Тематическое исследование: Кабели в подводных миссиях

Развертывание карусели GEOTRACES с кабелем Cortland. Изображение: Cortland

Развертывание карусели GEOTRACES с судна. Изображение: Cortland

Previous Next

Программа GEOTRACES США посвящена сбору микроэлементов и их изотопов из Мирового океана для научных целей. Океанографические условия работы могут быть суровыми, поэтому для успешных подводных миссий необходимо прочное оборудование.

Специалист по электромеханическим кабелям Cortland поставляет оборудование, которое используется исследовательскими институтами по всему миру для отслеживания и мониторинга изменений состояния океана. Наша команда во главе с известным биогеохимиком доктором Грегом Каттером, профессором наук об океане, Земле и атмосфере в Университете Старого Доминиона, штат Вирджиния, разработала океанографическое решение для геотрасов США.

Для решения научных задач подходящий кабель должен быть неметаллическим, чтобы соответствовать критерию незагрязнения, поскольку любой открытый металл может повлиять на качество образцов микроэлементов, таких как железо и цинк, к тому времени, когда они возвращаются на поверхность. Более легкое решение также позволило бы глубже отбирать пробы в океане по сравнению с металлическими электромеханическими кабелями, обычно используемыми для кампаний. Эти старые модели кабелей считаются слишком тяжелыми для лебедки в безопасных рабочих пределах при опускании на глубину более 5000 метров.

В идеале решение должно было не иметь открытого металла, снизить вес и быстро развернуться. Он также должен был быть достаточно прочным, чтобы выдерживать переменные нагрузки при растяжении вследствие движения судна и быть долговечным. Кабель и подключенное оборудование также должны выдержать более 100 развертываний за одну экспедицию.

Кабель Cortland в настоящее время используется более чем в 600 исследовательских центрах. Он надежно вмещает 500 кг оборудования, включая карусель из 24 12-литровых бутылок для образцов. Поскольку он опускается через толщу воды на глубину до 7000 метров, он подвержен таким факторам, как низкие температуры, изгиб, циклическое растяжение, коррозия, морская абразия, сжатие и даже воздействие морской жизни. Он должен изгибаться и изгибаться, чтобы справиться с лебедкой, морским течением и давлением, превышающим 550 бар (55 000 кПа).

Каждый кабель обеспечивает физическое соединение для питания и связи в реальном времени. Проекты должны быть строгими, а производство требует внимания к деталям и проверенным процессам.

Материальная выгода
Требования к подводному отбору проб и мониторингу разнообразны. Проекты могут включать сейсмические исследования, исследования морской жизни и отслеживание загрязнения. Кабели изготавливаются не так, как обычные промышленные версии, и изготавливаются вручную для часто уникальных целей. В частности, Кортленд сотрудничал со Школой морской науки и техники в Университете Массачусетса для производства специально разработанного электрического коаксиального кабеля для проведения переписи атлантических морских гребешков, а также с Национальной администрацией по океану и атмосфере для сокращения инфраструктуры развертывания и затрат на предупреждающие о цунами буи. Оба проекта нуждались в кабелях, которые не были коммерчески доступны с полки, чтобы обеспечить требуемую защиту, точность и долговечность.

Изображение: Cortland

Для US GEOTRACES был разработан, изготовлен и поставлен компанией Cortland 14-мм кабель Vectran для глубоководных океанографических исследований. Использование высокоэффективного синтетического волокна Vectran обеспечило высокую прочность, низкую растяжимость и гибкие свойства, необходимые для прочности кабеля.

Внутри ядра Cortland поставил электрическую и коммуникационную проводку с возможностью ретрансляции сигналов через большие глубины океана. Вокруг всей конструкции кабеля была износостойкая наружная оболочка из экструдированного полиэстера.

Используемые материалы были прочными, но легкими и гибкими. Наружное покрытие было достаточно долговечным, чтобы выдерживать нагрузку на палубу и борт за бортом судна, а также выдерживать потенциальный ущерб от изменений температуры, циклического растяжения и ультрафиолетового излучения.

Эти защитные элементы обеспечивали бесперебойные сигналы между поверхностью и каруселью для важного мониторинга данных в реальном времени. US GEOTRACES может контролировать температуру, давление, проводимость и другие измеряемые параметры на протяжении всего процесса опускания и запускать бутылки для образцов во время всплытия. Синтетическая версия Cortland была разработана таким образом, чтобы иметь все функциональные возможности и возможности альтернатив стальных тросов, но при этом иметь гораздо меньший вес и одновременно исключать загрязнение металла.

Будущее использование
US GEOTRACES достигла возможности опускать карусель глубже, чем когда-либо прежде, без проблем с весом. Исследователи могут собирать больше образцов быстрее, и практически нет риска загрязнения от экспонированных металлических компонентов.

В настоящее время организация использовала заказной кабель для десятков миссий, в таких разных регионах, как Арктика и тропические воды Полинезии. Он оказался идеальным для экспедиций, проводимых каждые два года с 2008 года. Он должен быть снова развернут в 2021 году. В настоящее время в Китае, Германии, Индии и Антарктике используются почти идентичные кабели.

Из опыта мы узнали, что кабели, используемые в динамических подводных средах, должны быть спроектированы и изготовлены по индивидуальному заказу для конкретных суровых сред, с которыми сталкиваются наши клиенты. Свойства синтетических прочных элементов и внешних оболочек могут иметь значение для научных экспедиций, особенно тех, которые выполняются в течение длительных периодов времени в отдаленных местах и с большими затратами. Наши команды стремятся стать частью этих миссий и гордятся своими успехами.

об авторе

Чед Мердок - ведущий инженер по применению в Cortland Company. Он управляет отношениями со стратегическими ключевыми клиентами в самых разных отраслях промышленности, предоставляя высокотехнологичные индивидуальные решения для электромеханических кабелей. Чад имеет опыт проектирования, изготовления и испытаний механических изделий для нестандартных кабельных систем, от океанографических исследований до аэрокосмической. Руководствуясь техническими знаниями и подходом к решению проблем, он предоставляет инновационные решения и поддержку клиентам по всему миру. Он также сыграл важную роль в продвижении компонентов синтетических прочных элементов в качестве части кабельных решений вместо стали, обеспечивая преимущества высокой термостойкости, высокого отношения прочности к весу, превосходной стойкости к порезам, низкой электропроводности и свойств с низким уровнем помех, низкого растяжения и хорошего химическая устойчивость.