В экономической жизни России существенно возрастает роль освоения Арктики. Регион имеет огромное значение для обороны страны, её экономики и научных исследований, в том числе фундаментальных. В целях обеспечения устойчивого развития районов арктической зоны Правительство Российской Федерации определило Арктику в качестве самостоятельного объекта государственной политики.
Сейчас активно разрабатываются объекты, комплексы и системы для надводной и подводной зон Ледовитого океана. Эти объекты и комплексы должны быть взаимосвязаны кабельными системами.
Учитывая цели и задачи новых проектов, завод «Спецкабель» в 2014 году присоединился к технологической платформе «Освоение океана» и всю дальнейшую работу, связанную с разработками новой кабельной продукции, стал строить с учётом её эксплуатации, в том числе и в Арктической зоне.
В рамках реализации «Основ государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективу» и «Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года» 15–16 мая 2014 года в Уральском федеральном университете прошла научно-практическая конференция, посвященная проблемным вопросам освоения Арктической зоны РФ. Участие в конференции приняли более ста ведущих специалистов и ученых из различных регионов России, в том числе сотрудники завода «Спецкабель». На конференции обсуждались проблемы создания над- и подводных роботизированных систем, технологии и конструкционные материалы, необходимые для морской арктической техники. От Нзавода «Спецкабель» был представлен доклад «Применение морозостойких кабелей и глубоководных разъемов в арктических условиях» на секционных заседаниях «Технологии создания морской арктической техники» и «Конструкционные материалы, применимые к условиям Арктики».
Для определения возможностей производства кабельной продукции специалистами завода «Спецкабель» была проведена оценка распределения кабелей по сечениям и типам на морской ледостойкой стационарной платформе «Приразломная». Так, анализ номенклатуры применяемых на платформе кабелей показал, что примерно половина из них – это силовые кабели на напряжение 0,6 / 1 кВ, причем большей частью – сечением до 16 мм2, а остальная часть – монтажные кабели и кабели для КИПиА на напряжение 150 / 250 В.
Изготовителем и поставщиком кабельной продукции для электромонтажа технологического оборудования на МЛСП являлось предприятие Kukdong Electric Wire Co., Ltd. Nexans company, входящее в корпорацию Nexans. По заказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации «Спецкабелем» на базе инновационных разработок в рамках программы по импортозамещению продукции были проведены соответствующие опытно-конструкторские работы. В результате НИОКР разработана большая группа морозостойких универсальных кабелей для наукоемких, стратегически важных отраслей промышленности России, в том числе для нефтяной, газовой и нефтехимической отраслей промышленности и электроэнергетики, а также для применения на судах и плавучих сооружениях, сертифицируемых в рамках Российского морского регистра судоходства.
Разработанная кабельная продукция подходит для условий Крайнего Севера при обеспечении работоспособности в температурном диапазоне от минус 88 ºС до 125 ºС при стационарной прокладке. Проведены испытания кабелей для электромонтажа при температуре минус 40 ºС, а также испытания на смотку и размотку силовых и высокочастотных симметричных кабелей для передачи данных при температуре минус 50 ºС. Кабели подтвердили стойкость к указанным условиям эксплуатации.
При выборе материала для изготовления кабельной продукции «Спецкабелем» также учитывалось то обстоятельство, что на морских платформах применяются буровые растворы на масляной и полиэфирной основах.
В итоге «Спецкабелем» с учётом указанных особенностей по условиям эксплуатации были разработаны кабели универсальные групповой прокладки для контрольно-измерительных приборов и аппаратуры, выпускаемые под торговой маркой (производятся в различных безгалогенных оболочках, в том числе в оболочке из термопластичного полиуретана для эксплуатации на открытом воздухе при температуре от минус 88 °С до плюс 125 °С) (Рис. 1).
Такие кабели предназначены для общепромышленного применения, в том числе для применения на судах и плавучих сооружениях. Они используются:
- в силовых цепях с номинальным напряжением до 660 В переменного тока частотой до 400 Гц, в том числе во взрывоопасных, пожароопасных и взрывопожароопасных зонах,
- в слаботочных цепях для аналоговой и цифровой связи и цепей контроля в соответствии со стандартом EN 50288-7, а также в системах автоматики для передачи данных с использованием токовой петли от 4 до 20 мА, организованных по HART-протоколу, в системах цифрового обмена данными Foundation Fieldbus, в системах передачи данных со скоростью 31, 25 кбит/с тип 1 и 3 по МЭК 61158-2 и в системах передачи данных RS-485 тип 4 по МЭК 61158-2.
