NO855151L

NO855151L - CABLE FOR POWER OR SIGNAL TRANSFER.

Info

Publication number: NO855151L
Application number: NO855151A
Authority: NO
Inventors: Leonard Mervyn Rogers
Original assignee: Avtaec Ltd
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1986-06-23
Also published as: GB8432511D0; JPS61211908A; EP0186448A3; DK590385A; EP0186448A2; DK590385D0

Abstract

En kabel for overføring av signaler eller effekt fra et fast punkt (18) under sjoverflaten og et annet fast punkt (16)' over sjøens overflatenivå holdes under vedvarende strekkraft mellom de to faste punkter. En sådan strukket eller strammet kabel er hensiktsmessig ved bruk på byggekonstruksjoner til sjøs, slik som produksjonsplattformer eller borerigger.A cable for transmitting signals or power from a fixed point (18) below the sea surface and another fixed point (16) 'above the sea level surface is kept under continuous tensile force between the two fixed points. Such a stretched or tightened cable is suitable for use on offshore construction structures, such as production platforms or drilling rigs.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for overføring av elektriske signaler, optiske signaler, elektrisk effekt eller andre nyttevirkninger gjennom skvettsonen fra et fast punkt under vann til et annet fast punkt over tidevannsnivået på en bunnfast eller flytende konstruksjon, eller eventuelt fra sjøbunnen til et fast punkt over sjøoverflaten. The present invention relates to a method for transmitting electrical signals, optical signals, electrical power or other useful effects through the splash zone from a fixed point under water to another fixed point above the tide level on a fixed or floating structure, or possibly from the seabed to a fixed point above the sea surface.

Bygningskonstruksjoner til sjøs, slik som produksjonsplattformer og borerigger kan under lange perioder og under store deler av året være utsatt for kraftig sjøgang innenfor den så-kalte "skvettsone" som er det området som nås av bølgene i løpet av hele tidevannsperioden. Building structures at sea, such as production platforms and drilling rigs, can for long periods and for large parts of the year be exposed to strong seas within the so-called "splash zone", which is the area reached by the waves during the entire tidal period.

I stormfulle sjøområder, slik som i Nordsjøen, anses det vanligvis at ikke innebygget hjelpeutstyr på byggekonstruksjoner til sjøs og som er påført etter utsleping og plassering sjelden overlever et helt år i skvettsonen. Videre forventes observasjonsomformere, instrumenter, kabelføringer og lignende ikke å overleve den første storm hvis de etterlates festet til bygningskonstruksjonen innenfor denne skvettsone. Dette er et spesielt problem innenfor instrumenteringsområdet, slik som f.eks. ikke destruktiv undersøkelse og sprekkovervåkning, fordi det innebærer at dykkere må sendes ned for å utføre målinger og ta med seg instrumentene tilbake. Dette er meget kostnadskrevende og ubekvemt, enten målingene skal utføres nær skvettsonen eller sjøbunnen p.g.a. været på overflaten og de ytterligere vanskeligheter ved metningsdykking på store dyp. Den oppnådde analoginformasjon overføres vanligvis til måle-instrumentering på et bærefartøy eller en plattform ved hjelp av en kabel. Hvis det er sprekker som skal måles, vil sprekk-dannelser være av størst interesse under det stormfulle og barske vintervær hvor dykking ikke er mulig. In stormy sea areas, such as the North Sea, it is usually considered that auxiliary equipment not built into construction structures at sea and which are applied after being towed out and placed rarely survive a full year in the splash zone. Furthermore, observation transducers, instruments, cable runs and the like are not expected to survive the first storm if left attached to the building structure within this splash zone. This is a particular problem within the field of instrumentation, such as e.g. non-destructive examination and crack monitoring, because it means that divers have to be sent down to carry out measurements and bring the instruments back with them. This is very costly and inconvenient, whether the measurements are to be carried out near the splash zone or the seabed due to the weather on the surface and the additional difficulties of saturation diving at great depths. The obtained analogue information is usually transferred to measurement instrumentation on a carrier vessel or a platform by means of a cable. If there are cracks to be measured, crack formations will be of greatest interest during the stormy and harsh winter weather where diving is not possible.

