CN1012023B - 水下光纤通讯线 - Google Patents

Abstract

该光纤通讯水下线路包括两条光纤光缆，和设置在它们中间的光电中继器。光电中继器的组件装在防水壳内，而防水壳又密封在金属盒中。在金属盒的底面设置有对着光缆的开口。金属盒的开口用圆柱体封紧一通过此方法可完成两种连接：一种是盒同每条光缆的防护之间的机械连接，防护由嵌在光缆内的绳组成；另一种是光缆的光纤及导体同光电中继器的光纤及导体的末端之间的连接。

Description

本发明涉及一种用于光纤通讯的水下线路，它包括用于所传输讯号的光电中继器。

上述线路至少包括两条串联设置的光纤光缆，和设置在它们中间的光电中继器，该光电中继器与两条光缆的相对端相连接。

现有的水下线路中存在的问题是，如何防止极其微量的水到达并损坏中继器的光电组件。

目前，中继器的光电组件被密封在防水的壳内，从中引出光纤末端和电导体末端。两条光缆的护皮和它们的机械防护密封连接在壳壁上。在光缆护皮与中继器壳之间的封接区域，把光缆光纤同中继器的光纤末端之间的连接点密封起来。同时，也把包含在光纤光缆里的电导体同中继器电导体末端之间的连接点密封起来。

上述办法并不能绝对保证光电中继器的组件不受湿气影响，即使是在光缆护皮同中继器防水壳间的密封连接制造完好的条件下。

事实上，随着时间的推移，光缆的护皮会出现微小的裂缝，它将使少量的水进入光缆，一旦从防水壳内引出的光纤末端和导体末端的相应密封出现损坏，进入光缆的水便会沿光缆流动，并通过上述末端渗入到防水壳内，这些水将由此到达并损坏中继器组件。而且，在现有的水下线路中，要完成光电中继器到光缆末端的连接是极其复杂的，并需要较长的时间。

实际上，必须完成：光缆光纤同中继器光纤之间的连接，光缆所 包含的电导体同中继器电导体之间的电连接，内装中继器组件的防水壳同光缆护皮之间的密封连接，最后，还要完成光缆护皮层到中继器壳的机械连接。

上面全部操作，通常是在敷设水下线路的船上，而不是在工厂里完成的。在工厂，可以充分使用能防止湿气与中继器组件接触的各种方法。

连接线路需要相当大量的时间，以及完成此操作的工作条件，因而增加了湿气对光电中继器组件产生损坏的危险性。

本发明的目的，是提供一种用于远程通讯的水下光纤线路，它没有上面指出的缺点。

更准确地说，本发明的目的是提供一种用于远程通讯的水下光纤线路，它包含光电中继器，此中继器除了能方便迅速地连接外，还能有效地防止湿气到达光电中继器的组件。

本发明的目的，是提供一种用于光纤通讯的水下线路，它包括用于所传输的讯号的光电中继器，中继器插入到两条水下光纤光缆之间。每条光缆都带有防水护皮，其中的机械防护是一条占据光缆径向最内位置的绳。所述线路的特征在于光电中继器包括大致为管状的盒和由聚合材料制成的大致圆柱体，在它们的外面设置有金属护皮，使得盒底面的缝隙得到封闭;所述圆柱体包有光纤束，用于同光缆及中继器的光纤束连接;第一绳段，它的一端固定在光缆的绳上，而另一端则固定在与盒固接在一起的机械防护装置上，该盒内包围着装有光电中继器部件的防水壳，所述圆柱体的金属护皮又以防水密封的方式接到光缆护皮上。

该光纤通讯水下线路包括两条光纤光缆，和设置在它们中间的光 电中继器。

光电中继器的组件装在防水壳内，而防水壳又密封在金属盒中。在金属盒的底面设置有对着光缆的开口。

金属盒的开口用圆柱体封紧-通过此方法可完成两种连接：一种是盒同每条光缆的防护之间的机械连接，防护由嵌在光缆内的绳组成;另一种是光缆的光纤及导体同光电中继器的光纤及导体的末端之间的连接。

从下面参照附图以非限制性举例的方式所做的详细描述，能更好地理解本发明。在附图中：

图1显示了按照本发明的海底线路系统在光电中继器区域的侧剖视图;

图2显示了沿图1中Ⅱ-Ⅱ处的横截面视图;

图3显示了线路一个组件纵截面的放大的视图;

