पानी के भीतर के वातावरण में पनडुब्बी केबल

गहरे समुद्र में संसाधन विकास और समुद्री इंजीनियरिंग के तीव्र विकास के साथ, पनडुब्बी केबल, पनडुब्बी सुविधाओं को जोड़ने वाले एक महत्वपूर्ण संचरण माध्यम के रूप में, उनके प्रदर्शन और विश्वसनीयता को तेजी से महत्व दिया जा रहा है। गहरे समुद्र का वातावरण जटिल और परिवर्तनशील है, और उच्च वोल्टेज, उच्च लवणता और निम्न तापमान जैसी चरम स्थितियों ने केबल सामग्री और संरचना पर उच्च आवश्यकताएं निर्धारित की हैं। यह लेख HYJQF41-F मॉडल पनडुब्बी केबल पर केंद्रित है, और 35KV, 66KV और 220KV वोल्टेज स्तरों के तहत इसके सामग्री प्रदर्शन और संरचनात्मक डिजाइन का व्यवस्थित अध्ययन करता है। सामग्री प्रदर्शन परीक्षण, संरचनात्मक विश्वसनीयता विश्लेषण और व्यावहारिक अनुप्रयोग केस स्टडीज के माध्यम से, पनडुब्बी केबलों के प्रदर्शन और विश्वसनीयता में सुधार के प्रभावी तरीकों की खोज की जाती है, और गहरे समुद्र में ऊर्जा विकास और समुद्री इंजीनियरिंग के लिए तकनीकी सहायता प्रदान की जाती है।

पनडुब्बी केबलों के भौतिक गुणों का अनुसंधान और विश्लेषण

1.केबल सामग्री का अवलोकन

HYJQF41-F मॉडल के गहरे समुद्र में बिछाई जाने वाली विद्युत संचरण केबल को केबल के मुख्य भाग के संदर्भ के रूप में उपयोग किया गया है। 99.95% तक शुद्धता वाली कैथोड कॉपर सामग्री कम प्रतिबाधा और उत्कृष्ट चालकता गुणों से युक्त है, जो विद्युत ऊर्जा के उच्च दक्षता संचरण को सुनिश्चित करती है। पृथक्करण परत में क्रॉसलिंक्ड पॉलीओलेफिन (XLPE) का उपयोग किया गया है, और इसकी वोल्टेज सहनशीलता 40 kV/mm तक पहुँच सकती है, जो 35 kV, 66 kV और 220 kV विद्युत केबलों के नाममात्र परिचालन वोल्टेज से कहीं अधिक है, इस प्रकार उत्कृष्ट विद्युत पृथक्करण गुण सुनिश्चित करती है [1]। सुरक्षात्मक परत में उच्च-शक्ति पॉलीइथिलीन (HDPE) का उपयोग किया गया है जो समुद्री संक्षारण और भौतिक सुरक्षा के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध प्रदर्शित करती है। इसकी तन्यता शक्ति 24 MPa तक है, जो समुद्र तल के बदलते भूभाग और यांत्रिक दबावों का सामना करने के लिए पर्याप्त है। गहरे समुद्र में बिछाई जाने वाली तार संरचना के आरेख के लिए, कृपया चित्र देखें।

2. गहरे समुद्र के वातावरण में सामग्री प्रदर्शन परीक्षण

गहरे समुद्र के वातावरण में HYJQF41-F मॉडल पनडुब्बी केबलों के भौतिक गुणों का व्यापक मूल्यांकन करने के लिए, इस अध्ययन में निम्नलिखित परीक्षण विधियों को अपनाया गया:

(1) उच्च वोल्टेज सहनशीलता परीक्षण: केबल का नमूना प्रयोगशाला में गहरे समुद्र के उच्च वोल्टेज वातावरण का अनुकरण करता है, और इन्सुलेट परत की स्थिरता और ब्रेकडाउन वोल्टेज का पता लगाने के लिए 100 घंटे तक लगातार 35 केवी वोल्टेज लागू करता है।

(2) संक्षारण प्रतिरोध परीक्षण: केबल की एचडीपीई सुरक्षात्मक परत को 96 घंटे के लिए 3.5% NaCl घोल में भिगोया गया, और वजन घटाने की दर को मापकर सामग्री के संक्षारण प्रतिरोध का मूल्यांकन किया गया।