Det er tidligere gjort forsøk på å anordne overføringskabler til instrumenter ved å feste en føringskanal eller annet utstyr til bygningskonstruksjonens ben, men hvis ikke sådant utstyr allerede inngår i benkappen som et eget konstruksjons- trekk allerede i fremstillingstrinnet, har det alltid lidt den skjebne som allerede er beskrevet. Den foreliggende holdning fra industriens side er da at bruk av permanent overvåkning og annen instrumentering som krever sådanne kabler, vanligvis er upraktisk og at sådant utstyr bare bør anvendes i godt vær. Attempts have previously been made to arrange transmission cables for instruments by attaching a guide channel or other equipment to the legs of the building structure, but if such equipment is not already included in the leg sheath as a separate construction feature already in the manufacturing stage, it has always suffered the fate that already is described. The current position on the part of the industry is then that the use of permanent monitoring and other instrumentation that requires such cables is usually impractical and that such equipment should only be used in good weather.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å over-vinne disse ulemper og kunne anordne en kabel for signal-eller effektoverføring mellom et fast punkt i eller under sjøens overflatenivå og et annet fast punkt over sjøoverflaten, idet oppfinnelsens særtrekk ligger i at nevnte kabel er anordnet mellom de nevnte to faste punkter under tilstrek-kelig strekk til å motstå skade fra bølgene. It is therefore an object of the present invention to overcome these disadvantages and to be able to arrange a cable for signal or power transmission between a fixed point at or below the sea surface level and another fixed point above the sea surface, the distinctive feature of the invention being that said cable is arranged between the aforementioned two fixed points under sufficient tension to resist damage from the waves.

Oppfinnelsen gjelder også en fremgangsmåte for overføring av effekt eller signaler mellom et fast punkt i eller under vannoverflaten og et annet fast punkt over vannoverflaten, idet fremgangsmåtens særtrekk ligger i at det anordnes en effekt-eller signalkabel mellom nevnte to faste punkter og denne kabel holdes under strekk. The invention also applies to a method for transmitting power or signals between a fixed point in or below the surface of the water and another fixed point above the surface of the water, the distinctive feature of the method being that a power or signal cable is arranged between said two fixed points and this cable is held under stretch.

Foreliggende oppfinnelsesgjenstand er egnet for overføring av signaler, effekt eller nyttevirkninger. Elektromekaniske kabler er kjent i og for seg, men er alltid benyttet til å bære eller slepe fartøyer, instrumenter og gjenstander og aldri i de angitte anvendelser. De omfatter vanligvis et sentralt galvanisert ståltau som ledere er viklet omkring. Fig. 1 viser er sådan kabel. I denne figur er det angitt en kabel 1 som omfatter ledere 3 viklet omkring et ståltau 5 og som er omgitt av en isolerende kappe 7. I hver ende av kabelen er det anordnet en strekk- og festehempe 9. Ved de høye strekkverdier som er påkrevet ved de anvendelser som foreliggende oppfinnelse gjelder, vil imidlertid den viste kabel i fig. 1 ikke være egnet for påføring av strekkraft ved føring rundt en trommel eller et gangspill, p.g.a. den store sannsynlighet for at ståltauet vil knuse og skade lederne. Denne kabel kan likevel strekkes ved anvendelse av f.eks. et The subject of the present invention is suitable for the transmission of signals, effects or beneficial effects. Electromechanical cables are known in and of themselves, but are always used to carry or tow vessels, instruments and objects and never in the specified applications. They usually comprise a central galvanized steel rope around which conductors are wound. Fig. 1 shows such a cable. This figure shows a cable 1 which comprises conductors 3 wrapped around a steel rope 5 and which is surrounded by an insulating jacket 7. At each end of the cable there is a tensioning and fastening strap 9. At the high tensile values that are required in the applications to which the present invention applies, however, the cable shown in fig. 1 not be suitable for applying tensile force when guiding around a drum or a walking game, due to the high probability that the wire rope will break and damage the conductors. This cable can still be stretched by using e.g. a

gjenget hakebolt-arrangement.threaded chin bolt arrangement.

