(12) PATENT (19) NO (11) 328457 (13) B1 NORGE (51) Int Cl. H01B 7/14 (2006.01) E21B 17/01 (2006.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 20065943 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag 2006.12.20 (85) Videreføringsdag (24) Løpedag 2006.12.20 (30) Prioritet (41) Alm.tilgj 2008.06.23 (45) Meddelt 2010.02.22 (73) Innehaver Aker Subsea AS, Postboks 94, 1325 LYSAKER (72) Oppfinner Arild Figenschou, Nordengveien 16, 1396 BILLINGSTAD Finn Petter Gjerull, Båtstøjordet 51, 1363 HØVIK (74) Fullmektig Protector Intellectual Property Consultants AS, Oscarsgate 20, 0352 OSLO (54) Benevnelse Kraftkabel/kraftumibilikal (56) Anførte NO 311988 B1, US 6472614 B1 publikasjoner (57) Sammendrag Det er vist en kraftkabel, eller kraftumbilikal, som omfatter et antall strømkabler (4) til overføring av store mengder elektrisk energi, eventuelt elektriske ledninger og/eller optiske ledere (5), fyllmateriale (2, 3) i form av stive langstrakte plastelementer, som ligger i det minste delvis omkring og mellom strømkablene (4) og de eventuelle ledninger/ledere (5) og som til sammen er samlet ved hjelp av slagning i en snodd bunt. En beskyttende kappe (1) omgir strømkablene (4), de eventuelle ledninger/ledere (5), fyllmaterialet (2, 3) og minst ett lastbærende element (6) forutbestemt plassert i kraftkabelens, eller kraftumbilikalens, tverrsnitt. Strømkablene (4), de eventuelle ledninger/ledere (5), fyllmaterialet (2, 3) og det minst ene lastbærende element (6), er slått vekselvis, dvs med stadig skiftende retning, i hele eller deler av kraftkabelens, eller kraftumbilikalens, lengdeutstrekning. Dette i kombinasjon med at den slåtte bunt er fastholdt i hovedsak torsjonsstiv av den beskyttende kappe (1), eventuelt med tillegg av et styrkebånd, eller en tape, som er helisk viklet omkring bunten straks innenfor den beskyttende kappen (1).
Kraftkabel/kraftumbilikal Foreliggende oppfinnelse vedrører en kraftkabel, eller kraftumbilikal, omfattende et antall strømkabler til overføring av store mengder elektrisk energi, eventuelt elektriske ledninger og/eller optiske ledere, fyllmateriale i form av stive langstrakte plastelementer, som ligger i det minste delvis omkring og mellom strømkablene og de eventuelle ledninger/ledere og som til sammen er samlet ved hjelp av slagning i en snodd bunt, en beskyttende kappe som omgir strømkablene, de eventuelle ledninger/ledere og fyllmaterialet, samt minst ett lastbærende element forutbestemt plassert i kraftkabelens tverrsnitt. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til fremstilling av en kraftkabel, eller kraftumbilikal, av den innledningsvis nevnte type. Det skal bemerkes at oppfinnelsen finner anvendelse i både den forholdsvis nylig foreslåtte kraftkabel, eller kraftumbilikal, dvs en kraftkabel, eller kraftumbilikal, som er i stand til å overføre store mengder elektrisk kraft. Den foreliggende søknad omhandler denne nylig foreslåtte kraftkabel, eller kraftumbilikal, mens den mer tradisjonelle umbilikal er gjenstand for egen patentsøknad innlevert på samme dag som den foreliggende søknad. Det skal allerede nå nevnes at vi gjør en distinksjon mellom kraftumbilikal og kraftkabel, mens begge anses for å være omfattet av oppfinnelsen. En kraftumbilikal er her definert som å innbefatte de grove strømkabler, elektriske ledninger og/eller optiske ledere, fyllmateriale, minst ett lastbærende element, styrkebånd eller tape og den utvendige kappen. Man ser også for seg at den kan innbefatte mindre fluidrør av stål. En kraftkabel alene mangler fluidrør, elektriske ledninger og/eller optiske ledere, men har de øvrige elementer nevnt ovenfor. Det er foreslått i NO 311988 et sammensatt hybridstigerør for transport av produsert olje og/eller gass. Et slikt hybridstigerør er et annet produkt enn en umbilikal og vil ha betydelige dimensjoner. Det har et sentralt beliggende lastbærende element, og kan ellers være av den innledningsvis nevnte type, dog med helt andre dimensjoner. Ref. 9 i
