الدور الحاسم للثراس في تركيب وصيانة المركبات الفرعية

وتشكل الكابلات الفرعية العمود الفقري غير المرئي للعالم الحديث، حيث تنقل أكثر من 95 في المائة من حركة الاتصالات الدولية وربط القارات بالوصل عبر الإنترنت، والمعاملات المالية، ونقل البيانات، ونقل الطاقة، وتخترق هذه الكابلات بعض أكثر البيئات النائية والصعبة على الأرض، من السهول الآتيجة في المحيط الأطلسي إلى الرفوف القارية الصخرية في المحيط الهادئ، وتضع وتحافظ على هذه الشبكة الواسعة النطاق التي تتطلب قدرا من الدقة.

وقد حولت نظم التكرير عملياتها الفرعية عن طريق توفير الرقابة الدقيقة اللازمة لوضع الكابلات على طول الطرق المحددة سلفا، وتجنب الموائل الحساسة، وإجراء الإصلاحات في التيارات التي لا يمكن التنبؤ بها، وبدونها، فإن صناعة الكابلات الفرعية الحديثة التي تربط كل قارة وتدعم تريليونات الدولارات في النشاط الاقتصادي اليومي، ستكون مستحيلة، وتستكشف هذه المادة التكنولوجيا والتطبيقات وتطور أجهزة الصيانة في المستقبل في سفن الترسبات الفرعية.

Understanding Thruster Systems in Subsea Vessels

فالأدوات الصاعدة هي أجهزة الدفع الإضافية التي تُقام على مجموعة من السفن التي تولد دفعاً جانبياً أو رأسياً أو محركات، مما يسمح للسفن بالتحرك على جانب الطريق أو التناوب أو الاحتفاظ بموقع ثابت دون الاعتماد على المحركات الرئيسية أو السجادات، وفي سفن الكابلات الفرعية، لا تكون أجهزة الدفع مناسبة؛ فهي ضرورة لعملية دينامية قريبة من وضع الهياكل الأساسية الآمنة.

كيف يعمل (ثيرستر)

ويتكون محرك الدفع من مدفع مدفع مزود بجهاز أو نواة يقوده محرك كهربائي أو نظام هدروليكي، وبإرشاد تدفق المياه، ينتج الدافع قوة في اتجاه محدد، وعندما يتم تنسيق الدافعات المتعددة من خلال نظام دينامي لتحديد المواقع، يمكن للسفينة أن تحافظ على موقعها في غضون بضعة أمتار حتى في تيارات قوية أو رياح أو موجات.

وقد أصبحت نظم المراقبة التي تدير صفائف المحركات أكثر تطورا، حيث تضم مدخلات من النظم العالمية لسواتل الملاحة، ومرسلات مستجيبة للوضع الصوتي في قاع البحار، ووحدات مرجعية غير مباشرة، وتحسب هذه النظم باستمرار أجهزة الدفع اللازمة للحفاظ على موقعها أو اتباع مسار كابل مبرمج مسبقا، مما يجعل من التعديلات في الوقت الحقيقي مئات المرات في الثانية.

أنواع الرواسب المستخدمة في سفن القداس الفرعية

وتستخدم سفن تركيب وصيانة الكابلات الفرعية عادة مزيجا من أنواع الدفع لتحقيق كامل نطاق الحركة المطلوبة لعملها المتخصص، ويمنح كل نوع مزايا متميزة تبعا للسيناريو التشغيلي.

Azimuth Thrusters

فأجهزة الدفع الزموثي هي أجهزة تشغيل السفن الحديثة التابعة للسفن، وعلى عكس أجهزة الدفع الثابتة، يمكن لهذه الوحدات أن تتناوب 360 درجة كاملة، مما يتيح للمشغل توجيه أي اتجاه دون تغيير توجه السفينة، وهذه القدرة الشاملة ذات الأهمية الحاسمة بالنسبة للوضع الدينامي، ووضع الكابلات، وحفظ المحطة في ظروف بحرية متغيرة، ويمكن أن تُثبت أجهزة الدفع الأزميتة تحت الحد الأدنى من المحركات.

