NO157475B - Anordning ved kabel for sleping av luft/vannkanoner etter et seismisk fartoey. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning til

å slepe luft- eller vannkanoner etter et seismisk fartøy, en såkalt kanonkabel, hvor kabelen omfatter en armert luftslange i en beskyttelseskappe.

Normalt vil et seismisk fartøy taue 5-8 kanonkabler samtidig, i hver kanonkabel er det festet en rekke ("array") på 4-8 kanoner.

En kanonkabel skal oppfylle 3 hovedfunksjoner:

Den skal kunne ta opp et strekk på inntil 10 tonn som kortvarige spissbelastninger, og et statisk strekk på 3-4 tonn kontinuerlig.

Den skal forsyne kanonene med trykkluft (typisk 140 kp/cm 2) via minst en høytrykks luftslange.

Den skal kunne overføre signaler til kanonene for individuell avfyring, signaler fra kanonene som individuell tilbake-melding av det nøyaktige tidspunkt for avfyring, samt andre signaler som f.eks. fra nærfeltshydrofoner og dybdesensorer.

Kabler som oppfyller disse betingelser finnes på markedet idag, men har likevel en rekke ulemper. Tidligere var det vanlig at luftslangen ble ført separat frem til kanonene, surret fast til resten av kabelen. Kabler med alle funksjoner i en kabel medførte i forhold til dette vesentlige håndteringsmessige for-deler .

En slik kanonkabel er vanligvis bygget opp på følgende måte: I senter av kabelen ligger en (eller flere) høytrykks luftslanger av konvensjonell type med polyesterfiber-armering og nylon innerslange.

Utenpå luftslangen(e) ligger flere lag med elektriske ledere og stålwire som skal ta opp strekket.

Ytterst ligger en kappe av kunststoff (f.eks. polyuretan eller neopren) som tjener som mekanisk beskyttelse og som gir vanntetning.

Kanonkabler av ovennevnte konstruksjon har vært i bruk gjennom de siste ca. 5 år, og i løpet av denne tiden er en rekke svakheter blitt avdekket. Disse svakhetene - kan oppsummeres som følger: Ytterkappen gir ikke tilstrekkelig vanntetning. Dette skyldes enten at den er laget av et materiale uten•tilstrekkelig vanntettende evne, eller kanskje mest at det som følge av normal behandling under vanskelige forhold gjerne oppstår småsår, rift og sprekker i ytterkappen.

Ytterkappen gir ikke tilstrekkelig mekanisk beskyttelse.

I tillegg til skader i selve kappen som nevnt ovenfor, forekom-mer det brudd i elektriske ledere ved sterk bøyning av kabelen eller ved inntrengning av skarpe gjenstander.

Luftslangen "arbeider" for mye mot kabelen. Under bruk pulserer trykket i slangen hele tiden, f .eks. mellom 70 kp/cm<2>

og 140 kp/cm 2. Dette gir diametervariasjoner i slangen på opp-til 2 mm. Det er grunn til å tro at de nevnte brudd i elektriske ledere til dels er tretthetsbrudd forårsaket av denne pulserings-en.

Ytterkappen får "blærer". Kanonkabler blir av og til øde-lagt ved at det vokser ut store blærer på ytterkappen. Dette skyldes høykomprimert luft som enten diffunderer ut gjennom veggen i luftslangen eller som lekker ut fra utettheter i slange eller slangeterminering. Denne luften har ingen direkte vei å unnslippe, og da ytterkappen kun holdes på plass av sin egen elastisitet, vil den få blærer dersom den er tett.

Kablene har stor ytterdiameter. Den komplekse oppbyggin-gen, ikke minst pga. det store antall elektriske ledere som er påkrevet, fører til tykke kabler som både er lite håndter-lige og som har stor vannmotstand når de taues på tvers i vannet.

Den klart største svakhet ved dagens kanonkabler er sår-barhet overfor vanninntrengning. Vann som trenger innenfor ytterkappen vil fort bre seg langs hele kabelen, både pga. den pulserende virkning fra luftslangen og pga. at mikroskopiske luftlommer dannes i kabelen når luft diffunderer ut fra luftslangen, luftlommer som så i neste øyeblikk fylles med vann. Dette vannet fører til krypstrømmer mellom lederne og dermed krysskobling av signalene, slik at kabelen ikke lenger oppfyller sin funksjon. Krypstrømmene oppstår i forbindelse med mikroskopiske defekter (pinholes) og andre skader i isolasjonen rundt hver enkelt leder, eller ved kabelenden (termineringen) der de elektriske lederne ender i elektriske undervannskonnektorer.

