SE457181B - Submarin elkabelinstallation med roerformade uppstyvningselement - Google Patents

Description

4,57 181 10 15 20 25 30 35 2 formas av minst ett skikt av långsträckta metallelement.

En mycket stel armering, som utan några skador kan motstå alla de pâkänningar som uppkommer i kablar,som utläg- ges på ojämna djup, besitter emellertid ej någon sådan flexi- bilitet som räcker för att kunna linda upp kabeln på en trum- ma eller i slingor. Detta medför i själva verket i sig att utläggningsoperationen förhindras.

Dessutom innebär den ovan nämnda förstärkningen och uppstyvningen med armering utmed hela den utlagda kabelns längd i själva verket bortkastade kostnader i relativt många fall eftersom det just är mycket få sträckor som är oregel- bundna utmed sjöbottnen.

En annan lösning kan utgöras av att fasta stöd för- lägges utmed bottnen, på vilka kabeln kan anordnas. Denna lösning kan exempelvis förverkligas genom ett anordnande av flexibla behållare vid lämpliga lägen på bottnen. Dessa behållare fylls därefter med flytande cement som senare stel- nar. Denna teknik, som allmänt användes vid submarina rör- läggningssystem, ger ej så gott resultat i samband med el- kablar på grund av att kabeln i sig saknar styvhet, vilket innebär ett krav på utläggning av ett avsevärt stort antal stöd, liksom på grund av att dessa stöd i sig själv ej ger någon absolut garanti mot att kabeln eventuellt flyttas ge- nom påverkan av undervattensströmmarna på dessa djup.j En ytterligare lösning skulle kunna vara att sjö- bottnen tilljämnas genom nedbrytning av de mer farliga hind- ren. Såsom emellertid lätt kan inses är en sådan lösning som denna varken enkel eller ekonomisk, speciellt då den inne- bär ett undanröjande av långsträckta ytojämnheter av mindre storlek.

Redogörelse för uppfinningen Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att undanröja ovan nämnda nackdelar och icke önskade egenskaper.

I praktiken utgörs ändamålet att förbereda en submarin kabel så att den, när den utlägges på ett ojämnt område i djupet, ej utsättes för någon farlig sträckning, dvs. någon böjning som leder till en bockningsradie som är mindre än den minsta 10 15 20 25 30 35 457 181 3 tillåtna bockningsradien för den typ av kabel som är för handen. Detta ändamål består dessutom i att åstadkomma ett enkelt och ekonomiskt förfarande för att förverkliga denna submarina kabel.

Vad som närmare bestämt utgör objektet för den före- liggande uppfinningen är en submarin elkabel, som omfattar minst en isolerad och avskärmad ledare och ett skyddshölje, vilken kabel placerats i djupet under vatten där såväl jämna som ojämna trakter förekommer. Det karakteristiska är förekomsten av ett rörformat uppstyvningsorgan anordnat runt kabeln vid motsvarande ställen av ojämna trakter, var- vid det rörformade uppstyvningsorganet har större styvhet än styvheten för kabeln.

En föredragen utföringsform för realisation av upp- finningen förutser att det uppstyvande organet utgörs av ett material vars specifika vikt närmelsevis är densamma som för vatten. _ Vad som utgör ett ytterligare ändamål med den före- liggande uppfinningen är ett förfarande för anordnande av ett rörformat uppstyvningsorgan runt en submarin elkabel.

Förfarandet karakteriseras därvid av att det rörformade orga- net monteras under utläggningsoperationen i närheten av kabeln mellan fartygets kabelutläggningstrumma och vatten- ytan. w Föredragna utföringsformer Den föreliggande uppfinningen kommer att närmare framgå av den följande detaljerade beskrivningen som ges i samband med bifogade ritningar, där fig. 1 visar en sträcka av en submarin elkabel en- ligt den föreliggande uppfinningen, utlagd på sjöbotten och försedd med ett rörformat uppstyvningsorgan, fig. 2 visar en sträcka av en submarin elkabel en- ligt den föreliggande uppfinningen, försedd med ett rör- format uppstyvningsorgan som omfattar ett flertal rörformade element, fig. 3 visar ett längdsnitt av en föredragen ut- föringsform för förverkligande av det rörformade uppstyv- 457 181 10 15 20 25 30 35 4 ningsorganet enligt den föreliggande uppfinningen, fig. 4 visar ett tvärsnitt av den föredragna ut- föringsformen av ett element som utgör det rörformade upp- styvningsorganet och fig. 5 visar utläggning av den submarina kabeln enligt uppfinningen.