2 fig. 1 er faktisk en umbilikal i seg selv. Ytterligere eksempler på kjent teknikk er WO 2004/111515. Den tradisjonelle måten å fremstille en umbilikal på er vist i NO 174 940 (WO 93/17176) og NO 971984. Dersom man ser på figurene i det førstnevnte dokument, nærmere bestemt figur 1, vises det et maskineri som normalt skal til for å produsere en tradisjonell umbilikal. Den viste metode og maskineri ville også være retningsgivende for den nye kratkabel, eller kraftumbilikal. Som det fremgår er maskineriet komplisert, plasskrevende, voluminøst, og følgelig svært kostbart. Dessuten, på grunn av størrelsen, må dette nødvendigvis være stasjonært, dvs være plassert på land i stort anlegg, fortrinnsvis nær en havn. Maskineriet må nødvendigvis ha disse dimensjoner for å kunne oppfylle sine funksjoner, nemlig å kunne sno de langstrakte elementer sammen til en bunt som forløper helisk i lengderetningen med en forutbestemt slagningslengde, typisk 1,5 til 15 meter per omdreining, alt etter tiltenkt applikasjon. Det er et klart ønske fra industrien å kunne foreta produksjon av den nye kraftkabel, eller kraftumbilikal, med et vesentlig enklere maskineri. Dessuten er det ønskelig å kunne ha et mobilt anlegg som kan produsere på stedet, eller nær ved stedet, så som om bord i et leggingsfartøy. Men hvordan få dette til, tatt i betraktning forutsetningene ovenfor? Det er visse hensyn man har vært nødt til å ta, slik som kabelens evne til å ta opp strekkbelastning. Dette er diskutert nedenfor. Kraftkabelen, eller kraftumbilikalen, er designet for å kunne overføre større mengder elektrisk kraft, for eksempel fra havoverflaten til produksjonsutstyr for olje og gass plassert på havbunnen. Kraftkabelen, eller kraftumbilikalen, omfatter grove kabler til transport av elektrisk kraft til elektrisk drevent utstyr på havbunnen, så som store pumpestasjoner som besørger fremføring av utvunnet olje og/eller gass.
3 En annen anvendelse som aktualiserer seg, er kraftkabler fra vindmøller som står ute i sjøen. For å kunne overføre den produserte energi fra generatorene i vindmøllene utlegges det grove kraftkabler på sjøbunnen fra vindmøllene og inn til en landterminal. Når en slik kraftumbilikal som omfatter en bunt med snodde, langstrakte elementer blir utsatt for strekkbelastning, for eksempel under utlegging på større eller mindre havdyp, vil de snodde elementer forsøke å rette seg ut. Det er de lastbærende elementer i tverrsnittet som skal ta opp strekkbelastningen. De lastbærende elementer kan være stålwire eller være tilvirket av komposittmateriale, enten i form av enkeltstående karbonstaver fordelt på tverrsnittet eller staver samlet i bunter. Det skal dermed forstås at denne kraftkabel, eller kraftumbilikal, primært er ment å bli brukt til statiske formål og trenger sin strekkapasitet først og fremst ved utlegging for siden å ligge mer eller mindre stasjonært på havbunnen uten vesentlig aksialbelastninger. Disse grove elektriske kabler, normalt fremstilt av koppertråd, blir nå integrert i den mer tradisjonelle umbilikal. Disse umbilikaler er igjen i stadig utvikling og endrer oppbygning og funksjoner ut i fra aktuelle behov. Disse grove elektriske kabler tilfører umbilikalen betydelig tilleggsvekt på grunn av egenvekten til kopperet. Når man vet at kopperet har svært dårlig lastbærende evne vil det være av stor betydning at koppertrådene ikke deltar vesentlig i lastbæringen som i praksis innebærer bæringen av sin egen vekt. Med den nå foreslåtte løsning for slagning av kraftumbilikalen, som forenkler produksjonen betydelig, vil ikke de lastbærende elementer uten videre være i stand til å oppfylle sin funksjon, nemlig å kunne overføre vesentlige belastninger, eller strekkpåkjenninger. De vil bare søke å rette seg ut. Imidlertid vil en slik ny løsning kreve kun et meget enkelt maskineri for fremstilling sammenlignet med det tradisjonelle. Så alle ønsker fremsatt ovenfor vil bli oppfylt. Men som man forstår, skaper det et nytt problem, hvordan få til selve lastbæringen?
