NO300109B1 - Slepbar flytekabel og fremgangsmåte til fremstilling derav - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en slepbar flytekabel og en fremgangsmåte for fremstilling derav, slik det fremgår av innledningen i krav 1 heholdsvis krav 8.

I slike flytekabler inngår vanligvis en langstrakt flytekabel, hvor den ønskede nyttelast er fordelt langs kabelen. Flytekabler er vanligvis tilvirket av flere kortere moduler som ved å sammenføyes danner kabelen i dens fulle lengde, og modulene som sammenføyes i lengderetningen, har varierende sammensetninger og er konstruert for å gjennomføre forskjellige funksjoner. Grunnen til at moduler av mer enn én type sammenkoples i kabelens lengde-retning, er at rådende omgivelsesforhold og krefter i forbindelse med sleping varierer langs kabelen. Oppfinnelsen vedrører spesielt en modul som er forbundet med sensorer, såsom hydrofoner.

Bukserte flytekabler er vanligvis av betydelig lengde og utsatt for relativt store slepekrefter, og er derfor utstyrt med strekkelementer som er uelastiske eller av høy strekkfasthet, for overføring av strekkspenning langs flytekabelen. Kablene må imidlertid også være tilstrekkelig fleksible til å kunne vinsjes på en puller eller lignende.

Strekkelementene er i seg selv bestemt for å oppta en betydelig del av slepekraften, og det er ønskelig at resten av flytekabelen påføres minst mulig belastning.

Flytekabler er generelt av to typer. En av typene er væskefylt og inngår i den kjente teknikk, og er vanligvis utstyrt med strekkelementer samt nyttelast- og dataover-føringsmidler i en flytende kjerne, og en yttermantel som omslutter disse komponenter. Væsken som benyttes i slike flytekabler, fyller størstedelen av kabelen og kan være i form av et hydrokarbon, såsom kerosen. Slike flytekabler er generelt mindre robuste enn flytekabler av en stort sett massiv type, og har vanligvis kortere levetid. Flytekabler av massiv konstruksjon har imidlertid en ulempe grunnet en noe redusert sensitivitet hos nyttelasten, idet en meget større støy blir overført som følge av strekk-kraftoverføring gjennom de massive lag til sensorene, enten direkte eller indirekte gjennom dermed forbundne dataoverføringskabler.

I GB-patentsøknader 2 226 690 og 2 226 912 omtales det slepekabler hvor en flytekjerne omsluttes av et data-bærersjikt samt strekkelementer som er innleiret i et elastisk materiale i form av termoplastisk gummi. GB-patentene beskriver at eventuelle hulrom kan fylles med et gel-materiale, men det er ikke tale om et helhetlig sjikt av reologisk modifiserbar gel hvori det er innleiret fyllelementer som ifølge den foreliggende oppfinnelse slik denne er definert i den etterfølgende beskrivelse.

Sammenfatning av oppfinnelsen.

Det er et formål ved oppfinnelsen å frembringe en slepbar flytekabel av massiv konstruksjon, hvor nyttelasten er bedre beskyttet mot påvirkning av de belast-ninger som overføres til flytekabelen. Dette kan oppnås ved anvendelse av et gelsjikt for isolering av dataover-førere fra resten av kabelen, uten at det dannes en fast - fast grenseflate, slik at vibrasjons- eller spenningsover-føringen til dataoverføringssjiktet reduseres.

Flytekabelen ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at et mellomrom mellom den massive oppdriftskjerne (1) og yttermantelen (4) omfatter et sjikt (2) av reologisk modifiserbar gel, samt at det i gelsjiktet er anordnet fyllelementer (7). Foretrukne utfør-elser fremgår av de uselvstendige krav 2-7.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved prosesstrinnene at det ekstruderes en oppdriftskjerne (1), at det plasseres et antall fyllelementer (7) rundt oppdriftskjernen, og det ifylles en gel gjennom og over fyllelementene for opprettelse av et gelsjikt. Foretrukne utførelser fremgår av de uselvstendige krav 9-14.

En vanskelighet ved opprettelse av en væske-faststoffgrenseflate er at kablene er konstruert fra innerlagene til yttersiden, og at gelsjiktet derfor må innføres eksempelvis rundt en oppdriftskjerne. Vanske-ligheten består i at det ofte ikke er ønskelig at laget utenfor gelsjiktet er fast, og at fluidet derfor ikke kan innpumpes i nødvendig grad i en ufylt sone, etter at kon-struksjonen er fullført. Selv om dette var mulig, vil opprettelsen av en åpning som skal gi adkomst til et slikt lag for fylling, være nokså besværlig.

