NO852105L

NO852105L - Sveipekabel

Info

Publication number: NO852105L
Application number: NO852105A
Authority: NO
Inventors: Karl T Feldman Jr
Original assignee: Gould Inc
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1985-05-28
Also published as: WO1985001611A1; IT8448914A1; JPS61500139A; EP0159335A1; US4508934A; IT1199196B; EP0159335A4; IT8448914A0

Description

Eveipekabel

Teknisk område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører marine kabler, særlig marine sveipekabler.

Teknikkens stilling

Ved marine anvendelser, såsom minesveiping, er det ønskelig

å lede elektriske strommer med høyt amperetall gjennom en sveipekabel som slepes gjennom vannet. I 2R-oppvarming som skyldes strømmene med høyt amperetall forårsaker nedbrytning av isolasjonen på de elektriske ledere og står som en hindring for bedre minesveiping, som nødvendiggjør vesentlig høyere strømstyrker enn de som kjente minesveipingskabler tåler.

Slike sveipekabler må dessuten kunne flyte, og derved ha en densitet på mindre enn ca. 0,95, og motstå strekkpåkjenninger. Dessuten er det nødvendig å unngå avskraprring av den utvendige overflate på kablene, noe som kan oppstå vad sleping av kablene.

Det er videre nødvendig å sørge for høy elektrisk motstand mellom de elektrisk ledende elementer og det omgivende sjøvann.

Dessuten er det nødvendig å gjøre kabelens størrelse minst mulig, fortrinnsvis slik at den har en diameter på høyst 10,2 cm.

Selv om økning av diameteren i de enkelte elektriske ledere bevirker reduksjon av motstanden og derved I 2R-oppvarmingseffekten, har de ovenfor diskuterte krav til flyteevne og diameter generelt gjort denne løsning ineffektiv.

En annen løsning vil være å øke varmeledningsevnen og redusere tykkelsen på overtrekket eller omfletningen på kabelen. Men avskrapningsproblemet er en alvorlig hindring for denne løsning.

En annen mulig løsning er å anvende elektriske ledere av andre materialer som har lavere elektrisk motstand pr. vektenhet. Et slikt materiale er en lett, godt ledende polymer, såsom plya-cetylen. Men tilgjengelige materialer av denne type er forholds-vis termisk ustabile og byr på tekniske vanskeligheter ved mekanisk bearbeidelse av dem under fremstillingen av kabelen.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en marin sveipekabel for høy strømstyrke hvor et tynt, polymert, isolerende overtrekk er anordnet rundt de elektriske lederledninger for å frembringe høy varmeledningsevne og høy elektrisk motstand. En tykkere, mer slitesterk mantel er anordnet rundt de tilhørende isolerte ledere og en indre kjerne, for beskyttelse av lederne mot avskrapning.

Det er mulig å lede omgivende sjøvann gjennom mantelen for kjøling av de isolerte ledninger ved direkte varmeoverføring til sjøvannet, hvorved det tillates vesentlig høyere amperetall i kabelen uten nedbrytning av isolasjonen.

Nærmere bestemt er det ifølge oppfinnelsen frembrakt en marin kabel som omfatter en langstrakt flytekjerne med en utvendig overflate, langsgående elektriske ledere langs nevnte overflate, isolasjon for elektrisk isolering av lederne, samt en anordning for å hindre avskrapning av isolasjonen, i form av en beskyttende utvendig mantel som omslutter de tilhørende isolerte ledere og kjernen, samt en anordning for å lede sjøvann gjennom mantelen for å bevirke varmeoverføring mellom lederne og det omgivende sjøvann, slik at kabelen har en evne til å overføre varme til det omgivende sjøvann ved en forutbestemt største elektrisk strøm gjennom lederne, valgt slik for å hindre den I R-forårsakete temperaturøkning i lederne og isolasjonen fra å overstige en forutbestemt verdi for forårsaker nedbrytning av isolasjonen.

