修订版 A
发布日期 2026年八月4日
建模估算
使用 POLARIS 缓冲器制停桩体失控下滑：1,500 t，速度 5 m/s
土体失去对打入桩的约束时，起重机缓冲器如何影响制停载荷：
采用同一组输入参数，分别计算配置和未配置缓冲器时的同一事件。
控制性结果
在匹配的刚性连接工况中，吊钩峰值载荷为 37,664 kN，即规定起重机 SWL 的 154%。
在同一模型中采用 POLARIS 2,000 t / 6.0 m 装置后，峰值为 23,627 kN（SWL 的 96.4%），
并且在五秒制停窗口内未发生完全松弛。
土体失去约束时
打桩过程中，桩由土体约束力承载。当软弱层突然失去约束时（即
桩体失控下滑），桩与夹持在桩上的锤体
一起向下加速，起重机仍然承受的所有运动质量都必须由其制停。此处该
质量为 1,500 t：1,200 t 的桩加 300 t 的锤体，提升索重新张紧时的
速度为 5.0 m/s。
这是持续不到一秒的冲击，并非波浪中的起吊。模型中船体运动被抑制，也未施加海况，因而
本案例单独考察载荷路径本身如何处理能量。对比采用完全相同的条件：两列结果
来自同一组参数，反事实工况仅将缓冲器替换为刚性连接，
其他条件均不变。
夹持在桩头上的锤体。打桩期间桩由土体承载；当土体不再承载时，缓冲器位于
载荷路径中并发挥作用。
事件的完整定义
以下为制停事件的完整定义，未列出的项目均采用模型默认值。两列结果
均由这一组参数生成；除是否配置缓冲器外，只要任何字段存在差异，计算便不会启动。
| 参数 | 数值 | 依据 |
|---|---|---|
| 冲击质量 | 1,200 t 桩 + 300 t 锤体，夹持连接 · 1,500 t | 示意 |
| 失控下滑速度 | 完全静态接合时为 5.0 m/s | 模型设置 |
| 起重机 | 提升系统 17,454 kN/m · SWL 24,517 kN (2,500 t) | 示意 |
| 吊钩和索具 | 吊钩 160 t · 吊索 49,763 / 46,653 kN/m | 模型设置 |
| 缓冲器 | POLARIS 2,000 t · 行程 6.0 m | 产品数据 |
| 阀门与充气 | 阀门 18,000 kN · 预充力 15,696 kN · 气体 0.40 | ND 工程数据 |
| 海况 | 无，船体运动被抑制，以单独考察制停过程 | 模型设置 |
| 反事实工况 | 将缓冲器替换为刚性连接，其他条件不变 | 模型设置 |
同样的五秒，两次计算
时程曲线是主要结果：同一次制停分别采用刚性连接和缓冲器各计算一次。
这是单次确定性事件，不含随机激励，因此每个数值都是其
时程的最大值，而非统计极值。
37,664 kN，并在重新张紧前两次完全松弛（阴影区）。
实线为通过 POLARIS 的同一制停过程：峰值 23,627 kN，全程保持受载。
吊钩峰值载荷，MN · 起重机 SWL 24.5
采用刚性连接时，制停载荷达到起重机安全工作载荷的 154%；通过 POLARIS 时为 96.4%。
吊钩 DAF · 静态基准 16,553 kN
仅报告而不作为判定门槛，本事件的控制限值是左图所示的起重机安全工作载荷。
| 指标 | 刚性连接 | 采用 POLARIS | 判定门槛 | 结果 |
|---|---|---|---|---|
| 吊钩峰值载荷 | 37,664 kN | 23,627 kN | ≤ 24,517 kN SWL | ✓ 96.4% |
| 吊钩 DAF | 2.28 | 1.43 | — | 报告值 |
| 缓冲器下方 DAF | 2.41 | 1.31 | — | 报告值 |