Det er foreslått at et gelsjikt anbringes rundt et innerlag, såsom oppdriftskjernen, hvoretter et ytterligere lag, for eksempel av plast med relativt lavt smeltepunkt, ekstruderes rundt gelsjiktet, eller at det alternativt anbringes en omvikling, f.eks. av papir, over det gelfylte sjikt. Gelet er fortrinnsvis av en type som kan modifiseres reologisk, og har generelt flere fluidegenskaper under påvirkning av bevegelse eller vridning eller for-høyet temperatur, og er mer gel-lignende i uforstyrret tilstand. Visse typer av fett har denne egenskap.

Videre er det en ulempe at gelet bare ved vanskelighet kan holdes i stilling rundt en midtkjerne under montering av kabelen, og krever en form for understøtt-else, for å forbli i stilling. Ved opprettelse av slikt sjikt monteres derfor databærerne først, hvoretter gel-belegget anbringes på overføringslagene. Databærerne er fortrinnsvis flettet, og i tillegg til gunstig reduksjon i spennings- og vibrasjonsoverføring, vil en slik utforming også understøtte gelet på en mer effektiv måte.

Fyllelementene som er anordnet i gelsjiktet er fortrinnsvis relativt inerte og opptar minst mulig belastning. Gelet vil på denne måte måtte avstøttes ytterligere, og det kan derved anvendes et gelsjikt av større tverr-snittflate med derav følgende øking av den grad hvori databærerne isoleres fra konstruksjonsbanen mellom yttermantelen og kjernen.

Alternativt kan det være ønskelig med strekkelementer som også er ført gjennom gelsjiktet, for derved helt enkelt å bidra til understøttingen av gelet. Dette er noe mindre ønskelig, da det ikke er nødvendig at strekk-spenningen forplantes gjennom gelsjiktet, for å overføres fra ytterlaget eller -lagene til strekkelementene, og en slik utførelsesform er derfor generelt mindre egnet for isolering av databærerne.

Ifølge en versjon har flytekabelen av generelt massiv konstruksjon og med en stort sett massiv opp-drivskjerne, et gelsjikt av reologisk modifiserbart gel som omslutter oppdriftskjernen, samt fyllelementer og databærere som er innplassert i gelsjiktet og hvor fyllelementene danner et sjikt separat fra databærerne og hvor oppdriftskjernen og gelsjiktet i forening danner en innerseksjon av flytekabelen, og en stort sett masiv yttermantel omslutter flytekabelens innerseksjon, og hvor strekkelementer er innført i flytekabelen i avstand fra oppdriftskjernen, for overføring av strekkspenning langs flytekabelen.

Fremgangsmåte for tilvirking av slepbar rekke-flytekabel innebærer prosesstrinn i form av ekstrudering av en oppdriftskjerne, plassering av et antall fyllelementer rundt oppdriftskjernen, fletting av et antall databærerledninger rundt fyllelementene, ifylling av gel gjennom og over databærerledningene og fyllelementene for opprettelse av et gelsjikt, innkapsling av gelsjiktet i et hylster og innretting av strekkelementer i avstand fra oppdriftskjernen, for overføring av strekk-kraft langs flytekabelen, slik at det dannes en innerseksjon i flytekabelen og opprettelse av en yttermantel over innerseksjonen.

Kort beskrivelse av tegningene.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølg-ende i tilknytning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et skjematisk tverrsnitt av en første utførelsesform ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et sideriss av den første utførelses-form med suksessive lag fjernet. Fig. 3 viser et skjematisk tverrsnitt av en andre utførelsesform ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser et sideriss av den andre utførelsesform med suksessive lag fjernet.

Beskrivelse av de foretrukne versioner.

Innbyrdes tilsvarende deler i de forskjellige figur-er er betegnet med samme henvisningstall.

Dimensjonene av visse av de viste deler kan være modifisert og/eller overdrevet for tydeligheten skyld.

