أدى حادث حديث في كابل ربط بحري عالي الجهد، تعطل على عمق 200 متر، إلى تسليط الضوء على ظاهرة حرجة: الالتواء الحلزوني. يشير إعادة البناء ثلاثي الأبعاد لقاع البحر باستخدام السونار الجانبي والتصوير المساحي إلى أن التيارات البحرية تسببت في إجهاد التواء مفرط، مما أضر أولاً بالدرع الفولاذي ثم بالعزل الكهربائي لاحقًا. تُظهر هذه الحالة أن إجهاد المواد في البيئات الديناميكية يتطلب نمذجة دقيقة لتجنب انقطاعات مكلفة في إمدادات الطاقة. 🌊
النمذجة الحاسوبية باستخدام OrcaFlex وRealityCapture 🛠️
لتحليل العطل، استخدم المهندسون OrcaFlex، وهو برنامج متخصص في ديناميكيات الخطوط المرنة. يسمح هذا البرنامج بمحاكاة التفاعل بين الكابل والتيارات البحرية، وحساب توزيع إجهاد الالتواء على طول الهيكل. وبالاقتران مع RealityCapture، الذي يُنشئ توأمًا رقميًا للكابل التالف من سحب نقاط السونار، أمكن مقارنة النموذج النظري بالتشوه الفعلي. أشارت النتائج إلى أن الإجهاد الدوري، المتسارع بتذبذب التيار، تجاوز حد المرونة للفولاذ في نقاط محددة، مما أدى إلى بدء شقوق انتشرت لتسبب كسر العزل. تم استخدام Bentley OpenRoads لدمج هذه البيانات في نموذج ممر بنية تحتية، وتقييم المخاطر في المسارات البديلة.
دروس لمرونة البنى التحتية الحيوية ⚡
تؤكد الحالة أن محاكاة الإجهاد لا ينبغي أن تقتصر على الأحمال الساكنة. في الكابلات البحرية، الالتواء الحلزوني هو ظاهرة ناشئة تجمع بين الديناميكا المائية وعلوم المواد. تجاهل التفاعل بين التيار وصلابة الالتواء للدرع يمكن أن يؤدي إلى تصاميم غير مقدرة. يوفر تكامل أدوات مثل OrcaFlex وRealityCapture سير عمل يمتد من التنبؤ إلى التحقق الجنائي، مما يسمح للمهندسين بتعديل معايير التصنيع أو تركيب مخمدات الالتواء. لا تقتصر الوقاية من هذه الأعطال على توفير الملايين في الإصلاحات فحسب، بل تضمن استقرار شبكات الربط الكهربائي بين الدول.
بالنظر إلى قيود النماذج الحالية لإجهاد الانحناء تحت التوتر، ما هي معايير تاريخ الالتواء الحلزوني أثناء التمديد والتشغيل الأكثر أهمية والتي غالبًا ما يتم تجاهلها عند التنبؤ بالعمر الافتراضي لكابل بحري عالي الجهد؟
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)