Title:
Unterwasserarbeitskabel
Kind Code:
A1


Abstract:

Unterwasserarbeitskabel (10) zur Energieversorgung von Unterwassergeräten, zum Informationsaustausch zwischen den Unterwassergeräten und einer Mutterstation sowie eine Lastaufnahme nach Art eines Kranseils zum Tragen des Unterwassergeräts, sollen eine möglichst hohe Tragfähigkeit aufweisen. Bei großen Wassertiefen reduziert das Eigengewicht des Unterwasserarbeitskabels (10) die Tragfähigkeit desselben. Für große Arbeitstiefen müssen deshalb Unterwasserarbeitskabel (10) mit einem überdurchschnittlich großen Querschnitt zugbelastbarer Stränge versehen sein.
Die Erfindung sieht es vor, einen Teil der Zugbelastungen aufnehmenden Stränge des Unterwasserarbeitskabels (10) aus einem hochzugfesten, nichtmetallischen Material, beispielsweise Kohlenstoff oder Carbon, zu bilden. Das reduziert das Eigengewicht des Unterwasserarbeitskabels (10), wodurch es höhere Lasten tragen kann als Unterwasserarbeitskabel (10), deren tragende, zugaufnehmende Stränge vollständig aus Stahl gebildet sind.




Inventors:
Sauerbier, Ralf (Stadland, DE)
Meyenburg, Thomas (26215, Wiefelstede, DE)
Müller-Schütze, Sven (26954, Nordenham, DE)
Lünnemann, Guido (26349, Jade, DE)
Application Number:
DE102016008410A
Publication Date:
01/18/2018
Filing Date:
07/13/2016
Assignee:
Norddeutsche Seekabelwerke GmbH, 26954 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE4338761A1N/A1995-05-18
DE1040634BN/A1958-10-09



Foreign References:
43170001982-02-23
EP00162331980-10-01
EP19423602008-07-09
Attorney, Agent or Firm:
Meissner Bolte Patentanwälte Rechtsanwälte Partnerschaft mbB, 28209, Bremen, DE
Claims:
1. Unterwasserarbeitskabel (10) mit einer Leiter und/oder Hohlstränge aufweisenden Seele (11) und einem mindestens teilweise als Zugträger dienenden Mantel (47, 52), der wenigstens eine Lage von um die Seele (11) herum angeordneten Strängen (46, 49, 55) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Stränge (44, 48, 53) des Mantels (12, 47, 52) aus einem hochzugfesten, nichtmetallischen Material gebildet ist.

2. Unterwasserarbeitskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stränge (46, 49, 55; 44, 48, 53) des Zugträgers einerseits aus metallischem Material (metallische Stränge 46, 49, 55) und andererseits aus hochzugfestem, nichtmetallischen Material (nichtmetallische Stränge 44, 48, 53) gebildet sind.

3. Unterwasserarbeitskabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass um die Seele (11) mindestens ein nichtmetallischer Strang (53) und/oder wenigstens eine Lage aus mehreren nichtmetallischen Strängen (44, 48) angeordnet ist, die von mindestens einer Lage metallischer Stränge (46, 49 oder 55) umgeben sind.

4. Unterwasserarbeitskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem nichtmetallischen Strang (53) und/oder der mindestens einen Lage aus mehreren nichtmetallischen Stränge (44, 48) eine Zwischenschicht und/oder Schutzschicht (45, 54) zugeordnet ist.

5. Unterwasserarbeitskabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem nichtmetallischen Strang (53) und/oder der mindestens einen Lage aus mehreren nichtmetallischen Strängen (44, 48) und der äußeren Lage aus metallischen Strängen (46, 49, 55) wenigstens eine Zwischenschicht und/oder Schutzschicht (45, 54) angeordnet ist.

6. Unterwasserarbeitskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die massiven, nichtmetallischen Stränge (44, 48) von einer als Zwischenschicht bzw. Schutzschicht dienenden Umhüllung (50) umgeben und/oder mit einer äußeren Beschichtung versehen sind.

7. Unterwasserarbeitskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtmetallischen Stränge (44, 48) einen massiven Querschnitt aufweisen und/oder der einzige nichtmetallische Strang (53) als Hohlstrang mit einem rohrartigen Querschnitt ausgebildet ist.

8. Unterwasserarbeitskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Stränge (46, 49, 55), vorzugsweise alle metallischen Stränge (46, 49, 55) einen massiven Querschnitt aufweisen, vorzugsweise als Drähte aus Stahl, vorzugsweise Edelstahl, ausgebildet sind.

9. Unterwasserarbeitskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht, Schutzschicht (45, 54), Beschichtung und/oder Umhüllung (50) aus einem Kunststoff bzw. Elastomer, vorzugsweise einem elastisch verformbaren Kunststoff bzw. Elastomer, gebildet sind.

10. Unterwasserarbeitskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine nichtmetallische Strang (44, 48, 53) mindestens zum Großteil aus Kohlenstoff und/oder Kohlefasern gebildet ist oder der wenigstens eine nichtmetallische Strang aus Kohlenstoff bzw. Kohlefasern besteht, insbesondere der wenigstens eine nichtmetallische Strang (44, 48, 53) vollständig aus Kohlenstoff bzw. Kohlefasern besteht.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Unterwasserarbeitskabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Unterwasserarbeitskabel müssen mehrere Aufgaben erfüllen. Sie dienen als Tragseil als Art eines Kranseils sowie zur Energie- oder Informationsübertragung. Solche Unterwasserarbeitskabel werden beispielsweise eingesetzt für ferngesteuerte Geräte für Unterwasserarbeiten, beispielsweise Tauchroboter. Im Fachjargon werden solche Unterwasserarbeitskabel auch als ”Umbilicals” und/oder ”dynamische Arbeitskabel” bezeichnet.

Weil Unterwasserarbeitskabel auch zum Teil recht hohe Zuglasten aufnehmen müssen, um das daran befestigte Unterwassergerät tragen zu können, sind sie mit einem Mantel aus mindestens einer Lage mit Seil- und/oder Drahtsträngen versehen. Diese umgeben üblicherweise eine Seele des Unterwasserarbeitskabels, das Leiter oder Hohlstränge zu Versorgungszwecken, vor allem Energie-, Signal- und Datenübertragungszwecken, aufweist. Weil insbesondere fernbediente Unterwassergeräte häufig in sehr hohen Tiefen eingesetzt werden, reduziert das Eigengewicht langer Unterwasserversorgungskabel infolge der als Tragorgan dienenden Stränge aus Stahl oder sonstigen metallischen Materialien die Nutzlast desselben. Ein solches bekanntes Unterwasserarbeitskabel kann deshalb nur Unterwassergeräte mit einem begrenzten Gewicht tragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Unterwasserarbeitskabel zu schaffen, das eine hohe Nutzlast aufweist.

Ein Unterwasserarbeitskabel zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Bei diesem Unterwasserarbeitskabel mit einer Seele und einem diese umgebenden Mantel ist es vorgesehen, dass mindestens ein Teil der Stränge des Mantels aus einem hochzugfesten nichtmetallischen Material gebildet ist. Solche hochzugfesten nichtmetallischen Stränge, die beispielsweise aus Kohlenstoff bzw. Carbon gebildet sind, sind leichter als Stränge aus metallischem Material, beispielsweise Drähte oder Seile aus Stahl. Die Festigkeit, vorzugsweise auch das Dehnverhalten der Stränge aus hochzugfestem nichtmetallischen Material ist vergleichbar mit metallischem Material. Dadurch ist das erfindungsgemäße Unterwasserarbeitskabel leichter als Unterwasserarbeitskabel mit einem Mantel aus vollständig metallischem Material, ohne dass die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Zugfestigkeit, geringer sind. Ein solches leichteres Unterwasserarbeitskabel ermöglicht höhere Lasten, lässt sich insbesondere in größeren Tiefen und/oder mit schwereren Unterwassergeräten einsetzen.

Die Stränge des Mantels aus hochzugfestem nichtmetallischen Material können massiv sein oder aus einem Bündel aus einer Vielzahl von Fasern, beispielsweise Kohle- bzw. Carbonfasern, gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, die Stränge aus hochzugfestem, nichtmetallischen Material hohl, also nach Art eines Röhrchens mit einem kreisringförmigen Querschnitt, der vorzugsweise eine relativ dünne Wandung aufweist, auszubilden. Die Abmessung eines solchen hohlen Strangs sind so gewählt, dass dieser die gesamte Seele umgibt. Die Seele kann Leiter und/oder Hohlstränge zur Versorgung, Signal- und/oder Datenübertragung aufweisen. Bei den Leitern kann es sich um elektrische, vorzugsweise metallische, Leiter und/oder optische Leiter, beispielsweise Glasfaserleiter, handeln. Die Hohlstränge der Seele sind bevorzugt als Röhrchen und/oder Schläuche für Hydraulikflüssigkeit, Pressluft, Wasser oder ähnlichem ausgebildet.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, die Stränge des Zugträgers des Mantels einerseits aus metallischem Material (metallische Stränge) und andererseits aus hochzugfestem nichtmetallischen Material, im Folgenden nichtmetallische Stränge genannt, zu bilden. Der Mantel besteht dadurch aus einem Materialmix. Dabei ist weiter bevorzugt vorgesehen, die metallischen Stränge außen um die nichtmetallischen Stränge anzuordnen. Dadurch sind die nichtmetallischen Stränge von den gegen äußere Einflüsse unempfindlicheren metallischen Strängen umgeben. Die äußere Lage der metallischen Stränge schützt dadurch die innere Lage aus nichtmetallischen Strängen, oder das innere Röhrchen aus einem vorzugsweise, einzigen Strang, beispielsweise Carbon und/oder Kohlefaser.