På tross av at luftkanonkabler gjennom flere år har blitt betraktet som vesentlige kilder til problemer ved seismiske undersøkelser til havs, er de ikke blitt mye forbedret i løpet av denne tiden. Dette skyldes antakelig at der har vært vanskelig å komme frem til enkeltforbedringer som ikke samtidig in-troduserer nye problemer.

Et eksempel på en slik forbedring kan være å legge de strekkavlastede stålwirene utvendig istedenfor inne i kabelen, for derved å oppnå bedre mekanisk beskyttelse. To fulle lag stålwire må i tilfelle benyttes, snodd hver sin vei rundt kabel-kjernen for å gi torsjonsbalanse. For at disse wirene ikke skal ryke av for lett, må de også være relativt grovt dimensjonert. Alt i alt vil man som resultat få en tykk, stiv, tung og lite håndterlig kabel.

Likeledes har det vært vanskelig å finne frem til en god løsning på vanntetningsproblemet. Da alle elektriske isolasjonsmaterialer er mer eller mindre hygroskopiske, og da isolasjonen rundt hver elektrisk leder av plasshensyn må være tynn, med derav følgende sannsynlighet for punktdefekter og slitasjeskader, er det ikke noen umiddelbar god løsning å konstruere en kabel der vanntetningen ene og alene finnes i denne isolasjonen rundt lederne. Resultatet blir at man legger en vanntettende kappe som omslutter alle lederne, en kappe som i praksis bare er vanntett en kort periode og som dessuten skaper problemer (luft-blærer) hvis den er for tett.

Den foreliggende oppfinnelse har til hensikt å tilveie-bringe en oppbygging av kanonkabler der alle de nevnte.problemer unngås, uten at nye introduseres. Ved oppfinnelsen taes det særlig sikte på digital dataoverføring slik som beskrevet i norsk patentsøknad nr. 83 1203, hvor digitaliserte signaler multiplekseres og overføres på et lite antall skjermende tvunnede par eller på optiske fibre i kabelen.

Hensikten med opppfinnelsen oppnås ved en anordning som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Oppbygningen av kabelen er som beskrevet i det følgende, og som skissert på tegningen som viser et snitt gjennom en del av en kabel.

A. - Innerst ligger et lag 1 bestående av en høyttrykks luftslange med nylon innerslange og armert med flettede kevlarfibre 7. Nylon er valgt fordi det er det kunststoff som synes å ha lavest luftdiffusjon ved de trykk som er aktuelle. Kevlararme-ringen 7 er essensiell for å hindre slitasjeskader i kabelen ved pulserende trykk og dermed pulserende slangediameter. For-ståelsen av luftslangens pulsering med derav følgende slitasjeskader, og bruken av kevlararmering for å redusere disse problemer, er et vesentlig element i oppfinnelsen. Kevlarfiberar-meringen 7 er spunnet med en vinkel som gir minimale radielle volumutvidelsesmuligheter for luftslangelaget 1.

B. - Ett lag bestående av et antall (f.eks. 20 - 30) langs-gående sylindriske elementer 2 som er snodd rundt luftslangen. Et slikt sylindrisk element 2 kan enten være: - en (multitråd) kobberleder med polyetylenisolasjon. Denne benyttes for å sende elektriske avfyringspulser til en luft-kanon, eller - et tvunnet lederpar, hvor hver av lederne har polyetylenisolasjon, med skjerm rundt paret og med polyetylenkappe utenpå skjer-men, eller: - en eller flere optiske fibre med felles beskyttende kappe rundt.

Fordi multipleksteknikk tas i bruk, er det tilstrekkelig med kun ett lag med slike sylindriske elementer 2, i motsetning til dagens kabler med 2-4 lag. Tomrommene 8 i dette laget med sylindriske elementer 2 fylles med vaselin, dels for å smøre flatene og dermed redusere slitasjeskadene, dels for å vanske-liggjøre vannvandring i tomrommene 8.

Polyetylen benyttes som lederisolasjon fordi dette er

det minst hygroskopiske av de kjente isolasjonsmaterialer. Mate-rialet blir idag sjelden benyttet i denne typen kabler fordi det er vanskelig å støpe en tetning rundt det og fordi det derfor er vanskelig å oppnå fullgod tetning ved konnektorene i enden av kabelen. Dette problem er imidlertid løst separat.

Det er i oppfinnelsen videre en forutsetning at polyetylen-isolasjonen rundt hver leder og rundt hvert skjermet par testes for punktdefekter før kabelen bygges opp.

