海上起重机载荷表

如何读取表格单元、海况折减的来源、动力系数为何可能随负载变化，以及升沉补偿和缓冲器能恢复多少起重能力。

作者： Peter Wang，首席运营官 · 2026 年一月 · 更新于 2026 年九月 · 阅读约需 10 分钟
Blender 插图：船舶起重机从旁靠驳船上吊起一个水下模块。
要点
  • 起重机载荷表给出各作业半径下的安全工作载荷 (SWL)。海上作业载荷表还按有效波高 (H_s), 列出各列，每列都按动力系数 \psi.
  • 折减。应读取吊装过程中最大作业半径对应的行，以及不低于预报值的第一个 H_s 区间对应的列。单元格给出总允许载荷，吊钩、索具和其他悬挂自重均须从中扣除。
  • 根据 DNV-ST-0378，海上起重机的 \psi 至少为 1.3，适用于工作载荷不超过 2,500 kN 的海上起重机。吊钩与负载的相对速度越大、起重机刚度越高，该系数越大。
  • 如果 \psi 按悬挂质量计算，负载越小，系数越高，因此必须联立求解负载与系数。将 10 t 额定载荷按 (\psi = 1.30) 在相对速度为 1.25 m/s 时折减，所得为 6.50 t，而固定系数法给出 7.2 t。

起重机载荷表规定了起重机在各作业半径、吊臂长度和角度下可吊起的最大安全工作载荷。海上作业时，吊钩、负载、甲板和海面之间都存在相对运动，因此载荷表会按海况折减：每个波高列都用额定载荷对应的动力系数除以该海况下较大的动力系数，再乘以额定载荷。正确读取单元格是任何海上吊装的第一项核查。

如何读取载荷表单元格

示例 A 是示意性的海上主钩载荷表。每个波高列对额定载荷采用固定系数，此处为 \psi_{\text{rating}} = 1.30:

\text{总允许载荷} = \text{额定载荷} \times \frac{\psi_{\text{rating}}}{\psi_{\text{sea state}}}
作业半径额定载荷ψ 1.30Hs ≤ 2.0 mψ ≈ 1.5Hs ≤ 2.5 mψ ≈ 1.7Hs ≤ 3.0 mψ ≈ 1.95
12 m10.0 t8.7 t7.6 t6.7 t
16 m8.4 t7.3 t6.4 t5.6 t
20 m6.9 t6.0 t5.3 t4.6 t
24 m5.6 t4.9 t4.3 t3.7 t

示意性载荷表。经认证的载荷表会注明其适用规则、系数和波高区间。

  1. 确定作业半径所在行。 采用吊装路径中最不利位置的作业半径：吊臂向外变幅时，作业半径增大，起重能力随之降低。
  2. 选择海况所在列。 采用作业期间预报的有效波高，并向上取至首个不低于该值的区间。落在两列之间时，采用较不利的一列。
  3. 读取交叉单元格。 在 20 m 和 H_s \le 2.5\ \text{m} 条件下，该单元格为 5.3 t。这是允许的总悬挂载荷，并非净货物重量。
  4. 核查计算依据。 经认证载荷表中的 H_s 单元格给出获批准的允许载荷，应直接按表使用。如果自行根据额定载荷和按悬挂质量计算的 \psi 推导允许载荷，则须联立求解质量和系数（见下文）。

能力折减从何而来

最大的起重能力折减来自相对速度和张力突变：

  • 从运动甲板起吊。 如果吊钩上升时供应船甲板下降，吊索会几乎瞬间从松弛转为满载，冲击载荷可能大幅超过静载荷。
  • 穿越浪溅区。 负载穿过水面时，浮力、阻力、附加质量和波浪质点速度会迅速变化。
  • 起重机和钢丝绳的弹性。 起重机、钢丝绳、吊索和负载构成弹簧质量系统，快速运动或时机控制不当会放大峰值载荷。
  • 短时事件。 即使平均海况看起来可接受，起吊、着落和挂碍仍可能决定最大吊钩载荷。

载荷表中的动力系数 \psi 将这些影响归并为起重机使用的一个数值。它与某次具体吊装通过分析得到的动力放大系数 (DAF) 有关，但两者并不相同。参见 动力放大系数.