I fig. 1 visas en sträcka av en submarin elkabel K utlagd på botten B, som utgörs av ojämna och jämna områden OJ resp. J. Kabeln K, som omfattar minst en isolerad och av- skärmad ledare och ett skyddshölje (som även kan vara en armering utförd av lângsträckta metallelement), är i höjd med det ojämna omrâdet OJ försedd med ett rörformat uppstyv- ningsorgan USO begränsat av en första och en andra klämma PKI och PK2. De första och andra klämmorna är pressade på kabelns armering och har en ytterdiameter som är minst lika med ytterdiametern för det rörformade uppstyvningsorganet, så att det sistnämnda icke kan glida utmed kabelns armering.

Enligt den föreliggande uppfinningen besitter det rörformade uppstyvningsorganet större styvhet än kabeln.

Med termen "styvhet" avses här förmågan att motstå de meka- niska deformationerna vid förekomsten av påkänningar och speciellt vid förekommande böjpåkänningar.

Böjningen av det rörformade uppstyvningsorganet är, vid samma påkänningsstorlek, mindre än de för kabeln vid ut- förandet enligt uppfinningen. Med andra ord ger enligt den föreliggande uppfinningen nämnda rörformade uppstyvnings- organ en böjningsradie som i motsvarighet till det ojämna området är större än den minimiböjningsradie som tillåts för själva kabeln. På detta sätt utsätts de element som bil- dar den submarina kabeln (ledare, skärm, isolering och skydds- hölje) icke i något fall för några bockningar som går ut- över säkerhetsgränserna. Dessutom har genom experiment kon- staterats att de bästa resultaten uppnås när den specifika vikten för det material som bildar uppstyvningsorganet väsentligen är lika med den för vatten. Därför föredras plast, såsom exempelvis polyester armerad med fiberglas som redan ger goda mekaniska egenskaper när huvudbelastningarna i glas 10 15 20 25 30 35 457181 5 (fibrerna) är sådana att den specifika vikten ligger omkring 1,5.

Bland metallerna är det endast aluminium, som har en specifik vikt av 2,8 men som avsevärt avtar vid behand- ling med antikorrosiva ämnen, såsom exempelvis bitumener eller liknande ämnen vilka samtliga har en specifik vikt av mindre än 1,00.

Pöreträdesvis uppvisar det rörformade uppstyvnings- organet en större innerdiameter än själva kabelns ytter- diameter. Den senare hålles kvar inuti det rörformade upp- styvningsorganet och koaxiellt med detta medelst speci- ella centreringselement. Mellan kabelns yttervägg och det rörformade uppstyvningsorganets innervägg upprättas så- lunda ett mellanrum som upptas av vatten från omgivningen.

Det vatten som kan strömma in i mellanrummet genom speciella öppningar (exempelvis upptagna i klämmorna PK1, PK2) medger snabb och effektiv bortledning av värme som av- ges av kabeln under dess arbete. Vid tillfällen då det ojämna omrâdet är ganska långt (se fig. 2) är det fördel- aktigt att det rörformade uppstyvningsorganet omfattar ett flertal rörformade element (RE1, RE2, RE3 osv.) anslutna till i serie med varandra medelst förbindningsorgan (F01, som förbinder de varandra närliggande rörformade elementen RE1 och RE2; F02, som förbinder de varandra närliggande rör- formade elementen RE2 och Re3 osv.). Nämnda förbindnings- organ är företrädesvis "kragar" som sammanbinder varandra motstående ändar av efter varandra liggande rörformade ele- ment.

