90 / 108
EuroWire – Maggio 2009
88
articolo tecnico
Cavi ROV per alte profondità
A cura di Jarrett S Shinoski Research & Development, CommScope Claremont, NC;
Dave Weaver e Tom Tolman Oceaneering International Inc, Hanover, MD
Sommario
Il cavo ROV per alte profondità ha cambiato
definitivamente il mondo dell’esplorazione
sottomarina in acque profonde. Grazie
a questa tecnologia, esploratori e storici
possono studiare gli interni di relitti come
il Titanic e il Bismarck. Questo cavo unico
nel suo genere, è stato utilizzato come
collegamento di comunicazione fra l’operatore
e due speciali veicoli subacquei filoguidati
denominati ROV (Remotely Operated Vehicle)
per alte profondità e il sistema ibrido AUV
(Veicolo subacqueo autonomo)/ROV. Questo
cavo presenta un diametro di 900 micron e
trasmette informazioni da e verso il sistema
telemetrico a fibre ottiche mediante una
sola fibra. La tecnologia ROV è stata
originariamente sviluppata da Mike Cameron
della società Dark Matter LLC nel 1999.
Mike Cameron ed il fratello James Cameron
utilizzarono questa tecnologia nei film
documentaristici prima che fosse acquistata
da Oceaneering International nel gennaio
2005. Oceaneering intende aumentare la
commercializzazione di questa tecnologia
utilizzando le straordinarie potenzialità dei
ROV sia per applicazioni come l’ispezione di
attrezzature sottomarine e il monitoraggio
della sicurezza nei porti, sia per missioni di
ricerca e di salvataggio.
I sistemi ROV di Oceaneering sono
rivoluzionari ed hanno segnato una svolta
fondamentale nella progettazione di questi
veicoli subacquei. I due sistemi ROV sono
unità autonome equipaggiate di proprie
batterie per l’alimentazione dell’energia e
di un sistema di svolgimento del cavo per
le telecomunicazioni. Un veicolo ROV tipo
trasmette l’energia e i comandi tramite un
cavo di grandi dimensioni, che delimita
il percorso del veicolo e la profondità di
penetrazione all’interno del relitto. Inoltre,
questo cavo viene generalmente svolto a
partire dall’unità di controllo tramite una
bobina di grandi dimensioni.
Siccome il cavo a fibre ottiche non è
recuperabile, i ROV di Oceaneering hanno
una capacità straordinaria di passare
attraverso le cavità senza alcuna limitazione
nei punti di ingresso ed uscita, né per quanto
riguarda la profondità di penetrazione
in una cavità. Il cavo per i ROV destinati
all’impiego in acque profonde conferisce
a questi sistemi un vantaggio competitivo.
Lo svolgimento del cavo avviene tramite un
sistema di svolgimento meccanico brevettato,
incorporato nel sistema ROV, che elimina
la necessità di un anello collettore per fibre
ottiche. Il sistema ROV per alte profondità
contiene circa 600 metri di questo cavo molto
sottile da 900 micron, mentre il sistema ibrido
AUV/ROV ne contiene 2000 metri.
Questo cavo contiene una fibra ottica,
speciali elementi di rinforzo ed olio. La fibra
ottica è una fibra monomodale tradizionale
del diametro di 255 micron, utilizzata per il
controllo e il feedback. Gli elementi di rinforzo
contribuiscono a migliorare il controllo della
tensione e la durata del cavo. L’olio conferisce
al cavo proprietà di incompressibilità fino a
profondità di 6.100 metri (20.000 piedi).
Il rivestimento esterno è costituito da una
speciale miscela di polimeri utilizzata per
ottenere una corretta galleggiabilità del cavo
nella colonna d’acqua. I ROV sono così piccoli
e contengono una tale quantità di cavo
che un cavo non correttamente equilibrato
danneggerebbe seriamente i comandi di
galleggiamento.
Questo cavo è stato qualifica to utilizzando
sia procedure di prova standard, sia metodi
di prova completamente nuovi. Sono state
collaudate le prestazioni meccaniche ed
ecologiche ed il cavo è stato sottoposto
ai più rigidi requisiti di tre norme diverse:
ANSI/ICEA S-87-640-2006, GR-20-CORE e EN
187105. Per avere una visione più chiara delle
sue prestazioni, il cavo è stato sottoposto ad
una prova di cedimento conformemente alle
direttive delle specifiche.
