NL8401360A - Kabel voor het achter een seismisch vaartuig slepen van lucht- of waterkanonnen. - Google Patents

Description

843061/Ke/mk * -1-

Korte aanduiding: Kabel voor het achter een seismisch vaartuig slepen van lucht- of waterkanonnen.

De uitvinding heeft betrekking op een sleep-5 kabel die wordt gebruikt om lucht- of waterkanonnen te slepen achter een seismisch vaartuig, bekend als kanonkabel, welke kabel een versterkte luchtslang omvat binnen een beschermende mantel.

Normaal zal een seismisch vaartuig 5 tot 8 kanonkabels tegelijk slepen, waarbij aan elke kabel een stel van 10 4 tot 8 kanonnen is bevestigd.

Een kanonkabel heeft drie hoofdfunkties:

Hij moet in staat zijn een spanning op te nemen tot 10 ton in de vorm van piekbelastingen van korte duur en een statische belasting van 3 tot 4 ton continu.

* 15 Hij moet aan de kanonnen perslucht toevoeren 2 (met een typische druk van 140 kp/cm ) via tenminste één hogedruk luchtslang.

Hij dient in staat te zijn signalen naar de kanonnen over te brengen voor het in werking stellen van het af-20 vuren van de kanonnen afzonderlijk, en om discrete signalen over te brengen vanaf de kanonnen om het juiste tijdstip van afzonderlijke schoten te rapporteren, en ook andere elektrische signalen van hydrofoons voor korte afstand en dieptesensors.

Vroeger was het gebruikelijk lucht aan de 25 kanonnen 'toe te voeren via een afzonderlijke luchtslang die stevig aan de kanonkabel was vastgebonden. Tegenwoordig zijn er op de markt samengestelde kabels beschikbaar die alle drie de hoofdfunkties combineren in een enkele kabel. Deze kabels bezitten duidelijke voordelen in de vorm van gemakkelijker hanteren, maar 30 de tot nu toe bestaande kabels van dit type hebben een aantal bezwaren.

Een kanonkabel van dit type is gewoonlijk op de volgende wijze opgebouwd.

In het midden van de kabel treft men een (of 8401360

» & » V

-2- meer) hogedruk luchtslangen aan van gebruikelijk type, bestaande uit een nylon binnenslang met een versterking van polyestervezel.

Buiten de luchtslang(en) zijn er verschillende lagen die bestaan uit elektrische geleiders en staaldraad voor het 5 opnemen van de spanning in de kabel.

Als buitenste is er een mantel van kunststof (bijvoorbeeld polyurethaan of neopreen) om mechanische bescherming en de waterdichte afdichting te leveren.

Kanonkabels van het bovengenoemd type zijn sedert 10 ongeveer vijf jaar in gebruik en gedurende deze tijd is een aantal zwakke punten ontdekt. Deze zwakke punten kunnen als volgt worden samengevat.

De buitenmantel is niet voldoende waterdicht. Dit konrt ofwel doordat hij vervaardigd is uit materiaal dat op zich- 15 zelf niet voldoende tegen water bestand is, maar meestal door kleine gaatjes, scheuren en barsten die in de mantel ontstaan als gevolg van het normaal hanteren onder moeilijke omstandigheden.

De buitenmantel levert geen voldoende mechanische bescherming. Naast beschadiging van de mantel zelf, zoals hier-* 20 boven vermeld, kan er breuk in de elektrische geleiders ontstaan wanneer de kabel te scherp wordt gebogen of wanneer er scherpe voorwerpen in dringen.

De luchtslang "werkt" te veel binnen de kabel.

Tijdens het gebruik gaat de druk in de slang voortdurend heen en 2 2 25 weer, typisch tussen 70 kp/cm én 140 kp/cm . Het gevolg hiervan is dat de middellijn van de slang tot 2 mm varieert. Er is reden om te geloven dat de breuk die in de elektrische geleiders ontstaat gedeeltelijk veroorzaakt kan worden door vermoeidheid als gevolg van dit pulseren.

30 De buitenmantel krijgt "blaren". Kanonkabels worden soms beschadigd doordat er grote blazen of blaren in de buitenmantel verschijnen. Dit wordt veroorzaakt door perslucht met hoge druk die ofwel door de wanden van de luchtslang diffundeert of naar buiten lekt door onvoldoende afgedichte delen van de 8401360 -3- slang of aan het einde van de slang. Deze lucht heeft geen rechtstreekse ontsnappingsweg, en omdat de buitenmantel door zijn eigen elasticiteit op zijn plaats wordt gehouden zullen er blazen ontstaan wanneer de mantel luchtdicht is.