Eine Weiterbildungsmöglichkeit des Unterwasserarbeitskabels sieht es vor, dem nichtmetallischen Strang oder der mindestens einen Lage aus nichtmetallischen Strängen eine Zwischen- und/oder Schutzschicht oder Umhüllung zuzuordnen. Die Zwischen- und/oder Schutzschicht bzw. Umhüllung schützt den mindestens einen nichtmetallischen Strang oder die mindestens eine Lage aus nichtmetallischen Strängen vor äußeren Einflüssen, insbesondere mechanischen Beeinträchtigungen.

Vorzugsweise ist die Schutz- bzw. Zwischenschicht oder Umhüllung zwischen dem nichtmetallischen, rohrartigen Strang oder der Lage aus mehreren nichtmetallischen Strängen und der äußeren Lage aus metallischen Strängen angeordnet. Dadurch werden Beeinträchtigungen der nichtmetallischen Stränge oder des mindestens einen nichtmetallischen rohrartigen Strangs, beispielsweise Hohlstrangs, durch die äußeren metallischen Stränge vermieden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildungsmöglichkeit des Unterwasserarbeitskabels ist es vorgesehen, dass die massiven, nichtmetallischen Stränge von einer der Zwischen- und/oder Schutzschicht dienenden Umhüllung vollständig umgeben sind. Die massiven nichtmetallischen Stränge sind somit in der Umhüllung geschützt eingebettet.

Die nichtmetallischen Stränge weisen bevorzugt einen massiven Querschnitt auf. Solche nichtmetallischen Stränge können aus einem massiven Monofilament oder auch als Multifilament aus mehreren gebündelten Fasern gebildet sein. Mehrere massive Mono- oder Multifilamentstränge sind in mindestens einer Lage um die Seele herum ringartig angeordnet. Dabei können die einzelnen Stränge parallel zueinander verlaufen, und zwar parallel zur Längsmittelachse des Unterwasserarbeitskabels, aber auch um die Seele herum verseilt sein. Es können sowohl eine Lage als auch mehrere benachbarte Lagen aus jeweils mehreren ringförmig nebeneinanderliegend orientierten nichtmetallischen Strängen um die Seele herum angeordnet sein.

Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, nur einen ring- oder hülsen- bzw. röhrchenartigen nichtmetallischen Strang als Hohlstrang vorzusehen. Dieser Hohlstrang umgibt dann direkt die Seele. Der Hohlstrang kann als Mono- oder Multifilament ausgebildet sein.

Umgeben sind alle Stränge mindestens einer Lage oder ein einzelner als Hohlstrang ausgebildeter Strang von der mindestens einen Lage metallischer Stränge. Dabei kann ggf. zwischen der äußeren Lage metallischer Stränge und dem röhrchenartigen nichtmetallischen Hohlstrang bzw. der Lage nichtmetallischer Stränge eine Zwischen- oder Schutzschicht angeordnet sein oder alternativ bzw. zusätzlich jeder Strang von einer Umhüllung umgeben sein, die eine Schutzschicht jedes Strangs bildet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit des Unterwasserarbeitskabels sieht es vor, dass die mindestens eine Zwischen- oder Schutzschicht bzw. Umhüllung aus einem elastisch verformbaren Kunststoff bzw. Elastomer gebildet ist. Dabei kann es sich um beispielsweise Polyurethan oder auch einem Material auf Kautschukbasis handeln. Solche Materialien führen zu einer weichen Zwischen- und Schutzschicht bzw. Umhüllung, wobei die elastischen Eigenschaften, insbesondere der Weichheitsgrad durch eine entsprechende Materialauswahl den Anforderungen entsprechend anpassbar sind.

Des Weiteren ist es bevorzugt vorgesehen, alle metallischen Stränge, insbesondere der äußeren Armierung des Unterwasserarbeitskabels, aus mono- oder multifilamentartigen Drähten oder Seilen mit massivem Querschnitt zu bilden. Mehrere solcher metallischer Stränge bilden dann eine äußere Lage des Unterwasserarbeitskabels, das den mindestens einen nichtmetallischen Strang umgibt. Die Drähte oder Seile zur Bildung der metallischen Stränge können unverseilt oder auch verseilt die äußere Lage des Unterwasserarbeitskabels bilden.

Es ist schließlich bevorzugt vorgesehen, den wenigstens einen nichtmetallischen Strang mindestens zum Großteil aus Kohlenstoff bzw. Carbon zu bilden. Denkbar ist es auch, dass der wenigstens eine nichtmetallische Strang vollständig auch Kunststoff oder Carbon besteht. Alternativ sind andere hochfeste nichtmetallische Materialien zur Bildung des mindestens einen nichtmetallischen Strangs denkbar, die vergleichbare Eigenschaften wie Kohlenstoff bzw. Carbon haben, insbesondere über eine ähnliche Zugfestigkeit verfügen und ebenfalls leichter sind als Stränge aus einem metallischen Material.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigen:

1 einen Querschnitt durch ein Unterwasserarbeitskabel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

2 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Unterwasserarbeitskabels, und

3 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Unterwasserarbeitskabels.