(3) यांत्रिक प्रदर्शन परीक्षण: 1000 डिग्री सेल्सियस का बेंडिंग परीक्षण करेंवाईसीकेबल के नमूने पर माप लिया जाता है, और सामग्री की लचीलता और स्थायित्व का मूल्यांकन करने के लिए झुकने की त्रिज्या को केबल के व्यास के 10 गुना पर सेट किया जाता है।

(4) सूक्ष्म संरचना विश्लेषण: केबल के चालक कोर, पृथक्करण परत और सुरक्षात्मक परत का सूक्ष्म संरचना विश्लेषण स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) का उपयोग करके किया जाता है। HYJQF41-F मॉडल पनडुब्बी केबल सामग्री प्रदर्शन परीक्षण के विशिष्ट परिणाम नीचे दी गई तालिका में दर्शाए गए हैं।

समुद्र के नीचे बिछाई जाने वाली केबल संरचना के डिजाइन सिद्धांत: समुद्र के नीचे बिछाई जाने वाली ट्रांसमिशन लाइन की डिजाइन योजना अत्यंत महत्वपूर्ण है, जो गहरे समुद्र में केबल के निरंतर और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करती है। केबल डिजाइन को कई मानकों का पालन करना चाहिए, जिनमें यांत्रिक शक्ति, विद्युत इन्सुलेशन, रासायनिक स्थिरता और पर्यावरणीय अनुकूलता शामिल हैं। यांत्रिक स्थिरता के संदर्भ में, केबल को पनडुब्बी में बिछाते समय संचालन के दौरान तनाव, दबाव और भार सहन करने में सक्षम होना चाहिए। विद्युत इन्सुलेशन डिजाइन यह सुनिश्चित करता है कि कंडक्टर उच्च वोल्टेज वाले वातावरण में स्थिर रूप से संचारित हों और ऊर्जा हानि और विद्युत विफलताओं से बचा जा सके। रासायनिक स्थिरता के लिए आवश्यक है कि सामग्री समुद्री जल में संक्षारक पदार्थों का सामना करने में सक्षम हो ताकि इसके दीर्घकालिक कार्य पर कोई प्रभाव न पड़े।

3. डेटा विश्लेषण और चर्चा

प्रायोगिक आंकड़ों के मूल्यांकन के अनुसार, HYJQF41-F प्रकार के समुद्री केबल में उपयोग किए गए घटकों ने गहरे समुद्र की स्थितियों में अत्यधिक अस्थिरता प्रदर्शित की। उच्च-वोल्टेज प्रयोग द्वारा यह सत्यापित किया गया कि क्रॉसलिंक्ड पॉलीइथिलीन इन्सुलेटिंग भाग लगातार उच्च वोल्टेज सहन करते हुए भी स्थिर बना रहा और इसके प्रदर्शन में कोई कमी नहीं आई। संक्षारण प्रतिरोध मूल्यांकन के परिणामों ने निरंतर समुद्री जलमग्न वातावरण में उच्च-घनत्व पॉलीइथिलीन सुरक्षात्मक परत सामग्री के प्रदर्शन को एक बार फिर प्रमाणित किया है। इसका कम वजन अनुपात सामग्री की उत्कृष्ट संक्षारण-रोधी क्षमता को दर्शाता है। यांत्रिक गुणों के निरीक्षण आंकड़े गहरे समुद्र की परिवर्तनशील स्थितियों के अनुकूल होने की इस पदार्थ की क्षमता को प्रदर्शित करते हैं। तारों की उत्कृष्ट लोच और स्थायित्व बिछाने और संचालन चरणों की स्थिरता सुनिश्चित करते हैं। यह जानकारी तारों की संरचना और सामग्री चयन के लिए ठोस आधार प्रदान करती है, और गहरे समुद्र में बिछाई जाने वाली ट्रांसमिशन लाइन सामग्रियों के भविष्य के विकास और सुधार के लिए एक सैद्धांतिक आधार भी प्रदान करती है।