5 De kabels hebben grote buitendiameters. De samengestelde constructie, in het bijzonder als gevolg van het grote aantal elektrische geleiders dat nodig is, heeft dikke kabels tot gevolg die zowel moeilijk te hanteren zijn als een grote weerstand bieden aan water wanneer ze dwars op de stroom 10 worden gesleept.

Verreweg de belangrijkste zwakheid van de bestaande kanonkabels is de gevoeligheid ervan voor binnendringen van water. Water dat door de buitenmantel binnendringt zal zich snel verspreiden langs de hele kabel, zowel door het pulseereffekt « 15 van de luchtslang als door microscopische luchtzakken die gevormd worden in de kabel wanneer lucht uit de luchtslang diffundeert, en deze luchtzakken worden onmiddellijk met water gevuld. Het water veroorzaakt lekstromen tussen de geleiders en veroorzaakt overspraak van signalen, zodat de kabel de bedoelde funktie niet 20 langer kan vervullen. Lekstromen vinden plaats in samenhang met microscopische fouten (speldegaten) en andere beschadigingen van de isolatie rond elke afzonderlijke geleider, of aan het einde van de kabel (de aansluiting) waar de elektrische geleiders eindigen in elektrische onder water aansluitingen.

25 Ondanks het feit dat luchtkanonkabels gedurende enkele jaren beschouwd zijn als een belangrijke oorzaak van problemen in verband met seismisch onderzoek van de zeebodem, zijn de kabels gedurende deze tijd niet verbeterd. Dit komt wellicht omdat het moeilijk gebleken is afzonderlijke aspecten van de kabel te 30 verbeteren zonder tegelijk nieuwe problemen te doen ontstaan.

Om bijvoorbeeld een betere mechanische bescherming te krijgen zijn kabels gemaakt met het staaldraad voor het opriemen van de spanning aan de buitenkant in plaats van binnen de kabel. In dat geval moeten twee volledige lagen staaldraad-kabel 8401360 -4- ( .. · V> v worden gebruikt, die in tegengestelde richtingen om de kabel gewikkeld zijn om het evenwicht bij torsie te leveren. Deze draden moeten ook betrekkelijk grote afmetingen hebben om te voorkomen dat ze gemakkelijk uitrafelen. De kabel die men daardoor uiteinde-5 lijk krijgt is dik, stijf, zwaar en moeilijk te hanteren.

Het is ook moeilijk gebleken een goede oplossing te vinden voor het probleem van de waterafdichting. Omdat alle elektrisch isolatiemateriaal min of meer hygroscopisch is, en omdat de isolatie om elke elektrische geleider dun moet zijn ten-10 einde niet te veel ruimte in te nemen - waardoor op zijn beurt de waarschijnlijkheid van puntfouten en slijtagebeschadiging groter wordt - is een kabel waarin de isolatie op de geleiders de enige afdichting tegen water vormt geen ideale oplossing. Gewoonlijk een neemt men zijn toevlucht tot waterdichte mantel die alle geleiders e 15 omgeeft - maar in de praktijk blijft deze mantel slechts gedurende een korte tijd waterdicht en kan hij ook problemen doen ontstaan (luchtblazen) wanneer hij te zeer luchtdicht is.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een constructie voor een kanonkabel waarmee alle 20 bovengenoemde problemen ondervangen worden zonder dat er nieuwe ontstaan. De uitvinding is gebaseerd op de praktijk van de digitale gegevenstransmissie als beschreven in de Noorse octrooiaanvrage 84 1203, waarin gedigitaliseerde signalen gemultiplext worden en uitgezonden via een klein aantal afgeschermde in elkaar 25 gedraaide paren of via optische vezels in de kabel.

Dit doel van de uitvinding wordt bereikt op de wijze die omschreven is in de bijgevoegde conclusies.

De constructie van de kabel zal nu worden be- •* schreven aan de hand van de bijgaande tekening, waarin de enkele 30 figuur een doorsnede door een kanonkabel laat zien.

De onderstaande cijfers komen overeen met de verwijzingscijfers in de tekening.