Die in den Figuren gezeigten Unterwasserarbeitskabel 10 dienen zum einen als Tragseil für in den Figuren nicht gezeigte unter Wasser operierende, ferngesteuerte Geräte. Solche Unterwassergeräte hängen an jeweils einem Unterwasserarbeitskabel 10. Die gezeigten Unterwasserarbeitskabel 10 dienen aber auch dazu, Unterwassergeräte mit Energie zu versorgen und Informationen, Daten sowie Steuersignale zwischen den Unterwassergeräten und ihren Mutterstationen, beispielsweise Schiffe, Arbeitsplattformen oder dergleichen, auszutauschen. Bei den Unterwassergeräten kann es sich z. B. um Unterwasserarbeitsgeräte oder auch Unterwasserbeobachtungsgeräte handeln.

Das Unterwasserarbeitskabel 10 jedes in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels verfügt über eine innere Seele 11 und einen diese vollständig umgebenden äußeren Mantel. Bevorzugt verfügt die Seele 11 über alle zur Energieversorgung und zum Daten- sowie Informationsaustausch erforderlichen Leiter und Hohlstränge. Leiter können solche sein, die elektrische Energie, Daten, Signale und Informationen übertragen. Hohlstränge sind Rohre, Röhrchen und/oder Schläuche, durch die Hydraulikflüssigkeit, Druckluft oder auch sonstige flüssige und gasförmige Medien für Arbeitswerkzeuge, zur Fortbewegung und zur Ausführung von Steuerbefehlen des am Unterwasserarbeitskabels 10 hängenden Unterwassergeräts erforderlich sind.

Der Mantel des Unterwasserarbeitskabels 10 dient als Zugträger, der das Gewicht des am Unterwasserarbeitskabel 10 hängenden Unterwassergeräts und auch das Eigengewicht des Unterwasserarbeitskabels 10 aufnimmt. Wenn das Unterwassergerät in großen Tiefen eingesetzt wird, kann infolge der großen Länge des Unterwasserarbeitskabels 10 schon das Eigengewicht desselben eine hohe Zugbelastung auf den Mantel ausüben. Der Mantel schützt aber auch das Unterwasserarbeitskabel 10 vor äußeren Einwirkungen, insbesondere durch den Wasserdruck, der vor allem in großen Tiefen einen erheblichen Druck ausübt.

Die Seele 11 des Unterwasserarbeitskabels 10 der 1 weist eine Innenseele 13 und eine Außenseele 14 auf.

Die Innenseele 13 verfügt über einen mittigen Hohlstrang 15, dessen Längsmittelachse auf der Längsmittelachse des Unterwasserarbeitskabels 10 liegt. Die Hohlstrang 15 kann zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Medien, beispielsweise Luft, Gas, Druckluft, Hydrauliköl oder andere Flüssigkeiten dienen. Um den Hohlstrang 15 herum ist eine Lage von fünf im Außendurchmesser gleichen Strängen 16, 17 angeordnet. Vier gleiche Stränge 16 verfügen über einen elektrisch leitenden Kern 18, der von einer Isolierung 19 umgeben ist. Der Kern 18 kann aus einem massiven monofilen Draht aus beispielsweise Kupfer gebildet sein, aber auch aus mehreren Kupferlitzen, also multifilamentartig ausgebildet sein. Die Litzen können gleich gerichtet nebeneinanderliegen, aber auch verdrillt oder verseilt sein. Die Isolierung besteht vorzugsweise aus einem nicht leitenden Material, wie z. B. Kunststoff. Ein einziger anderer Strang 17 verfügt über einen Kern, der aus einem ggf. elektrisch leitfähigen Röhrchen 20 mit einer äußeren umlaufenden Isolierung 21 gebildet ist. Das elektrisch leitfähige Röhrchen 20 des Strangs 17 kann genauso wie die Stränge 16 zur Übertragung elektrischer Energie und/oder Daten, Steuerbefehlen oder sonstigen Informationen dienen. Im Inneren des Röhrchens 20 können in der 1 nicht dargestellte optische Leiter, z. B. Lichtwellenleiter, vorzugsweise zur Daten- und/oder Signalübertragung, angeordnet sein. Alternativ können durch das Innere des Röhrchens 20 flüssige Medien, wie z. B. Hydrauliköl, Wasser oder dergleichen, aber auch gasförmige Medien wie z. B. Luft, Druckluft oder ähnliches Gas, strömen.

In äußeren Zwickeln 22 zwischen benachbarten Strängen 16 bzw. Strängen 16 und 17 sind dünnere Stränge 23 angeordnet, die über einen Kern in Gestalt eines elektrischen Leiters 24 verfügen, der vollständig von einer elektrischen Isolierung 25 umgeben ist. Die im Vergleich zu den Strängen 16 und 17 einen kleineren Durchmesser aufweisenden Stränge 23 sind in ihrem Außendurchmesser so bemessen, dass ihre äußerste Stelle oder ihr äußerster Punkt auf einen Hüllkreis 26 um die äußeren Stellen bzw. Punkte der Stränge 16 und 17 liegen. Auf diesem Hüllkreis 26 befindet sich beim in der 1 gezeigten Unterwasserarbeitskabel 10 ein Wickel 27 aus vorzugsweise einem ein- oder mehrlagigen Band oder Tape aus nicht leitendem Material. Der Wickel 27 umgibt die Innenseele 13 des Unterwasserarbeitskabels 10 und hält dabei die Stränge 15, 16, 17 und 23 der Innenseele 13 zusammen.