Den slepbare flytekabel er av stort sett massiv konstruksjon og omfatter en oppdriftskjerne 1 som omsluttes av et gelfylt sjikt 2. Den viste oppdriftskjerne består av en termoplastgummi og tjener for opprettholdelse av kabelens flyteevne. Den anvendte termoplastgummi kan også bestå av neopren. Databærere 3 er innført i det gelfylte sjikt. Databærerne har som funksjon å overføre data langs flytekabelen. Kabelens ytterside omsluttes av en yttermantel 4 som innkapsler alle de øvrige komponentlag i kabelen. Yttermantelen består av et vannugjennomtrengelig og noe hardere plastmateriale og kan f.eks. være fremstilt av termoplastisk polyuretan.

Gelet som danner gelsjiktet, er av en friksjons-eller varmemodifiserbar type hvis reologiske egenskaper kan modifiseres av varme eller friksjon. Et gel hvis fluiditet kan minskes dramatisk ved heving av temperaturen eller ved friksjon, er en egnet type. Under tilvirking av flytekabelen blir gelet hensiktsmessig påført i en relativt mindre flytende form, men det vil på stedet og under aktiv drift anta en relativt mer flytende form. Alternativt kan gelet påføres i flytende form og avkjøles, for å bevare sin stilling. Fordelen ved å anvende et slikt gelfylt sjikt, er at det ikke dannes noen fast - fast grenseflate mellom strekkraft- eller strekkspenningskilden og databærerne. Denne reduksjon i strekkspennings- og strekkraftsoverføringen vil åpenbart beskytte databærerne mot brudd, og medfører også den ytterligere fordel at strekkspennings- og vibrasjonsoverføringen langs databærerne til sensorene reduseres.

Strekkelementene 5 er anordnet innenfor yttermantelen i kabelen, for å overføre strekkraft langs kabelen. Slike strekkelementer kan være av hvilken som helst egnet type og består i de viste versjoner av materialer med høy strekkfasthet som handelsføres eksempelvis under varemerkene KEVLAR eller VEKCTRAN. I denne kabeltype er strekkelementene plassert med henblikk på en uelastisk strekkraftoverføring langs kabelen.

Begge de viste utførelsesformer omfatter også et innermantellag 6 mellom yttermantelen og det gelfylte sjikt. Innermantelen er fremstilt av en termoplastgummi eller lignende materialer, og er følgelig mer elastisk enn yttermantelen.

I begge de viste utførelsesformer er det i det gelfylte sjikt innlagt fyllbånd 7 parallelt i langsgående retning med oppdriftskjernen 1. I de viste versjoner er disse fyllbånd fremstilt av polypropylen. Slike fyllbånd er i viss grad deformerbare og har minimal innvirkning på strekkraftoverføringen langs flytekabelen. Plasseringen av disse fyllbånd direkte rundt oppdriftskjernen medfører en annen fordel der hvor oppdriftskjernen er avbrutt for å oppta en sensor, at forbindelsen mellom databærerne og sensoren opprettes lettere, fordi den vinkel hvori databærerne er sammenkoplet, er mindre spiss enn tilfellet ville være dersom databærerne lå direkte an mot nyttelasten .

Det gelfylte sjikt er papiromhyllet med papir-strimler som er viklet spiralformet over det gelfylte sjikt og derved danner et papirhylster 8 som vil sikre at gelet forblir i stilling, særlig under monteringen, når innermantellaget påekstruderes over papirhylstre.

Den første viste utførelsesform er stort sett av en konstruksjon som beskrevet i det ovenstående. Fordelen med dette er at strekkraftoverføringen forflyttes i noen grad fra det gelfylte sjikt 2 som derved isoleres mot strekkspenning som i viss grad kan overføres til den sone som omgis av strekkelementene. Under vinsjing vil dessuten påkjenningen mot yttermantelen 4 overføres gjennom innermantelen og relativt direkte til strekkelementene, uten å måtte krysse det gelfylte sjikt.

Ved denne første utførelsesform vil fyllbåndene danne et stort sett kontinuerlig lag rundt oppdriftskjernen og derved tilstrebe å holde kjernen i stilling. Databærerne 3 er flettet og flettingsvinkelen er slik valgt at graden av elastisitet hos flytekabelen generelt motsvares av fletningen, slik at sistnevnte ikke vil strammes rundt fyllbåndene under påvirkning av en påført belastning.

