起重机缓冲
峰值载荷取决于那关键的一秒——行程与阻尼将冲击尖峰化为平稳推力。
起重机缓冲
能量平衡
缓冲器用于将载荷相对于缓冲器的初始相对速度降至零。要确定正确的缓冲器设定，须提供自由下落距离或相对速度两者之一。二者之间的关系由以下能量平衡给出：
实际应用：关于该主题的实际应用，请参见POLARIS 起重机缓冲器与工程研究与分析。
\frac{1}{2} m v^2 = m g h式中， v 为相对速度， g 为重力加速度， h 为自由下落距离。
如需进一步了解如何根据船舶运动计算相对速度，请参阅起重量表相关章节。
缓冲器按照以下方程吸收能量：
E_{SA} = \mu \eta S m g (\psi – 1)式中， \mu 为安全系数，取值 0.9（以避免用尽全部行程）， \eta 为缓冲器效率， S 为缓冲器行程长度， \psi 为动力放大系数（DAF），静态重量时对应值为 1。
下图给出了缓冲器所吸收能量的直观示意。
举一个简单的例子：假设某缓冲器的行程长度为 1 m，效率为 50 %。若允许的动力放大幅度为 30 %，载荷的最大自由下落高度是多少？
我们可以直接利用能量平衡进行估算：
m g h = \mu \eta S m g (\psi – 1)化简后得：
h = \mu \eta S (\psi – 1) = 0.9 \cdot 0.5 \cdot 1 \cdot (1.3-1) = 13.5\ \text{cm}确定正确的行程长度
基于上述能量平衡，可以相对简便地确定正确的行程长度，具体见下方（简化）图表，该图表给出了基于动力放大系数（DAF，\psi ）和缓冲器行程所允许的最大相对速度。
计算示例：从相对速度推算足够的行程
- 事件。沿用起重量表页面中的甲板起吊示例：起吊时的相对速度 vr = 1.25 m/s。等效自由下落高度：h = v²/2g ≈ 8 cm。
- 允许吸收量。行程 1 m、效率 50% 的缓冲器，在 μ = 0.9 的行程储备系数下，将动态峰值限制在 ψ = 1.3，可吸收相当于自由下落 h = 0.9 × 0.5 × 1 × 0.3 = 13.5 cm 的能量。
- 校核。8 cm ≤ 13.5 cm——该缓冲器可将峰值控制在静态重量的 1.3× 以下，且留有裕量。若事件的相对速度更高，则需要更长的行程或更高的效率：S = h / (μ η (ψ−1))。
与上文相同的能量平衡，只是反向运算而已——上一节中的图表，绘制的正是速度与行程、允许动力放大系数之间的这种权衡关系。
缓冲器的类型
| 常规缓冲器 | 轻量化缓冲器 | |
|---|---|---|
| 工作原理 | 气弹簧 + 节流限制（类似基础型 PHC） | 无气弹簧——由动态阻尼实现缓冲 |
| 可调性 | 节流限制可能可调，也可能不可调 | 阻尼针对具体工况设计 |
| 重量与占地 | 更重、更大 | 更轻、更小 |
| 成本与安装 | 成本更高、安装更慢 | 成本更低、安装更快 |
| 供应情况 | 多家供应商可提供 | 专利产品——由 Norwegian Dynamics 供应（POLARIS） |
单次事件与重复循环才是真正的分界线：缓冲器应对的是一次性冲击峰值；如果松弛与冲击张力载荷在波浪区反复交替出现，则应使用波浪补偿。
起重机缓冲——常见问题
起重机缓冲器的作用是什么？
它能在受控行程内将载荷的初始相对速度降为零，从而吸收冲击张力载荷或撞击事件释放的能量，使吊钩峰值载荷保持接近静态重量，而不会骤增至其数倍。
缓冲器该如何选型？
根据本页给出的能量平衡：E = μ η S mg (ψ−1)，其中 μ = 0.9 为行程储备系数。计算示例：行程 1 m、效率 50%、ψ 限制为 1.3 时，可吸收相当于 13.5 cm 自由下落的能量。
该选缓冲器还是波浪补偿器？
单次事件（如甲板起吊、离底、卡滞、超载）适合使用缓冲器；而随波浪周期反复出现的运动，则应使用波浪补偿，因为波浪补偿能持续保持钢丝绳张紧，无需在每次冲击后重新复位。
有哪些类型？
分为常规型（气弹簧 + 节流限制）和轻量化型（无气弹簧，采用动态阻尼）两种——轻量化架构是 Norwegian Dynamics 的专利产品，在成本、重量、占地和安装时间上都更具优势。
它如何保护起重机的起重能力？
海上起重量表会按动力放大系数进行降额。将冲击峰值控制在接近最小系数的水平，就能使表中对应单元格保持接近满载能力——具体运算过程见起重量表页面。
Norwegian Dynamics 相关内容
- 阻尼——孔口调节如何在不同波浪周期下设定 PHC 效率。
- 起重量表——速度公式、DAF 降额、计算示例。
- 动力放大系数（DAF）——公式、计算示例及 DNV 相关背景。
您正在处理需要此类缓冲保护的吊装作业吗？
POLARIS 专为起重机缓冲而设计。请发送冲击工况数据（载荷、速度、高度），我们将为您完成选型。
实际应用演示
用作缓冲装置的被动波浪补偿器