阻尼

被动波浪补偿器本质上是弹簧-质量系统。与任何弹簧-质量系统一样，它有一个固有频率，受到激励时会共振。没有阻尼，共振处的响应会无限增长。

阻尼有三个基本功能：

• 共振控制——将系统固有频率处及其附近的放大限制在安全水平。
• 瞬态响应——控制系统对载荷或海况突然变化的响应，防止过度超调和振荡。
• 着底与回收——在水下着底时控制载荷下降速度，在回收时管理载荷力。

在海上波浪补偿器中，阻尼通过液压方式实现。当活塞运动时，液压油通过节流孔或控制阀在缸体和气体蓄能器之间流动。油流阻力产生与活塞速度成比例的力，将动能耗散为液压油中的热能。

阻尼力通常是速度的函数：

• 线性阻尼——力与速度成正比。便于建模但实际中少见。
• 二次阻尼——力与速度平方成正比。是节流流动的特征。高速时阻尼大、低速时阻尼小。
• 可变阻尼——可调节流孔或比例阀，允许在作业中改变阻尼水平。

许多现代补偿器包括 Norwegian Dynamics ANTARES，都配备可调阻尼，可针对不同作业阶段进行优化——在下放期间低阻尼以获得最大升沉补偿效率，在最终接近时高阻尼以控制着底速度。

阻尼始终是竞争目标之间的折中：

• 阻尼过低——系统危险地共振，固有频率附近大幅放大。瞬态事件引起持续振荡。
• 阻尼过高——系统变硬，传递更多船舶运动到载荷。补偿效率下降，因为阻尼器抵抗了弹簧试图创造的相对运动。

最优阻尼水平取决于工况。正常下放期间的升沉补偿，相对较低的阻尼（临界阻尼的5%–15%）在提供足够共振安全的同时给出最佳效率。着底或浪溅区穿越时，可临时施加较高阻尼以控制载荷运动。

在实际海上作业中，调节阻尼的能力使操作人员能够为吊装的每个阶段优化性能。典型的顺序可能包括：

• 起吊——中等阻尼确保稳定的载荷提取。
• 浪溅区——增加阻尼以管理快速变化的水动力载荷。
• 深水下放——降低阻尼以获得最大升沉补偿效率。
• 着底——高阻尼控制下降速度实现平缓触底。

Norwegian Dynamics RIGEL 为常规作业提供固定或手动可调阻尼，而ANTARES系统提供与自适应气体弹簧集成的自动阻尼控制——确保各阶段无需人工干预即可获得最优性能。如需选择适合您应用的系统，请参阅波浪补偿器选型指南。