图4显示了线路中光缆的横截面图，截面沿图1中Ⅳ-Ⅳ处。

按照本发明的光纤通讯水下线路至少包括两条互相串联的水下光纤光缆，在它们中间设有传输讯号的光电中继器。按照本发明构成线路的光缆是如下类型的，其中的机械保护装置是一致密的抗扭绳，它设置在光缆径向最内部的区域，组成它的金属或纤维芯线间的空隙中充满实际上不可压缩的流体。

在本文中，术语“不可压缩流体”是指液态物质，最好是粘滞性的，特别是具有高粘滞度的;此术语不包括气体。

不可压缩流体的例子是：硅脂，凡士林及诸如此类的物质。

在图1中，说明了按照本发明的线路中相应于光电中继器部分的 纵向截面。

正如在图1中所看到的，该线路包括两条光纤光缆1和2（将在后面描述），以及用于传输讯号的光电中继器3。

光电中继器3（其横截面如图2所示）包括防水壳4，中继器的组件（未画出）密封在防水壳4中。

从防水壳4密封露出光纤5和导体6的端头用于向光电部件提供信号。例如，所述端头从防水壳4引出，并穿过焊在它上面的金属小管（未显示），金属小管填满聚合热凝固材料，例如环氧树脂。

连接到线路上以供给光电中继器的电路将在本文中进一步描述。

防水壳4在对应其纵轴之处设置有通腔7。在通腔7里，安置有一段致密的抗扭绳8，它的末端从壳4伸出。

绳段8-本文中又称为“第一绳段”与金属或纤维芯线组件之间的空隙充满不可压缩流体，并且绳段8包含电导体（未显出）。例如，导体至少是缠绕在绳段8上的铜线。而且，制成第一绳段的金属或纤维芯线，是由高抗拉的材料制成的，例如，铜，芳香聚酰胺，碳纤维、及诸如此类的物质。

除末端9外，绳段8的外表面覆盖有一层电绝缘塑料层10（例如：聚烯烃层）。

此外，在防水壳4的底面12上加有由类似绝缘材料做成的垫圈11。

参见图1和图2，上述的所有元件都在密封的金属盒13之内。金属盒13包括管状金属体14，在其末端提供围绕防水壳4的凸缘15并附着在绝缘材料垫圈11上的金属盘16。

为了达到上述目的，在金属盘16上设置有中心孔17，通过力 的作用，能使金属盘套在覆盖着绳段8的塑料层10上。

并且，金属盘16和垫圈11都开有小孔18，以使从防水壳4密封引出的光纤5与电导体6的末端从中通过。

此外，金属盒13包括两个罩19，它们具有截锥形状，并且其底面都是敞开的;所述罩分别设有相应于截锥的大端面和小端面的凸缘20和21。

罩的凸缘20密封固定在管状体14的凸缘15上，盘16的外缘夹在所述凸缘中间，并与其相连。

由于盘16与塑料层10之间的力的耦合，上述金属盒13，罩19，防水壳4，以及光电中继器组件的重量，都加在第一绳段8上。因此，绳段8与塑料层10及盘16组成的系统构成了一个特殊的机械防护单元，它与盒13牢固地接在一起。

用圆柱体22封紧，罩19小底面上的开口（它也是金属盒13的开口），为了更好地说明圆柱体22的结构，在图3中显示了它的放大纵向剖面。

每个圆柱体22包含圆柱块23，它由热凝固聚合材料构成，如环氧树脂;或者由交联聚合物构成，如交联弹性聚合物。

在相应于圆柱块23径向最内部的区域，包有一段致密的抗扭绳段24，在本文中，它被称为“第二绳段”，它在末端25从聚合材料伸出。电导体（未显示）包含在绳段24内。例如：导体至少是缠在所述绳段上的铜线。

而且，组成第二绳段的金属或纤维芯线，是由具有很高抗拉机械特性的材料构成，如钢、芳香聚酰胺、碳纤维，或类似材料。

至少对于绳段24从塑料材料伸出的整个长度25（如果包括一 段嵌入到塑料内的部分更好），在其组成第二绳段24的金属或纤维芯线之间的空隙中，最好填满金属材料26。例如，锡，或者金属合金，如焊接合金，通常，该金属材料的熔点温度不超过1000℃。