4 Dette er et erkjent problem og i den anledning vises det til US patent 6,472,614 i navn Coflexip. I kolonne 1, midt på siden og ned, er det riktignok beskrevet at umbilikalens (tradisjonell) elementer vanligvis er viklet sammen i den velkjente S-Z konfigurasjonen, som betyr at den vikles vekselvis med skiftende retning. Videre står det at ettersom S-Z konfigurasjonen ikke kan motstå vesentlige strekkspenninger uten å sno seg ut (som vi har omtalt ovenfor), må ytterligere lag med armering (for eksempel stål eller Kevlar) bli viklet helisk i motsatte retninger rundt denne bunt for å ta strekkreftene. Armeringen består av en mengde stålstenger lagt side om side med liten stigning i forhold til umbilikalens lengdeakse. For å lære hvordan denne umbilikal typisk ser ut, sier US patentet at denne er vist i API (American Petroleum Institute) spesifikasjon 17E, Specification for Subsea Production Control Umbilicals, spesielt side 42, 43 og 44. Utdrag av denne er vist i figur 5-6 og er merket med prior art. Dette er tatt med for å illustrere den tradisjonelle tenkemåte når det gjelder S-Z slagning kombinert med lastbæring. Det fordrer armeringsstenger som er viklet helisk (ikke S-Z) i minst to lag og hvert lag viklet i motsatte retninger for at de skal være i stand til å virke som de lastbærende elementer i tverrsnittet. Nok et problem med denne type undersjøiske kraftkabler, eller kraftumbilikaler, har vært at de må skjøtes relativt hyppig, kanskje hver 500 meter. Dette blir et betydelig antall skjøter dersom det skal leveres lengder på flere titalls kilometer. Hver eneste skjøteoperasjon er tidkrevende. På kompliserte tverrsnitt av kraftkabelen, eller kraftumbilikalen, kan det ta et par dager å foreta en slik skjøteoperasjon. Således har det ligget en utfordring i det å kunne produsere betydelig lengre lengder av kraftkabler, eller kraftumbilikaler, med kompliserte tverrsnitt og med færre skjøter enn før, kort sagt oppnå en mer kontinuerlig og effektiv produksjon. Likefullt er det som tidligere et krav at kraftkabelen, eller kraftumbilikalen, kan bli kveilet opp på karuseller eller tromler for utskipning og transport.