Kabelen i henhold til oppfinnelsen omfatter imidlertid fortrinnsvis ledere som er omgitt av ståltråd for å oppta strekkraft. The cable according to the invention, however, preferably comprises conductors which are surrounded by steel wire to absorb tensile force.

En utførelse av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet ved hjelp av et eksempel som er vist i figurene 2, 3 og 4 på vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 2 viser en kabel som er egnet for anvendelse i forbind-else med foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser i oppriss en kabel festet til en byggekonstruksjon i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 er en perspektivskisse av undervannsområdet av en dyp-vannskonstruksjon samt en kabel i henhold til oppfinnelsen. An embodiment of the present invention will now be described with the help of an example shown in figures 2, 3 and 4 of the attached drawings, on which: Fig. 2 shows a cable which is suitable for use in connection with the present invention. Fig. 3 shows a plan view of a cable attached to a building structure according to the present invention. Fig. 4 is a perspective sketch of the underwater area of a deep-water structure and a cable according to the invention.

I fig. 2 er det vist en strekkabel-sammenstilling som omfatter en halvlåst armering 10 av kjent type og en grov vanntett isolerende kappe 12, som hensiktsmessig er av polyetylen eller polyuretan av tykkelse 2 - 3 mm og omgir ledere 14. Ved en øvre ende (på plattformen) ender kabelen i en flammesikker koblingsboks som inngår i trommelen 16 for et gangspill hvor kabelstramningen fastlegges. Ved den nedre ende (undervanns-enden) av kablene er det anordnet et strekkhode 18 som armeringen 10 er forbundet med for strekkpåføring og som lederne er ført gjennom for videre fordeling. Strekkholdet 18 er også en hydrostatisk trykkføler 20 som angir vannhøyden over feste-punktet for å overvåke bølgehøyden. Bruddfastheten for armeringen 10 er fortrinnsvis minst 10 ganger den normal statiske belastning på kabelen (typisk 0,5 metriske tonn) samt tre ganger den maksimale dynamiske påkjenning som den elektromekaniske kabel i sin helhet utsettes for under de verste sjø-gangsforhold, vanligvis 1,5 metriske tonn for en kabel med ytterdiameter 25 mm og som løper fra minus 12 m til pluss 30 m i 12 meters bølger og i orkan med vindstyrke 12. Når det gjelder små kabler for elektriske signaler eller effektover-føring, kan armeringen utgjøres av to eller flere vanlige lengder av passende ståltråd med høy fasthet, alt etter det foreliggende behov for å oppnå det angitte nivå av mekanisk styrke, eller eventuelt en eller flere lengder av helt eller delvis låste tråder. In fig. 2 shows a tension cable assembly comprising a semi-locked armature 10 of a known type and a rough waterproof insulating jacket 12, which is suitably made of polyethylene or polyurethane of thickness 2 - 3 mm and surrounds conductors 14. At an upper end (on the platform ) the cable ends in a flame-proof junction box which is included in the drum 16 for a gangway where the cable tension is determined. At the lower end (underwater end) of the cables, a tension head 18 is arranged to which the reinforcement 10 is connected for tension application and through which the conductors are passed for further distribution. The tensile support 18 is also a hydrostatic pressure sensor 20 which indicates the water height above the attachment point in order to monitor the wave height. The breaking strength of the reinforcement 10 is preferably at least 10 times the normal static load on the cable (typically 0.5 metric tons) as well as three times the maximum dynamic stress to which the electromechanical cable as a whole is exposed under the worst sea-going conditions, usually 1.5 metric tonnes for a cable with an outer diameter of 25 mm and which runs from minus 12 m to plus 30 m in 12 meter waves and in a hurricane with wind force 12. In the case of small cables for electrical signals or power transmission, the reinforcement can be made up of two or more ordinary lengths of suitable high tenacity steel wire, depending on the present need to achieve the specified level of mechanical strength, or possibly one or more lengths of fully or partially locked wires.

