การออกแบบโครงสร้างของสายเคเบิลบัสสำหรับเรือ: วัสดุ การป้องกัน และประสิทธิภาพ

ด้วยการพัฒนาด้านระบบอัจฉริยะในอุตสาหกรรมการขนส่งทางทะเลทั่วโลก สายเคเบิลบัสสำหรับเรือจึงมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในระบบสื่อสารข้อมูลและระบบอัตโนมัติบนเรือ โดยเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ ตัวควบคุม และแอคชูเอเตอร์ภายในเรือ เพื่อสนับสนุนฟังก์ชันต่างๆ เช่น การควบคุมอัตโนมัติ การตรวจสอบระยะไกล และการจัดการประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
เพื่อปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมทางทะเลที่รุนแรง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือ ละอองน้ำเค็มสูง ความชื้นสูง และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสูง สายเคเบิลบัสสำหรับเรือจึงใช้วัสดุและการออกแบบโครงสร้างแบบพิเศษ เพื่อให้ทนต่อการกัดกร่อน ทนไฟ ควันน้อย ปราศจากฮาโลเจน และป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เสถียรในระยะยาว บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การออกแบบโครงสร้างของสายเคเบิลบัสสำหรับเรือ

ภาพรวมโครงสร้างพื้นฐาน

1. ตัวนำ

สายเคเบิลสำหรับเรือเดินทะเลโดยทั่วไปใช้ตัวนำทองแดงชุบดีบุกแบบตีเกลียว ตัวนำแบบตีเกลียวช่วยให้มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีและอายุการใช้งานทางกลที่ยาวนาน ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้ติดตั้งได้ง่าย เมื่อเทียบกับตัวนำทองแดงเปลือย ตัวนำทองแดงชุบดีบุกมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากละอองเกลือได้ดีกว่า

การใช้ตัวนำทองแดงชุบดีบุกแบบตีเกลียวช่วยปรับปรุงปัญหาต่างๆ เช่น การลดทอนสัญญาณความถี่สูง ความล้าจากการดัดงอ การกัดกร่อนจากละอองเกลือ ความเปราะที่อุณหภูมิต่ำ และพื้นที่ติดตั้งที่จำกัด ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสายเคเบิลบัสสำหรับเรือเดินทะเล

2. ฉนวนกันความร้อน

โพลีเอทิลีนโฟม (โฟม-PE)โฟมโพลีเอทิลีน (Foamed Polyethylene) นิยมใช้เป็นวัสดุฉนวนสำหรับสายเคเบิลขนส่งทางทะเล ฉนวนโฟมโพลีเอทิลีนช่วยลดค่าคงที่ไดอิเล็กตริกได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงช่วยลดการลดทอนสัญญาณ ในขณะเดียวกันก็มีคุณสมบัติในการป้องกันน้ำในแนวยาว นอกจากนี้ การใช้โฟมโพลีเอทิลีนยังช่วยลดน้ำหนักของสายเคเบิล ซึ่งส่งผลให้น้ำหนักโดยรวมของเรือลดลงด้วย

3. การป้องกัน

โครงสร้างการป้องกันของสายเคเบิลบัสทางทะเลคล้ายกับสายเคเบิลเครือข่ายทางทะเล และโดยทั่วไปประกอบด้วยเทปอลูมิเนียมเคลือบพลาสติกผสมผสานกับการถักลวดทองแดงชุบดีบุก ชั้นป้องกันนี้ออกแบบมาเพื่อป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและรับประกันการส่งสัญญาณที่เสถียร

โดยทั่วไป ความหนาของแผ่นฟอยล์อะลูมิเนียมจะอยู่ที่ ≥ 0.012 มม. และครอบคลุมพื้นที่ 100% ในขณะที่สายถักทองแดงชุบดีบุกมักใช้ลวดเดี่ยวขนาด 0.12 มม. โดยมีความครอบคลุมของสายถักอย่างน้อย 60%
โดยทั่วไป สายเคเบิลสำหรับเรือเดินทะเลมักใช้โครงสร้างการป้องกันสองชั้น คือ เทปอะลูมิเนียมเคลือบพลาสติกและสายถักทองแดงชุบดีบุก การป้องกันแบบผสมผสานนี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันได้ถึง 70–90 dB ที่ความถี่ 30 MHz

นอกจากนี้ มักมีการเพิ่มสายดินทองแดงชุบดีบุกแบบเส้นเดี่ยวหรือแบบหลายเส้น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการต่อลงดินอีกด้วย