1. De binnenste laag is een hogedruk luchtslang bestaande uit nylong binnenslang, versterkt met gesponnen Kevlar 8401360 -5- vezel. Nylon wordt gekozen omdat dit het kunststofmateriaal is dat de laagste luchtdiffusie schijnt te hebben bij de drukken in kwestie. De Kevlar wapening is essentieel om slijtagebeschadiging in de kabel te voorkomen bij pulserende drukken die tot gevolg 5 hebben dat de slangmiddellijn ook pulseert. Een goed begrip van de pulsatie van de luchtslang en de slijtagebeschadiging die daaruit ontstaat, en het gebruik van een Kevlarverstering om deze problemen te ondervangen, is een basisaspect van de uitvinding.

De versterking met Kevlar vezels wordt gesponnen onder een hoek 10 waardoor de radiale volumeuitzetting van de luchtslang minimaal wordt gemaakt.

2. De volgende laag bestaat uit een aantal (zeg 20 tot 30) in lengterichting lopende, cylindrische elementen die gewikkeld zijn om de luchtslang. Een dergelijk cylindrisch element * 15 kan ofwel zijn: - een (meerdraads) koperen geleider met polyetheen isolatie. Deze wordt gebruikt voor het overbrengen van de elektrische ontsteekpulsen voor een luchtkanon, of 20 * - een elkaar gedraaid paar geleiders waarbij eik * van de geleiders een polyetheen isolatie heeft, met een afscherming rond het paar geleiders en een mantel van polyetheen buiten de afscherming, of 25 - een of meer optische vezels met een gemeenschap pelijke beschermingsmantel die de vezels omgeeft. Omdat de multiplex techniek wordt gebruikt, is slechts één laag van dergelijke cylindrische elementen nodig, anders dan de 2 tot 4 lagen die bij de bestaande kabels worden ge- 30 bruikt. De ledige ruimten in de laag cylindrische elementen worden gevuld met vaseline, gedeeltelijk om de oppervlakken te smeren en dus slijtage te verminderen, en gedeeltelijk om verplaatsing van water door de tussenruimten te voorkomen.

S 4 ö 1 3 β ö Polyetheen wordt gebruikt als isolatie voor de -6- * ï

^ -V

geleiders omdat dit het minst hygroscopische is van de bekende isolatiematerialen. Dit materiaal wordt tegenwoordig zelden gebruikt bij dit kabeltype omdat het moeilijk is om er afdichtings- j materiaal om heen te gieten, en dus moeilijk een volledig gesloten 5 afdichting te verkrijgen aan het einde van de kabel bij de aan-sluitstukken. Bij de kabel volgens de uitvinding wordt dit probleem afzonderlijk opgelost.

Het is ook een wezenlijk aspect van de uitvinding dat de polyetheen isolatie om elke geleider en om elk afge-10 schermd paar wordt getest op de aanwezigheid van puntfouten voordat de kabel wordt gemonteerd.'

De combinatie van de bovengenoemde maatregelen levert een bevredigende waterdichte afsluiting zonderhet gebruik van een waterdichte buitenmantel. Dit is de tweede essentiele c 15 maatregel volgens de uitvinding, en hij wordt bereikt door het gebruik van: (a) slechts één laag geleidende elementen, waardoor de mogelijkheid van vonken en geconcentreerde drukspanning op de isolatie van de geleiders 20 * wordt gereduceerd, terwijl de laag geleiders aangebracht is buiten de luchtslang 1 die een minimale pulsatie heeft en daardoor minder slijtage veroorzaakt.

(b) polyetheen als isolatie voor de geleiders, 25 (c) twee afzonderlijke lagen polyetheen om de in elkaar gedraaide geleiders, waardoor een dubbele veiligheid ontstaat, (d) _ of alternatief transmissie van multiplex signalen op optische vezels die immuun zijn voor binnen-30 dringing van water, (e) vaseline als smeermiddel en extra barrière tegen water, (f) isolatie voor de geleiders die tevoren getest is 8 4 0 1 3 S 0 op Puntdefecten· -7- 3. Buiten de laag geleiders wordt een tussenliggende beschermingsmantel aangebracht. De funktie daarvan is niet primair afdichtend tegen water. Deze mantel kan gemaakt worden van polyurethaan of polyetheen en de voornaamste funktie is om de 5 cylindrische elementen en de vaseline op zijn plaats te houden en bescherming te leveren tegen plaatselijke uitwendige drukkrachten.

Deze eigenschappen kunnen worden verkregen met een betrekkelijk dunne mantel.

Lucht die uit de luchtslang lekt zal ofwel door 10 deze mantel diffunderen naar het omgevende water, of zal ontsnappen aan de einden van de kabel. Blaasvorming zal onmogelijk zijn omdat de mantel op zijn plaats wordt gehouden door een stalen wapening buiten deze laag.