Kombinasjonen av de tiltak som her er nevnt, gir således fullgod vanntetning uten bruk av vanntettende ytterkappe. Dette er det andre vesentlige trekk ved oppfinnelsen og er oppnådd ved bruk av: a) kun ett lag med lederelementer, noe som betyr mindre muligheter for gnisninger og konsentrerte trykkpåkjenninger på lederisolasjonen, som altså er lagt utenpå luftslangen 1 som har minimal pulsering og dermed gir mindre slitasje.

b) polyetylen som lederisolasjon,

c) to adskilte lag polyetylen rundt de tvunnede lederne

og dermed dobbel sikring,

d) alternativt overføring av multipleksede signaler på optiske fibre som i seg selv er immune overfor vanninntrengning,

e) vaselin som smøremiddel og ekstra vannstopper,

f) lederisolasjon som er pretestet for punktdefekter.

C. - På lederlaget legges en beskyttende mellomkappe 3 uten

primær vanntettende funksjon. Denne kappen 3 kan f.eks. være av polyuretan, eller polyetylen, og har som primærfunksjon å holde de sylindriske elementene og vaselinen på plass, samt å beskytte mot lokale ytre trykkpåkjenninger. Disse egenskaper kan oppnås med en relativt tynn kappe.

Luft som lekker ut fra luftslangen vil enten diffundere gjennom denne kappen og ut i det omkringliggende vann, eller den vil unnslippe ved kabelendene. Blæredannelse vil være umulig da kappen holdes på plass av stålarmeringen utenfor. D. - To lag 4 og 5 med stålarmering anbringes på og snoes hver sin vei rundt kappen 3. Stålarmeringen har følgende funksjoner :

a) Tar opp strekket i kabelen.

b) Gir mekanisk beskyttelse overfor bøyning, slitasje

og lokale ytre trykkpåkjenninger.

c) Hindrer blæredannelse i kappen under.

Fordi det i kabelen benyttes fortrinnsvis kun ett lag

med elektriske lederelementer og fordi kappen rundt lederele-mentene er tynn, er det mulig å benytte to fulle lag med kryss-lagt stålarmering uten at kabelen blir for tykk og dermed for stiv, tung og uhåndterlig for dagens utstyr og metoder forøvrig. E. - Eventuelt en ytterkappe 6 av et seigt og slitesterkt kunststoff utenpå stålarmeringen 4, 5 for å holde denne på plass og dermed hindre "rakning" dersom enkeltbrudd i armeringen opp-

står. Et egnet materiale er termoplastisk polyester. Ytterkappen 6 må ikke nødvendigvis være vanntett, og vil under bruk lett få riss. Hovedvekten er derfor lagt på slitasjestyrken.

Den ovenfor beskrevne oppfinnelse innebærer en helt ny

helhetsløsning i oppbygning av kanonkabler. Det har med denne løsning vært mulig å unngå de kjente problemer ved dagens kabler, og oppfinnelsen muliggjør dermed fremstilling av kabler med vesentlig lengre levetid enn idag.

Claims (7)

1. Anordning ved kabel for sleping av luft- eller vannkanoner etter et seismisk fartøy, hvor kabelen omfatter: en armert luft-

slange (1) i senterområdet, derpå lag med ledere (2), strekkopptakselementer (4, 5) og ytterst en beskyttelseskappe (6),karakterisert ved at luftslangen (1) er en Kevlar-fiberarmert høytrykksluftslange med lav luftdiffusjon, at lederne (2) er isolert hver for seg med et vanntett belegg av ikke-hygroskopisk materiale, særlig polyetylen og anordnet i det vesentlige i et lag av sylindriske elementer (2) som er snodd rundt luftslangen (1), at mellomrommene (8) mellom elementene er fylt med et vannavstøtende smøremiddel, at det rundt laget med sylindriske elementer (2) er anordnet en beskyttende mellomkappe (3) uten primær vannavtettende virkning, og at strekkopptakselementene (4, 5) er utformet med fortrinnsvis to lag som er snodd i innbyrdes motsatt retning og lagt utenpå mellomkappen (3).

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert ved at de sylindriske elementer (2) i lederlaget består av en en- eller flertråds kobberleder og/eller et tvunnet, skjermet lederpar.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at de sylindriske elementer (2) er en eller flere optiske fibre med felles isolasjons/beskyttelseskappe.

4. Anordning ifølge krav 1,karakterisert ved at mellomrommene (8) mellom de sylindriske elementer (2) er fylt med vaselin.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den beskyttende mellomkappe (3) er fremstilt av polyuretan eller polyetylen.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytterste beskyttelseskappe (6) er fremstilt av slitesterk plast, fortrinnsvis termoplastisk polyester, uten primære vannavtettende egenskaper.

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at Kevlar-fiberarmeringen (7) er spunnet om luftslangen (1) med en vinkel for minimal radiell volumutvidelse for luftslangen.