共振规避

简单的弹簧-质量模型的固有频率由其质量和刚度决定。在吊装作业中，气弹簧、钢丝绳、起重机及索具共同构成耦合响应。应明确所用模型及被评估的响应量。

波浪引起的吊臂端点运动可激励耦合系统。在共振区附近，负载运动相对吊臂端点可能被放大；实际响应取决于模态及所配置的阻尼。

实际上，阻尼限制了响应峰值；共振时峰值究竟有多高，取决于实际配置的阻尼，这正是筛选模型须注明其阻尼值、而非引用某一通用系数的原因。对于以降低运动为设计目标的装置而言，这显然是不可接受的。

被动升沉补偿器的固有周期取决于负载质量和气弹簧刚度。对于下文依据中列出的 Norwegian Dynamics 机组系列，计算得到的固有周期大致在10–30秒范围内；每个项目均根据实际质量、气体状态及绳索刚度计算其自身的耦合周期。

按照本页所用的北海筛选依据，谱峰周期5–15秒（Tp）代表指示性激励频带；具体项目场址自身的海洋气象依据以此为准。对于设计良好的系统，固有周期远高于能量集中的波浪周期，因此激励频率保持在固有频率之上，即隔振区。该裕度须依据项目波浪谱进行验证，而非凭假设。

然而，以下情况会增加共振风险：

• 气体容积过小（使气弹簧过硬，并缩短固有周期）。
• 负载轻于设计工况（降低质量，从而缩短固有周期）。
• 存在长周期涌浪（激励周期趋近固有周期）。

工程师采用多种策略，以确保 升沉补偿器 能安全运行并远离共振：

• 气弹簧调谐 — 评估气体容积及工作状态对有效刚度与耦合固有周期的影响，并验证由此产生的响应，而非套用通用的容积经验法则。
• 阻尼 — 应同时评估共振峰值与作业频带内的响应。增大阻尼并非在所有激励频率下都能改善响应。
• 负载与深度范围 — 应校核质量、气体状态、绳索长度及作业条件的完整组合。在简单的固定刚度模型中，质量减小会缩短周期；控制性耦合工况须通过分析确定。
• 自适应调谐 — ANTARES 可改变其工作设定。应在耦合模型及设备限值范围内评估每种配置及其过渡过程。

共振规避不仅涉及补偿器本身，而是适用于整个吊装系统。起重机钢丝绳、滑轮及任何水下索具均具有各自的刚度与质量，共同构成具有多个潜在共振模态的耦合系统。

在较大水深下，钢丝绳的弹性变得不可忽视，耦合的钢丝绳-补偿器系统的共振频率可能不同于任一单独部件。这正是深水作业需要审慎开展 耦合动力学分析 的原因，该分析对从船舶到海床的整个系统进行建模。

对于关键作业，应采用现场实测波浪数据及实际船舶 RAO 进行时域仿真，以在规定作业工况下验证响应。作为补偿器选型与参数确定工作的一部分，Norwegian Dynamics 为此类分析提供工程支持，请参阅我们的 补偿器选型指南 以了解更多信息。