动力系数如何计算

从供应船起吊时，吊钩与负载之间的相对速度由起升速度以及吊臂端点和甲板的竖向速度共同决定：

从供应船起吊：影响动力系数的速度和刚度 一艘船上的起重机从供应船甲板起吊负载。绞车以 v L 的速度起升。吊臂端点随本船以 v c 上下运动，供应船甲板随波浪以 v d 运动。起重机和钢丝绳对悬挂质量 m 的作用相当于刚度为 k 的弹簧。 从供应船起吊 m vc吊臂端点vL起升vd甲板 k：起重机及钢丝绳刚度
图 1. 从供应船起吊。吊钩以起升速度上升，同时吊臂端点和甲板随波浪运动；起重机和钢丝绳相当于刚度为 k 的弹簧，作用于悬挂质量 m.
v_r = \tfrac{1}{2}\,v_L + \sqrt{v_c^2 + v_d^2}

其中 v_L 为起升速度， v_c 为船舶运动造成的吊臂端点速度，而 v_d 为波浪造成的甲板速度。这些速度可来自船舶响应数据、实测运动或时域仿真；数据有限时也可采用保守的规则取值。动力系数由相对速度、起重机和钢丝绳的刚度 k 以及总悬挂质量 m:

\psi(m) = 1 + \frac{v_r}{g}\sqrt{\frac{k}{m}}

这是 DNV-ST-0378中的 \psi = 1 + V_R\sqrt{C/(W g)} [4.1.3.2]，用 W = m g 和 C = k; v_c 和 v_d 分别对应 DNV 的 V_t 和 V_{\text{in}}. 该标准规定下限：至少为 1.3，适用于工作载荷不超过 2,500 kN 的海上起重机。包括最小起升速度在内的细节见 DNV-ST-0378.

固定 ψ 与随质量变化的 ψ：两种结果

取 12 m 作业半径下的 10 t 额定载荷，对应 \psi = 1.30, 在相对速度为 1.25 m/s、刚度为 400 kN/m 时，10 t 对应的公式结果为：

\psi(10) = 1 + \frac{1.25}{9.81}\sqrt{\frac{400\,000}{10\,000}} = 1.8059

示例 B 说明额定载荷所允许的负载如何取决于 \psi 是否固定：

ψ 的取值方式计算式总允许载荷
固定输入值（规则表或分析结果）10 \times 1.30 / 1.87.2 t 对应 \psi = 1.8
起重机自身的公式 \psi(m)求解 m\,\psi(m) = 13\ \text{t}, 其中 \psi(m) = 1 + 2.54842/\sqrt{m}6.50 t 对应 \psi \approx 2.00

按该公式，负载越轻，系数越高，因此结果必须同时满足两个条件：

m\,\psi(m) = m + 2.54842\sqrt{m} = 13 \;\Rightarrow\; m = 6.5019\ \text{t}, \quad \psi = 1.9994

这比额定载荷低约 35 %，该额定载荷为 10 t。使用简单比例法之前，须确认系数确实与质量无关。

10 t 额定载荷的允许载荷：固定系数与随质量变化的系数对比 实线表示 10 吨额定载荷的动力预算：允许载荷乘以动力系数等于 13 吨，且允许载荷上限为 10 吨。固定系数为 1.5 时允许 8.7 吨，为 1.8 时允许 7.2 吨。虚线表示起重机自身的动力系数，条件为相对速度 1.25 米每秒、刚度 400 千牛每米，并按悬挂质量绘制；质量越小，系数越高。该曲线从 1.81（对应 10 吨）开始，在 6.50 吨和系数 2.00 处与预算曲线相交，这就是系数随质量变化时的允许载荷。 10 t 额定载荷 · 允许载荷与 ψ 质量，t 46810 1.31.51.71.92.1 动力系数 ψ 固定 1.5：8.7 t 固定 1.8：7.2 t 预算：13 t / ψ 10 t 时 ψ：1.81 起重机 ψ(m) 联立求解： 6.50 t，ψ 2.00 10 t 额定载荷
图 2. 实线表示额定载荷的动力预算： \text{allowance} \times \psi = 13\ \text{t} (10 t × 1.30)，允许载荷上限为 10 t。固定系数 1.5 和 1.8 对应的允许载荷分别为 8.7 t 和 7.2 t。虚线表示本案例中起重机自身的 \psi(m) 在本案例中对应 (v_r = 1.25\ \text{m/s}, k = 400\ \text{kN/m}), 按悬挂质量绘制：1.81 对应 10 t，负载越小，系数越高。它与预算曲线在 6.50 t 和 \psi = 2.00. 处相交。这是计算示例，并非经认证的载荷表。

总允许载荷不等于净货物重量

上述所有数值均为允许的总悬挂载荷。扣除悬挂自重后，才是净负载允许值：

\text{净负载} = \text{总允许载荷} – \text{吊钩下方自重}

悬挂自重包括吊钩以下所有非货物重量：吊钩滑轮组、穿绕的钢丝绳、索具、吊梁及任何其他悬挂设备。载荷路径中的升沉补偿器或缓冲器也属于悬挂自重，其重量同样须从允许载荷中扣除。

恢复起重能力

动力载荷会占用载荷表上的可用起重能力。两种因素决定峰值，另有一种情况需要主动控制：

峰值成因适用方案作用方式
单次事件：甲板起吊、冲击或过载POLARIS 起重机缓冲器通过行程和阻尼吸收速度差，避免将其直接转化为吊钩载荷。两次事件之间需要时间复位。
反复波浪运动：浪溅区、水下吊装被动升沉补偿： RIGEL 或 CYGNUS。自适应被动升沉补偿： ANTARES，具备自动阻尼控制，适用于吊装过程中负载发生变化的情况，例如从空气进入水中或分阶段着落隔离负载与吊臂端点的升沉运动，使负载处的相对速度及该次吊装的 DAF 在每个波浪周期内都保持较低水平。
被动装置无法满足的剩余运动限值主动升沉补偿，例如 VEGA （研发中）测量运动并驱动负载反向运动；用于确实需要此类性能的工况。