في تركيب الكابلات، محركات الزموث تمكن السفينة من الحفاظ على عنوان دقيق بينما يتم تغذية السلك من خلال مظلة على المؤخرة أو من خلال مركب قمر، القدرة على تعديل ناقلات الدفع بدون تغيير مسار السفينة يعني أن الكابل يمكن أن يوضع على طول طريق منحني دون إدخال توترات أو تآكلات مدمرة، وأجهزة الشحن الرئيسية مثل فان أورد وبوسكاسليس تجهز أساطيل الدفع المتعددة.

باور و ستيرن ثراس

وتوفر محركات القاذفات، التي تُقام في الأنفاق المقابلة بالقرب من السفينة، قوة جانبية لتعديلات تحديد المواقع بدقة، وتؤدي محركات القاذورات وظيفة مماثلة في الخلف، وفي حين أنها لا توفر القدرة الكاملة على الدفعات الزمودية التي تبلغ 360 درجة، فإنها فعالة للغاية بالنسبة للسجون الصغيرة وكثيرا ما تستخدم بالاقتران مع وحدات الزامية للحفاظ على محطة في مناورات متعددة الأجناس.

وخلال عمليات الصيانة، تكون مدافع القوس ذات قيمة خاصة بالنسبة للاقتراب من ارتفاعات الكابلات أو نظم الطفاف أو معدات الإصلاح القائمة، وقدرة على نقل السفينة بضع أمتار إلى الميناء أو الميمنة دون تغيير عناوينها، تقلل من خطر الاصطدام بالهياكل الأساسية للبحار، وفي بعض التصاميم، يتم تركيب أجهزة الدفع الزموثي القابلة للسحب في مواقع الأمعاء والتصميمات للجمع بين فوائد من كل من تشكيلات.

Retractable and Tunnel Thrusters

وتشمل العديد من سفن الكابلات الحديثة محركات الدفع القابلة للسحب التي يمكن نشرها عند الحاجة وترفع إلى الهيكل عندما لا تستخدم للحد من استهلاك الجروح والوقود أثناء المرور العابر، وهي شائعة بصفة خاصة على السفن المتعددة الأغراض التي تؤدي أعمال التركيب والمسح، وعلى النقيض من ذلك، فإن محركات النفق تصلح داخل الهيكل وتوفر حلا أبسط وأكثر قوة للسفن التي تعمل أساسا في مواقع تركيب الكابلات أو في دور الصيانة.

الصخور والوقوف الديناميكي في تركيبات القوابل

إن تركيب كابل تحت سطح البحر عملية ذات تركيز كبير تتطلب من السفينة الثابتة أن تتبع مسارا دقيقا على قاع البحار مع الحفاظ على سرعة وتوتر مستمرين على السلك، مما يجعل من الممكن تحقيق ذلك، مدمجة بنظام دينامي لتحديد المواقع.

الملاحة الجوية والتضاريس

ويجب وضع الكابلات الفرعية على طول الطرق التي تتفادى التجاوزات الصخرية، وسفن السفن، وخطوط الأنابيب القائمة، والمناطق الإيكولوجية الحساسة، ويجب أن تبحر السفينة هذه الأخطار مع إبقاء الكابل تحت التوترات الخاضعة للرقابة لمنع الضرر، كما أن محركات الزيوميث تسمح للمركبة بإجراء تعديلات على مسارات دقيقة دون إحداث تغييرات سريعة كبيرة، بما يكفل مطابقة الكابلات للطريق المخطط له حتى في التضاريس غير النظامي.

إدارة الحيازة

ومن أهم البارامترات التي تكتنف تركيب الكابلات التوترات، حيث يمكن أن يغلب على الكابل، مما يسبب أضرارا بالفييض الداخلي، بينما لا يؤدي التوترات الشديدة إلى حدوث حلقات متتالية تسبب التهاب أو التفاخر، فالأثار تتيح للسفينة الحفاظ على سرعة وتوجه مستمرين، مما يتحكم مباشرة في التوتر على الكابل الذي يغذي من الكسر أو القوس، بل يمكن للنظم المتقدمة أن تؤدي إلى وضع الكابلات السريعة باستخدامها في تطابق تماما مع الكابلات.

