快速起吊：将负载吊离运动中的甲板
从运动中的甲板起吊负载是一场与时间的竞赛：必须在甲板再次上升前让负载脱离。本文介绍升沉补偿器如何通过快速起吊实现这一点，以及我们对 250 t 工况的模型分析结果。
- 吊机从升沉中的甲板上起吊负载时，负载尚未脱离，甲板就可能再次上升并撞到它，这称为 再次接触。起升速度慢的吊机往往无法及时避开。
- 快速起吊时，负载仍放在甲板上，补偿器就已承担其部分重量；到起吊程序规定的时刻，补偿器迅速回缩，一次动作便将负载吊离甲板。
- 在我们的 CONSTELLATION 工况中，吊机单独起吊 250 t 负载时，在 1 至 3 m/min 的每次模拟中，甲板都会再次撞击负载；在 20 m/min 时，15 % 的模拟也发生了这种情况。使用 ANTARES 快速起吊时，每种起升速度下的 120 次模拟均未发生再次撞击。
- ANTARES 内置快速起吊功能，由自带系统供能。主动式设备也可通过驱动系统实现快速起吊；我们的 VEGA 仍在开发中。
海上驳船或供应船甲板上的负载会随甲板升降。吊机接过负载时，甲板可能正在下降，使负载悬在其上方；下一波浪来临，甲板又会上升。如果此时负载还未完全脱离甲板，甲板就会从下方撞击它。
与甲板赛跑
吊机起吊重物时速度较慢，通常每分钟只有几米。负载离开甲板后，只能以吊机的起升速度上升，即每秒几厘米；而相对于吊钩，甲板可能以高达每秒一米的速度下降又上升。如果甲板下一次上升的高度超过了负载在这段时间内上升的高度，就会追上负载；在不规则海况中，下一个波峰还可能高于前一个波峰（图 1）。 DNV-RP-N103 将此视为负载离开甲板后驳船撞击负载的概率。该概率取决于起升速度与吊钩和甲板之间的相对运动，起吊方案必须将其控制在规定值以下。
提高吊机起升速度有所帮助，但能吊起重物的吊机通常仍不够快，难以避开甲板。快速起吊无需依靠吊机的起升速度：补偿器通过一次快速动作使负载脱离甲板，随后吊机再以自身速度将其吊走。
快速起吊的工作原理
- 保持。 负载仍置于甲板上时，先对补偿器预充压，使其承担负载的部分重量。吊装索具已张紧，但负载仍留在甲板上。
- 跟随。 为活塞杆预留行程，使其能跟随负载下方的甲板升降，同时留出随后回缩所需的行程。
- 触发。 在预定时刻，通常是甲板开始下降时，补偿器快速回缩。
- 脱离。 回缩动作一次将负载吊离甲板，随后由吊机将其吊走。起吊分析会核查随后几个波浪周期内的间隙、峰值载荷和所用行程。
最佳触发时刻取决于吊机、负载和甲板的组合，并不总在波峰处。保持阶段的设定须确保触发前的每一刻甲板仍承担部分负载重量，包括甲板越过波峰开始下降、气体力随行程增大时，以免负载自行离开甲板。
回缩的动力来源
| 方式 | 工作原理 |
|---|---|
| 蓄能器切换 | 将油缸从低压蓄能器切换至预充压的高压蓄能器，后者按该负载所需的回缩能力选定 |
| 注入气体 | 通过大通径连接将高压气体引入工作蓄能器，提高作用力 |
| 主动驱动 | 主动式设备由驱动系统增加起吊力；VEGA 的驱动系统由电池供电 |
回缩力要按具体起吊作业设定：过大会猛然拉起负载，增大吊索峰值载荷；过小则起吊太慢，而且回缩动作必须保持在工作行程内。我们的设备设有末端缓冲，可减轻行程末端的碰撞，但起吊方案会避免发生这种情况。
我们的 250 t 工况
在 CONSTELLATION 模型中，我们模拟了在一种不规则海况（Hs 2.16 m，Tp 5.5 s）下，从升沉甲板起吊 250 t 负载的过程。在四种起升速度下，每种速度均采用该海况的 120 组不同波浪历程，分别模拟常规吊机起吊和 ANTARES 快速起吊；两种方式均在甲板运动中相同的有利时刻启动。
快速起吊时，负载离开甲板时的 负载 DAF 为 1.27，吊索峰值载荷为 3,118 kN，处于吊索具和吊机的限值内；使用了 ANTARES 行程的 64 %。未发生 再次接触 在 120 次模拟中得到的精确 95 % 置信区间为 0 至 3 %，对应此模型中的 再次接触 率。这只涉及一个负载和一种海况：每次起吊都要按其负载、船舶和海况单独选型。
哪些设备可以快速起吊
ANTARES 内置快速起吊功能，由自带系统供能，无需外部电源，单次充能后可多次触发。主动式设备可利用自身驱动系统快速起吊；我们的 VEGA 主动式设备仍在开发中。我们的被动式设备 RIGEL 和 CYGNUS 在起吊前于甲板上设定，不能按指令回缩；与吊机串联使用时，它们可减轻起吊接载瞬间的冲击（参见 转移起吊).