对于第二绳段24余下的所有部分，芯线间的空隙充满不可压缩流体。

另外，在圆柱形塑料块23中，包着许多光纤束27，它平行于圆柱体22的轴设置，其末端从聚合材料块中引出。

使用现有类型的粘合剂，或者不用粘合剂，将每条光纤27的中间部分28固定在聚合材料上，所述的中间部分28最好没有任何类型的塑料保护层覆盖。

光纤末端29设有附着类型的保护。

圆柱形塑料块23的径向最外表面由金属护皮30覆盖。

另外，用现有的任何种类的粘合方法，将金属护皮30固定在聚合材料上。

如前所述，并可以从图1看出，圆柱体22将盒13的开口封闭。

实际上，盒13的截锥罩19的边缘21包着金属护皮30，并在31处密封焊接到它上面。

此外，第二绳段24的末端25与第一绳段8的末端9对接设置，并利用焊接等方法，通过挤压卡箍32固定。

卡箍32实现了绳段8同24之间的机械连接，也实现了它们所含导体间的电连接。

在圆柱体22，截锥罩19和盘16之间形成一个腔33。在该腔内，既提供了光纤末端5（从防水壳4引出）同（柱体22中间的） 光纤27之间的连接，也提供了电导体末端6（从防水壳4引出）同第二绳段24中所含导体之间的连接。

并且，腔33充满了不可压缩流体-它充满防水壳4与金属盒13之间存在的各个空隙。

圆柱体22还同与它们相对的光缆1和2的末端密封连接，这将在以后说明。

光缆1和2属于这种类型，其中的机械防护装置由致密的抗扭绳组成，它占据光缆本身径向最里面的位置。

在图4中，以非限制性举例的方式，显示了一个特殊的光缆的横截面，它有助于理解本发明的水下线路。

因此，必须懂得，具有无论何种结构光纤光缆的水下线路，只要其光纤光缆的机械防护装置是由占据光缆本身径向最内位置的绳构成，它就包括在本发明范围之内。

在图1和图4里说明的特殊实施方案中，光缆具有致密的抗扭绳34，它由对拉力具有高机械阻尼的芯线构成，例如，钢，芳香聚酰胺，碳纤维等诸如此类的材料。

组成绳34的芯线间的空隙充满了不可压缩流体。

此外，电导体（未显示）至少由一根高电导率材料（例如铜）制成的导线构成的，可与绳34做在一起，如将它缠绕在绳34上。

绳34被附在其上面的塑料层包围，构成光缆芯35。在芯35的外表面，设有许多螺旋排列的凹槽36，光纤37松驰地嵌在里面。

另外，凹槽36完全充满了不可压缩流体。

塑料或金属护皮38通过封闭凹槽包围光缆芯35。

如前所述，圆柱体22连到与它们相对的光缆1和2的末端。为了分别使光纤37和绳34的末端易于连接操作，预先制备好所述光缆1和2的末端。

绳34的末端与第二绳段24的末端25头尾相接地设置，并通过挤压卡箍39固定在后者之上。此连接除了实现机械连续外，还完成了绳34中与第二绳段24中所包含的导体之间的电连接。

另外，在40处，光缆的光纤39同圆柱体22的光纤27连接。

而且，管状金属体41的一端叠在光缆护皮38之上，并且密封固定，护皮38如果是金属的，就通过焊接封固，如果是塑料的，就用粘合剂封固。管状金属件41的另一端叠在圆柱体22的金属护皮30上，并通过焊接的方法封固。管状金属件41和光缆末端之间的整个空间，都充满了不可压缩流体。

如前所述，按照本发明，线路提供了用3供给由光纤传输的信号的光电中继器的电路。

光缆的绳34，相互串联设置的绳段8和24，由它们当中包含的导体，以及由所述的绳和绳段间的连接卡箍所组成的系统，构成了上述电路的导体。

通常，回馈导体是海水。

作为一个供选择的方案，如果光缆的护皮是金属的，那么回馈导体可以仅由光缆护皮，圆柱体金属护皮和中继器盒组成，上述所有元件都在外面包上塑料保护层。否则，回馈导体可由上述系统以及海水以相互并联设置的方式构成。

另外，如果光缆的绳34以及绳段8和24不包含任何导体，那 么，用以供给光电中继器的电路的导体，就由下列系统组成：光缆的金属护皮，圆柱体的金属护皮和中继器盒，它们都在外面包上绝缘塑料层，而回馈导体是海水。