فعلى سبيل المثال، قد تحتاج السفينة، أثناء تركيب كابل عبر المحيط الأطلسي، إلى الحفاظ على سرعة تتراوح بين عقدين وأربع عقدات، مع وضع الكابلات على امتداد آلاف الكيلومترات من قاع البحار، وبدون دفعات، الحفاظ على هذه السرعة المحددة والتوجه إلى وجود قطعان متقاطعة، وريح، وتورم، وسيكون من المستحيل تحقيق ذلك عدم التكافؤ في وضع الكابلات، وزيادة خطر الفشل، وإعادة العمل بتكلفة باهظة.

الصيادين في عمليات صيانة وإصلاح الخلايا

وفي حين أن تركيب الكابلات يحصل على العناوين الرئيسية، فإن عمليات الصيانة والإصلاح تتطلب بنفس القدر، وكثيرا ما تكون أكثر تعقيدا، وتخضع الكابلات الفرعية للضرر من مجاري الصيد ومراسي السفن والأحداث الطبيعية والإجهاد المادي، وعندما يحدث خطأ، يجب أن تحدد سفينة الصيانة مكانها وتستردها وتصلح الكابل، وكثيرا ما تكون في ظروف صعبة.

محطة الاختراق لاسترداد القدّم

وتبدأ عمليات الإصلاح عادة بالسفن التي تمركز نفسها مباشرة فوق خط التلف، ثم يجب أن يُرفع السلك إلى السطح، مما يتطلب من السفينة أن تُمسك في إطار تسامح ضيق، وفي كثير من الأحيان في التيارات التي يمكن أن تتجاوز عقدتين، كما أن القوارض، ولا سيما الوحدات الزمودية، تسمح للسفن بأن تحافظ على مواقعها بينما يتم نشر معدات التعبئة وتُعادم السطو.

بمجرد أن يتم توصيل الكابلات يجب أن تبقى السفينة ثابتة بينما يتم الإصلاح، فالأصحاب يوفرون الاستقرار اللازم للفنيين للعمل بأمان على السطح، وربط الألياف، وإعادة تركيب الحامية، وإجراء الاختبارات، والقدرة على الحفاظ على الموقع لساعات أو حتى لأيام في ظروف بحرية متغيرة هي نتيجة مباشرة لقدرة نظام الدفعات.

العمل في مجال التيار وقلة الرؤية

وهناك العديد من الأخطاء الكابلية تحدث في مناطق ذات تيارات المد والجزر القوية، مثل القناة الانكليزية أو مضيق تايوان، وفي هذه البيئات، لن تتمكن السفن التقليدية من تحمل مواقعها دون وجود مرساة متعددة، مما سيزعج قاع البحار ويخاطر بإضرار كابلي آخر، وتسمح السفن بالاحتفاظ بمحطة لا يوجد فيها أي اضطرابات في قاع البحار، مما يقلل من الأثر البيئي لعملية الإصلاح وحماية الكابل من الإجهاد الإضافي.

في ظروف منخفضة الوضوح مثل الاضطرابات العالية أو الظلام، نظم تحديد المواقع الصوتية ترشد نظام السفينة (دي دي) وأجهزة الدفع تستجيب للقيادات التي تبقي السفينة مغلقة على الهدف

المنافع البيئية والأمنية للعمليات القائمة على أساس التكرار

ويتيح استخدام محركات الدفع في تركيب وصيانة الكابلات الفرعية مزايا بيئية وسلامية كبيرة على الأساليب التقليدية التي تعتمد على المرساة أو التراب.