| 完全松弛事件 | 2 | 0 | 0 | ✓ |
| 已用行程 | — | 4.98 m (83%) | < 6.0 m | ✓ |
| 环形油腔最低液位 | — | 6.2% | > 0 | ✓ |
峰值在 0.05 ms 积分网格上跟踪，而不是在 1 ms 输出采样点上跟踪，
直接从绘图点读取急剧制停峰值会造成低报。缓冲器下方的 DAF 以
负载自身 14,710 kN 的静重为基准。 POLARIS
的选型依据是制停过程的能量预算（质量、速度和行程），而非仅依据额定载荷。
伸出 6.0 m 行程中的 4.98 m ，正是这一相对运动使吊钩
力维持在平台值，而不会使失控下滑以尖峰形式传递至起重机。
本结果的适用边界
适用范围
- 一根桩、一台起重机、一种阀门设定。 本结果不能直接用于其他
桩质量、锤体、失控下滑速度、起重机刚度或阀门力。不同组合需要
重新计算，而不能采用插值。 - 模型未计入绞车或操作人员响应。 第一次制停后，刚性连接
曲线是同一系统的自由衰减振动，表示载荷路径自身的响应，而非操作人员
会采取的措施。 - 干态、确定性、单次事件。 无波浪、无船体运动、无样本集合。
本研究不说明海况中的行为，也不说明桩体失控下滑的发生频率。 - 反事实工况有明确边界，并非异常假设。 刚性连接峰值 37,664 kN
位于本案例两个解析估算值之间（将起重机视为柔性时为 34,190 kN，
视为刚性时为 44,759 kN），因为起重机弹簧在制停过程中已产生部分响应，
而闭式解无法表示这一过程。
与独立求解器核对
补偿配置于2026年七月17日使用 OrcaFlex 11.3e 交叉核对；补偿器被简化为实测力学规律，
因此两个求解器不共享代码。起重机峰值载荷偏差为 +0.23%，
起重机 DAF 分别为 1.4299 和 CONSTELLATION 的 1.4266，峰值行程偏差为 −0.4%，制停期间链条力 RMS
偏差低于 1%。
刚性连接反事实工况采用 Norwegian Dynamics 自有的制停模式，该模式于2026年八月3日加入，
使“无缓冲器”列可以直接计算而非估算。在闭式解精确适用的条件下，该模式可复现闭式制停结果；
对完整链条与独立刚性积分器的结果偏差低于 0.5%，并落在上述两个解析边界之间。
本文档不属于以下内容
- 并非认证分析。 这是由 Norwegian Dynamics 自有
模型得到的时域估算。未经海事保证检验师批准，不能替代依据 DNV-ST-N001. - 并非性能保证。 针对实际打桩作业提供的设备，应根据
该作业自身的质量、速度和验收标准进行选型。
审核分工
同一组对比结果及相同数值也作为桩体失控下滑算例用于
动力放大系数 页面。两处引用同一组
已审核结果，避免数值发生偏离。
计算记录
包含复算本案例所需的信息：上述每个数值所对应的准确预设、版本、定义和求解器设置。
计算记录 — 已发布的工程依据
- 案例
- CONSTELLATION 预设 factory:polaris_pile_run, 场景包 DS10-PKG-POL-PIR，速度点仅为 5.0 m/s，阀门力设为 18,000 kN（预设默认值 17,658 kN）。
- 版本和日期
- CONSTELLATION v1.2.96，提交 29267cc. 计算日期为2026年八月3日。补偿配置为2026年七月7日锁定的案例，在此版本上复现时 DAF 偏差不超过 0.05 %。
- 作业阶段
- 桩体失控下滑，即打桩期间的下落与制停事件 (ND-DS-10 §10)。干态、空气中、避开浪溅区。
- DAF 定义
