Офшорні операції стикаються зі складним завданням: судно знаходиться на поверхні, а обладнання під водою, розділене водяним стовпом глибиною в десятки або навіть сотні метрів. Як ви передаєте туди нафту, електрику та сигнали? Жорсткий кабель? Воно лопне в той момент, коли його скрутить. Бездротовий? Ослаблення сигналу під водою занадто велике, щоб бути надійним.
Рішення – котушка для шланга.
На посудину встановлюється велика котушка, намотана шлангами; один кінець підключається до систем судна, а інший опускається під воду до обладнання. Котушка може витягувати і втягувати шланг: коли судно рухається вперед, шланг розгортається; коли судну потрібно відійти, котушка намотує шланг назад.
Ось у чому полягає проблема: шланг намотаний кількома шарами навколо котушки. Щоразу, коли судно рухається, котушка обертається. Це обертання спричиняє скручування внутрішніх маслопроводів, кабелів живлення та сигнальних ліній. Кілька обертів можуть бути впораними, але надмірне скручування призводить до поломки.
Поворотний шарнір вирішує цю проблему. Встановлений на центральній осі котушки, він гарантує, що внутрішні канали залишаються відкритими незалежно від обертання котушки. Гідравлічне масло тече з посудини через поворотний шарнір і в шланг для доставки під воду; сигнали живлення та даних проходять по тому самому шляху, проходячи через поворотний шарнір і подорожуючи по шлангу до підводного обладнання.
Простіше кажучи, поворотне з’єднання діє як «перевантажувальна станція» для котушки-, яка з’єднується з системою судна на одному кінці та підводним шлангом на іншому, зберігаючи безперервні шляхи для масла, електроенергії та сигналів, незважаючи на обертання.
У морі цей компонент найчастіше використовується для живлення дистанційно керованих транспортних засобів. Цими підводними роботами керують оператори на судні для виконання таких завдань, як різання, зварювання та перевірка. Коли оператор натискає джойстик, команди перетворюються на електричні сигнали та передаються через поворотний шарнір до ROV, запускаючи рух. Одночасно поворотне з’єднання постачає гідравлічне масло-необхідне для роботизованих рук ROV для захоплення об’єктів або обертання гвинтів за допомогою гідравлічних циліндрів-з оливою під тиском, що тече від судна через з’єднання до підводного блоку. Подача електроенергії також має вирішальне значення, оскільки двигуни, камери та освітлення ROV працюють від електрики. Три елементи-гідравлічна рідина, електрична потужність і сигнали даних-мають надходити одночасно; ROV не може працювати, якщо хоча б один відсутній. Ці елементи повинні проходити через барабан лебідки, що постійно обертається, і це завдання повністю виконується поворотним шарніром.
Морське середовище висуває надзвичайні вимогиповоротні суглоби. Стандартні ущільнювачі просто не можуть протистояти поєднанню корозії у солоній воді, високого тиску та низьких температур, які зустрічаються у глибокій воді. Сучасні поворотні з’єднання часто містять електричні контактні кільця, поєднуючи гідравлічні та електричні канали в компактний блок, який одночасно передає рідину, потужність і сигнали. Деякі глибоководні-моделі працюють під тиском понад 40 МПа та розраховані на десять років служби без заміни.
Оскільки суднова лебідка неодноразово повертає та виймає трос, поворотне з’єднання безперервно обертається всередині барабана. Він працює безшумно та непомітно, але без нього не можна було б розгорнути ROV і виконати жодні підводні роботи.