而且，上述线路可使用在水下线路领域中通常采用的常规防蚀保护。

在前面给出的按照本发明的线路实施方案中，描述了一个特殊的机械防护单元，它与盒13牢固地接在一起，以完成它们同圆柱体22的绳段24之间的机械连接。

尽管所描述的特殊机械阻尼单元是最佳的，但这个事实没有任何做为限制的意义，因为可以预先到有其它可供选择的实施方案。

按照一个可供选择的实施方案（未显示），机械防护单元包括相应于孔17的管状柄，它从每个片16伸出，以代替绳段8;管状柄锁定在圆柱体22中的绳段24的末端25上。

从前面给出的实施方案中，以及从下面的考虑中，可以知道，利用本发明，能达到前面提出的目的。

按照本发明，在用于光纤通讯的水下线路中，由于有双重阻挡层，光电中继器组件得到了防湿保护。

事实上，光电中继器组件密封在防水壳内，防水壳又封在密封的金属盒里面，在这些元件之间的各个空隙，都充满不可压缩的流体，例如硅脂，它能阻止任何湿气的流动。

而且，对应于朝向光缆的开口，用圆柱体22以防水的方式密封金属盒，由于本身所具有的特殊结构，形成阻止任何湿气扩散的不可穿透的阻挡层。实际上，尽管随着时间的推移，光缆护皮会形成裂缝，使得水能沿着光缆渗入和扩散，但没有水能够克服圆柱体22形 成的上述阻挡。其根本原因，是基于这样的事实，即组成圆柱体22的每个元件都是防水的，或者被做成防水的，例如，考虑绳段，在其末端芯线组件间的每一空隙中，都填满了金属材料。而且，圆柱体22的所有组件部分都相互紧密连接，因此消除了水渗入的所有可能途径。

为了最大限度地保证光电中继器组件避免甚至是一小点水迹都能对它产生的危险，在实际中，由内部装有全部元件的中继器金属及圆柱体22所组成的整套设备，可先在工厂内制备好。因此，可以使用能确保盒内没有湿气的所有办法。

上述整套设备，具有绝对防水的性能，消除了由于在安装过程中湿气侵入中继器组件造成损坏的任何危险，因为设备事先已在工厂内准备好，在所述的线路安装操作中，不需要涉及它的内部。

鉴于安装线路只是简单地把上述整套设备连接到光纤光缆上，所以它可以迅速地进行。

尽管在这里说明和描述了按照本发明的水下线路的特殊实施方案，但必须明白，所有从本发明的原理派生出来的。各种可能的变种，都包含在本发明的范围内，因为对精通技术的人来说，这是很容易做到的。

Claims (7)

1、用于光纤通讯的水下线路，它包括设置在两条水下光纤光缆(1，2)之间的用来传输信号的光电中继器(3)，每条上述光缆都设有防水护皮(38)，光缆中的机械防护装置是其轴线与光缆轴线相重合的绳(34)，

所述线路的特征在于

管状盒(13，19)固定在包含该光电中继器部件的防水壳(4)周围，由聚合材料制成的圆柱状体(22)密封管状盒的底面，金属护皮(30)紧紧包在圆柱状体的外部并以水密封方式连接到光缆护皮(38)上和管状盒的端部(21)，所述圆柱状体(22)紧紧地包着光纤束(28)和第二绳段(24)，光纤束(28)与光缆(1，2)的光纤束(37)和中继器(3)的光纤束(5)连接，第二绳段(24)的一个端部(25)固定在最近的光缆的绳(34)上，另一端部(25)固定在与管状盒(13，19)固接在一起的机械防护部件(8)上。

2、按照权利要求1的水下线路，其特征在于包在聚合材料圆柱体里的第二绳段的末端从圆柱体里伸出，在它的芯线间的空隙中，至少在相应于伸出来的末端的芯线空隙中填满了金属材料，而在绳段的余下部分，其芯线间的空隙充满了不可压缩流体。

3、按照权利要求2的水下线路，其特征在于填充芯线间空隙的金属材料，是从熔点温度不超过1000℃的金属或金属合金中选择的。

4、按照权利要求1的水下线路，其特征在于包在圆柱体聚合材料内的光纤的末端从聚合材料内伸出，所述光纤与聚合材料相接，其中间的一段不用塑料防护覆盖层，而伸出的部分覆盖有附着型的保护层。

5、按照权利要求1的水下线路，其特征在于从外部覆盖圆柱体的金属护皮，密封固定在构成圆柱体的聚合材料上。

6、按照权利要求1的水下线路，其特征在于与盒固接在一起的机械防护部件包括第一绳段，第一绳段安放在防水壳通腔内，防水壳装有光电中继器组件，并密封在盒内，所述第一绳段的末端从所述防水壳伸出，并且第一绳段覆盖一层电绝缘材料，至少是在由防水壳通腔壁所围绕的区域覆盖。

7、按照权利要求1的水下线路，其特征在于由金属防水护皮覆盖的圆柱体同光缆护皮之间的防水连接包括管状金属体，其末端包围并密封连接到光缆护皮末端和圆柱体金属护皮末端，而且管状体、光缆和圆柱体之间的所有空间充满了不可压缩的流体。

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