Enligt den föreliggande uppfinningen har varje så- dant rörformat element som ingår i det rörformade uppstyv- ningsorganet större styvhet än själva kabeln. Tack vare detta förhållande kan det rörformade uppstyvningsorganet vara sammansatt av en eller flera rörformade element med samma styvhet i uppstyvníngsorganets mellanparti och vid uppstyvningsorganets ändpartier av ett eller flera rörformade element uppvisande en styvhet som är mindre och progressivt _avtar med början från mellanpartiet, dvs. för att bringa det 457 181 5 10 15 20 25 30 35 6 rörformade uppstyvningsorganet att anta den mest lämpliga formen som är möjlig i den zon som övergår från ett jämnt område till ett ojämnt och följaktligen att kontinuerligt övergå till kabeln som uppvisar lägre styvhet. Av fig. 3 framgår genom ett längdsnitt av en föredragen utförings- form av det rörformade uppstyvningsorganet hur det är sam- mansatt av ett flertal rörformade element (såsom RE1, RE2, RE3, REM) som är anordnade i serie och är avgränsade med en första och andra klämma PK1 och PK2. 'rörformade element är sammansatt av ett första och ett andra skal (10, 10'; 11, 11'; 12, 12' resp, 13, 13') som har C-format tvärsnitt och ringformade korrugeringar (dvs. korru- Vart och ett av dessa geringar som är parallella med nämnda tvärsnitt). Skalen som bildar de rörformade elementen sammanhâlles medelst kragar (såsom P02, F03, PON). Varje krage är sammansatt av en första och en andra kragdel (IU, 1H'; 15, 15' resp. 16, 16') med C-format tvärsnitt och ringformade korruge- ringar (dvs korrugeringar som är parallella med nämnda tvär- snitt) och de är även försedda med anslutningsorgan (ej visade i fig. 3). Det geometriska särdraget för kragdelens korrugeringar är lika med de geometriska särdragen för skalens korrugeringar och är sådant att det passar för innerformen pà kragdelarnas korrugeringar vilka blir till- gängliga (såsom indikeras i fig. 3) vid de yttre nedtryck- ningarna av skalets korrugeringar. ' I Förläggningen och sammankopplingen av de tvâ krag- delar som anordnats runt ytterdelarna av två, varandra mot- stående skal är utförda för att å ena sidan hopkoppla de båda Skalen för att bilda ett rörformat element och å andra sidan för att uppfoga tvâ varandra närliggande skal. Krag- arna F03, PON har enbart den funktionen att de skall sam- gmanhâlla skalen 14, 14' respektive 16, 16' för att bilda de rörformade elementen RE1 och RE4. Kragen P02 har i stället den funktionen att förutom sammanfoga skalen 11, 11' och 12, 12' med varandra även sammankoppla de varandra när- liggande skalen 11, 12 och 11', 12'. För att uppnå detta resultat är det nödvändigt för kragdelarnas 15, 15' korru- 10 15 20 25 30 35 457181 7 geringar att utforma kragen F02 att samtidigt ingripa i ändkorrugeringarna på skalan 11, 11' och 12, 12', som bildar de varandra närliggande rörformade elementen RE2, RE3.

Nämnda första och andra klämmor PK1, PK2 är lika de anordningar som normalt användes för infästning av el- kablarna, skarvningen osv. Vid den föreliggande uppfinningen måste emellertid klämmorna inom förläggningszonen ha en yttre diameter som är minst lika med ytterdiametern på de rörformade elementen, så att de sistnämnda hindras från att glida utmed kabeln.

I själva verket är innerdiametern på varje rör- format element i motsvarighet till korrugeringarnas dalar större än kabelns ytterdiameter. Mellan kabelns yttervägg och de rörformade elementens innervägg föreligger följakt- ligen ett mellanrum 18 som utfylles med vatten från om- givningen.

Kabeln kvarhålles inuti de rörformade elementen och koaxiellt med dessa, medelst centreringselement 19, som i mer enkla fall kan utgöras av utskott på innerväggen av de skal som bildar de rörformade elementen. Nämnda centre- ringselement mäste uppgå till ett antal som stöder kabeln uppstyv- de vara så att dess läge blir koaxiellt med det rörformade ningsorganet utmed hela dess längd. Dessutom måste försedda med öppningar 19' som medger att vattnet kan röra sig inuti mellanrummet 18. Vattnet kan strömma in i mellanrummet 18 via öppningarna 17, 17' som är upptagna i respektive klämma PKl, PK2.