5 I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en kraftkabel, eller kraftumbilikal, av den innledningsvis nevnte type som kjennetegnes ved at strømkablene, de eventuelle ledninger/ledere, fyllmaterialet og det minst ene lastbærende element, er slått vekselvis, dvs med stadig skiftende retning, i hele eller deler av kraftkabelens lengdeutstrekning, kombinert med at den slåtte bunt er fastholdt i hovedsak torsjonsstiv av den beskyttende kappe. Det skal forstås at styrkebåndet kan variere alt etter ved hvilke dybder kraftkabelen, eller kraftumbilikalen, skal installeres, eller faktisk utelates helt. Ved små dybder kan styrkebåndet være et enkelt bånd, strips eller tape for å holde bunten samlet inntil den ytre kappe er ekstrudert på. Når dybden blir større kan det være nødvendig med et stålbånd som vikles rundt bunten. En nærmere forklaring går fram av teksten nedenfor. Ifølge oppfinnelsens tanke er den foreliggende kraftkabel, eller kraftumbilikal, konstruert på en slik måte at de snodde elementene er forhindret i å rette seg ut, til tross for at de er slått vekselvis. Dette oppnås ved at: a) de snodde elementene er i inngrep med fyllstoffprofilene som helt eller delvis omslutter de snodde elementene b) umbilikalen er tilstrekkelig torsjonsstiv til å motvirke torsjonsmomentet som de lastbærende elementene genererer under aksialt strekk c) den indre friksjon motvirker at elementene slår seg opp. Med denne nye måten å slå kraftumbilikaler på, såkalt S-Z slagning kombinert med ytre kappe og/eller styrkebånd, har man oppnådd det ovenfor nevnte. Sagt på en annen måte, inngrep av fyllstoffprofiler i kombinasjon med umbilikalens torsjonsstivhet og indre friksjon motvirker at den S-Z slåtte bunten slår seg opp når elementene er i strekk. Den beskrevne kraftkabel, eller kraftumbilikal, immobiliserer de lastbærende elementer og øvrige langstrakte elementer i tverrsnittet, både med hensyn til radiell bevegelse, aksial tøyning og torsjon, og samtidig er de lastbærende elementer i stand til å oppfylle sin oppgave som lastoverførende elementer tross sin sinuskonfigurasjon.
6 I tillegg vil man kunne oppnå et enklere og mindre omfattende produksjonsutstyr som krever mindre plass og har lavere pris. Det anses også å være mulig å lage et mobilt anlegg for direkte bruk i nærheten av aktuelle felt som bygges ut. Det skal videre forstås at det å tvinne for eksempel vanlige elektriskeledere,ellerledninger,vedhjelpavsz tvinning er alminnelig kjent. Men å designe og fabrikkere en S-Z slått kraftkabel, eller kraftumbilikal, der komponenter kan ta last er ikke tidligere gjort så vidt man kjenner til. I en hensiktsmessig utførelse er et styrkebånd, eller en tape, helisk viklet omkring bunten straks innenfor den beskyttende kappen. Styrkebåndet, eller tapen, kan være helisk viklet omkring bunten i to eller flere lag, slått i hver sin retning. Videre kan styrkebåndet, eller tapen, være helisk viklet omkring bunten med forholdsvis kort slagningslengde, så som 0,1 til 0,5 meter. Styrkebåndet kan være av metallisk materiale, så som stål, bly eller aluminium. Alternativt kan styrkebåndet omfatte fiberarmert bånd, fiberarmert bånd med friksjonsbelegg og tekstilbånd, der det fiberarmerte bånd kan være forsterket med aramidfiber, karbonfiber, glassfiber og andre syntetiske materialer. Det skal forstås at slagningen av strømkablene, de eventuelle ledninger/ledere, fyllmaterialet og eventuelt andre lastbærende elementer kan skifte retning ved uregelmessige intervaller, mens i en annen alternativ utførelse kan den skifte retning ved regelmessige intervaller. I en typisk utførelse, slik man ser det for seg i dag, vil slagningen skje over om lag mellom en halv og tre omdreininger før den skifter retning og slås nye tilsvarende omdreininger med motsatt slagningsretning før den igjen skifter retning. Det skal som nevnt forstås at med denne form for slagning mister man, isolert sett, enkeltkomponentenes evne til å oppta og overføre strekkbelastning. Dersom de utsettes forstrekktendererdebaremotårettesegut.