पनडुब्बी केबलों का संरचनात्मक डिजाइन और विश्वसनीयता मूल्यांकन

1. पनडुब्बी केबल संरचना डिजाइन सिद्धांत

गहरे समुद्र में ट्रांसमिशन लाइनों की अवधारणा अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह गहरे समुद्र की स्थितियों में तारों के दीर्घकालिक और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करती है। लाइन संरचना को यांत्रिक शक्ति, विद्युत इन्सुलेशन, रासायनिक स्थिरता और पर्यावरणीय उपयुक्तता सहित कई मानदंडों को पूरा करना होता है। यांत्रिक विश्वसनीयता के क्षेत्र में, तारों को समुद्री परिवहन के दौरान तनाव, संपीड़न और भार सहन करने में सक्षम होना चाहिए। विद्युत इन्सुलेशन डिजाइन करते समय, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि केबल उच्च वोल्टेज स्थितियों में भी सिग्नल को विश्वसनीय रूप से प्रसारित कर सके, बिजली की खपत को कम कर सके और विद्युत उपकरणों की विफलता को रोक सके। रासायनिक स्थायित्व के लिए ऐसे पदार्थों की आवश्यकता होती है जो समुद्र में क्षरण कारकों का सामना कर सकें ताकि उनके दीर्घकालिक प्रभाव को नुकसान न पहुंचे।

2. संरचनात्मक विश्वसनीयता विश्लेषण विधि

समुद्री केबलों की संरचनात्मक स्थिरता का आकलन यह निर्धारित करने का एक प्रमुख तरीका है कि क्या वे अपनी अपेक्षित सेवा अवधि के दौरान सामान्य रूप से कार्य कर सकते हैं। विफलता मोड और प्रभाव विश्लेषण (FMEA) विधियों का उपयोग तार संरचनाओं में संभावित दोषों के प्रकारों का पता लगाने और समग्र प्रणाली कार्यों पर इन दोषों के संभावित प्रभाव को मापने के लिए किया जा सकता है। संख्यात्मक मॉडलिंग तकनीक (FEM) का उपयोग समुद्र तल की स्थितियों के तहत तारों की संरचनात्मक विशेषताओं का अनुकरण करने के लिए किया जाता है ताकि दबाव मानचित्र और घटकों की स्थायित्व अवधि का अनुमान लगाया जा सके। संभाव्यता विश्लेषण और सांख्यिकीय तकनीकें भी तार स्थिरता निर्धारण में आमतौर पर उपयोग की जाती हैं। इनका अनुमान स्थायित्व वितरण मॉडल स्थापित करके लगाया जाता है ताकि दोष संभाव्यता और तारों की अपेक्षित जीवन अवधि का अनुमान लगाया जा सके। इन मूल्यांकन तकनीकों के व्यापक अनुप्रयोग से तार संरचना की स्थिरता की पूरी तरह से जांच की जा सकती है और डिजाइन सुधार और जोखिम नियंत्रण के लिए ठोस सैद्धांतिक समर्थन प्रदान किया जा सकता है।

3. संरचनात्मक सुधार योजना

विवर्तनिक स्थिरता मूल्यांकन के परिणामों को ध्यान में रखते हुए, एक लक्षित विवर्तनिक अनुकूलन योजना बनाई जा सकती है। उदाहरण के लिए, विफलता मोड और प्रभाव विश्लेषण (एफईए) के दौरान पता लगाए गए उच्च जोखिम वाले विफलता प्रकारों के लिए, तार की सुरक्षात्मक परत को मोटा करके या सामग्री संरचना को समायोजित करके इसकी संक्षारण प्रतिरोधकता और भौतिक मजबूती को बढ़ाया जा सकता है। एफईए अध्ययन से प्राप्त डेटा तार के डिजाइन के विवरण को बेहतर बनाने में सहायक होता है, जैसे कि पृथक्करण परत और सुरक्षात्मक परत के आकार में परिवर्तन करना, ताकि तार के विद्युत गुणों को भौतिक भार क्षमता के साथ समन्वित किया जा सके।

पनडुब्बी केबल की सामग्रियों और संरचनाओं के समग्र प्रदर्शन पर अध्ययन

1. पनडुब्बी केबल सामग्री का सूक्ष्मसंरचना विश्लेषण

समुद्री ऑप्टिकल केबलों की सूक्ष्म विशेषताएं उनके समग्र कार्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। HYJQF41-F समुद्री तारों के चालक कोर, पृथक्करण परत और सुरक्षात्मक खोल की सूक्ष्म संरचना का स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (TEM) जैसी अत्याधुनिक लक्षण वर्णन विधियों का उपयोग करके गहन अध्ययन किया गया है। चालक पदार्थों की सूक्ष्म संरचनाओं के अवलोकन से पता चला कि विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त तांबे में क्रिस्टल कणों का आकार एकसमान था, एक स्पष्ट सीमा रेखा थी और कोई महत्वपूर्ण दोष नहीं थे [3]। यह विशेषता धारा स्थानांतरण दक्षता में सुधार और प्रतिरोध मान को कम करने में सहायक है। सूक्ष्म संरचना जांच के परिणामों से पता चला कि उच्च घनत्व वाले पॉलीइथिलीन, जो सुरक्षात्मक परत के लिए एक सामग्री है, ने आणविक स्तर पर अपेक्षाकृत नियमित श्रृंखला जैसी व्यवस्था प्रदर्शित की और इसमें क्रिस्टलीकरण का स्तर काफी अधिक था। यह विशेषता सुरक्षात्मक परत के रासायनिक क्षरण और पर्यावरणीय तनाव दरार के प्रतिरोध को बढ़ाने में अत्यंत लाभकारी है। पनडुब्बी केबल सामग्री की सूक्ष्म संरचना के लिए चित्र देखें।

