GREGY أسباب تحول التدريع الفولاذي إلى عبء في عمق المسار الذي يتبعه مشروع
على عمق 3،000 متر، يكون لكل متر من التدريع وظيفتين. يجب أن يوفر التدريع الصلابة المحورية وقدرة تحمّل الأحمال اللازمتين للتحكم في استطالة الكابل، مع إضافة أقل قدر ممكن إلى الكتلة المغمورة للكابل.
وهذا هو التحدي التصميمي الذي يواجه مشروع الربط الكهربائي GREGY، المخطط لربط مصر باليونان عبر شرق البحر المتوسط. ومن المتوقع أن يصل مسار المشروع إلى عمق بحري يناهز 3،000 متر، ولذلك يجب أن تراعي استراتيجية التدريع عوامل متعددة. أثناء التركيب، يسلك كابل الطاقة البحري سلوك عنصر شدّ معلّق. فعناصر الشدّ في الكابل تحمل الجزء الممتد بين سفينة تمديد الكابلات وقاع البحر، مع الحد من استطالة الموصّل والكابل ككل. ويبلغ الإجهاد ذروته عند نقطة خروج الكابل من السفينة، لأن هذه النقطة تتحمل وزن الطول المعلّق بأكمله أسفلها. وكلما ازداد عمق المياه، ازدادت الكتلة المعلّقة والشدّ عند نقطة الخروج من السفينة.1
الشكل رقم 1. التعامل مع الكابل أثناء تركيب خط الربط الكهربائي بين جزيرتي كريت–وبيلوبونيز المُدرَّع بالألياف الاصطناعية. يوفّر المشروع أدلة ميدانية تجارية على تصنيع وتأهيل وتركيب التدريع غير المعدني للكابلات في الأعماق البحرية.
GREGY أسباب تحول التدريع الفولاذي إلى عبء في عمق المسار الذي يتبعه مشروع
على عمق 3،000 متر، يكون لكل متر من التدريع وظيفتين. يجب أن يوفر التدريع الصلابة المحورية وقدرة تحمّل الأحمال اللازمتين للتحكم في استطالة الكابل، مع إضافة أقل قدر ممكن إلى الكتلة المغمورة للكابل.
وهذا هو التحدي التصميمي الذي يواجه مشروع الربط الكهربائي GREGY، المخطط لربط مصر باليونان عبر شرق البحر المتوسط. ومن المتوقع أن يصل مسار المشروع إلى عمق بحري يناهز 3،000 متر، ولذلك يجب أن تراعي استراتيجية التدريع عوامل متعددة. أثناء التركيب، يسلك كابل الطاقة البحري سلوك عنصر شدّ معلّق. فعناصر الشدّ في الكابل تحمل الجزء الممتد بين سفينة تمديد الكابلات وقاع البحر، مع الحد من استطالة الموصّل والكابل ككل. ويبلغ الإجهاد ذروته عند نقطة خروج الكابل من السفينة، لأن هذه النقطة تتحمل وزن الطول المعلّق بأكمله أسفلها. وكلما ازداد عمق المياه، ازدادت الكتلة المعلّقة والشدّ عند نقطة الخروج من السفينة.1
الشكل رقم 1. التعامل مع الكابل أثناء تركيب خط الربط الكهربائي بين جزيرتي كريت–وبيلوبونيز المُدرَّع بالألياف الاصطناعية. يوفّر المشروع أدلة ميدانية تجارية على تصنيع وتأهيل وتركيب التدريع غير المعدني للكابلات في الأعماق البحرية.
حيث يصبح الفولاذ غير مجدٍ اقتصاديًا، ثم غير عملي
لا يبلغ الفولاذ عمقًا محددًا بعينه ثم يتوقف فجأة عن أداء وظيفته. بل تظهر حدوده على مراحل. أولًا، يفقد ميزة تكلفة المواد. ثم يزيد التدريع الإضافي قطر الكابل وتكلفته زيادة حادة. وفي النهاية، يضيف الفولاذ اللازم لحمل الكابل كتلة كبيرة إلى درجة يتعذر معها التوصل إلى تصميم ممكن التحقيق
وقد نمذجت شركة BPP Cable Solutions هذا التدرج باستخدام كابل تيار مستمر عالي الجهد نظري أحادي القطب بجهد 525 كيلوفولت بموصّل ألومنيوم بمقطع 2،500 مم². وقارنت الدراسة بين التدريع بأسلاك الفولاذ المجلفن والتدريع بحبال الأراميد، عند معاملات أمان ضد خضوع الموصّل بقيم 3 و 5 و 10. ويركّز التحليل المستخدم هنا على حالة معامل الأمان البالغ 5، ويتتبع كيفية تغيّر مساحة مقطع التدريع المطلوبة مع عمق المياه. وتفسر خصائص المواد سبب تباعد التصميمين. وتفترض شركة BPP أن كثافة حبال الأراميد تبلغ 1،450 كجم/م³، مقابل 8،000 كجم/م³ للفولاذ المجلفن. وللأراميد معامل مرونة أقل، إذ يبلغ 125 جيجاباسكال مقابل 210 جيجاباسكال للفولاذ، ولذلك قد يتطلب مساحة مقطع عرضي أكبر لتوفير الصلابة المحورية نفسها. ومع ذلك، تسهم هذه الزيادة في مساحة مقطع الأراميد بكتلة معلّقة أقل بكثير.