Kabelen har fortrinnsvis en total densitet på mindre enn

ca. 0,95.

I den vist utførelsesform er mantelen dannet av et porøst, syntetisk harpiksmateriale.

Ifølge oppfinnelsen er mantelen i form av et nett, og som vist kan dette nett være et nett som er snørt sammen rundt enheten av ledninger og kjerne.

Ifølge oppfinnelsen kan sjøvannet bringes i varmeoverførende forbindelse med de isolerte ledere ved hjelp av åpninger i mantelen, med tilstrekkelig tverrsnitt til å muliggjøre strømning av det omgivende sjøvann gjennom den på hensiktsmessig måte til å bevirke den ønskede minimalisering av temperaturøkningen.

Åpningenes størrelse er også avhengig av kravet til slitestyrke hos den ytre mantel, og i den vist utførelsesform har åpningen en størrelse på minst ca. 1 mm, og ikke større enn ca.

4 mm.

Mantelen er fortrinnsvis et tykt, slitesterkt, beskyttende overtrekk.

Isolasjonen av lederne er fortrinnsvis et tynt, elektrisk isolerende overtrekk av ledningene, som sørger for høy varmeover-føring gjennom den slik at varme overføres fra lederne til det omgivende sjøvann.

Et eksempel på et utmerket materiale for anvendelse som den ytre mantel er et nett av høymolekulær polyolefin.

Ifølge oppfinnelsen sørges det for atskillelse av det som bevirker elektrisk isolasjon av lederne og det som bevirker slitestyrke hos kabelen i separate konstruksjonsmessig komponenter som er valgt påforhånd for maksimal varmeoverføringsvirkningsgrad og slitestyrke hos kabelen.

Kabelen ifølge oppfinnelsen er således meget enkel og økonomisk av konstruksjon, men gir likevel vesentlig økning i egenskaper når det gjelder elektrisk strøm innenfor de parametere som er etablert for anvendelser som marine sveipkabler.

Kort beskrivelse av tegningene

Andre trekk og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av det etterfølgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et perspektivriss, delvis i snitt, av et parti av sveipekabelen ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et fragmentarisk perspektivriss derav.

Foretrukket utførelsesform

I den vist utførelsesform av oppfinnelsen som vist på tegningen en kabel 10 i form av en ledende marin kabel for høye elektriske strømstyrker, med endekoplingsklemmer 18, som på hensiktsmessig måte er tilpasset for slik anvendelse som mine-sveipere og lignende.

Kabelen er fortrinnsvis en flytende kabel med en total densitet på mindre en 1 og fortrinnsvis på mindre enn 0,95. For anvendelse ved minesveiping har kabelen fortrinnsvis en ytre diameter på høyst 10,2 cm.

Kabelen er fortrinnsvis anordnet slik at den kan lede høyst strømstyrke i omgivende sjøvann ved temperaturer på opp til ca. 30°C og være fleksibel ved temperaturer ned til -37°C, slik at kabelen kan vikles på vanlige minesveipertromler med diameter på ca. 1,8 m. Kabelen har fortrinnsvis en minimums-brudd belastning på minst 6.800 kg., og evnen til å motstå uten skade en komprim-eringskrav på 1.360 kg. mellom to flate plater som er ca. 15,2 cm lange og som er anbragt på diametralt motstående sider av kabelen.

Som vist på tegningen omfatter kabelen en indre flytekjerne 11 som kan være utstyrt med et aksialt strekkorgan 12, som i den vist utførelsesform omfatter en stål- eller nylonkabel som bevirker den ønskede styrke i lengderetningen hos kabelen.

Elektriske ledere 13 er utstyrt med individuelle isolasjons-overtrekk 14, som er viklet i spiralform rundt kjernens 11 utvendig overflate 15, og en ytre mantel 16 er anbragt rundt enheten av kjerne og isolerte ledere. Konvensjonelle koplingslabber T er anordnet i de motstående ender av kabelen i elektrisk forbindelse med lederne.