4. m Twee lagen van een stalen wapening, op de kabel 15 gewikkeld in tegengestelde richtingen, bevinden zich buiten de mantel 3. Deze stalen versterking heeft de volgende funkties: (a) het absorberen/opvangen van spanning in de kabel, (b) het verschaffen van mechanische bescherming tegen buiging, slijtage en plaatselijke externe druk- 20 spanningen, (c) het voorkomen van de vorming van blazen in de eronder liggende mantel.

Om tot bij voorkeur slechts één laag elektrische geleiders in de kabel wordt gebruikt en omdat de mantel om de ge-25 leidende elementen dun is, is het mogelijk twee volledige lagen tegengesteld gewikkelde stalen versterkingen te gebruiken zonder dat de kabel te dik, stijf, zwaar en moeilijk hanteerbaar wordt met gebruikmaking van de methoden en de uitrusting die momenteel het meest voorkomen.

30 5. Naar keuze een buitenmantel van een sterk, slij tage bestendig kunststofmateriaal buiten de stalen wapening om de wapening op zijn plaats te houden en om te voorkomen dat deze wapening gaat uitrafelen als er breuk optreedt in de staaldraden.

Een geschikt materiaal is thermoplastisch polyester. De buiten- * 8401360 -8-

Λ A

7 .. w mantel behoeft niet noodzakelijk waterdicht te zijn maar kan tijdens het gebruik gemakkelijk scheuren. De nadruk ligt dus op de slijtagebestendigheid ervan.

De hierboven beschreven kabel volgens de uitvin-5 ding vormt een volledig nieuwe totaaloplossing voor de constructie van een kanonkabel. De bekende problemen zoals men die ervaart met de tegenwoordige kabels worden voorkomen, en de uitvinding maakt het mogelijk kabels te produceren met een aanzienlijk langere levensduur dan de momenteel bekende kabels.

10 c « 8401360

Claims (8)

1. Kabel bestemd voor het achter een seismisch vaartuig slepen van lucht- of waterkanonnen, welke kabel van binnen 5 naar buiten de volgende lagen omvat; een versterkte luchtslang in het midden, gevolgd door een laag geleiders, een laag elementen voor het opnemen van spanning, en een beschermende mantel (5) aan de buitenzijde, met het kenmerk, dat de luchtslang (1) een met Kevlar-vezel versterkte hogedruk luchtslang is met geringe 10 luchtdiffusie; dat de geleiders afzonderlijk geïsoleerd zijn met een waterdichte laag en in hoofdzaak aangebracht zijn in een enkele laag cylindrische elementen (2) die om de luchtslang (1) zijn gewikkeld, waarbij de tussenruimten tussen die elementen gevuld zijn met een waterafstotend smeermiddel; dat zich om de laag 15 cylindrische elementen (2) een beschermende tussenmantel (3) bevindt die niet primair bestemd is om een waterafdichtend effekt te hebben, en dat de elementen (4) voor het opnemen van spanning bij voorkeur uitgevoerd zijn als twee lagen die in tegengestelde richting om de kabel zijn gewikkeld en aangebracht zijn buiten de 20 tussenmantel. *

2. Kabel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de luchtslang vervaardigd is met een binnenslang van nylon.

3. Kabel volgens conclusie 1, m e t het k e n-25 m e r k, datde cylindrische elementen in de laag geleiders (2) bestaan uit enkele of meerdraads koperen geleiders en/of een af-geschermd, in elkaar gedraaid paar geleiders, waarbij de geleiders geïsoleerd zijn met polyetheen.

4. Kabel volgens een der conclusies 1 tot 3, m e t 30 het kenmerk, dat de cylindrische elementen een of meer optische vezels zijn met een gemeenschappelijke isolerende/bescher-mende mantel.

5. Kabel volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de tussenruimten tussen de cylindrische elementen 8401360 *ü * V- -10- gevuld zijn met vaseline.

6. Kabel volgens conclusie 1, net het ken merk, dat de beschermende tussenmantel (3) vervaardigd is uit polyurethaan of polyetheen.

7. Kabel volgens conclusie l,met het kenmerk, dat de buitenste mantel (5) vervaardigd is uit slijtage- bestendig plastic, bij voorkeur thermoplastisch polyester, dat niet primair waterafdichtende eigenschappen heeft.

8. Kabel volgens conclusie l,met het ken- 10 merk, dat de versterking van Kevlar-vezels om de luchtslang gesponnen is onder een hoek waarbij de radiale volume-expansie van de luchtslang minimaal is. * * * jr 84 0 1 3 6 ü