Die Außenseele 14 verfügt beim in der 1 gezeigten Unterwasserarbeitskabel 10 über zehn im Außendurchmesser gleiche Stränge 28, 29. Ein Strang 28 verfügt im Kern über vier gleich große und gleich ausgebildete elektrische Leiter 30 mit einer äußeren Isolierung 31. Die vier Leiter 30 sind von einem Wickel 32 aus beispielsweise einem Band aus nicht leitendem Material umgeben. Um den Wickel 32 herum ist eine vollständig geschlossene ringförmige weitere Isolierung 33 vorgesehen. Diese Isolierung 33 ist außen umgeben von einem Röhrchen 34 aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer.

Die übrigen Stränge 29 der Außenseele 14 sind gleich ausgebildet, bestehen nämlich aus einem Kern 35 aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer. Dieser Kern 35 kann massiv aus einem Draht entsprechenden Durchmessers gebildet sein, aber auch aus einer Vielzahl nebeneinanderliegender dünner Drähte bzw. Litzen, die vorzugsweise zum zylindrischen Kern 35 gebündelt sind, beispielsweise durch Verdrillen oder Verseilen. Der Kern 35 jedes Strangs 29 ist von einer geschlossenen Umhüllung umgeben, bei der es sich vorzugsweise um eine Isolierung 36 handelt.

In äußeren Zwickeln 37 zwischen benachbarten Strängen 29 oder zwischen den Strängen 28 und 29 weist auch die Außenseele 14 dünne Stränge 38 auf. Die Durchmesser der dünnen Stränge 38 sind so ausgebildet, dass die Stränge 38 und auch die Stränge 28 und 29 einen gemeinsamen Hüllkreis 39 berühren. Die insgesamt zehn kleineren Stränge 38 sind gleich ausgebildet, verfügen nämlich über einen elektrisch leitfähigen Kern 40 mit einer geschlossenen Umhüllung, bei der es sich um eine Isolierung 41 handeln kann. Auch die Außenseele 14 ist von einem auf dem Hüllkreis 39 liegenden Wickel 42 umgeben. Der Wickel 42 kann wie der Wickel 27 aus einem elektrisch nicht leitenden, also isolierenden Band, Tape oder dergleichen gebildet sein. Der Wickel 42 hält die Stränge 28, 29 und 38 der Außenseele 14 zusammen. Insbesondere fixiert der Wickel 42 die äußeren Stränge 28, 29 und 38 der Außenseele 14 um die Innenseele 13 herum.

Die Seele 11 des in der 1 gezeigten Unterwasserarbeitskabels 10 verfügt des Weiteren über eine durchgehende, zylindrische Hüllschicht 43 aus vorzugsweise einem isolierenden Material. Die gesamte Seele 11, also die Innenseite 13 und die Außenseite 14, sind von der Hüllschicht 43 vollständig umgeben bzw. bildet den äußeren Bestandteil der Seele 11.

In erfindungsgemäß besonderer Weise ist der Mantel 12 des Unterwasserarbeitskabels 10 gebildet. Dieser Mantel 12 beim Unterwasserarbeitskabel 10 der 1 verfügt über eine innere Lage aus einer Mehrzahl dicht nebeneinanderliegender gleicher Stränge 44. Insbesondere weisen die Stränge 44 einen gleichen Außendurchmesser auf. Diese innere Lage aus nebeneinanderliegenden Strängen 44 umgibt die Hüllschicht 43 der Seele 11 des Unterwasserarbeitskabels 10. Alle Stränge 44 der inneren Lage des Mantels 12 sind aus dem gleichen Material, und zwar einem nicht leitenden Material, gebildet. Beispielsweise sind die Stränge 44 mindestens größtenteils aus Kohlenstoff, Carbon oder einem vergleichbaren leichten, hochzugfesten nichtmetallischen Material gebildet. Vorzugsweise bestehen alle Stränge 44 vollständig aus Kunststoff und/oder Carbon. Die Stränge 44 können sowohl aus einer Vielzahl gebündelter Kohlefaser gebildet sein, sodass sie Multifilamente darstellen, aber auch aus einem einzelnen Kohlenstoff bzw. Carbonstrang bestehen. Solche Stränge 44 sind als Monofilamente ausgebildet.

Die vorstehend beschriebenen hochzugfesten Stränge 44 aus Kohlenstoff und/oder Carbon verfügen über etwa die Zugfestigkeit von Stahl. Ihre Dehnung ist mit derjenigen von Stahl vergleichbar. Falls die Stränge 44 multifilamentartig ausgebildet sind, also aus einer Vielzahl gebündelter Kohle- bzw. Carbonfasern bestehen, kann es vorgesehen sein, dass Bündel aus Kohle- oder Carbonfaser außen von einem dünnen Wickel oder dünnen Hüllschlauch zu umgeben, sodass die vielen den jeweiligen Strang 44 bildenden Fasern aus hochzugfestem Material wie z. B. Kohlenstoff bzw. Carbon zum einheitlichen, multifilamentartigen Strang 44 zusammengehalten werden.