4. ปลอกหุ้ม

ปลอกหุ้มทำหน้าที่ปกป้องสายเคเบิลจากอิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอก ในฐานะที่เป็นด่านป้องกันแรก วัสดุที่ใช้ทำปลอกหุ้มสายเคเบิลบัสสำหรับงานทางทะเลต้องทนทานต่อการกัดกร่อนจากละอองเกลือ การเสียดสี และการลุกลามของเปลวไฟ เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยในสภาวะที่รุนแรง

เพื่อเพิ่มความปลอดภัยของระบบสื่อสารบนเรือ สายเคเบิลบัสสำหรับเรือมักใช้ฉนวนหุ้มโพลีโอเลฟินชนิดควันน้อย ปราศจากฮาโลเจน และทนไฟ (LSZH-SHF1) วัสดุเหล่านี้ไม่ปล่อยควันพิษขณะเผาไหม้ และเป็นไปตามมาตรฐาน IEC 60332-1 สำหรับการทนไฟของสายเคเบิลเดี่ยว IEC 60332-3-22 สำหรับการทนไฟของสายเคเบิลแบบรวมกลุ่ม รวมถึงข้อกำหนด IEC 60754-1/2 และ IEC 61034-1/2 สำหรับวัสดุปราศจากฮาโลเจนและควันน้อย ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดความเสี่ยงต่อความปลอดภัยของลูกเรือในกรณีเกิดเพลิงไหม้ แต่ยังช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

ในแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่งและงานที่คล้ายคลึงกัน สายเคเบิลบัสสำหรับงานทางทะเลอาจต้องมีคุณสมบัติทนทานต่อน้ำมันและโคลนด้วย ในกรณีเช่นนี้ วัสดุ LSZH-SHF2 ที่มีคุณสมบัติทนทานต่อน้ำมันสูงขึ้น หรือวัสดุ LSZH-SHF2-MUD ที่มีคุณสมบัติทนทานต่อโคลนเพิ่มเติม จะถูกเลือกใช้สำหรับปลอกหุ้ม

5. โครงสร้างพิเศษ

ภายใต้สภาวะปกติ โครงสร้างสายเคเบิลมาตรฐานสำหรับเรือเดินทะเล ซึ่งประกอบด้วยตัวนำ ฉนวน วัสดุป้องกัน และปลอกหุ้ม ก็เพียงพอสำหรับการใช้งานในทะเลส่วนใหญ่แล้ว แต่หากมีความต้องการประสิทธิภาพที่สูงขึ้น โครงสร้างของสายเคเบิลก็สามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความเหมาะสม

ตัวอย่างเช่น ในการใช้งานที่ต้องการการป้องกันทางกลเพิ่มเติม อาจมีการเพิ่มชั้นเกราะเข้าไป พร้อมกับปลอกหุ้มด้านนอกอีกชั้นหนึ่ง เพื่อสร้างโครงสร้างเกราะสองชั้น ชั้นเกราะมักทำจากลวดถักเหล็กชุบสังกะสี ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางกลและปกป้องสายเคเบิลจากความเสียหายในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เมื่อใช้สายเคเบิลบัสสำหรับเรือเดินทะเลในงานที่ต้องการความทนไฟ จะมีการห่อด้วยเทปไมกาเพิ่มเติมเหนือชั้นฉนวนเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานความทนไฟ IEC 60331 และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการส่งกลับไปยังท่าเรือ

บทสรุป

การออกแบบโครงสร้างและการเลือกใช้วัสดุของสายเคเบิลบัสสำหรับเรือเดินทะเลเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้การส่งสัญญาณมีความเสถียรและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่รุนแรง ไม่ว่าจะเป็นตัวนำทองแดงชุบดีบุก ฉนวนโพลีเอทิลีนแบบโฟม หรือปลอกหุ้มกันไฟปราศจากฮาโลเจนที่มีควันต่ำ การออกแบบโครงสร้างเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงและพัฒนาอย่างกว้างขวาง

โครงสร้างสายเคเบิลที่ได้รับการออกแบบอย่างดีช่วยให้มั่นใจได้ว่าสายเคเบิลส่งกำลังทางทะเลจะทำงานได้อย่างต่อเนื่องและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่มีอุณหภูมิสูง การกัดกร่อนจากละอองเกลือ และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างรุนแรง