- DAF = 5 s 窗口内的最大吊钩张力 除以 吊钩处的静态悬挂重量: 吊钩 160 t + POLARIS 壳体 17.10 t + 活塞杆 10.85 t + 负载 1,500 t = 1,687.95 t，即 16,553 kN。缓冲器下方 DAF 采用负载自身的 14,710 kN：采用 POLARIS 时为 1.31，未采用时为 2.41。
- 评估载荷点
- 缓冲器上方的吊钩与起重机连接件。缓冲器下方的活塞杆力是独立通道，数值也不同。
- 船体运动和海况
- 有意设为无。 桩体失控下滑是持续不到一秒的冲击事件，因此主船运动被抑制且不施加波浪载荷，以单独考察制停过程。没有 Hs, Tp, 谱或浪向可供引用，本研究也不说明海况中的行为。
- 时长、实现次数、统计量
- 窗口 5.0 s，每 1 ms 输出，积分步长 0.05 ms。每列进行一次确定性计算，不使用随机种子或样本集合，因为没有需要平均的随机激励。所引峰值为时程最大值，不能与浪溅区研究中的八随机种子包络相比。
- 负载和载荷路径
- 1,200 t 桩加 300 t 锤体，夹持连接，合计冲击质量 1,500 t，失控下滑速度 5.0 m/s。载荷路径：起重机 17,454.3 kN/m，阻尼 66.85 kN·s/m；吊钩 160 t；上部吊索 49,762.8 kN/m；POLARIS 壳体 17.10 t；活塞杆 10.85 t；下部吊索 46,652.7 kN/m；负载 1,500 t。
- 初始状态和缓冲器设置
- t = 0 时从完全静态接合状态以 5.0 m/s 向下运动，组件在失控下滑前已悬挂于装置上，因此气体处于工作压力，两根吊索均在各自静态张力下张紧。POLARIS 2,000 t / 6.0 m 行程，阀门力 18,000 kN，气体预充力 15,696 kN，气体比例 0.40。计算使用 6.0 m 行程中的 4.98 m (83 %)，环形油腔始终未排空（最低值 6.2 %）。
- 两列是否采用相同条件？
- 是，且经过检查而非仅作声明。两列均由 同一 组参数生成；脚本逐字段比较两者，除缓冲器标志外，任何差异都会使计算拒绝运行。质量、刚度、阻尼、重力、初始状态和积分步长均相同。
- 控制限值
- 起重机 SWL 24,517 kN (2,500 t)。采用 POLARIS 时，吊钩峰值为 23,627 kN，即其 96.4 %。未采用时为 37,664 kN，即起重机 SWL 的 154 %；提升索在五秒内两次完全松弛并重新张紧，这一现象无法由单一峰值载荷体现。
- 独立验证
- 补偿配置于2026年七月17日使用 OrcaFlex 11.3e 交叉核对，补偿器被简化为实测力学规律：起重机峰值偏差 +0.23 %，起重机 DAF 分别为 1.4299 和 1.4266，峰值行程偏差 −0.4 %，制停期间链条力 RMS 偏差低于 1 %。
- 不适用范围
- 不能转用于其他桩、锤体、起重机或阀门设置，也不是载荷图。模型未计入绞车或操作人员响应，因此未补偿曲线在第一次制停后是同一系统的自由衰减振动。
- 来源说明
- 截至2026年八月3日，“无缓冲器”工况尚无法仿真：将气体体积降至零以模拟锁死油缸会使压力项出现奇异，因此 ND 此前发布的是 解析 DNV-RP-N103 冲击估算值；数值取决于所认定的控制刚度路径，将起重机视为柔性时为 34,190 kN，视为刚性时为 44,759 kN。仿真器随后加入刚性连接制停模式，使反事实工况可直接计算而非估算。负载侧结果为 35,387 kN，位于两个估算值之间，比 ND 七月发布的起重机刚性结果低 21 %。
计算您的工况
请提供桩和锤体质量、起重机参数以及需要防护的失控下滑速度，我们将针对这些参数进行
同样的制停计算，包括不满足要求的配置。