EoW May 2009

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.

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

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.

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EuroWire – Maggio 2009