题不仅在于动力放大系数是多少，更在于其成因。不同的载荷工况需要不同的设备。
- 冲击张力载荷与甲板起吊：可使用 POLARIS 起重机缓冲器。该缓冲器在起重机与载荷之间提供受控行程和阻尼，因此单次速度失配——起吊、冲击、超载——会在形成峰值吊钩载荷之前被吸收。但两次事件之间需要时间复位；若松弛与冲击在波浪区反复交替，则波浪补偿才是正确的工具。
- 浪溅区穿越与水下吊装：可采用被动波浪补偿以减少吊钩与载荷间的相对运动。RIGEL 与 CYGNUS 适用于较简单的被动工况；ANTARES 则适用于浮力变化、复杂或多阶段的水下吊装。
- 甲板主动波浪补偿：在须将残余运动降至最低的场合，可采用主动波浪补偿。实际上，它仅适用于性能提升足以证明其成本与复杂性合理的少数场合；对大多数起重量表相关工况而言，像 ANTARES 这样的自适应被动式补偿器无需外部电源即可弥补大部分差距。
- 作业管控：采用受控的起升速度，规划柔性起吊，避免二次接触，规避共振海况，并选择合适的气象窗口。设备可降低峰值载荷，但起始条件仍由吊装程序决定。
如需初步产品筛查，可使用波浪补偿器选型指南。如需完整评估，请发送起重机起重半径、SWL、起升速度、载荷、海况、波浪周期及吊装顺序。
标准与入级
海上作业用起重量表须符合 DNV-ST-0378、DNV-RP-N202、API 2C 及 EN 13852 的规定。Norwegian Dynamics 产品在适用范围内按 DNV-ST-0378 设计并入级。