Kabelen er festet til vedkommende byggekonstruksjon på følgende måte. The cable is attached to the relevant building structure in the following way.

Strekkholdet på undervanns-siden er festet til konstruksjonen på et sikkert,lite utsatt punkt under vannoverflaten f.eks. til et rørformet tverrstag, ved anvendelse av en passende løkke av plastmaterialene"terrylen" eller "nylon",eller eventuelt metall (fortrinnsvis bløtt stål for samsvar med byggestrukturens påførte katodiske korrosjonsbeskyttelse) for-skynt med ring og koblingsbøyle eller festet direkte til et hensiktsmessig sveisepunkt på konstruksjonen, eller eventuelt til en separat forankring på sjøbunnen. Dette er anskuelig-gjort i fig. 3 som viser et bæreben 22 og et tverrstag 24 for en byggekonstruksjon, to kabler la, lb, hvorav den første er forbundet direkte med et passende ekstra sveisepunkt på benet 22 og den annen er festet til tverrstaget ved hjelp av en løkke 26 med en festebøyle 28. Fig. 3 viser også fire ledere 14 som fører til akustiske omformere 30 på vedkommende bygge-struktur samt et kabelbånd 32 for å holde fast lederne 14. The tensile strength on the underwater side is attached to the construction at a secure, slightly exposed point below the water surface, e.g. to a tubular cross member, using a suitable loop of the plastic materials "terrylene" or "nylon", or optionally metal (preferably mild steel to comply with the applied cathodic corrosion protection of the building structure) provided with a ring and coupling bracket or attached directly to a suitable welding point on the structure, or possibly to a separate anchorage on the seabed. This is made visible in fig. 3 showing a supporting leg 22 and a cross member 24 for a building structure, two cables la, lb, the first of which is connected directly with a suitable additional welding point on the leg 22 and the second is attached to the cross member by means of a loop 26 with a fixing bracket 28. Fig. 3 also shows four conductors 14 leading to acoustic converters 30 on the relevant building structure as well as a cable tie 32 to hold the conductors 14 in place.

Disse omformere 30 er hensiktsmessig av den type som er beskrevet i den samtidig innleverte ansøkning nr. 85.5150. These converters 30 are suitably of the type described in the simultaneously filed application no. 85.5150.

Kabelen strammes så på overflatestedet ved hjelp av sin stram-ningstrommel. Arbeidsstrekket i kabelen bestemmes av kabel-kombinasjonens elastisitetsmodul slik at ingen av deliledere som inngår i kabelen ved noe tidspunkt utsettes for belast-ninger over 30% av deres elastisitetsgrense, den største for-lengelse av kabelen under strekk når den påvirkes dynamisk, fortrinnsvis mindre enn eller omtrent lik 1000 mm, samt den maksimalt tillate belastning av festepunktene. For å unngå sannsynlig skade på byggekonstruksjonen som en følge av mis-bruk eller uhell, er kabelen enten utført for å svikte først eller også er stramningsinnretningen konstruert for å fri-gjøre kabelen når en forut bestemt maksimalt tillatelig strekkraft overskrides. Den normale statiske belastning på strekkabelen vil i drift vanligvis være 500 til 1000 kp for anvendelser som omfatter ,lys - ^signalkabler (ytterdiameter 25 mm). The cable is then tightened at the surface location using its tensioning drum. The working tension in the cable is determined by the cable combination's modulus of elasticity so that none of the component conductors included in the cable are at any time exposed to loads exceeding 30% of their elastic limit, the greatest extension of the cable under tension when it is dynamically affected, preferably less than or approximately equal to 1000 mm, as well as the maximum permissible load of the attachment points. To avoid possible damage to the building structure as a result of abuse or accidents, the cable is either designed to fail first or the tensioning device is designed to release the cable when a predetermined maximum permissible tensile force is exceeded. The normal static load on the extension cable in operation will usually be 500 to 1000 kp for applications that include light - ^signal cables (outer diameter 25 mm).