وزن التدريع لكل متر
الشكل رقم 2. الكتلة المغمورة المنمذجة للتدريع مع ازدياد عمق التركيب. وفقًا لافتراضات شركة BPP عند معامل أمان قدره 5، ترتفع الكتلة المطلوبة للتدريع الفولاذي ارتفاعًا حادًا مع ازدياد العمق، بينما تظل الكتلة المطلوبة لتدريع الأراميد أقل بكثير. ويفترض التحليل تحميلًا محوريًا ساكنًا ناتجًا عن الوزن الذاتي، وشدّ مدّ للكابل يمكن إهماله. المصدر: شركة BPP Cable Solutions، C57546-TN-001.
تظهر نقطة التحول الأولى عند عمق يتراوح بين نحو 1،600متر و 1،720 متر. ويحدد نموذج التكلفة المتصل لشركة BPP نقطة التحول عند عمق 1،720 مترًا لمعامل أمان قدره 5. أما المقارنة المنفصلة لقائمة المواد القائمة على تصورات تصميمية محددة للكابل، فتحدد هذه النقطة عند عمق يبلغ نحو 1،600 مترًا. ويعكس هذا الفارق اختلاف النهجين المستخدمين في النمذجة. ويشير كلا المنهجين إلى أن الأراميد يصبح أقل تكلفة من حيث تكلفة المواد وحدها، قبل احتساب اقتصاديات التركيب.
التدريع الفولاذي
تدريع الأراميد
الجدول رقم 1. وعند هذا العمق، يعادل الفارق النموذجي مبلغ 67،890 يورو لكل كيلومتر. وتتعلق القيم بالتصورات التصميمية النظرية لشركة BPP عند عمق 2،000 م، ولا تشمل تكاليف التصنيع والمعالجة والتركيب.
وعند عمق 2،000 متر، يؤثر هذا الفارق في كلٍ من بنية الكابل وتكلفة قائمة مواده المصنعة. ويتطلب التصور التصميمي الفولاذي لشركة BPP طبقتين ملفوفتين باتجاهين متعاكسين من أسلاك تدريع بقطر 10 مم، بينما يستخدم التصور التصميمي المقابل بالأراميد طبقتين من عناصر الحبال بقطر 4.5 مم. تكلفة كتلة الكابل البحري على عمق 3،000 متر 5 مم من مكونات الحبال.
الأدلة الميدانية من أعماق تتراوح بين 550 متر و 2،150 متر
يُظهر نموذج شركة BPP كيف تزداد مزايا التدريع بالألياف الاصطناعية من حيث الوزن والتكلفة كلما ازداد العمق. ويُظهر السجل الميداني كيف انتقل هذا المبدأ من مرحلة الحسابات إلى تصنيع الكابلات وتأهيلها وتركيبها البحري.