Användningen av rörformade element försedda med korrugeringar (särskilt men ej uteslutande ringformade) säkerställer att man uppnår vissa praktiska fördelar. I första hand säkerställer det ett erhållande av ett rörformat element som besitter god mekanisk motståndskraft, såväl med avseende på höjning som på tryck. Detta kännetecken är nödvändigt vid stöd av områden där kabeln är "upphängd".

I andra hand säkerställer det ett utförande med seriekoppling av efter varandra kommande rörformade element på ett sätt som är ytterst enkelt och snabbt. Materialet 457181 10 15 20 25 30 35 8 som ingår i de rörformade elementen och nämnda kragar kan vara av olika slag. En föredragen lösning är (för såväl de rörformade elementen som kragarna) såsom angivits ovan ut- nyttjandet av polyester som armerats med fiberlgas med spe- cifik vikt i storleksordningen 1,5. Styvheten för varje rörformat element kan ändras enligt särskilda krav genom val av sammansättningen på hartsen, tjockleken på det rör- formade elementet och de geometriska särdragen för korruge- ringarna samt en begränsad vikt som bidrar till att under- lätta utläggningsoperationen såsom beskrivs senare. De för- hållanden som måste respektiveras enligt den föreliggande uppfinningen är att varje rörformat element måste uppvisa större styvhet än kabeln.

Ett annat sätt att öka styvheten för det rörformade uppstyvningsorganet, som omfattar ett flertal rörformade element, utgörs av överlagring av två eller flera skikt av rörformade element som ligger i serie, dvs i praktiken två eller flera skalskikt. Företrädesvis är detta utfört på så sätt att skalen i varje skikt resultatmässigt staplas i längdavseende med avseende på det underliggande skiktet och representerar ett tvärsnittsplan vinkelrätt mot tvär- snittsplanet för skalen i det underliggande skiktet.

I fig. M återges i tvärsnitt enligt linjen I - I i fig. 3 den submarina elkabeln försedd med rörformigt upp-_ styvningsorgan. Speciellt kan den föredragna formen av utförandet på kragen F03 ses. Denna krage omfattar två krag- delar lk, 14' vid sina ändar är försedda med utskjutande delar 20, 20', som vardera har ett C-format tvärsnitt och resp. 21, 21'. Dessa utskjutande delar har genomgående hål som tack vare de mot varandra vända kragdelarna kan genom- gås av organ för förbindning av de utskjutande delarna med varandra (exempelvis skruvar med muttrar 22, 22'), Dessa utskjutande delar och förbindningsorgan omfattar organ för hopkoppling av kragdelarna.

I fig. 5 återges schematiskt utläggningen av en submarin elkabel som är försedd med ett rörformat uppstyv- ningsorgan enligt den föreliggande uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 457 181 9 Närmare bestämt ses kabeln K under utläggning på bottnen B, där det förekommer en jämn sträcka J och en ojämn sträcka OJ. Kabeln K passerar efter att ha dragits bort från spolen S, som ligger på bryggan på ett fartyg F, över utläggningshjulet U och sjunker pä grund av tyngd- kraften mot bottnen B. Kabeln K är försedd med ett rörformat uppstyvningsorgan som svarar mot den sträcka som är avsedd att utläggas på den ojämna delen OJ av bottnen B. Enligt den föreliggande uppfinningen är det rörformade uppstyv- níngsorganet påmonterat runt kabeln under själva utlägg- ningsoperationen på den del av kabeln som är belägen mellan utläggningshjulet U mfiivattenytan A.

Förfarandet för att genomföra denna operation är speciellt enkel och snabb när det rörformade uppstyvnings- organet är av den typ som beskrivs i fig. 3 och U och då följande arbetssekvenser beaktas.

