כבלים מתחת למים הם עמוד השדרה של קישוריות גלובלית, הנושא מעל 99% של תעבורת נתונים בין יבשתית ומאפשרת צוללת אינטרנט, תקשורת בזמן אמת, שידור כוח טרנס יבשתי שלהם חייב להתגבר על לחצים קיצוניים, מלח קורוזי, וזרמים אוקיאנוס דינמי. Fluid מכניקה - המחקר של התנהגות נוזלית תחת כוחות - מספק את המסגרת התיאורטית והמעשית עבור חיבורים ומבצעים באמינות זו, החלת של מבנים הידרוליטיים ורגישים, באופן משמעותי של איכותניים.

יסודות של Fluid Mechanics ⁇ to Subsea Cables

מכניקת פלויד בהקשר תת-ים כוללת את ההתנהגות של מי הים תחת מעמקים שונים, מהירויות ומשטרי זרימה.מושגים מרכזיים כוללים לחץ ⁇ , כוחות גרר, מרימה, לשפוך וזרימה - כולם משפיעים ישירות על כבל ותפקוד המחבר.

לחץ הידרוסטטי ואפקטים עומק

כל 10 מ"ר של עומק מים הים מוסיף בערך אווירה אחת (101.3 kPa) של לחץ. at 3,000 מ"מ - עומק משותף עבור כבלים transocean - מדכא מעל 300 בר.לחץ זה מחסם חומרים כבל, משפיע על buoyancy, ומשפיעים על ההיקף של שכבות מינרלים חשמליים (Folicial) ו-Volfollowingsives (מתקני דליקו) של משוואות של דלק מגנטיות מים (V) משוואות דלקים) אך מנקה (Vol-F) מסייע למקררים סטנדרטיים) משוואות דלקים (Volstom) משוואות משוואות משוואות משוואות לנטרל את הדליקומתקני משוואות דלקים (Vols) משוואות משוואות מחסנית מים מחסניתיקים) משוואות דלקים (Vollowplos) אך מחסנית) של משוואות דלקים (R) של מחסנית) מחסנית מים מחסנית) מחסנית מים מחסנית מים מחסנית) מחסניתיקים) מוטציות, מחסניתיקים) מוטציות (VolfcliOSF) משוואות מחסנית מים משוואות קרינת דלקות

האוקיינוס הנוכחי וכוחות הידרודינמיקה

(הופנה מהדף ⁇ ) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

⁇

כאשר המים זורמים מעל כבל, מערבים יכולים להיווצר באופן חלופי בכל צד, תופעה המכונה מערבולת לשפוך.שדה הלחץ משתנה גורם לכבל להתחרר מאוחר יותר בתדר השופך.אם תדירות זו מתאימה לתדירות הטבעית של הכבלים, התחדשות מתרחשת, מוביל לעייפות מהירה וכישלון.

משטרי מספר ריינולדס ו Flow

מספר ריינולדס (FLT:0)Re= ⁇ U D / ⁇ FLT (עם μFLT דינמי μ) קובע אם זרימה סביב כבל היא laminar או turbulent. עבור כבלים תת-ימיים, Re נע בדרך כלל בין 103 ל-106, המציין מעבר לזרימת עור טורנטים בדרך כלל מגביר את הפחתת הלחץ על ידי עיכובים - CLT2 שימוש זעיר (R) ל-Ricrepertexericericial to runed to alyertextexericial to ctens to ctens to a ctendustextextextextextextent flow to aly to a c {d) כדי ל-R.

עיצוב כבל ואופטימיזציה הידרודינמית

כבלים תת-מין הם מבנים שכבתיים: קולטן מרכזי או מול אלומיניום (לכוח או אות), בידוד (פוליילן או פוליפרופילן), שכבות חסימת מים, שריון חוט פלדה, וחבל פוליפרופילן חיצוני שהיא מתחת.

ניכוי וצנרת

כבלים מסורתיים יש צולב מעגלי; הזנות או מזרמים יכולים להפחית את גרר עד 80% באזורים עתירי גבוה.המסחר-off הוא מורכבות מוגברת ורגישות לסבך.עבור כבלים שנחשפו לזרמים דו-צדדיים, סימטרית בצורת אוויר-קרקע (כמו אלה המשמשים קווים מתפתלים) מותאמים.