وتمثل خطوط الربط الكهربائي بين جزر إيفيا وأندروس وتينوس أول الأمثلة التي دخلت حيز التشغيل. فقد رُكِّب كابلان للتيار المتردد بجهد 150 كيلوفولت على أعماق تصل إلى نحو 550 مترًا، مع إتمام أربع عمليات سحب للكابل إلى الشاطئ دون الإبلاغ عن أي حوادث. ودخل كلا الخطين الخدمة في شهر فبراير/شباط عام 2020. وفي هذا التطبيق للتيار المتردد، تتجنب البنية ذات الألياف الاصطناعية ما يصل إلى نحو 15% من الفواقد المرتبطة بالتدريع المعدني.1
ثم أثبت خط الربط الكهربائي كريت–بيلوبونيز، بطول 135 كيلومترًا، أثر انخفاض كتلة الكابل في التركيب على أعماق أكبر. فعند أعمق نقطة في المسار، على عمق نحو 960 مترًا، بلغ وزن الكابل المُدرَّع بالألياف الاصطناعية نحو 34 كجم/م، أي أقل بنسبة 47.5% من الكابل التقليدي المستخدم للمقارنة. وبلغ شدّ التمديد المقيس نحو 340 كيلونيوتن، أي أقل بنحو 46% من الشدّ المحسوب لكابل ثنائي التدريع بأسلاك الفولاذ المجلفن. وقبل التركيب، اجتاز نموذج أولي يتضمن وصلات مصنعية ووصلات إصلاح اختبارات الشدّ والانحناء عند قوة 450 كيلونيوتن، إلى جانب اختبارات نفاذ الماء عند ضغط 96 بار. وأُنجزت حملة التركيب البحري في 34 يومًا، أي قبل الموعد المخطط له بنحو ثلاثة أيام.1
انتقل مشروع الربط الكهربائي التيراني منذ ذلك الحين من مرحلة أدلة الاختبارات البحرية إلى مرحلة تنفيذ المشروع. ففي عام 2024، أكملت شركة Prysmian تجارب بحرية لكابل التيار المستمر عالي الجهد بقوة 500 كيلوفولت، مزود بتدريع غير معدني من ألياف اصطناعية عالية معامل المرونة، على عمق 2،150م.4
الجدول رقم 2. تطور أدلة التدريع بالألياف الاصطناعية.1, 4
وتُظهر هذه السجلات مجتمعةً نظامي تيار متردد دخلا الخدمة على عمقَي 550 متر و 960 متر، إلى جانب تجربة بحرية لكابل التيار المستمر عالي الجهد على عمق 2،150 متر. وترسي هذه السجلات أساسًا موثوقًا للتصميم والتأهيل الخاصين بمشروع GREGY للتدريع بالألياف الاصطناعية.
هل تستطيع حبال ParaFil™ تحمّل حمل طويل الأجل؟
يفسر نموذج العمق سبب بقاء الأراميد صالحًا مع ازدياد وزن التدريع الفولاذي تدريجيًا. كما يقود ذلك إلى السؤال التالي الذي سيطرحه الاستشاريون: هل يستطيع عنصر ParaFil™ النهائي الحفاظ على مستويات يمكن التنبؤ بها من الإجهاد والمتانة تحت حمل مستدام ومناولة مستمرة؟
تحتفظ PSS بسجلات اختبارات طويلة الأجل لبنية الحبال ذات الألياف المتوازية. فقد بدأ اختبار زحف متصل في ظروف خارجية بتاريخ 6 أبريل/نيسان عام 1976، ولا يزال جاريًا منذ أكثر من 50 عامًا. ويخضع عنصر الاختبار لحمل يعادل 40% من حمل الكسر الاسمي، ووفقًا لسجلات شركة PSS، لم يُظهر سوى استطالة إضافية قدرها 0.04% على مدار 20 عامًا الأخيرة.
وفي حين تنطبق هذه النتيجة على الحبل النهائي لا على ألياف Twaron® UHM منفردةً، فإن أداء حبال ParaFil™ طويلة الأجل يعتمد على البنية الكاملة: آلية توزيع الأحمال بين أليافها المتوازية وطبيعة احتوائها وحمايتها بواسطة الغلاف واستجابة العنصر المجمَّع للتأثيرات الممتدة مع مرور الوقت.5 وتؤثر البنية أيضًا في أداء الكلال. فترتيب الألياف المتوازي يتجنب تقاطعات الألياف الموجودة في الحبال الملتوية أو المجدولة، مما يقلل التآكل الاحتكاكي عند نقاط التلامس تلك. وقد تجاوز اختبار الشد والشد على حبل من نوع G مبلغ 10 ملايين دورة دون انهيار، وذلك عند حمل متوسط قدره 40% ومدى حمل قدره ±5%. وتشمل سجلات شركة PSS أيضًا اختبارات تقادم ملحي مسرعة في برنامج اختبار وفق مواصفات معهد البترول الأمريكي API 17L، بدءًا بالغمر عند درجة حرارة 60 درجة مئوية في عام 2014..
وتوفر هذه السجلات مجتمعةً الأساس لتحديد حدود خاصة بالمشروع للحمل المستدام والإجهاد والمعالجة الدورية والتعرض للعوامل البيئية.
