案例研究:水下任务中的电缆

Chad Murdock,Cortland公司应用工程师23 四月 2019

美国GEOTRACES计划致力于从科学目的收集世界海洋中的微量元素及其同位素。海洋学的工作环境可能很苛刻,因此耐用的设备对于成功的水下任务至关重要。

机电电缆专家Cortland提供的设备被世界各地的研究机构用来帮助跟踪和监测不断变化的海洋条件。我们的团队由着名的生物地球化学家Greg Cutter博士领导,他是弗吉尼亚州Old Dominion大学的海洋,地球和大气科学教授,为美国GEOTRACES开发了海洋学解决方案。

为了支持科学挑战,合适的电缆必须是非金属的,以满足无污染的标准,因为任何暴露的金属在返回表面时都会干扰微量元素(如铁和锌)的样品质量。与通常用于活动的金属包覆机电电缆相比,重量更轻的解决方案还可以进行更深的海洋采样。当降低到超过5,000米的深度时,这些旧型号的电缆被认为太重而不能在安全工作范围内进行绞车。

理想情况下,解决方案必须没有暴露的金属,降低重量并快速部署。它还必须足够强大,以便在船舶移动时处理张力下的可变载荷并且持久。每次探险时,电缆和连接的硬件也必须承受100多次部署。

Cortland的电缆现已用于600多个海洋研究部署。它安全地保持了500公斤设备的重量,包括24个12升样品瓶的转盘。当它通过水柱降低到7000米的深度时,它承受的因素包括低温,弯曲,张力循环,腐蚀,海洋磨损,压缩甚至海洋生物的侵袭。它必须弯曲和弯曲以应对绞车,海流和超过550 bar(55,000 kPa)的压力。

每根电缆都提供物理连接,以实现实时电源和通信连接。设计必须严谨,制造注重细节和成熟的流程。

物质收益
水下采样和监测的要求是多种多样的。项目可包括地震勘测,海洋生物研究和污染跟踪。电缆的制造与一般工业版本不同,手工制作通常用于独特的目的。值得注意的是,Cortland与马萨诸塞大学的海洋科学与技术学院合作,生产了一种专门设计的电气同轴电缆,用于对大西洋海扇贝进行普查,并与国家海洋和大气管理局合作,以减少部署基础设施和成本。海啸预警浮标。这两个项目都需要现成的商用电缆,以提供所需的保护,精度和耐用性。

图片:科特兰

对于美国GEOTRACES,由Cortland设计,制造和供应的14 mm Vectran电缆用于深海海洋学研究应用。使用Vectran,一种高性能合成纤维,提供了作为电缆强度构件所需的高强度,低伸展和柔韧性能。

在核心内部,Cortland提供的电气和通信线路具有通过深海深度传输信号的能力。整个电缆结构周围是耐磨的挤压聚酯外护套。

使用的材料很坚固,但重量轻且灵活。外涂层足够耐用,可以处理容器上的甲板和过度活动,并承受温度变化,张力循环和紫外线的潜在损害。

这些保护元件允许表面和转盘之间的不间断信号,以进行关键的实时数据监控。美国GEOTRACES可以在整个降低过程中监测温度,压力,电导率和其他感测参数,并在上升过程中触发样品瓶。 Cortland的合成版本设计具有钢缆替代品的所有功能和能力,但重量更轻,同时还消除了金属污染。

未来的使用
美国GEOTRACES在没有重量问题的情况下实现了比以往任何时候都更低的旋转木马的能力。研究人员可以更快地收集更多样品,并且几乎没有暴露的金属成分污染的风险。

该组织现在使用定制电缆进行数十次任务,在北极地区和波利尼西亚热带水域等地区。它已被证明是自2008年以来每两年进行一次探险的理想选择。它将于2021年再次部署。在中国,德国,印度和南极洲,现在几乎使用相同的电缆。

我们通过经验了解到,动态海底环境中使用的电缆必须根据客户遇到的特定恶劣环境进行定制设计和构建。合成强度构件和外套的性质可以对科学考察产生影响,特别是那些在偏远地区以长时间框架进行并且费用很高的考察。我们的团队旨在成为这些任务的延伸部分,并为自己的成功感到自豪。

关于作者


Chad Murdock是Cortland公司的首席应用工程师。他负责管理各行各业的战略性重要客户关系,以提供高度工程化的定制机电电缆解决方案。 Chad在从海洋研究到航空航天的定制电缆应用的机械产品设计,制造和测试方面拥有丰富的经验。在技术专长和解决问题的方法的推动下,他为全球客户提供创新的解决方案和支持。他还在推动合成强度构件组件作为电缆解决方案的一部分而非钢材方面发挥了重要作用,具有耐高温,高强度重量比,优异的抗切割性,低导电性和低干扰性,低拉伸性和良好性的优点。耐化学性。