7 I en utførelse innbefatter kraftumbilikalen ett eller flere separate lag med lastbærende elementer som ytre lag som befinner seg rett innenfor kappen. Disse lastbærende elementer i hvert lag er imidlertid slått på tradisjonelt vis i en kontinuerlig heliks i samme retning i hele kraftumbilikalens lengdeutstrekning. Dette vil være i likhet med det som er vist i figur 6. Med fordel kan de lastbærende elementer være lettvektige stenger av komposittmateriale og/eller ståltråd eller stålwire og/eller fibertau og/eller polyestertau. Det er også en mulig variant at kraftumbilikalen omfatter minst ett fluidrør i tverrsnittet, av metall og/eller plastmateriale. I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det også tilveiebrakt en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at strømkablene, de eventuelle elektriske ledninger og/eller optiske ledere, fyllmaterialet og de lastbærende elementer blir slått vekselvis, dvs med stadig skiftende retning, i hele eller deler av kraftkabelens lengdeutstrekning, og at det eller de lastbærende elementer enten blir sentralt eller perifert plassert under fremstillingen, og at den slåtte bunt fastholdes i hovedsak torsjonsstiv ved påføring av den ytre beskyttende kappe, eventuelt med tillegg av at et styrkebånd, eller en tape, blir helisk viklet omkring bunten etter nevnte sammenslagning før den beskyttende kappen blir påført. Styrkebåndet, eller tapen, kan bli helisk viklet omkring bunten i to eller flere lag slått i hver sin retning. Styrkebåndet, eller tapen, kan bli helisk viklet omkring bunten med forholdsvis kort slagningslengde, så som 0,1 til 0,5 meter. Slagningen kan foretas med skiftende retning ved uregelmessige intervaller, alternativt ved regelmessige intervaller. Slagningen kan skje over om lag en halv til tre omdreininger før den skifter retning. I en utførelse kan ett eller flere separate lag med lastbærende elementer påføres som ytre lag innenfor kappen, der de lastbærende elementer i hvert lag blir slått kontinuerlig i en heliks i samme retning i hele kraftumbilikalens lengdeutstrekning.
8 Dette vil bety at strømkablene, ledningene/lederne, fyllmaterialet og lastbærende element(er) kan tilføres på annen måte enn med den tidligere maskin som igjen innebærer at produksjonsutstyret kan organiseres annerledes. Ved kontinuerlig slagning i én retning må maskinens store sneller, i tillegg til at de roterer om sin egen akse, også bringes til kontinuerlig, samstemt rotasjon omkring kraftumbilikalens lengdeakse for å unngå torsjonsspenninger i de langstrakte elementer som mates ut fra snellene. Disse potensielle torsjonsspenninger vil med den nye slagningsmetode bare oppstå i liten grad fordi slagningsretningen hele tiden skifter. De torsjonsspenninger som bygger seg opp i den ene retningen avlastes igjen når slagningsretningen skifter og bygger seg ned mot null igjen. Dermed behøver ikke de store snellene å rotere omkring kraftumbilikalens lengdeakse, men kan stå stasjonært. Dette forenkler maskinen meget vesentlig. Så vesentlig at man lett kan tenke seg å bygge et mobilt anlegg hvor kraftumbilikalen kan produseres på stedet for dens utplassering, for eksempel om bord i et fartøy fortøyd nær et olje-/gassfelt til havs. Andre og ytterlige formål, særtrekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen, som er gitt for beskrivelsesformål og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom en første utførelse av kraftumbilikalen, eller kraftkabelen, ifølge oppfinnelsen, der fibertape er viklet rundt bunten med langstrakte elementer, Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom en variant av den første utførelse av kraftumbilikalen vist i figur 1, der stålbånd er viklet rundt bunten med langstrakte elementer, Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom nok en variant av den første utførelse av kraftumbilikalen vist i figur 1, der langsgående spor i fyllstoffet er fylt med kappemateriale, Fig. 4 viser et tverrsnitt gjennom en andre utførelse av kraftumbilikalen ifølge oppfinnelsen, der karbonstenger inngår i tverrsnittet, Fig. 5 (prior art) viser et utdrag fra API (American Petroleum Institute) spesifikasjon 17E, figur D-2 som viser skjematisk en SZ slått kabel og slagningsmaskin,