Außen um die innere Schicht aus den Strängen 44 aus hochzugfestem nichtmetallischen Material ist eine als Schutzschicht 45 dienende Zwischenschicht vorgesehen. Die Schutzschicht 45 umgibt alle Stränge 44 der ersten, inneren Lage des Mantels 12. Die Schutzschicht 45 besteht aus einem elastischen Material, vorzugsweise einem elastischen Kunststoff, beispielsweise ein Elastomer.

Die Schutzschicht 45 ist außen von dicht nebeneinanderliegenden, vorzugsweise lückenlos aneinanderliegenden, Strängen 46 aus metallischem Material wie Stahl, insbesondere korrosionsbeständigem Edelstahl, umgeben. Diese dicht neben- bzw. aneinanderliegenden, metallischen Stränge 46 bilden eine äußere Lage des Mantels 12 und somit auch des Unterwasserarbeitskabels 10. Diese äußere Lage aus dicht nebeneinanderliegenden Strängen 46 bildet eine äußere Armierung des Unterwasserarbeitskabels 10. Dadurch ist dieses vor mechanischen äußeren Einflüssen geschützt. Damit die außenliegenden Stränge 46 aus metallischem Material ihre Orientierung beibehalten, kann es vorgesehen sein, die äußeren Stränge 46 verseilt außen um die Schutzschicht 45 anzubringen. Dabei werden die Schutzschicht 45 und die darunterliegenden Stränge 44 aus nichtmetallischem Material von den metallischen Strängen 46 nach Art eines Schutzschildes vor äußeren mechanischen Einflüssen, und zwar z. B. auch Einstichen, wirksam geschützt.

Infolge der erfindungsgemäßen Bildung des Mantels 12 des Unterwasserarbeitskabels 10 aus Strängen 44, 46 unterschiedlicher Materialien, nämlich metallischen Materialien und leichteren hochzugfesten nichtmetallischen Materialien, wie insbesondere Kohlenstoff bzw. Carbon, wird das Gewicht des Unterwasserarbeitskabels 10 reduziert. Infolgedessen nimmt die Nutzlast des Unterwasserarbeitskabels 10 zu. Der wirksame Schutz gegen äußere Einflüsse wird dabei von den äußeren metallischen Strängen 46 gewährleistet, die vorzugsweise mit der Schutzschicht 45 die innenliegenden leichteren nichtmetallischen Stränge 44 schützen, indem sie diese nach Art von Schutzschildern umgeben. Damit die außenliegenden metallischen Stränge 46 nicht an den innenliegenden nichtmetallischen Strängen 44 scheuern, ist die ringförmige Schutzschicht 45 zwischen den äußeren metallischen Strängen 46 und den inneren nichtmetallischen Strängen 44 vorgesehen. Außerdem werden die nichtmetallischen Stränge 44 des Mantels 12 gegenüber der Seele 11 z. B. gegen Reiben geschützt durch die äußere Hüllschicht 43 der Seele 11, die vorzugsweise auch aus flexiblem Kunststoff besteht. Dadurch sind die aus hochzugfestem nichtmetallischen Material, beispielsweise Kohlenstoff bzw. Carbon, bestehenden inneren Stränge 44 des Mantels 12 zwischen der jeweils elastischen und/oder weichen Hüllschicht 43 und der Schutzschicht 45 eingebettet und somit gegen jegliche Beeinflussungen von außen geschützt. Insbesondere sind so Beeinträchtigungen der nichtmetallischen inneren Stränge 44 durch die metallischen äußeren Stränge 46 und durch Abrieb ausgeschlossen.

Beim Ausführungsbeispiel der 1 sind die untereinander gleichen Durchmesser der nichtmetallischen Stränge 44 etwas kleiner als die untereinander gleichen Durchmesser der metallischen Stränge 46. Die Durchmesser der nichtmetallischen Stränge 44 können bis zu 20% kleiner, aber auch bis zu 20% größer sein, als die Durchmesser der metallischen Stränge 46. Auch können erforderlichenfalls die Durchmesser der nichtmetallischen Stränge 44 genauso groß sein wie die Durchmesser der metallischen Stränge 46.

Das Unterwasserarbeitskabel 10 der 2 unterscheidet sich von demjenigen der 1 nur hinsichtlich des Mantels. Die Seele 11 ist beim Unterwasserarbeitskabel 10 der 2 genauso ausgebildet wie beim Unterwasserarbeitskabel 10 der 1. Deswegen werden für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern verwendet und es wird insofern auf die Erläuterungen zum Unterwasserarbeitskabel 10 der 1 Bezug genommen. Im Folgenden wird deshalb nur noch der sich vom Unterwasserarbeitskabel 10 der 1 unterscheidende Mantel 47 des Unterwasserarbeitskabels 10 der 2 beschrieben.