Кабели являются объектами технического наблюдения РМРС, могут использоваться на нефтяных платформах для силовых цепей и систем связи при температуре от минус 88 °С.
Кабели данной серии выпускаются в огнестойком и неогнестойком исполнениях в соответствии с ТУ 16.К99–061–2013 под зарегистрированным товарным знаком СКАБ®, а также по ТУ 27.32.13-099-47273194-2020 – на СКАБ-С (кабели для экстремальных условий эксплуатации) и ТУ 27.32.13-106-47273194-2021 – на кабели СКАБ-М (кабели универсальные на напряжение до 1 кВ).
Кабели СКАБ® могут содержать от 1 до 61 токопроводящей жилы, пары жил, троек и четвёрок с сечением токопроводящих жил от 0,35 мм2 до 6 мм2. Они соответствуют требованиям нормативных документов «Технического регламента о пожарной безопасности», в том числе установленным ГОСТ 31565-2012 (п. 5.3, ПРГП 1б), по нераспространению горения при групповой прокладке и имеют сертификат Таможенного Союза.
Кабели соответствуют требованиям искробезопасной электрической цепи, ГОСТ Р МЭК 60079-25 для прокладки во взрывоопасных зонах 0, 1, 2, 20, 21, 22 классов по ГОСТ IEC 60079-14. Огнестойкие кабели сохраняют работоспособность в условиях пожара при температуре пламени до 850 ºС в течение 180 минут.
Кабели серии СКАБ® производства завода «Спецкабель» превосходят по эксплуатационным характеристикам большинство аналогичных кабелей зарубежного и российского производства.
СКАБ® могут применяться не только как кабели для контрольно-измерительных приборов и передачи данных, но и как кабели управления, работающие в различных комплексах измерения, регулирования, контроля и управления системами автоматики напряжением до 300 В переменного тока с частотой до 10 кГц и выше. Это позволяет сократить номенклатуру применяемых кабелей.
Аналогичная кабельная продукция разработана для применения на объектах оборонного назначения:
- силовые и контрольные кабели, предназначенные для стационарной одиночной и групповой прокладки, в том числе при воздействии гидростатического давления до 10 МПа, в сооружениях и объектах морской техники и применения в электрических установках, в осветительных силовых сетях, в цепях управления и контроля, в том числе в системах противопожарной защиты, на номинальное напряжение до 0,6 / 1,0 кВ частоты до 400 Гц или постоянное напряжение до 1 500 В включительно и эксплуатации в диапазоне температур от минус 60 ºС до 85 ºС, изготавливаемые по ФЖТК.358600.077ТУ (Рис. 2). Кабели сохраняют работоспособность в условиях воздействия открытого пламени до 850 ºС в течение 180 минут.
Кабели соответствуют требованиям искробезопасной электрической цепи, ГОСТ Р МЭК 60079-25 для прокладки во взрывоопасных зонах 0, 1, 2, 20, 21, 22 классов по ГОСТ IEC 60079-14.
- серия высокочастотных симметричных кабелей передачи данных, в том числе герметизированных, с продольной и радиальной стойкостью до 10 МПа, предназначенных для групповой прокладки в структурированных кабельных сетях в сооружениях и объектах морской техники и обеспечения передачи цифровых и аналоговых сигналов на частотах от 100 МГц до 1000 МГц при воздействии температуры окружающей среды от минус 60 °С до 100 °С. Изготавливаются по различным техническим условиям в соответствии с частотным диапазоном передачи данных (пример такого кабеля приведен на Рис. 3).
Предприятием впервые в России разработаны высокочастотные симметричные кабели на фторопластовых материалах с частотой передачи данных в диапазоне от 100 до 1000 МГц при воздействии температуры окружающей среды от минус 80 °С до 165 °С, изготавливаемые по ФЖТК.357400.095ТУ. Фторопластовые кабели отличаются высокой стойкостью к внешним воздействующим факторам и агрессивным средам;
- радиочастотные кабели для передачи сигналов обычной и повышенной теплостойкости, работающие в частотном диапазоне до 40 ГГц. Разработана унифицированная серия кабелей с волновым сопротивлением 50 Ом и 75 Ом, которые применяются в судостроении и обладают различной стойкостью к воздействию температуры окружающей среды от минус 60 °С до 165 °С и изготавливаются по ФЖТК.358800.053ТУ, ФЖТК.358800.089ТУ и другим техническим условиям (пример таких кабелей приведен на Рис. 4);
- кабели для космических аппаратов.