בקרה על ביו-ביוקר

(ב) כבל לא יניח או צף בהתאם לצפיפות הממוצעת שלו ביחס למים הים.עבור כבלים עמוקים הים, קצת שלילי buoyancy הוא רוצה לשמור על קשר קרקעית הים ללא גרימת מתח מופרז.הציבה נטו היא סגסוגת גבוהה (FLT:0FLT 1BFLT:2= ⁇ FLT 3, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Armor ו- Fatigue Resistance

שכבת השריון (Single או כפול חוט) מספקת הגנה מכנית אבל גם מגבירה משקל וגרור. Finite-element נוזל-מבנה מודלים אינטראקציה מבניים להעריך את ההשפעה של זרם נוכחי על רגעים מכובשים ולבש בנקודות מגע למטה. תוצאה אופיינית היא כי 10× עלייה במהירות הנוכחית (למשל, מ- 0.2 עד 2 / ms) יכול להעלות את קצב העייפות על ידי גורם של 30, לעתים קרובות, כבלים קדומים -2 קדומים -2 קדומים -2 קדומים - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - 000 - c {\displaystyle c {\displaystyle c {\displaystyle \"מ"מ"מ"מ"מ) יכול לעתים קרובות מ"מ - t.

עיצוב ואתגרי שפעת

מחברים של צוללות - הן חברות רטובות (מקושרות מתחת למים) והן לשותף יבש (מתחבר מעל מים לאחר מכן פרוס) - חותמות על מי הים באגרסיביות תוך עמידה במחזורי לחץ ובקורטוזיה אלקטרוכימית.

מערכות נפט (PBOF)

מחברים עמוקים רבים הים להשתמש בעיצוב PBOF: תא מלא שמן בתוך המחבר עם מגף גומי גמיש או diaphragm. השמן הוא מעט מתוח יחסית למים מבוהלים, כך הלחץ הפנימי עוקב אחר לחץ חיצוני בדיוק.זה מבטל לחץ שונה לחלוטין על פני החותם, צמצום הסיכון דליפה נוזלי של מהנדסי שמן שמן שמן שמן הוא קריטי; בוחר דיאלקטרי עם קרינת מים נמוכה כל כך למנוע חמצן עם תאים דליקים.

Wet-Mate Connector Fluid Locking

במהלך הזדווג רטוב, המים נעקרו מן הפנים המחבר על ידי זרימה של שמן או גז.יעילות של עקירה זו תלויה בגיאומטריה של הפנים של המחבר ואת המהירות של נוזל השטף. עיצוב מסכן משאיר טיפות מים לכודים, המוביל קורוזיה או מכנסיים חשמליים.שימוש במספרים ללא ממד (מספרים חמים עבור טיפת טיפות, מספר רבייה עבור מהנדסי חלב) מתאים לפרוטוקולים של שמן שבץ פנימי (מתאים) עם מיכלי שמן זעירים).

מניעת קורוזיה ו- Electrochemical Fluid Flow

ים הוא קורוזיה גבוהה, וזרימת נוזל מאיצה את קורוזיה על ידי חידוש חמצן על פני השטח מתכת.הקצב החיסוני-הקורוסיון:0KirFLT:1 בעקבות חוק כוח: (FLT:2K ⁇ UFLT 3:nFLT:4FLT:5 עם n החל מ- 0.5 בהתאם לדגם צהוב, 000) מצריך לחץ דם נמוך יותר (או ממין) או ממתכת).

שיקולים של התקנה ותחזוקה

התקנת כבל צוללת כוללת הנחתה מספינה מעל קרקעית הים.מכניקת פלויד שולטת בדינמיקה של הכבלים במהלך הנחתו - תהליך שנקרא "הסתה אפשרית" אשר מהווה זרמים, כוחות גל ומתח.

המונחים: Dynamic Tension

(ב) קיימות שלוש שיטות עיקריות: S-lay (התשעה ב-S-curve מהספינה ועד קרקעית הים), J-lay (מתחים קשים למים עמוקים), ו-R-lay (התנשאו לגישות חוף) ב-S-S-lay, ההתנסויות הכבלים מ-II/F2xi) LT2=F2=RIx2/A2/R.

אינטראקציה קבורה ושפעת

כבלים קבורים 1-3 מ"מ מתחת לקרקעית הים מוגנים מפני טרנשופים דיג והאפקטים הנוכחיים ביותר.עם זאת, תהליך הקבורה (באמצעות מטוס מים בלחץ גבוה כדי לייעל את הסדימנט) מסתמך על מכניקת נוזלים כדי להסיר חומר קרקעי ביעילות. Jet מהירות, הגיאומטריה ללא סחרחורת, וגודל דגנים לקבוע את שיעור החיסכוכים.