9 Fig. 6 (prior art) viser også utdrag fra API (American Petroleum Institute) spesifikasjon 17E, figur E-1 og E-2 som viser typiske umbilikaler med termoplastrør slått på denne måten. Det vil nå bli beskrevet to utførelser, den første i tre varianter og den andre kun i en, av kraftkabeltverrsnittene vist i fig. 1-4. Det skal imidlertid forstås at mange utførelser og varianter ligger innenfor rammen av de vedlagte patentkrav. For den detaljerte oppbygning av en tradisjonell umbilikal og hvordan den blir produsert vises det til tidligere nevnt WO 93/17176. Kraftkabelen, eller kraftumbilikalen, ifølge figur 1 er grunnleggende oppbygd av følgende elementer: en bunt med langstrakte elementer bestående av indre og ytre kanalelementer 2, 3, for eksempel av polyvinylklorid (PVC), strømkabler 4 til overføring av store mengder elektrisk energi, optiske ledere 5 og lastbærende elementer i form av stålwire 6, som er slått sammen til nevnte bunt. Bunten blir holdt sammen og på plass av et styrkebånd. I denne variant i følge figur 1 fiberbånd 9 som er viklet omkretsmessig rund bunten før en ytre kappe 1, for eksempel av polyetylen (PE), blir ekstrudert på bunten. Som nevnt kan tverrsnittet også innbefatte fluidrør (ikke vist) i enkelte utførelser eller varianter. Som et illustrerende eksempel på dimensjonene som det her er snakk om, uten derved å være begrensende, kan den strømførende del av kabelen 4 være tvinnede koppertråder som til sammen gir et strømførende tverrsnitt på 35mm 2. Kraftkabelens diameter kan, som et eksempel, være 226mm. Det skal videre forstås at det i tillegg eventuelt kan inngå ordinære elektriske ledninger (ikke vist) til styringsfunksjoner i samtlige utførelser og varianter, alt etter det aktuelle behov. De indre og ytre kanalelementer 2, 3 ligger i det minste delvis omkring og mellom strømkablene 4 og er typisk tilvirket som stive, langstrakte, kontinuerlige elementer av plastmateriale. Strømkablene 4, de eventuelle ledninger/ledere 5, fyllmaterialet 2, 3 og det minst ene lastbærende element 6, er slått vekselvis, dvs med stadig skiftende retning, i hele eller deler av kraftkabelens lengdeutstrekning. I tillegg er den slåtte bunt
10 fastholdt i hovedsak torsjonsstiv av den beskyttende kappe 1 med tillegg av et styrkebånd i form av et fiberbånd 9 som er helisk viklet omkring bunten straks innenfor den beskyttende kappen 1. Kraftkabelen, eller kraftumbilikalen, ifølge figur 2 er en variant av den vist i figur 1 og de fleste elementer gjenfinnes her og blir betegnet med samme henvisningstall. Imidlertid skal det bemerkes at styrkebåndet nå er et metallbånd som er gitt henvisningstallet 10 til erstatning for fiberbåndet vist i figur 1. Denne variant vil vanligvis bli brukt når utleggingen skal skje på dypere vann. Måten den er buntet og slått sammen på tilsvarer varianten beskrevet ovenfor. Som et eksempel, uten derved å være begrensende, kan metallbåndet 10 i en typisk utførelse ha en tykkelse på 0,8mm og vikles i to lag. Kraftkabelen, eller kraftumbilikalen, ifølge figur 3 er nok en variant av den vist i figur 1 og de fleste elementer gjenfinnes her og blir betegnet med samme henvisningstall. Imidlertid skal det bemerkes at styrkebåndet nå bare er en tape som er gitt henvisningstallet 12 og har egentlig bare en midlertidig funksjon. Dette er å holde bunten av langstrakte elementer sammen inntil den ytre kappe 1 av polyetylen er ekstrudert på bunten. Videre er det uttatt langsgående spor 11 i eller mellom de ytre kanalelementene 3. Dette er gjort for å kunne ekstrudere kappematerialet 1 ned i sporene for dermed å låse eller øke friksjonen mellom den ytre kappe 1 og de ytre kanalelementene 3 for å sikre tilstrekkelig torsjonsstivhet. I tillegg er det ekstrudert kappemateriale ned i