انخفاض عدد فقرات قاع البحار

ويتطلب خنق سفينة للعمل بالكابلات إلقاء مرساة ثقيلة يمكن أن تغذي قاع البحار وتضر بالموائل القاعية، وتزعج الرواسب التي قد تستقر على الكابل نفسه، وتقضي على الرواسب الحاجة إلى الرسغ في معظم العمليات، مما يسمح للسفن بأن تحافظ على موقعها دون لمس قاع البحار، وهذا أمر مهم بصفة خاصة في المناطق الحساسة بيئيا، مثل الشعاب المرجانية، وأسرة الأنهار البحرية، أو المناطق البحرية المحمية.

تحسين السلامة للكروات والمعدات

ويقلل الرعاة من الحاجة إلى مناولة يدوية ونشر مرساة، وهما من أكثر الأنشطة خطورة على سفينة تابعة للبحر الفرعي، ومن خلال آلية حفظ المحطة والمناورات، فإن الدافعين يتيحان للطاقم التركيز على مهام مناولة الكابلات وإصلاحها بدلا من تحديد مواقع السفن، مما يقلل من خطر الإصابات الناجمة عن عمليات سطح السفن ويتيح للسفينة العمل في ظروف قد تكون خطرة جدا بالنسبة للمرسات اليدوية.

كما أن دقة التحكم في الدفع يحمي الكابل نفسه، وعندما يمكن للسفن أن تحتفظ بموقعها داخل متر أو اثنين، لا يتعرض السلك لتوتر مفاجئ أو لقوى مخففة يمكن أن تسبب ثقوب صغيرة في الألياف البصرية، وعلى مدى فترة تصميم كابل دون البحر لمدة 25 عاما، يمكن أن تترجم هذه المدخرات الصغيرة في الإجهاد الميكانيكي إلى ارتفاع كبير في الموثوقية وانخفاض تكاليف الصيانة.

مزايا نظم الثراس في العمليات الفرعية

وتمتد فوائد نظم الدفع عبر دورة حياة كابل دون البحار بأكملها، من المسح الأولي للطرق إلى التركيب والصيانة، ثم التوقف عن العمل في نهاية المطاف.

  • Enhanced maneuverability in restricted spaces:] In congested areas such as offshore wind farms, port approaches, or cable landing zones near coastlines, pushers allow vessels to operate in tight quarters without assistance from tugs.
  • Precise station-keeping in dynamic environments:] Thrusters enable vessels to hold position in current speeds up to 2.5 to 3 knots, depending on the vessel size and pusher power, which covers the majority of operating conditions encountered in subsea cable work.
  • Reduced reliance on anchors and tugs:] Eliminating anchors reduces environmental impact, operational cost, and setup time. A vessel with DP and pushers can begin work within minutes of arrival on station, compared to hours for anchor-based positioning.
  • Increased operational uptime:] Thrusters allow vessels to continue working in conditions that would force anchor-based vessels to suspend operations. This translates to shorter project timelines and lower costs for cable owners.
  • Improved safety for personnel and subsea infrastructure:] The ability to maintain position without anchoring reduces the risk of cable damage, personnel injury, and environmental harm.

الاتجاهات المستقبلية في تكنولوجيا ثورستر في سيسيلس الفرعية

وتتطور صناعة الكابلات في منطقة البحر الفرعي بسرعة، وذلك بسبب الطلب على ارتفاع نطاق الترددات، ونقل الطاقة المتجددة، والهياكل الأساسية التي تقاوم المناخ، وتتطور تكنولوجيا التكرار إلى جانب هذه الاتجاهات، مع حدوث عدة تطورات في الأفق.

نظم الثروت الكهربائية والمهجينة

ومع سعي مشغلي السفن إلى خفض انبعاثات الكربون وتكاليف الوقود، فإن المحركات الكهربائية أصبحت أكثر شيوعا، حيث أن المحركات الكهربائية التي تعمل على الدفع المباشر تزيل الخسائر الهيدروليكية للنظم التقليدية وتتيح مراقبة أكثر دقة، فالنظم الهجينة التي تجمع بين الطاقة الكهربائية الديزلية وخزن البطاريات يمكن أن تعمل على تشغيل محركات الدفع لفترات قصيرة مع عدم انبعاثاتها، وهو أمر قيِّم للعمليات في المناطق القريبة من الشاطئ أو الحساسة بيئياً.