С целью создания спутниковой группировки для обеспечения связи, развития инфраструктуры Арктической зоны, проведения исследований и зондирования надводной и подводной территорий Ледовитого океана, получения метеоданных, обеспечения национальной безопасности в районах Крайнего Севера и Ледовитого океана проведено импортозамещение в обеспечении кабельной продукцией космических систем. С этой целью разработаны высокочастотные симметричные кабели, изготавливаемые по ФЖТК.357400.084ТУ, ФЖТК.357400.085ТУ (пример такого кабеля представлен на Рис. 5). - волоконно-оптические кабели широкого применения, в том числе герметизированные. Волоконно-оптическая передача информации позволяет при небольших массогабаритных размерах обеспечивать передачу информационных потоков на большие расстояния. Кабели применяются при температуре окружающей среды от минус 60 °С до 85 °С, изготавливаются по ФЖТК.357400.094ТУ и по ФЖТК.357400.100ТУ (герметизированные с продольной и радиальной стойкостью до 10 МПа).
Важным моментом в применении кабелей является возможность и удобство их электромонтажа в различных климатических условиях. Технологиям электромонтажа предприятие уделяет большое внимание. Вся кабельная продукция оборонного назначения, разрабатываемая для морской техники и применяемая в судостроении, сопровождается разработкой технологических инструкций её электромонтажа. Технология электромонтажа, разрабатываемая АО «СПО «Арктика» для завода «Спецкабель», допускает ремонт кабельных изделий, проложенных на объектах судостроения. Однако для кабелей высокочастотной передачи сигналов такой ремонт практически невозможен в связи с высокими требованиями по нормированию параметров передачи сигналов. Поэтому для обеспечения удобства монтажа и замены (в случае обрыва или потери работоспособности) кабелей предприятием разработаны и серийно поставляются высокочастотные симметричные кабельные сборки с применением кабелей, разработанных заводом «Спецкабель», и высокочастотных соединителей, разработанных АО «Соединитель», а также фазостабильные радиочастотные кабельные сборки с применением фазостабильных радиочастотных кабелей повышенной теплостойкости и коаксиальных соединителей, разработанных АО «Соединитель» (примеры таких кабельных сборок приведены на Рис. 6 и 7).
Кабельные сборки поставляются с нормированными параметрами, и при возникновении аварийной ситуации они могут быть достаточно быстро заменены.
Кабельные сборки при необходимости могут комплектоваться в составные кабельные сборки, иначе говоря – в кабельные линии. Объекты морской и другой техники могут быть конструктивно выполнены с перегородками или переборками в зависимости от их назначения. В этом случае удобство электромонтажа обеспечивается кабельными линиями, которые нормируются по параметрам для обеспечения выполнения требований по передаче сигналов. Техническая реализация прохода через переборки, в особенности – герметичные, при сохранении заданных требований по параметрам передачи сигналов является одним из проблемных вопросов для обеспечения удобства электромонтажа кабельной линии, позволяющего, при необходимости, заменить любую кабельную сборку в кабельной линии из состава имеющегося ЗИП. Разработав кабельные сборки, предприятие в дальнейшем предусматривает движение в направлении разработок различных кабельных линий.
Другим интересным для «Спецкабеля» направлением является сопровождение разработки подводных роботизированных и добывочных комплексов. Предприятие является лидирующим в области разработки герметизированных кабелей, имеет большое количество патентов на изобретения в этой области. В настоящее время уже разработаны герметизированные силовые и высокочастотные симметричные кабели, в том числе огнестойкие. Но они ограничены глубиной применения до 1–1,5 км. Для подводных роботизированных и добывочных комплексов, скорее всего, потребуются комбинированные и комбинированные грузонесущие кабели, возможно, нулевой плавучести, с большими глубинами применения, имеющие в конструкциях как медные токопроводящие жилы, так и оптические волокна, в зависимости от протяжённости кабельных трасс.
Это новая область проведения исследований, и предприятие вплотную начинает заниматься такими работами. Скорость и масштабность таких исследовательских работ, конечно, требует больших финансовых вложений на закупку необходимого технологического и испытательного оборудования. Поэтому такие НИОКР целесообразно проводить не только за счёт собственных средств предприятия, но и за счёт бюджета. При этом необходимо отметить, что в процессе формирования потребности в таких разработках целесообразно участие предприятий, разрабатывающих и проектирующих объекты, комплексы и системы для подводных роботизированных и добывочных комплексов. При отсутствии технических требований на указанные объекты прогнозировать необходимые конструкции кабелей достаточно проблематично.