Ved fremstilling av en slik flytekabel ekstruderes oppdriftskjernen og polypropylenfylltrådene legges i stilling rundt kjernen. Databærerne flettes rundt fyll-trådene og gel ifylles i mellomrommene og over de flettede databærere. Gelet er hensiktsmessig tilberedt med mer gel-lignende egenskaper, og kan påføres særlig kaldt og relativt lang tid etter siste omrøring. Papirhylstret vikles rundt det gelfylte sjikt. Strekkelementene anbringes der-etter i riktig stilling og innermantellaget ekstruderes over elementene. Etter passende avkjøling formes yttermantelen rundt innermantelen ved ekstrudering.

Den andre viste utførelsesform tilsvarer den første viste utførelsesform, bortsett fra at strekkelementene ikke er innplassert i innermantelen, men anbrakt i det gelfylte sjikt, hvor et fyllbånd er innlagt mellom parvis tilgrensende strekkelementer. I den andre utførelsesform er databærerne isolert i mindre grad enn i den første utførelsesform.

Claims (14)

1. Slepbar flytekabel av generelt massiv konstruksjon, i form av en innerseksjon omfattende en stort sett massiv oppdriftskjerne (1), en stort sett massiv yttermantel (4) som innkapsler en innerseksjon av flytekabelen som omfatter databærere (3), samt at strekkelementer (5) er innmontert i flytekabelen i avstand fra oppdriftskjernen (1) for overføring av strekkraft langs flytekabelen, og databærere (3), karakterisert ved at et mellomrom mellom den massive oppdriftskjerne (1) og yttermantelen (4) omfatter et sjikt (2) av reologisk modifiserbar gel, samt at det i gelsjiktet er anordnet fyllelementer (7).

2. Flytekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at databærerne (3) er innplassert i gelsjiktet (2), idet databærerne danner et sjikt separat fra fyllelementene (7).

3. Flytekabel i samsvar med krav 1 og 2, karakterisert ved at et antall fyllelementer (7), særlig omfattende bånd- eller trådformete elementer (7), er anordnet stort sett parallelt med og rundt oppdrifts-kjernens langsgående retning, og et antall databærerledninger (3) er flettet rundt fyllelementene (7).

4. Flytekabel i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at fyllelementene (7) omfatter tråder eller bånd av polypropylen.

5. Flytekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved en stort sett massiv og elastisk innermantel (6) som omslutter gelsjiktet (2) og utgjør en del av flytekabelens innerseksjon og er innkapslet i yttermantelen (4), hvor strekkelementene (5) er plassert i stilling i lengderetningen og innleiret i innermantelen.

6. Flytekabel i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at gelsjiktet omsluttes av et papirhyIster (8).

7. Flytekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at strekkelementene (5) er lagt i stilling i lengderetningen i gelsjiktet (2) som omslutter oppdriftskjernen (1) .

8. Fremgangsmåte for tilvirking av en slepbar flytekabel, omfattende en oppdriftskjerne (1), en stort sett massiv yttermantel (4) som innkapsler flytekabelens innerseksjon, strekkelementer (5) som er innmontert i flytekabelen i avstand fra oppdriftskjernen (1) for overføring av strekkraft langs flytekabelen, og databærere (3), karakterisert ved de følgende prosesstrinn at det ekstruderes en oppdriftskjerne (1), at det plasseres et antall fyllelementer (7) rundt oppdriftskjernen, og det ifylles en gel gjennom og over fyllelementene for opprettelse av et gelsjikt.

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8, karakterisert ved at det rundt fyllelementene (7) på oppdriftskjernen (1) flettes et antall databærerledninger (3), og gelen ifylles gjennom og over fyllelementene og databærerledningene (3), og gelsjiktet inn-kapsles i et hylster (8).

10. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-9, karakterisert ved at hylsteret (8) omsluttes med et innermantellag (6) som utgjør en del av innerseksjonen.

11. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-10, karakterisert ved at hylsteret opprettes ved at en papirstrimmel (8) vikles om gelsjiktet (3) i en spiralform.

12. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-11, karakterisert ved at strekkelementer (5) plasseres i stilling i lengderetningen over hylsteret (8) før innermantel (6) utformes, og at innermantelen opprettes ved å ekstruderes rundt strekkelementene (5).

13. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-12, karakterisert ved at et antall strekkelementer (5) plasseres i stilling i lengderetningen rundt oppdriftskjernen (1), før databærerlaget opprettes.

14. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-13, karakterisert ved at et antall strekkelementer (5) plasseres i stilling rundt oppdriftskjernen (1), innen innermantelen opprettes.