Under forhold som krever store kabellengder, slik som dyp-vannsinstillasjoner, opprettes hensiktsmessig et "knutepunkt" på et sikkert sted nær overflaten ved å trekke strekkabelen til et passende konstruksjonselement ved hjelp av en fritt-glidende lavfriksjonsring på kabelen. Dette er vist i fig. 4. På denne måte kan toppforskyvningen begrenses til 1000 mm uten at for stor stramning er påkrevet. In conditions requiring long cable lengths, such as deep-water instillations, a "hub" is conveniently created at a safe location near the surface by pulling the tension cable to a suitable structural member by means of a free-sliding low-friction ring on the cable. This is shown in fig. 4. In this way, the top displacement can be limited to 1000 mm without excessive tightening being required.

Når det gjelder undersjøiske produksjonsinstallasjoner, vil foreliggende strekkabelmetode tillate rask montering av omformere samt medføre høy sikkerhet og rask dataoverføring fra sjøbunnen til overflaten. When it comes to subsea production installations, the current stretch cable method will allow fast installation of converters as well as high security and fast data transfer from the seabed to the surface.

Strekkabelmetoden tillater videre anvendelse av fiberoptiske kabler for signal- og laveffektsoverføring, hvilket i høy grad forbedrer signalhastighet og signalkvalitet ved dataoverføring over en kommunikasjons-navlestreng. The stretch cable method further allows the use of fiber optic cables for signal and low-power transmission, which greatly improves signal speed and signal quality when data is transmitted over a communication umbilical cord.

Det vil naturligvis forstås at foreliggende oppfinnelse bare er blitt beskrevet ved hjelp utførelseseksempler, således at forskjellige detaljmodifikasjoner kan utføres innenfor oppfinnelsens ramme. It will of course be understood that the present invention has only been described by means of exemplary embodiments, so that various detailed modifications can be carried out within the scope of the invention.

Claims

1. Cable for the transmission of signals or power and which is arranged between a fixed point at or below water level as well as

another fixed point above the relevant water surface, characterized in that the cable is under tension between said two fixed points.

2. Cable as specified in claim 1, characterized in that said second fixed point is arranged on a building structure at sea.

3. Cable as specified in claim 1 or 2, characterized in that the cable's static tensile force is from 500 to 1000 kp, while its greatest displacement in the direction of wave movements is less than 1000 mm even under difficult weather conditions.

4. Cable as specified in requirements 1-3, characterized in that it comprises one or more conductors reinforced by wire that extends over the entire length of the cable.

5. Cable as specified in claim 4, characterized in that said wire encloses the conductors in screw winding.

6. Cable as specified in claim 4 or 5, characterized in that it is connected in said one fixed point to a tension head by means of said wire, as the said tension head is arranged to protect the conductors around this one fixed point.

7. Cable as specified in claim 5, characterized in that equipment for coiling and tightening the cable is connected to said second fixed point.

8. Cable as specified in claims 1-7, characterized in that it further includes equipment to maintain a fixed static tensile force in the cable as well as to release the cable when a predetermined tensile force value is exceeded.

9. Cable as stated in claims 1-8, characterized in that said conductors are optical fibers.

10. Method for transmitting power or signals between a fixed point at or below a water surface and another fixed point above the relevant surface, characterized in that a cable is arranged for the transmission of said power or signal between the two fixed points and the cable is held under tensile stress.

11. Procedure as specified in claim 10, characterized in that said second fixed point is arranged on a building structure at sea.