
大多數ROV水下機器人需要零浮力電纜傳輸機械負載,功率和信號到潛器,或者從潛器傳輸回來。也有潛器是自動或半自動控制(通過聲學鏈接),或者通過易損壞的光纖微型線纜控制。潛器的尺寸,重量和操作深度以及潛器的發動機,子系統和搭載設備共同決定了ROV的電纜設計。對于使用機電纜的標準ROV,主要有兩種電纜:臍帶零浮力電纜(從船到ROV或者臍帶纜管理系統TMS),系留電纜(TMS到ROV)。開始設計電纜需要考慮電功率,信號和強度情況。
功率要求
功率需求按安培計算。對于每一安培使用足夠多的材料**電源到達較遠端使非常有必要的。大多數導體對電流的流動性有阻力,會造成電壓的降低。因此使用低阻力的材料使非常有必要的,比如常用的銅。
另外需要考慮的使導體上的絕緣層需要能保持電能,ROV電纜通常使用熱塑材料比如聚四氟乙烯作為絕緣體。無論怎樣,由于熱塑材料容易軟化或熱熔化,弄清楚操作環境和電流需要情況使非常有必要的。
操作電壓是另一個需要考慮的電纜設計因素。在絕緣層上限制電壓的應力是非常有必要的。如果電壓太高將使絕緣層失效,使電能在到達目標之前先離開導體,這將造成危險狀況。因此在零浮力電纜設計時如何處理電壓應力時非常重要的。同樣,設計一個單獨的應急接地導體作為保護是非常常見的,以防絕緣體發生故障。
信號要求
信號要求需要轉化為衰減損耗。無論電還是光信號都會在通過導體和絕緣體時衰減。這些衰減根據信號傳輸的介質和頻率不同而不同。
信號傳輸可以時模擬的或者數字的,也可以是電的或者光的。通常用銅導體加上熱塑材料來傳輸電信號。信號傳輸線經常需要屏蔽電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI).同樣將信號傳輸線纜和電源傳輸導體分離開是常見的方式。有平衡和不平衡的電力傳輸方案,這取決于系統的需求。典型的平衡線纜是雙絞線,不平衡的是同軸纜。其他需要考慮的因素包括:阻抗,電容和頻率。
同樣可以通過多模和單模的光纖纜來進行信號傳輸。無論哪種光纖纜需要考慮:衰減,帶寬和波長。
強度要求
這個強度提供了與ROV的機械連接。通常需要支持零浮力電纜重量,ROV和附加的負載,應對動態負載。同樣,由于拉力原因電纜的尺寸會影響電纜上的負載。因此,選擇電纜強度時有很多變量需要考慮。
鋼是臍帶纜常用的材質;通常會在鋼外面包括一層碳素鋼絲和鍍鋅涂層來防止它被腐蝕。這個材料的抗張強度,模量和抗磨性會保護電纜在使用時免受損壞。
合成纖維,比如杜邦公司的凱夫拉可以減少重量。合成纖維被常用來作為系留纜,同樣在深水系統中作為臍帶纜。合成纖維的強度需要一個保護層來增加抗磨性。合成纖維通常比鋼纜要貴很多,但是重量的差異時相當明顯的。對于**深水,使用合成纖維是能達到必需深度的途徑。
總的來說,ROV水下機器人用零浮力電纜或者系留纜的設計對于成功操作系統來說是至關重要的。無論怎樣,技術已經發展到一定水平來應對會發生的設計問題,優秀的電纜也可以應對各種應用要求。