Der Mantel 47 des Unterwasserarbeitskabels 10 der 2 verfügt über eine innere Lage aus einer Mehrzahl dicht nebeneinanderliegend um die Hüllschicht 43 herum dicht aneinanderliegend angeordnete nichtmetallische Stränge 48 und eine diese Lage aus Strängen 48 außen umgebende Lage dicht nebeneinander angeordnete Stränge 49 aus metallischem Material. Diese als Metalldrähte aus vorzugsweise korrosionsbeständigem Edelstahl ausgebildeten Stränge 49 sind so um die innere Lage aus den Strängen 48 herum angeordnet, dass die Stränge 49 ihre lückenlose dicht nebeneinanderliegende Anordnung der einzelnen metallischen Stränge 49 beibehalten. Das kann auf verschiedene Weisen geschehen, beispielsweise durch Verseilen der metallischen Stränge 49 um die innere Lage aus den Strängen 48 herum.

Die Stränge 48 des Unterwasserarbeitskabels 10 der 2 sind abweichend von den Strängen 44 des Ausführungsbeispiels der 1 ausgebildet. Die Stränge 48 verfügen über einen massiven Kern 51 aus einem nichtmetallischen Material, vorzugsweise einem hochzugfesten nichtmetallischen Material, wie z. B. Carbon oder Kohlenstoff bzw. Kohlefasern. Um jeden einzelnen mono- bzw. multifilamenten Kern 51 aus einem hochzugfesten nichtmetallischen Material ist eine den Kern 51 vollständig umgebende Umhüllung 50 angeordnet. Diese Umhüllung 50 ist durch eine vollständig den jeweiligen Kern 51 umgebende äußere Beschichtung des Kerns 51 gebildet. Diese Umhüllung 50 aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem elastischen Kunststoff, ersetzt die schlauch- oder röhrchenartige Schutzschicht 45 beim Unterwasserkabel 10 der 1. Demzufolge ist der Mantel 52 des Unterwasserarbeitskabels 10 der 2 nur zweischichtig ausgebildet, und zwar aus einer inneren Lage dicht nebeneinanderliegender hochzugfesten nichtmetallischer Stränge 48 und eine Lage metallischer Stränge 49. Dabei ist jeder nichtmetallische Strang 48 vor mechanischen Einflüssen geschützt durch seine eigene geschlossene Umhüllung 50, die eine Schutzschicht um jeden Kern 51 des jeweiligen nichtmetallischen Strangs 48 bildet. Der Durchmesser jedes nichtmetallischen Kerns 51 der gleichen, insbesondere im Durchmesser gleichen, Stränge 48 entspricht im Ausführungsbeispiel der 2 dem Durchmesser jedes metallischen Strangs 49. Die gleichen Durchmesser der nichtmetallischen Kerne 51 können aber auch um bis zu 20% größer oder kleiner als die gleichen Durchmesser der metallischen Stränge 49 sein.

Das Unterwasserarbeitskabel 10 der 3 unterscheidet sich von demjenigen der 1 und 2 auch nur durch einen anderen Mantel 52. Die Seele 11 des Unterwasserarbeitskabels 10 der 3 entspricht derjenigen der 1 und 2. Für die Seele 11 werden deshalb gleiche Bezugsziffern verwendet und es wird auf die Beschreibung der Seele 11 im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der 1 Bezug genommen.

Der Mantel 52 des Unterwasserarbeitskabels 10 der 3 weist nur einen einzigen Strang 53 aus einem hochzugfesten, nichtmetallischen Material, beispielsweise Kohlenstoff, Kohlefasern bzw. Carbon auf. Dieser einzige Strang 53 ist als Hohlstrang mit einem ringförmigen Querschnitt ausgebildet, vorzugsweise nach Art eines Röhrchens. Der als Hohlstrang ausgebildete Strang 53 umgibt die Seele 11 des Unterwasserarbeitskabels 10 vollständig. Dadurch ist vom als Hohlstrang ausgebildete Strang 53 die Seele 11 des Unterwasserarbeitskabels 10 der 3 eingebettet. Dabei umgibt der als Hohlstrang ausgebildete Strang 53 die aus Kunststoff gebildete Hüllschicht 43 der Seele 11.

Um den als Hohlstrang ausgebildeten Strang 53 ist eine ringförmige, schlauchartige Zwischenschicht, insbesondere eine Schutzschicht 54, angeordnet. Die ringförmige Schutzschicht 54 umgibt dadurch vollständig den ringförmigen bzw. röhrchenförmigen Strang 53 aus hochzugfestem nichtmetallischen Material. Die Schutzschicht 54 bildet so eine äußere Umhüllung bzw. Beschichtung des als Hohlstrang ausgebildeten Strangs 53.