fordypningen som wiren 6 ligger i og delvis rundt wiren 6. For å kunne ekstrudere kappematerialet ned i sporene 11 er tapen 12 viklet omkretsmessig med en forutbestemt avstand mellom hver vikling slik at kappematerialet kan trenge ned i sporet 11. Måten den er buntet og slått sammen på tilsvarer variantene beskrevet ovenfor. Figur 4 viser en andre hovedutførelse av kraftkabelen, eller kraftumbilikalen. De fleste elementer fra utførelsen ifølge figurene 1-3 gjenfinnes her og blir betegnet med samme henvisningstall med tillegget av et merke. Kraftumbilikalen ifølge figur 4 er som før oppbygd av følgende elementer: en bunt med langstrakte elementer bestående av indre
11 og ytre kanalelementer 2, 3, for eksempel av polyvinylklorid (PVC), strømkabler 4 til overføring av store mengder elektrisk energi, optiske ledere 5 og lastbærende elementer, enten i form av stålwire 6 eller i form av karbonstaver 7, eller en kombinasjon av disse, som er slått sammen til nevnte bunt. Karbonstavene 7 kan enten plasseres enkeltvis på flere steder i tverrsnittet, eller samles i bunter som illustrert med henvisningstallet 8, eller en kombinasjon av dette, nettopp slik som vist i figur 4. Bunten blir holdt sammen og på plass av et styrkebånd, i denne utførelse tilsvarende varianten i følge figur 1 der fiberbånd 9 er viklet omkretsmessig rund bunten, før en ytre kappe 1, for eksempel av polyetylen (PE), blir ekstrudert på bunten. Det skal videre forstås at kraftkabelen, eller kraftumbilikalen, ifølge figur 4 kan ha flere varianter, for eksempel i likhet med dem vist i figur 2 med stålbånd og i figur 3 med spor som kappematerialet ekstruderes ned i. Stålbåndet øker torsjonsstivheten og denne variant vil vanligvis bli brukt når utleggingen skal skje på dypere vann. I tillegg kan de ha elektriske ledninger og/eller fluidrør i tverrsnittet. Figur 5 og 6 viser utdrag fra API (American Petroleum Institute) spesifikasjon 17E, Specification for Subsea Production Control Umbilicals, spesielt side 42 og 43. Figur 5 viser skjematisk i nederste avbildning en S-Z slått, eller oscillatorisk slått tradisjonell umbilikal. Den øvre figur viser helt skjematisk hvordan man tenker seg et maskineri for denne type slagning. Figur 6 viser to varianter av tradisjonelle umbilikaler som kan slås på denne måten.
12 P a t e n t k r a v 1. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, omfattende et antall strømkabler (4) til overføring av store mengder elektrisk energi, eventuelt elektriske ledninger og/eller optiske ledere (5), fyllmateriale (2, 3) i form av stive langstrakte plastelementer, som ligger i det minste delvis omkring og mellom strømkablene (4) og de eventuelle ledninger/ledere (5) og som til sammen er samlet ved hjelp av slagning i en snodd bunt, en beskyttende kappe (1) som omgir strømkablene (4), de eventuelle ledninger/ledere (5) og fyllmaterialet (2, 3), samt minst ett lastbærende element (6) forutbestemt plassert i kraftkabelens, eller kraftumbilikalens, tverrsnitt, karakterisert ved at strømkablene (4), de eventuelle ledninger/ledere (5), fyllmaterialet (2, 3) og det minst ene lastbærende element (6), er slått vekselvis, dvs med stadig skiftende retning, i hele eller deler av kraftkabelens, eller kraftumbilikalens, lengdeutstrekning, kombinert med at den slåtte bunt er fastholdt i hovedsak torsjonsstiv av den beskyttende kappe (1). 2. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, som angitt i krav 1, karakterisert ved at et styrkebånd, eller en tape, er helisk viklet omkring bunten straks innenfor den beskyttende kappen (1) og at styrkebåndet, eller tapen, er helisk viklet omkring bunten i to eller flere lag, slått i hver sin retning. 3. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at styrkebåndet, eller tapen, er helisk viklet omkring bunten med forholdsvis kort slagningslengde, så som 0,1 til 0,5 meter. 4. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at styrkebåndet (10) er av metallisk materiale, så som stål, bly eller aluminium.