Kjernen 11 er dannet av et egnet lett materiale, såsom et syntetisk harpiksskum. I den vist utførelsesform er den utvendige overflate 15 bestandig mot nedbrytning når den er utsatt for sjø-vann. En slik bestandighet kan oppnås ved egnet valg av skumme-materialet for kjernen eller ved egnet behandling av dennes ytter-side på vanlig måte, slik det er velkjent for fagfolk på området.

Ifølge oppfinnelsen omfatter isolasjonen 14 et tynt polyme overtrekk om de individuelle lederledninger 13 slik at det oppnås høy varmeledningsevne gjennom disse. Isolasjonen er valgt slik at den har høy elektrisk motstand, og eksempler på utmerket slikt isolasjonsmateriale er polyolefin og polytetrafluoretylene.

Som nevnt ovenfor er det mulig å føre omgivende sjøvann hurtig gjennom mantelen 16 for effektiv varmeoverføring mellom de elektriske ledere og det omgivende sjøvann, for å holde temper-aturøkningen i lederne og isolasjonen som følge av I 2R-tapene på en forhåndsbestemt, lav verdi for å hindre skade på isolasjonen og oppnå lang levetid for kabelen. Når isolasjonen er en syntetisk, polyolefin- eller polytetrafluoroetyleneharpiks har det vist seg ønskelig å sørge for tilstrekkelig varmeoverføring fra de elektriske ledere til det omgivende sjøvann slik at det opp-rettholdes en temperaturdifferanse på høyst ca. 28°C.

Ifølge oppfinnelsen er det sørget for sjøvannsledende organer i form av åpninger 17 gjennom mantelen, med tilstrekkelig liten størrelse til å muliggjøre opprettholdte slitestyrkeegen-skaper hos mantelen, men som likevel er tilstrekkelig store til

å tillate fri strømning av det omgivende sjøvann gjennom mantelen slik at det bevirkes effektiv kjøling av de elektriske ledere og ønsket opprettholdelse av temperaturøkningen i disse under den forutvalgte, ønskede temperaturdifferanse. I den vist utførelses-form har åpningene gjennom mantelen fortrinnsvis en tverrsnitts-størrelse i området fra 1-4 mm.

Åpningene 17 er jevnt fordelt i mantelen, slik som vist

på tegningen, slik at det oppnås jevn varmeoverføring gjennom denne i kabelens lengde.

I den vist utførelsesform omfatter mantelen et tykt overtrekk utstyrt med perforeringer som danner åpningene 17. Alter-nativt kan kabelens 10 mantel 16 omfatte et nett eller en duk av syntetisk harpiksfiber, såsom Vexar ® , som inneholder høymol-ekulære polyolefinfibrer. Som et alternativ kan mantelen eller nettet 16 være dannet av nylon eller annen egnet syntetisk polyamidharpiks.

Industriell anvendbarhet

Som antydet ovenfor er kabelen 10 på fordelaktig måte tilpasset til anvendelse som marine kabel med høyt amperetall, såsom for minesveiping.

De elektriske ledere kan være konvensjonelle aluminiumledere som et resultat av den gode varmeoverføring fra disse til det omgivende sjøvann og derved minimalisering av I 2R-temperaturøkning som forårsakes av de sterke strømmer som flyter gjennom kabelen. Kabelen er således med fordel innrettet til å tåle vesentlig høyere strømstyrker enn de som kjente minesveipingskabler av denne type er i stand til å tåle.

Det har vist seg at til tross for en økning i kabelens overflateruhet gir en slik kabel, som har en vilkårlig lengde på ca. 134 m, som beveger seg gjennom sjøvannet med vanlig mine-sveipingshastighet ikke noen vesentlig økning av den trekkraft som er nødvendig.

Kabelen har en dielektrisk fasthet på ca. 2.500 V ved 60 Hz-rms, med en isolasjonsmotstand på mer enn 1 megohn med 500V like-strøm påtrykt i ett minutt tvers gjennom den.