来源与假设
- 该 250 t 工况在 CONSTELLATION 中建模，采用耦合的时域载荷路径，海况为 Hs 2.16 m、Tp 5.5 s，每种起升速度模拟 120 次。 再次接触 指负载离开甲板后甲板对负载的任何撞击，也是 DNV-RP-N103 在起吊离开甲板的分析中采用的事件（第 9.5.2 节）。这里的频率来自模拟次数统计，并非该推荐做法中的闭式估算；后者假设负载在波峰处离开甲板，且结果不超过 50 %。常规吊机与快速起吊采用相同的负载、海况和有利触发条件。
- 吊机单独起吊时，发生 再次接触：1 至 3 m/min 时为 100 %，5 时为 86 %，10 时为 52 %，20 m/min 时为 15 %。ANTARES 快速起吊：每种速度下 0 / 120。
- 对于零次 再次接触 在 120 次模拟中，精确（Clopper-Pearson）二项分布 95 % 区间为 0 至 3.0 %；单侧 95 % 上限为 2.5 %。
- 该工况是针对一个负载和一种海况的模型结果，并非通用作业限制。
常见问题
什么是快速起吊？
通过一次快速动作，将负载吊离运动中的甲板。负载仍放在甲板上时，补偿器承担其部分重量；在规定时刻快速回缩，使负载在甲板再次上升前脱离。
为什么需要快速起吊？
能够吊起重物的吊机起升速度较慢，而起吊甲板的运动速度可达每秒一米。缓慢起吊后，甲板下一次上升可能撞到负载。快速起吊通过一次动作使负载脱离甲板。
何时触发快速起吊？
在起吊程序规定的时刻，通常是甲板开始下降时。最佳时刻取决于吊机、负载和甲板的组合，应由起吊分析确定；并不总在波峰处。
回缩如何获得动力？
可以将油缸切换至预充压的高压蓄能器，将高压气体注入工作蓄能器，或由主动式设备的驱动系统提供动力。ANTARES 由自带系统完成，无需外部电源。
没有快速起吊时，再次接触的可能性有多大？
在我们的 250 t 模型工况中，吊机单独以 1 至 3、5、10 和 20 m/min 起升时，甲板再次撞击负载的模拟占比分别为 100、86、52 和 15 %。使用 ANTARES 快速起吊时，每种速度下的 120 次模拟均未发生。这只是 Hs 2.16 m、Tp 5.5 s 的一种海况下的单一模型工况，并非通用概率。
哪些补偿器可以快速起吊？
ANTARES 内置快速起吊功能，单次充能后可多次触发。主动式设备可通过驱动系统实现快速起吊；我们的 VEGA 仍在开发中。RIGEL 或 CYGNUS 等普通被动式设备在起吊前于甲板上设定，不能按指令回缩。
需要从运动中的甲板起吊？
请向我们提供：
- 负载及其吊索具
- 吊机及其起升速度
- 承载负载的船舶或驳船，以及海况
我们会使用 CONSTELLATION 对吊机单独起吊和快速起吊分别建模，并提供所需间隙、载荷及行程。
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