13 5. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, som angitt i ett av kravene 1-4, karakterisert ved at styrkebåndet (9, 12, 9 ) omfatter fiberarmert bånd, fiberarmert bånd med friksjonsbelegg og tekstilbånd, der det fiberarmerte bånd kan være forsterket med aramidfiber, karbonfiber, glassfiber og andre syntetiske materialer. 6. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at slagningen av strømkablene (4), de eventuelle ledninger/ledere (5), fyllmaterialet (2, 3) og det eller de lastbærende elementer (6) skifter retning ved uregelmessige intervaller, alternativt ved regelmessige intervaller. 7. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, som angitt i ett av kravene 1-6, karakterisert ved at slagningen av strømkablene (4), de eventuelle ledninger/ledere (5), fyllmaterialet (2, 3) og det eller de lastbærende elementer (6) utgjør om lag mellom en halv og tre omdreininger før den skifter retning. 8. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, som angitt i ett av kravene 1-7, karakterisert ved at den innbefatter ett eller flere separate lag med lastbærende elementer som ytre lag innenfor kappen (1), hvilke lastbærende elementer i hvert lag er slått kontinuerlig i en heliks i samme retning i hele kraftkabelens lengdeutstrekning. 9. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, som angitt i ett av kravene 1-8, karakterisert ved at de lastbærende elementer er lettvektige stenger av komposittmateriale og/eller ståltråd eller stålwire og/eller fibertau og/eller polyestertau. 10. Kraftkabel, eller kraftumbilikal, som angitt i ett av kravene 1-9, karakterisert ved at den omfatter minst ett fluidrør (ikke vist) i tverrsnittet, av metall og/eller plastmateriale.
14 11. Fremgangsmåte til fremstilling og sammenslagning av flere langstrakte elementer til en kraftkabel, eller kraftumbilikal, som omfatter et antall strømkabler til overføring av store mengder elektrisk energi, eventuelt elektriske ledninger og/eller optiske ledere, fyllmateriale i form av stive langstrakte plastelementer som ligger i det minste delvis omkring og mellom strømkablene og de eventuelle ledninger/ledere og som til sammen er samlet i en snodd bunt, en beskyttende kappe som omgir strømkablene, de eventuelle ledninger/ledere og fyllmaterialet, samt minst ett lastbærende element forutbestemt plassert i kraftkabelens tverrsnitt for å ta hånd om kraftkabelens aksiale belastninger, karakterisert ved at strømkablene, de eventuelle elektriske/optiske ledninger/ledere, fyllmaterialet og de lastbærende elementer blir slått vekselvis, dvs med stadig skiftende retning, i hele eller deler av kraftkabelens lengdeutstrekning, og at det eller de lastbærende elementer enten blir sentralt eller perifert plassert under fremstillingen, og at den slåtte bunt fastholdes i hovedsak torsjonsstiv ved påføring av den ytre beskyttende kappe, eventuelt med tillegg av at et styrkebånd, eller en tape, blir helisk viklet omkring bunten etter nevnte sammenslagning før den beskyttende kappen blir påført. 12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at minst ett fluidrør av metall og/eller plastmateriale blir slått inn i den snodde bunten for slik å utgjøre en del av tverrsnittet. 13. Fremgangsmåte som angitt i krav 11 eller 12, karakterisert ved at styrkebåndet, eller tapen, blir helisk viklet omkring bunten i to eller flere lag slått i hver sin retning. 14. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, 12 eller 13, karakterisert ved at styrkebåndet, eller tapen, blir helisk viklet omkring bunten med forholdsvis kort slagningslengde, så som 0,1 til 0,5 meter.
15 15. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 11-14, karakterisert ved at slagningen foretas med skiftende retning ved uregelmessige intervaller, alternativt ved regelmessige intervaller. 16. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 11-15, karakterisert ved at slagningen skjer om lag en halv til tre omdreininger før den skifter retning. 17. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 11-16, karakterisert ved at ett eller flere separate lag med lastbærende elementer påføres som et ytre lag innenfor kappen, hvilke lastbærende elementer i hvert lag blir slått kontinuerlig i en heliks i samme retning i hele umbilikalens lengdeutstrekning.