作业控制仍决定初始条件：控制起升速度、平稳起吊、避免再次接触、避开共振海况，并选择合适的天气窗口。采用升沉补偿或缓冲器不会改变起重机经认证的载荷表，但会降低该次吊装实际承受的动力载荷。

按本页数值估算其可能带来的改善：10 t 额定载荷对应 13 t 的动力预算 (10 t × 1.30)。未采用补偿时，计算案例允许 6.50 t。如果吊装分析表明补偿器将峰值限制在静载荷的 1.3 倍，13 t / 1.3 可覆盖完整的 10 t 额定载荷。此计算依据须获得起重机制造商或船级社以及海事保证检验师认可。对于缓冲器， DNV-ST-0378 仅在专门协商并通过计算和检验师见证的试验予以证明时，才计入液压阻尼器的效果 [5.2.9.10]。初步选型请参阅 选型指南.

载荷表所依据的标准

海上起重机载荷表遵循其认证所依据的规则： DNV-ST-0378 适用于 DNV 认证的海上起重机和平台起重机， EN 13852-1 适用于欧洲，API 2C 适用于海上基座式起重机。载荷路径中的升沉补偿器按 DNV-ST-0378 设计，并按 DNV-RP-N202，整项吊装作业适用 DNV-ST-N001，动力分析参照 DNV-RP-N103 的动力分析；参见 海上吊装适用的 DNV 标准.

常见问题

什么是起重机载荷表？

起重机在各作业半径、吊臂长度和角度下可吊起的最大安全工作载荷表。海上起重机载荷表还按有效波高列出各列，并根据海上运动对应的动力系数折减载荷。

如何读取海上起重机载荷表？

找到吊装过程中最不利作业半径对应的行，将预报有效波高向上取至首个不低于该值的区间，选取对应的列，再读取交叉单元格。该值是允许的总悬挂载荷；扣除吊钩、索具和其他悬挂设备的重量，才得到净负载。

海上起重机适用什么动力系数？

根据 DNV-ST-0378 规定海上起重机的动力系数至少为 1.3，适用于工作载荷不超过 2,500 kN 的情况。实际数值取决于吊钩与负载之间的相对速度、起重机刚度和悬挂质量；在本页示意载荷表中，约为 1.5（Hs 2.0 m）、1.7（2.5 m）和 1.95（3.0 m）。

如何根据动力系数计算允许载荷？

若系数固定，总允许载荷 = 额定载荷 \times\,\psi_{\text{rating}}/\psi_{\text{sea state}}；本页示例为 10 t × 1.30 / 1.8 = 7.2 t。若系数由起重机公式计算且随质量变化，则须联立求解质量和系数：同样的 10 t 额定载荷允许 6.50 t，对应 \psi = 2.00.

升沉补偿会提高起重机起重能力吗？

它不会改变起重机经认证的载荷表，而是通过减小吊钩与负载的相对运动，降低该次吊装实际承受的动力载荷。在本页计算案例中，如果吊装分析表明峰值为静载荷的 1.3 倍，10 t 额定载荷对应的 13 t 动力预算可覆盖完整的 10 t，相比之下未补偿时为 6.50 t。此依据须获得起重机制造商或船级社以及海事保证检验师认可。

动力系数与 DAF 有什么区别？

动力系数 \psi 是用于确定起重机及其载荷表的规则系数。动力放大系数 (DAF) 是某次具体吊装中峰值载荷与静载荷之比，由该次吊装的分析得出。

依据与来源
  • DNV-ST-0378，2019 年七月版，2021 年十月修订：动力系数 [4.1.3]、海上起重机最小值与相对速度 [8.2.2]、按波高列出的载荷表 [8.2.4]，以及液压阻尼器 [5.2.9.10]。
  • 示例 A、示例 B 和计算案例均为示意，采用文中所列输入值；数值按所示精度取整，可由本页公式准确复算。
  • EN 13852-1 起重机，海上起重机，通用海上起重机；API Spec 2C 海上基座式起重机.

如何读取采用补偿装置的吊装载荷表？

请提供起重机作业半径和 SWL、起升速度、负载、海况和波浪周期，以及吊装步骤。我们将核查载荷表单元格，并评估升沉补偿器或缓冲器可恢复多少起重能力。

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海上吊装载荷工况：ND 基准数据图

Norwegian Dynamics 自身的时域仿真给出采用和未采用被动升沉补偿时，吊装实际响应的数值结果。本文不复现任何标准；其价值在于这些标准未发布的具体数值。

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