أجهزة التحكم المتقدمة والدمج

وقد أصبحت نظم الرقابة التي تنسق المحركات المتعددة أكثر ذكاء، ويمكن أن تؤدي خوارزميات التعلم الماكنة إلى الحد الأمثل من تخصيص الوقود في الوقت الحقيقي للتقليل من استهلاك الوقود مع الحفاظ على دقة الموقع، ويمكن لهذه النظم أيضا أن تتوقّع التغييرات في حالة البحر وأن تضبط إنتاج الدافع بصورة استباقية، وأن تخفض من اللبس وتحسين أداء حفظ المحطة، وأن تدمج نظم إدارة الدعم والإدارة التي تُعيد تشكيل أوامر الدفع تلقائيا إذا فشلت وحدة واحدة، مما يوفر القدرة على إصلاحا نقديا.

تصميمات من طراز ثورستر قابلة للسحب والتعديل

ولتحسين كفاءة الوقود أثناء المرور العابر، تعتمد سفن أخرى تصميمات محركات قابلة للسحب تقلل من جرها عندما لا تكون هناك حاجة إلى الدفعات، كما أن مجموعات الدفعات الموحدة التي يمكن أن تُعاد صياغتها بسرعة لأغراض الصيانة أو رفع مستوى أعلى تكتسب أيضا شعبية، حيث أنها تقلل من وقت هبوط السفن، ويقود الاتجاه نحو استخدام السفن المتعددة الأغراض التي يمكن أن تؤدي أعمال تركيب الكابلات والمسح إلى طلب على تشكيلات ذات الدفع المرنة التي يمكن أن تتكيف مع مختلف البعثات.

التكامل مع النظم المستقلة ذاتيا

وقد ينطوي مستقبل صيانة الكابلات الفرعية على سفن سطحية مستقلة أو تعمل عن بعد مجهزة بمحركات دقيقة، ويمكن لهذه السفن أن تقوم بعمليات تفتيش للكابلات وإصلاحات طفيفة بدون طاقم، مما يقلل من التكاليف ومخاطر السلامة، وتقوم منظمات مثل شركة ميتسوي أو. ك. خطوط وخطوط كونغسبرغ البحرية باختبار النماذج الأولية، وتقوم أجهزة الدفع بدور مركزي في نظمها المستقلة لحفظ المحطات وتجنب الاصطدام.

خاتمة

فالثراسات هي تكنولوجيا أساسية لصناعة الكابلات الفرعية، مما يتيح ضبط السفن بدقة، اللازمة لتركيب وصيانة وإصلاح شبكات الاتصالات والطاقة العالمية التي تقوم عليها المجتمع الحديث، ومن محركات الزامية التي توفر رقابة على الموجات 360 درجة إلى وحدات من القوس والملابس التي تتميز بحسن الوضع، تتيح هذه النظم للسفن العمل بمستوى من الدقة والاستقرار يكون مستحيلاً مع التكاثر التقليدي وحده.

وتتجاوز الفوائد الدقة التشغيلية، إذ تخفض الرواسب الأثر البيئي عن طريق إزالة الحاجة إلى إقامة مناطق حساسة لقاع البحار، وتحسين سلامة الطاقم والمعدات، وزيادة وقت تشغيل سفن الصيد بالكابلات وصيانتها، ونظرا لأن الطلب على الكابلات البحرية ينمو، ويقوده التوسع في مراكز البيانات، والطاقة البحرية، والوصل العالمي، فإن دور المدافعين لن يصبح أكثر أهمية.

ومع استمرار التقدم في مجال الدفع الكهربائي، ونظم الرقابة الذكية، والتشغيل المستقل، فإن تكنولوجيا الدفع مهيأة لمواجهة تحديات الجيل القادم من مشاريع البنية التحتية في البحار الفرعية، وبالنسبة لمشغلي السفن ومالكي الكابلات والمهندسين الذين يصممون هذه النظم المعقدة، فإن فهم قدرات وقيود نظم الدفع أمر أساسي لنجاح عمليات كابل تحت البحر.