Inoltre, sono stati sviluppati numerosi test
personalizzati per prevedere l’affidabilità di
questo cavo. Oceaneering ha utilizzato un
particolare banco di prova per la pressione
idrostatica per simulare la pressione sul
cavo alle massime profondità oceaniche.
Inoltre,
Oceaneering
ha
creato
un
requisito di galleggiamento per ottenere il
galleggiamento corretto. Un test specifico
per l’attorcigliamento (termine marino per la
deformazione o attorcigliamento ad occhiello)
è stato creato da CommScope per valutare
le prestazioni di attorcigliamento di ciascun
cavo. Dai risultati di queste prove il cavo di
Oceaneering è apparso come il migliore cavo
possibile per le sue specifiche applicazioni.
1 Introduzione
Il cavo ROV per alte profondità è stato valutato
sia dal produttore che dall’utilizzatore finale
in due diverse, sebbene simili, applicazioni.
Questo cavo speciale era già in uso per i
sistemi ROV per alte profondità, ma doveva
essere ottimizzato per ottenere delle buone
prestazioni per una nuova applicazione.
Questa nuova applicazione è rappresentata
dal sistema ibrido AUV/ROV caratterizzato
dalle prestazioni di un veicolo subacqueo
autonomo e di un ROV tradizionale. Sono state
effettuate numerose prove di cablaggio, prove
di laboratorio e prove sul campo per realizzare
una struttura più adeguata del cavo.
2 Struttura del cavo
2.1 Requisiti del cliente
Oceaneering
ha
richiesto
una
nuova
concezione di cavo che contenesse una sola
fibra ed un diametro di circa 900 micron.
Da questa invenzione è nato il cavo ROV per
alte profondità di terza generazione.
2.1.1Cavo di prima generazione
Il cavo di prima generazione era un cavo di 2
fibre composto da due fibre multimodali con
un diametro complessivo di circa 1,4mm.
Una fibra era destinata alla trasmissione delle
informazioni al ROV (per controllare il ROV)
e l’altra per le informazioni inviate dal ROV
(feedback tramite video in diretta). Questo
cavo conteneva numerose terminazioni
di elementi di rinforzo per aumentare la
resistenza alla trazione. Successivamente,
l’équipe di Oceaneering sostituì i sistemi a fibre
ottiche in modo che potessero trasmettere
informazioni bidirezionalmente tramite una
sola fibra anziché tramite due fibre separate.
2.1.2Cavo di seconda generazione
Pur mantenendo ancora lo stesso diametro
per la compatibilità meccanica, questo cavo
di seconda generazione conteneva una fibra
singola. Il cavo aveva sempre un diametro di
1,4mm, ma era equipaggiato con una guaina
di protezione aggiuntiva. Fra i due strati del
rivestimento, vi era uno strato di elementi
di rinforzo per una maggiore resistenza alla
trazione e all’abrasione.
Sia i cavi di prima generazione che quelli di
seconda generazione non presentavano alcun
requisito di galleggiamento; dovevano solo
garantire l’immersione in profondità.
2.1.3Cavi ROV per alte profondità
Questa terza generazione di cavi differiva dalle
precedenti due generazioni per le seguenti
caratteristiche di perfezionamento:
Diametro inferiore – Le dimensioni
1
di questo cavo erano quasi la metà
delle due precedenti versioni, consen-
tendo una bobina più compatta, e
conseguentemente una struttura del ROV
più piccola o tratti di cavo potenzialmente
più lunghi
Galleggiabilità neutra – Questo cavo
2
è stato realizzato con un rivestimento
costituito da una miscela di polimeri,
ovvero due diversi tipi di materiali
uniti per conferire al cavo proprietà di
galleggiabilità neutra
Maggiore resistenza all’attorcigliamento
3
– Questo cavo aveva una maggiore
possibilità di eliminare situazioni di
deformazione ad elevate tensioni rispetto
alle versioni precedenti grazie ad un
rivestimento molto più rigido