Der Mantel 52 des Unterwasserarbeitskabels 10 der 3 weist eine äußere Armierungslage aus einer Mehrzahl metallischer Stränge 55 auf. Diese äußere Armierungslage und die Stränge 55 sind genauso wie die Stränge 46 des Ausführungsbeispiels der 1 als massive Armierungsdrähte aus Stahl, insbesondere aus einem Edelstahl, ausgebildet. Sie können aber auch aus vielen verdrillten dünnen Stahllitzen bestehen. Die zur äußeren Armierung des Unterwasserarbeitskabels 10 dienende Stränge 55 sind aneinander anliegend lückenlos um die Schutzschicht 54 herum angeordnet, und zwar ggf. verdrillt oder verseilt. Dadurch schützen die Stränge 55 der äußeren Armierungsschicht und auch die Seele 11 des Unterwasserarbeitskabels 10, die inneren Komponenten des Mantels 52. Insbesondere den hohlen röhrchenartigen Strang 53 aus hochzugfestem nichtmetallischen Material und die Schutzschicht 54 vor äußeren Einflüssen. Die Schutzschicht 54 sorgt außerdem dafür, dass die metallischen Stränge 55 den als Hohlstrang ausgebildeten Strang 53 aus hochzugfestem nichtmetallischen Material nicht direkt berühren und somit nicht beeinträchtigen. Der Durchmesser der gleichen Stränge 55 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel größer als die Wandstärke des als Hohlstrang ausgebildeten nichtmetallischen Strangs 53 und zwar um etwa 10% bis 30%.

Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele verschiedener Unterwasserarbeitskabel 10 verfügen über kreisrunde Stränge, Röhrchen, Hüllschichten, Schutzschichten, Umhüllungen und Hohlstränge. Die Erfindung eignet sich aber auch für Unterwasserarbeitskabel 10, bei denen die Stränge, Hohlstränge, Röhrchen, Hüllschichten, Schutzschichten und Umhüllungen andere Querschnitte aufweisen, beispielsweise kreissegmentartige Querschnitte oder kreisabschnittartige Querschnitte, um Zwickel zwischen den benachbarten Strängen zu vermeiden oder zu reduzieren.

Die Unterwasserarbeitskabel 10 der 1 bis 3 sind mit identischen Seelen 10 dargestellt. Das bedeutet aber nicht, dass die Erfindung auf die in den 1 bis 3 dargestellten Seelen 10 beschränkt ist. Die Erfindung eignet sich vielmehr für Unterwasserarbeitskabel 10 mit beliebig ausgebildeten Seelen, insbesondere Seelen, die an die an das jeweilige Unterwasserarbeitskabel gestellten Anforderungen individuell angepasst sind. Entscheidend für die Erfindung ist die erfindungsgemäße Ausbildung der Mäntel 12, 47 und 52 der Unterwasserarbeitskabel 10. Aus Gründen der Gewichtseinsparung sind die Mäntel nur zum Teil aus metallischen Strängen, insbesondere Stahlstränge, Edelstahlsträngen oder dergleichen gebildet, indem der andere Teil des Mantels von leichteren Strängen aus einem hochfesten nichtmetallischen Material, beispielsweise Kohlefasern, Kohlenstoff bzw. Carbon, gebildet ist. Der Anteil der leichteren nichtmetallischen Stränge oder des nur einen Hohlstrangs entspricht etwa 30% bis 70%, vorzugsweise etwa 40% bis 60% des Anteils der metallischen Stränge, insbesondere Drähte. Durch diesen Materialmix aus leichten nichtmetallischen Strängen und konventionellen metallischen Strängen wird die Widerstandsfähigkeit des Unterwasserarbeitskabels 10 gegen Einflüsse von außen nicht herabgesetzt. Es werden vor allem die von den äußeren metallischen Strängen die innenliegenden nichtmetallischen Stränge geschützt. Außerdem erfolgt ein Schutz der nichtmetallischen Stränge durch eine Schutz- bzw. Zwischenschicht, die entweder jeden nichtmetallischen Strang umgibt oder die gesamte Lage nichtmetallischer Stränge bzw. einen rohrartigen hochzugfesten nichtmetallischen Hohlstrang aus z. B. Kohlenstoff bzw. Carbon umgibt. Dadurch sind Beeinträchtigungen der nichtmetallischen Stränge von den zum Schutz derselben vor äußeren Einflüssen dienenden, außenliegenden metallischen Strängen ausgeschlossen.

Bezugszeichenliste

10
Unterwasserarbeitskabel
11
Seele
12
Mantel
13
Innenseele
14
Außenseele
15
Hohlstrang
16
Strang
17
Strang
18
Kern
19
Isolierung
20
Röhrchen
21
Isolierung
22
Zwickel
23
Strang
24
elektrischer Leiter
25
Isolierung
26
Hüllkreis
27
Wickel
28
Strang
29
Strang
30
Leiter
31
Isolierung
32
Wickel
33
Isolierung
34
Röhrchen
35
Kern
36
Isolierung
37
Zwickel
38
Strang
39
Hüllkreis
40
Kern
41
Isolierung
42
Wickel
43
Hüllschicht
44
Strang
45
Schutzschicht
46
Strang
47
Mantel
48
Strang
49
Strang
50
Umhüllung
51
Kern
52
Mantel
53
Strang
54
Schutzschicht
55
Strang