كيفية تحول انخفاض كتلة التدريع إلى قيمة للمشروع
إن الانخفاض نفسه في الكتلة المغمورة، الذي يغيّر الجدوى الفنية يغيّر أيضًا حملة التركيب البحري. يمكن للكبل الأخف وزنًا أن يزيد من الطول المستمر الذي يتم حمله داخل حدود السفينة والبكرة والمنصة الدوّارة، مما يحد من عمليات التحميل والعودة إلى الميناء والوصلات الداخلية. وقد يتيح أيضًا استخدام تجهيزات بحرية أصغر وأقل تكلفة، باستهلاك أقل للوقود والحد من التأخيرات المرتبطة بالطقس.3
ويطبّق النموذج الاقتصادي لمشروع GREGY الافتراضات التالية على الجزء البحري العميق من المسار، والذي يبلغ طوله نحو 1،660 كم:
وفي مقابل التكلفة الإضافية لقائمة مواد الأراميد، يحدد النموذج ثلاثة مصادر لقيمة المشروع:
التشغيل المبكر هو أكبر محرك للقيمة في النموذج. فيعكس المبلغ التقديري البالغ 90 مليون يورو تقديم موعد تحقيق الإيرادات بمقدار 95 يومًا، بينما تنشأ منافع التركيب وتحسين المسار من زيادة أطوال الكابلات المحمّلة وتقليل العمليات البحرية وتشكيلة سفن أصغر ومسار أكثر مباشرةً عبر المياه العميقة.
نطاق النموذج: هذه الأرقام استرشادية، وتعتمد على المسار النهائي، وتكوين الكابل واستراتيجية السفن وخطة التركيب وقيمة الكهرباء والقدرة المنقولة وغيرها من الافتراضات التجارية.
كيفية تحول انخفاض كتلة التدريع إلى قيمة للمشروع
إن الانخفاض نفسه في الكتلة المغمورة، الذي يغيّر الجدوى الفنية يغيّر أيضًا حملة التركيب البحري. يمكن للكبل الأخف وزنًا أن يزيد من الطول المستمر الذي يتم حمله داخل حدود السفينة والبكرة والمنصة الدوّارة، مما يحد من عمليات التحميل والعودة إلى الميناء والوصلات الداخلية. وقد يتيح أيضًا استخدام تجهيزات بحرية أصغر وأقل تكلفة، باستهلاك أقل للوقود والحد من التأخيرات المرتبطة بالطقس.3
ويطبّق النموذج الاقتصادي لمشروع GREGY الافتراضات التالية على الجزء البحري العميق من المسار، والذي يبلغ طوله نحو 1،660 كم:
وفي مقابل التكلفة الإضافية لقائمة مواد الأراميد، يحدد النموذج ثلاثة مصادر لقيمة المشروع:
التشغيل المبكر هو أكبر محرك للقيمة في النموذج. فيعكس المبلغ التقديري البالغ 90 مليون يورو تقديم موعد تحقيق الإيرادات بمقدار 95 يومًا، بينما تنشأ منافع التركيب وتحسين المسار من زيادة أطوال الكابلات المحمّلة وتقليل العمليات البحرية وتشكيلة سفن أصغر ومسار أكثر مباشرةً عبر المياه العميقة.
Model scope: These figures are indicative and depend on the final route, cable configuration, vessel strategy, installation plan, electricity value, transmitted capacity, and other commercial assumptions.
ما يجب أن تحدده مواصفات مشروع GREGY لا أن تفترضه
يسلتزم تطبيق هذا النهج على عمق مياه يناهز 3،000 م أن تحدد المواصفات نظام التدريع الكامل، وكذلك الأدلة التي يجب على كل مقدّم عطاء تقديمها.
وتكتسب هذه الضوابط أهميتها لأن مادة حبال ParaFil™ ليست مجرد بديل للمواد. حددت شركة BPP معاملات أمان مقارنة بقيم 3 و 5 و 10 وفقًا لمواصفات الشركة النرويجية DNV-ST-F101 و DNV-ST-0119، وحددت توافقًا محتملًا مع معدات التدريع الحالية. كما أشارت إلى تغييرات محتملة في الآلات وتكاليف الإعدادات وتدريب الفنيين والحاجة إلى إجراءات وصل وإصلاح معتمدة. ولذلك ينبغي أن يثبت كل مقدّم عطاء أن نظام التدريع الذي يقترحه يفي بحدود السلامة ومتطلبات التصنيع عمليًا.2، 2, 3
من قيد التصميم في المياه العميقة إلى قرار المشروع
في أعمق قطاعات مشروع GREGY، تلتقي الحجة الفنية والحجة المالية في حجة واحدة. فتحدد كتلة التدريع ما إذا كان الكابل سيبقى ضمن حدود التركيب المقبولة، وكمية الكابل التي تستطيع السفينة حملها، وعدد العمليات البحرية المطلوبة، وموعد دخول خط الربط الكهربائي الخدمة.