כבלים דינמיים ל Offshore Renewables

(ב) , (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מקרה מחקרים

שם מקור: Hydrodynamic Routing in the Atlantic

כבל MAREA (Virginia Beach to Bilbao, 6,600 ק"מ) חוצה את האוקיינוס האטלנטי שבו זרם המפרץ מגיע למהירויות על פני השטח >2 m /s. Fluid סימולציות הנחת את המסלול להישאר בתוך 0.3 m /s סיור עבור רוב הכבלים, למעט שני מיקומים קצר פוסט הנוכחי שבו שריון כבד (באמצעות פלדה כפולה עם פולית') נוסף גם על ידי שינוי אופטימי שנותרה על ידי עיצוב מוסתרת 2 מ"מפוסלומי מתכתב.

ים הצפוני Offshore Wind Dynamic Cables

בפרויקט הורנסי (בריטניה), 66 כבלי קיר בין-קריים מתחברים טורבינות בעומק מים עד 60 מ'.הקטעים הדינמיים, שעלו מהים אל תת-התחפים, כפופים למחזורי tidal (עד 1.5 מ'/s) וגל-מהירויות ממושכות שהוחזקו על פני השטח, מהנדסים השתמשו במודל נוזלי מלא (caorlexF) כדי להתאים את התוספת של גרורת זמן מקסימלית ל-microheulware עם ה-micro-micro-Bolsion חיצוני מופחתת יותר מאשר ה-Bolcontexitated.

כיוונים עתידיים

HVDC Subsea Cables and Fluid-Cooling

כבלים ישירים (HVDC) בשימוש להעברת חשמל גדולה (למשל, נורן, NordLink), מייצרים חום שיש לפרק. מכניקה פלויד של זיהום טבעי סביב כבלים קבורים קובע את הדירוג התרמית (דג'נט) תוך שילוב עיצובים של מערכות מיקרו-ערוצי מים או שימוש בחומרים של שינוי שלב כי סופג חום במהלך שיא של אוניברסיטת סאות'מפטון יש תרכובת קירור הנוכחית.

עמוק עמוק-Sea ו- Hadal Trenches

כבלים במרינהה Trench (עד 11 ק"מ עומק) מתמודדים עם לחצים מעל 1,100 בר. בידוד מוצק מסורתי נכשל עקב צץ דחוס; עיצובים חדשים משתמשים בחומרים מולקולטיים הפועלים כנוזלים על פני שטח ארוך טווח. מכניקה פלויד של נוזלי דיואלקטרי בלחץ גבוה (שמן צ'יזון עם דחיסות גבוהה) נחקר כדי לשמור על שלמות.

מעקב חכם באמצעות דיווחי מים

כבלים עתידיים עשויים להשתמש בחיישנים בלחץ מבוזרים המבוססים על אינטרפרומטריה אופטית סיבים כדי למדוד שינויים בלחץ הנגרמים על ידי זרמי האוקיינוס, צונאמי או גלי סיסמית', מכניקת הנוזל של התפשטות גלים במדיום המים המקיף של הכבל מאפשרת אותות לחץ אלה להיות מזוהה במרווחים של 1 מ' לאורך אלפי קילומטרים.זה הופך את הכבלים עצמם למערך ענק של זיהום האוקיינוסים ואזהרה.

מסקנה

מכניקת פלויד מבססת את העיצוב, ההתקנה וההפעלה של כבלים מתחת למים ומחברים.מהמשוואות היסוד של גרר ולחץ לסימולציות סופיות מתקדמות של רטטים המושרה על ידי מערבולת ומקשרים מאוזנים, המשמעת מספקת מהנדסים עם הכלים ליצירת תשתיות אשר בהכרח מתחברות לעולם.

(ב) ◄ ⁇ ⁇

  • (FLT:0)Submarinemia NetworksFLT:1 - פורטל התעשייה לעדכונים בכבלים צוללות ותובנות ייצור.
  • (ב) ⁇ 0 (אורצ'ינה אורקטפלאל: 1) תוכנה המשמשת לניתוח מבניין של כבלים צוללות.
  • (FLT:0MDPI Journal of Marine Science and EngineeringFirLT:1) - מאמרים עמיתים על הידרודינמיקה בכבלים תת ים וקורוזיון.
  • (FLT:0) Hornsea Project Case Study, ראה אור ב' 1'), פרטים על עיצוב כבל דינמי עבור החווה הגדולה ביותר בעולם.