Estudo de caso: cabos em missões subaquáticas

Chad Murdock, Engenheiro de Aplicações, Cortland Company23 abril 2019

O programa GEOTRACES dos EUA é dedicado a coletar oligoelementos e seus isótopos dos oceanos do mundo para fins científicos. Os ambientes de trabalho oceanográfico podem ser duros, portanto, equipamentos duráveis são essenciais para missões subaquáticas bem-sucedidas.

Especialista em cabos eletromecânicos A Cortland fornece equipamentos que são usados por instituições de pesquisa em todo o mundo para ajudar a rastrear e monitorar as mudanças nas condições dos oceanos. Nossa equipe, liderada pelo renomado biogeoquímico Dr. Greg Cutter, professor de Ciências Atmosféricas, Oceânicas, Terrestres e Atmosféricas da Old Dominion University, Virgínia, desenvolveu uma solução oceanográfica para os GEOTRACES dos EUA.

Para suportar os desafios científicos, um cabo adequado deve ser não metálico para atender aos critérios não contaminantes, pois qualquer metal exposto pode interferir na qualidade da amostra de oligoelementos, como ferro e zinco, no momento em que eles retornam à superfície. Uma solução mais leve também permitiria uma amostragem mais profunda do oceano, em comparação com cabos eletromecânicos revestidos de metal, normalmente usados para campanhas. Esses modelos mais antigos de cabos são considerados muito pesados para o guincho dentro de limites de trabalho seguros quando baixados para profundidades de mais de 5.000 metros.

O ideal é que a solução não tenha metal exposto, diminua o peso e implante rapidamente. Também tinha que ser forte o suficiente para lidar com cargas variáveis sob tensão devido ao movimento do navio e ser duradouro. O cabo e o hardware conectado também precisariam suportar mais de 100 implantações por expedição.

O cabo de Cortland já foi usado em mais de 600 implantações de pesquisa oceânica. Ele segura com segurança o peso de 500 quilos de equipamento, incluindo um carrossel de 24 garrafas de amostra de 12 litros. À medida que é baixado através da coluna de água até profundidades de 7.000 metros, ele suporta fatores como temperaturas baixas, flexão, ciclos de tensão, corrosão, abrasão marítima, compressão e até mesmo ataque por vida marinha. Ele deve flexionar e dobrar para lidar com guinchos, correntes marítimas e pressões superiores a 550 bar (55.000 kPa).

Cada cabo fornece a conexão física para conectividade de energia e comunicação em tempo real. Os projetos devem ser rigorosos, e a manufatura chama a atenção para detalhes e processos comprovados.

Ganhos materiais
Os requisitos para amostragem e monitoramento subaquáticos são diversos. Os projetos podem incluir levantamentos sísmicos, estudos de vida marinha e rastreamento de poluição. Os cabos são fabricados de maneira diferente das versões industriais gerais, construção manual para propósitos frequentemente únicos. Notavelmente, Cortland trabalhou com a Escola de Ciência e Tecnologia Marinha da Universidade de Massachusetts para produzir um cabo coaxial elétrico especialmente projetado para realizar um censo de vieiras do Atlântico e com a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional para diminuir a infra-estrutura de implantação e os custos para bóias de aviso de tsunami. Ambos os projetos precisavam de cabos que não estavam disponíveis comercialmente na prateleira para fornecer a proteção, precisão e durabilidade necessárias.

Imagem: Cortland

Para os GEOTRACES dos EUA, um cabo Vectran de 14 mm foi projetado, fabricado e fornecido pela Cortland para a aplicação de pesquisa oceanográfica em águas profundas. O uso do Vectran, uma fibra sintética de alto desempenho, forneceu as propriedades de alta resistência, baixa elasticidade e flexibilidade necessárias como elemento de resistência do cabo.

Dentro do núcleo, a Cortland forneceu fiação elétrica e de comunicação com a capacidade de retransmitir sinais através das profundezas do oceano. Ao redor de toda a construção do cabo havia uma jaqueta externa de poliéster extrudado, resistente à abrasão.

Os materiais utilizados eram fortes, mas leves e flexíveis. O revestimento externo era durável o suficiente para lidar com a atividade de convés e overboarding na embarcação e para suportar possíveis danos causados por mudanças de temperatura, ciclos de tensão e luz ultravioleta.

Esses elementos de proteção permitiam sinais ininterruptos entre a superfície e o carrossel para um monitoramento crucial dos dados em tempo real. O GEOTRACES dos EUA pode monitorar temperatura, pressão, condutividade e outros parâmetros detectados durante o processo de abaixamento, e disparar garrafas de amostra durante a subida. A versão sintética da Cortland foi projetada para ter todas as funcionalidades e capacidades das alternativas de cabos de aço, ainda que com um peso muito mais leve, além de eliminar a contaminação por metais.

Uso futuro
GEOTRACES dos EUA alcançou a capacidade de abaixar o carrossel mais fundo do que nunca sem preocupações de peso. Os pesquisadores podem coletar mais amostras mais rapidamente e praticamente não há risco de contaminação por componentes metálicos expostos.

A organização já usou o cabo personalizado para dezenas de missões, em regiões tão diversas como o Ártico para as águas tropicais da Polinésia. Ele provou ser o ideal para as expedições, realizadas a cada dois anos desde 2008. Está programado para ser implantado novamente em 2021. Quase cabos idênticos estão agora em uso na China, Alemanha, Índia e Antártica.

Aprendemos com a experiência que os cabos usados em ambientes submarinos dinâmicos têm que ser personalizados e construídos para os ambientes adversos específicos que nossos clientes encontram. As propriedades dos membros de resistência sintética e jaquetas externas podem fazer a diferença para expedições científicas, particularmente aquelas realizadas em estruturas de longa distância em locais remotos e com grande custo. Nossas equipes pretendem ser uma parte estendida dessas missões e se orgulhar de seus sucessos também.

Sobre o autor


Chad Murdock é um engenheiro de aplicações líder na Cortland Company. Ele gerencia relacionamentos com contas-chave estratégicas em uma ampla variedade de indústrias para fornecer soluções de cabos eletromecânicos personalizados altamente projetadas. Chad tem experiência em design de produtos mecânicos, fabricação e testes para aplicações de cabos personalizados, desde pesquisa oceanográfica até a indústria aeroespacial. Impulsionado por conhecimentos técnicos e uma abordagem de solução de problemas, ele fornece soluções inovadoras e suporte para clientes em todo o mundo. Ele também tem sido fundamental na promoção de componentes de componentes de resistência sintéticos como parte de soluções de cabos em vez de aço, proporcionando os benefícios da resistência a altas temperaturas, alta relação resistência-peso, excelente resistência a cortes, baixa condutividade elétrica e baixas propriedades de interferência. resistência química.