Kabelen er således i stand til å tilfredssstille alle vanlige krav til minesveipingsanvendelse og gir likevel en vesentlig bedring i sine strømførende egenskaper.

Den forgående beskrivelse av spesifikk utførelsesformer er bare illustrerende for den videre ramme for oppfinnelsen.

Claims

1. Marin sveipekabel for strømstyrker med høye amperetall, karakterisert ved

en langstrakt flytekjerne med en utvendig overflate langsgående elektriske ledere opptil nevnte overflate isolasjon for elektrisk isolering av lederne, samt en anordning til hindring av avskrapning av isolasjonen, omfattende en beskyttende ytre mantel som omslutter de tilhørende isolerte ledere og kjernen, og en anordning til føring av sjøvann radialt gjennom mantelen for å bevirke varmeoverføring mellom lederne og det omgivende sjøvann, idet kabelen har en total varme-overf øringskapasitet ved en forutbestemt høyeste elektrisk strøm-styrke gjennom lederne, bestemt for å hindre at temperaturøkning som følge av I 2R-oppvarming i lederne overskrider en forutbestemt verdi, som bevirker nedbrytning av isolasjonen.

2. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at isolasjonen er et isolerende overtrekk på hver leder.

3. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den ytre mantel er dannet av en syntetisk harpiks.

4. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at anordningen føring av sjøvann gjennom mantelen er åpninger som er fordelt i mantelen.

5. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den avskrapningshindrende anordning er et nett.

6. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den avskrapningshindrende anordning er et nett fremstilt av en syntetisk harpiks.

7. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den avskrapningshindrende anordning er et nett fremstilt av en syntetisk polyamidharpiks.

8. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den avskrapningshindrende anordning er et nett fremstilt av en syntetisk høymolekulær polyolefinharpiks.

9. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at mantelen har en tykkelse som er vesentlig tykkere en isolasjonens tykkelse.

10. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at isolasjonen er dannet av en syntetisk poly-olef inharpiks .

11. Marin sveipekabel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at isolasjonen er dannet av syntetisk polytet-raf luoretylenharpiks .

12. Marin sveipekabel for strømstyrker med høye amperetall, karakterisert ved en langstrakt flytekjerne med en utvendig overflate langsgående elektriske ledere opptil nevnte overflate isolasjon for elektrisk isolering av lederne, samt en anordning til hindring av avskrapning av isolasjonen, omfattende en porøs, slitesterk beskyttende ytre mantel som omslutter de tilhørende isolerte ledere og kjernen, idet mantelens porestørrelse er valgt til føring av sjøvann radialt gjennom mantelen for å bevirke varmeoverføring mellom lederne og det omgivende sjøvann ved en forutbestemt høyeste strømstyrke gjennom lederne for å hindre at temperaturøkning som følge av I 2R-oppvarming i lederne overskrider en forutbestemt verdi.

13. Marin sveipekabel i samsvar med krav 12, karakterisert ved at porene i mantelen har en tverrsnittsstørrelse på minst ca. 1 mm.

14. Marin sveipekabel i samsvar med krav 12, karakterisert ved at porene i mantelen fortrinnsvis har en tverr-snittsstørrelse på 2 - 4 mm.

15. Marin sveipekabel i samsvar med krav 12, karakterisert ved at mantelen er et nett.

16. Marin sveipekabel i samsvar med krav 12, karakterisert ved at mantelen er et nett som er snørt rundt de tilhørende ledere og kjernen.

17. Marin sveipekabel i samsvar med krav 12, karakterisert ved at isolasjonen omfatter et tynt overtrekk.

18. Marin sveipekabel i samsvar med krav 12, karakterisert ved at isolasjonen omfatter et tynt overtrekk fremstilt av en syntetisk harpiks som er stort'sett ikkenedbrytbar når den er påvirket av sjøvann.

19. Marin sveipekabel i samsvar med krav 12, karakterisert ved at mantelen er dannet av et elektrisk isolerende materiale.