波浪

海浪不规则且具有随机性，但可使用几个关键参数进行统计描述：

• 有效波高（Hs） — 传统定义为最高三分之一波浪的平均波高；在频谱分析中，根据波浪谱计算得到（Hm0），二者非常接近。这是海洋工程中衡量海况恶劣程度的标准指标，大致相当于有经验的观察员目测估计的波高。
• 谱峰周期（T_p) — 波浪能谱达到最大值时对应的波浪周期。控制值因场址和季节而异，风浪与涌浪的周期不同，项目海洋气象依据会对两者作出规定。
• 过零周期（T_z) — 海面高程连续向上过零点之间的平均周期。与T_p 的关系取决于谱形。

Hs和Tp都是升沉补偿器设计的关键输入，但任何一个都不能单独决定规格。行程和速度取决于该海况下实际船舶、起重机与负载相对运动的建模结果，Tp则决定动态响应和共振校核所在的范围。

由于海浪不规则，工程师使用 波浪能谱 来描述，即表示波浪能量如何随频率分布的函数。海洋工程广泛采用两种标准谱模型：

• Pierson-Moskowitz（PM） — 描述深水中充分发展的海况，仅由H_s 确定。适用于风经过长吹程并持续作用较长时间的开阔海域条件。
• JONSWAP — 在PM谱基础上增加峰值增强因子（γ，通常为1.0–7.0）。用于表示谱峰更尖锐的发展中海况。北海条件通常采用默认值γ = 3.3。

频谱的选择会影响预测的 船舶运动 ，进而影响补偿器必须吸收的吊臂端点升沉。γ值较高的JONSWAP谱将能量集中在谱峰周期附近；响应增大还是减小，取决于谱峰相对于系统传递函数的位置。

海上作业根据 海况预报 进行规划，预报中规定H_s 和T_p （有时还包括方向扩散和涌浪分量）。每项海上作业都有明确的限制准则，通常是Hs–Tp包络线，并根据方向、风和预报不确定性进行限定，而不是采用单一Hs数值。

作业极限通常由作业中最敏感的阶段决定，往往是 穿越浪溅区。升沉补偿通过降低动态载荷直接提高这一极限，从而扩大 气象作业窗口 并减少代价高昂的待机等天气时间。

当悬吊负载动力学起控制作用时，补偿会改变该包络线；在起吊分析中，应逐项比较无补偿与有补偿的极限。这可能决定一项作业是否可行，或是否需要不切实际的平静气象窗口。

确定升沉补偿器规格时，波浪环境决定以下几个关键要求：

• 补偿器行程 — 根据H_s 和船舶的 升沉RAO得出的最大吊臂端点升沉幅值确定.
• 活塞速度 — 由升沉幅值和波浪周期共同决定；周期越短，所需补偿器响应越快。
• 固有周期 — 首先确定系统固有模态，将其与激励频带比较，再验证所选补偿器在各建模工况下的刚度和阻尼。
• 阻尼 — 在保持典型作业周期下效率的同时，按控制共振附近响应的要求确定。

Norwegian Dynamics提供工程支持，以根据具体场址的波浪数据匹配补偿器规格。无论是采用 RIGEL 用于经济型作业，还是采用 ANTARES ，正确表征波浪都是有效升沉补偿设计的基础。