- Den första klämman PK1 fastlåses på kabelns skyddshölje; - I kontakt med den första klämman anbringas runt kabeln ett första och ett andra skal som hopkopplas för att bilda det rörformade elementet RE1; - Kragen F01 är utformad att omge den utskjutande del av det rörformade elementet RE1 som står i kontakt med den första klämman; - Runt kabeln, vid den utskjutande del som ligger motsatt det rörformade elementet RE1, placeras två andra mot var- andra vända skal för att bilda det rörformade elementet Rsz; - Kragen F03 är utformad att omge de utskjutande delarna av de efter varandra belägna rörformade elementen RE1 och RE2; - Upprepad påmontering av ett flertal rörformade element och kragar genomförs för erhållande av ett rörformat uppstyvningsorgan av önskad längd; - En krage (ej visad i fig. 5) utformas att omge den fria änden av det sista rörformade elementet; ~ En andra klämma (ej visad i fig. 5) fastlàses på kabelns skyddshölje. 457 181 10 15 20 25 10 Såsom redan angivits har det rörformade uppstyvníngs- organet enligt den föreliggande uppfinningen en större styv- het än styvheten för kabeln. Detta innebär att varje rör- format element som bildar det rörformade uppstyvningsorganet har en större styvhet än kabeln. Med upprätthållande av detta förhållande kan det rörformade uppstyvningsorganet ut- formas med ett flertal rörformade element som samtliga har samma styvhet, men även av ett flertal rörformade element som vardera har avvikande styvhet.

En praktisk utformning, som är särskilt lämplig och effektiv, utgörs av ett eller flera rörformade element med samma styvhet anordnade som en mittdel medan ett eller flera rörformade element med mindre styvhet och med en styvhet, som progressivt avtar med avståndet från mittdelen, är an- ordnade som änddelar. På detta sätt kommer det rörformade uppstyvningsorganet att ge en större flexibilitet i änd- delarna än i mittdelen. Denna faktor medger att själva det rörformade organet blir anpassbart till det mest lämpade för den zon som kan föreligga mellan ojämna sträckor och jämna sträckor och därmed medföra en kontinuerlig övergång till kabeln som har en mindre styvhet.

Ovan har enbart som exempel beskrivits vissa prak- tiska utföringsformer av submarina elkablar enligt den före- liggande uppfinningen för att påvisa vad som avses inbe- gripet i uppfinningstanken och det bör inses att många varia- tioner kan förekomma inom uppfinningens ram.

Claims (4)

5 10 15 20 25 30 35 11 457 181 PATENTKRAV

1. Submarin elkabelinstallation avsedd för sjöbotten (B) med såväl plana områden (J) som ojämna områden (OJ), varvid kabeln (K) vid sträckning över ojämnt område (OJ) uppvisar ett flertal rörformade uppstyvningselement (RE1, RE2, RE3, REü), som är hopkopplade serievis till varandra och anord- nade runt den del av kabeln som sträcker sig över det ojämna området så att kabeln ej kommer i kontakt med det ojämna området (OJ), och varje uppstyvningselement innefattar ett 'första skal (10) som är förbundet med ett andra skal (10'), vilka båda skal har C-formade tvärsnitt, k ä n n e t e c k- n a d av att varje rörformat uppstyvningselement (RE1, RE2, RE3, Ríä) uppvisar inre och yttre ytor med första ringfor- made korrugeringar samt vid sina ändar är förbunden med kragar (FÛ2), vilka uppvisar inre och yttre ytor med andra korrugeringar vilka är anpassade till de första korrugering- arna, varvid varje krage (F02) är utformad av en första krag- del (14) förbunden med en andra kragdel (14'), vilka båda kragdelar har C-formade tvärsnitt, samt av att de rörformade uppstyvningselementserierna vid sina båda ändar är förbundna med kabeln (K) medelst en första och en andra klämma (PK1, PK2) samt en första och en andra anslutande krage (F03, FOA).

2. Kabelinstallation enligt patentkrav 1, k ä n n e- t e c k n a d av att de rörformade uppstyvníngselementen (RE1, RE2, RE3, REQJ är utförda av glasfiberarmerad poly- ester. '

3. Kabelinstallation enligt patentkrav 1, k ä n n e- t e c k n a d styvningselement är utformad med centreringsorgan (19) som av att den inre ytan på varje rörformat upp- håller kabeln (K) koaxiell med det rörformade uppstyvnings- elementet.

4. Kabelinstallation enligt patentkrav 3, k ä n n e- t e c k n a d av att eentreringsorganen (19) och de första och andra klämmorna (PK1; PKZ) uppvisar öppningar (19', 17, 17') så att vatten kan strömma in i och ut ur de rörformade upp- styvningselementen (RE1, RE2, RE}, RE4).