وتبرر النماذج والأدلة الميدانية المتاحة إدراج حبال ParaFil™ مع استخدام ألياف Twaron® UHM ذات معامل المرونة الفائق مرشحًا محددًا في تقييم الكابل الخاص بمسار مشروع GREGY. وينبغي مقارنة التدريع الصلبي والتدريع بالألياف الاصطناعية وفق متطلبات الكابل نفسها، ومعاملات الأمان، وأحمال التركيب، وقيود السفن، ومعايير التأهيل، واقتصاديات الحملة بأكملها. ويمكن لهذا التحليل أن يحدد المواضع التي يظل فيها كل نهج صالحًا، وكذلك الأدلة المطلوبة قبل اختيار تصميم الكابل.
نطاق التحليل
التصورات التصميمية للكابل لشركة BPP والأرقام الاقتصادية لمشروع GREGY المعروضة هنا مخرجات نموذج مقارن، لا تصاميم مشروع معتمدة ولا وفورات مضمونة. ويفترض تحليل شركة BPP تحميلًا محوريًا ساكنًا ناتجًا عن الوزن الذاتي، ويستخدم معاملات أمان مقارنة بقيم 3 و5 و10، مع تركيز المقال على حالة معامل الأمان البالغ 5. وستعتمد النتائج الفنية والمالية النهائية على المقطع الطولي المؤكد لمسار مشروع GREGY وتصميم الكابل،وأحمال التركيب وحدود السفن والمنصات واستراتيجية التحميل من الرصيف والوصل والقدرة المنقولة والافتراضات التجارية. وتثبت المشروعات الميدانية المشار إليها تصنيع أنظمة الكابلات المُدرَّعة بالألياف الاصطناعية واختبارها وتركيبها البحري، لكن التصميم النهائي الذي يجمع حبال ParaFil™ مع استخدام أليافTwaron® UHM ذات معامل المرونة الفائق يجب التحقق منه من خلال الدراسات الهندسية وإجراءات التأهيل الخاصة بالمشروع.
اطلب البيانات الفنية الداعمة
Lucas van Haastrecht
مدير تطوير الأعمال
احجز موعدًا لمراجعة فنية مع شركة Teijin Aramid وشركة Prime Synthetic Solutions لتقييم متطلبات عمق المسار، واطلب سجلات الزحف والكلال ومجموعة بيانات التقادم البيئي وفق شروط السرية المناسبة. يمكن لشركتي Teijin Aramid و Prime Synthetic Solutions توفير سجلات الزحف والكلال ومجموعة بيانات التقادم البيئي وفق شروط السرية المناسبة.
Resources
1. Submarine HV Cable Designed for Deepwater Applications, T&D World, 4 January 2022
2. Light armour cables for submarine deep water power application, Olaf Otte, Enrico Consonni, Alessandro Trolli; Prysmian Group, June 2019
3. Teijin Aramid Submarine Power Cable Reinforcement Brochure, accessed 7 August 2026
4. Record breaking submarine cable installation at 2,150 m water depth, Prysmian, 8 July 2024
5. Creep behaviour of a parallel-lay aramid rope, G. B. Guimarães & C. J. Burgoyne, May 1992
09.2026 - 2600057 إخلاء مسؤولية: تعكس هذه البيانات أفضل ما لدينا من معرفة وقت النشر. ويخضع المحتوى للتغيير نتيجة المستجدات. ولا يتضمن سوى مجموعة مختارة من خصائص المنتجات، وهو مخصص للاستخدام التجاري فقط. ولا تقدم شركة Teijin Aramid أي ضمانات ولا تتحمل أي مسؤولية فيما يخص: 1) ملاءمة المنتجات لأي استخدام؛ 2) صحة المعلومات واكتمالها واستخدامها؛ 3) استخدام المنتجات؛ 4) أو أي انتهاك لأي ملكية فكرية أو صناعية لطرف ثالث. وجميع حقوق الملكية الفكرية المتعلقة بهذا المنشور مملوكة لشركة Teijin Aramid أو مرخَّصة لها. ويُحظر استنساخ هذا المنشور، كليًا أو جزئيًا دون موافقتنا الخطية المسبقة.
المقر الرئيسي Tivolilaan 50, 6824 BW Arnhem P.O. Box 5153, 6802 ED Arnhem The Netherlands Tel: +31 88 268 88 88
Teijin Aramid
عن شركتنا الموقع الاستدامة الوظائف المستجدات
القطاعات
الفضاء الجوي المركبات الباليستيات القطاع البحري والمنصات البحرية التعدين النفط والغاز الملابس الواقية الطاقة المتجددة الاتصالات
الدعم
اتصل بنا الخبرات مكتبة الموارد