2. पनडुब्बी केबल संरचना के गतिशील प्रदर्शन पर अनुसंधान

वास्तविक संचालन में, गहरे समुद्र में ट्रांसमिशन लाइनें ज्वार और समुद्री धाराओं जैसे गतिशील तत्वों से प्रभावित होती हैं, और इनकी संरचना की गतिशील विशेषताएं विशेष रूप से महत्वपूर्ण होती हैं। तारों के चक्रीय झुकाव, खिंचाव और कंपन का परीक्षण करने के लिए प्रयोगशाला में गहरे समुद्र की स्थितियों को पुन: उत्पन्न किया गया। समुद्र तल पर भू-भाग के उतार-चढ़ाव की नकल करने वाले वातावरण में आवधिक घुमावदार प्रयोगों से पता चला कि निरंतर घुमावदार क्रिया के बावजूद, केबल अपनी संरचनात्मक अखंडता को बिना किसी क्षति के बनाए रखती है, और इसके घुमावों की न्यूनतम स्वीकार्य त्रिज्या केबल के व्यास से छह गुना है। खिंचाव प्रयोग से प्राप्त आंकड़ों से पता चला कि तारों ने संरचना को बरकरार रखा और डिज़ाइन किए गए अधिकतम तनाव के 120% के तहत उत्कृष्ट तन्यता शक्ति प्रदर्शित की। कंपन प्रयोग में, 1 हर्ट्ज़ से 10 हर्ट्ज़ की आवृत्ति सीमा के दोलन भार के तहत इन्सुलेशन या सुरक्षात्मक परत को कोई क्षति नहीं देखी गई, जिसने इसकी उत्कृष्ट कंपन प्रतिरोध क्षमता को सत्यापित किया।

3. पनडुब्बी केबलों का दीर्घकालिक विश्वसनीयता मूल्यांकन

समुद्री केबलों की टिकाऊ मजबूती का आकलन करना अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह उनके अपेक्षित सेवाकाल में स्थिर प्रदर्शन से संबंधित है। तार के सेवाकाल का अनुमान लगाने के लिए एक योजना बनाई गई और वास्तविक समुद्री परिस्थितियों के आंकड़ों के आधार पर इसका विश्लेषण किया गया। प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि जब पूर्व निर्धारित सेवाकाल बीस वर्ष निर्धारित किया जाता है, तो तार का इन्सुलेशन प्रतिरोध मान 500 मेगाओम से अधिक स्थिर रहता है, जो विनिर्देश में निर्दिष्ट स्तर से काफी अधिक है। परिचालन डेटा को लगातार ट्रैक और संकलित करके तार की अखंडता का तुरंत पता लगाया जा सकता है। टिकाऊ स्थिरता विश्लेषण से पता चलता है कि संरचना और सामग्री के सावधानीपूर्वक चयन के बाद, HYJQF41-F प्रकार का समुद्री तार कम से कम 30 वर्षों तक निर्बाध संचालन सुनिश्चित करने के लिए गहरे समुद्र की स्थितियों में लगातार काम करने में सक्षम है।

सामग्री की आंतरिक संरचना के गहन अध्ययन, प्रदर्शन परिवर्तनों की वास्तविक समय निगरानी और स्थिरता की निरंतर पहचान के माध्यम से, कठोर समुद्री क्षेत्रों में तारों की अनुकूलता और सहनशीलता का प्रदर्शन किया गया है। भविष्य में, पनडुब्बी ट्रांसमिशन लाइनों की सामग्री और संरचना में निरंतर सुधार से समुद्री संसाधनों के खनन और अनुप्रयोग के लिए एक अधिक ठोस आधार तैयार होगा।       शंघाई लैंशेंग केबल आपकी विभिन्न केबल संबंधी जरूरतों को पूरा कर सकता है।