动态放大系数 (DAF)

什么是动态放大系数？

动态放大系数（DAF）是吊装作业中最大动态载荷与静态载荷的比值。DAF 为 1.0 表示没有动态效应——起重机仅承受载荷的静态重量。DAF 为 2.0 表示峰值动态载荷是静态重量的两倍。

在海上吊装中，波浪导致吊机顶端上下运动，而载荷悬挂在下方。这种相对运动在吊装系统中产生动态力——当起重机尖端向上加速时会出现张力峰值，向下降落时则会出现松弛。DAF 定量表示这些动态力相比静水吊装恶化到何种程度。

无补偿的海上吊装典型 DAF 值范围为 1.2 至 2.5，取决于海况、起重机刚度和吊索长度。使用 波浪补偿器 后，DAF 可降至 1.05–1.3，这意味着更小的起重机可以吊起相同的载荷，或者同一台起重机可以在更恶劣的海况下作业。

如何计算DAF

最简单的 DAF 估算来自 DNV-OS-H205（现为 DNV-ST-N001），公式为：

DAF = 1 + aheave / g

其中 aheave 是起重机尖端的最大垂直加速度，g 为重力加速度（9.81 m/s²）。对于振幅为 ζ、周期为 T 的正弦升沉运动：

aheave = ζ × (2π/T)²

例如，1.5 m 升沉振幅、8 s 周期：aheave = 1.5 × (2π/8)² = 0.93 m/s²，得出 DAF = 1 + 0.93/9.81 = 1.09。这仅为起重机尖端 DAF——吊钩 DAF 更高，因为吊索和载荷构成一个弹簧—质量系统，会放大起重机尖端的运动，尤其在接近共振频率时。

更精确的 DAF 计算需要对整个动态系统建模：起重机臂架刚度、钢丝绳弹性、滑轮摩擦、吊索布置以及载荷水动力学特性。此类分析常用工具包括 OrcaFlex 等。

DAF与波浪补偿器选型

波浪补偿器最主要的工程优势是 波浪补偿器 能够降低 DAF。通过将载荷与起重机尖端运动解耦，补偿器吸收了原本会通过吊装系统传递的动态力。

一台调校良好的 被动波浪补偿器 通常可将 DAF 降低 60–90%，即无补偿时 DAF 为 2.0 的吊装在使用补偿器后可降至 1.1–1.4。这带来直接的成本效益：

  • 同一载荷所需的起重机容量更小
  • 更宽的 作业窗口——可在 Hs 2.5 m 而非 Hs 1.0 m 的海况下吊装
  • 降低吊索过载和物体坠落风险
  • 水下结构着底时承受更低的动态载荷 着底速度

对于 DAF 控制至关重要的重型水下吊装，类似 ANTARES 的自适应被动补偿器 在降低 DAF 与操作简便性之间提供最佳平衡。

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