CN105634621B - 海缆终端光电分离转换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海缆光电分离转换器，包括光电转换模块、线缆存储盘、支撑架，光电转换模块、弯曲限制器、外锥、内锥、筒体、高压电源水密连接器和电以太网水密连接器，光电转换模块由高压滤电路、多级Buck电路和光电转换模块依次连接组成；终端海缆中的供电导体和通信光纤经分离后，依次穿过弯曲限制器、外锥、内锥连接至光电转换模块，光电转换模块的电信号端连接至电以太网水密连接器，光电转换模块的供电导体输出端连接高压电源水密连接器；光电转换模块将通信光纤中的光信号转换为电信号，并可供电导体产生的电信号转换为通信光纤中的光信号。本发明使得海岸基站与海底设备之间以及海底设备相互之间的远距离通信中避免使用光纤水密连接器，从而提高海底长期通信的可靠性，并降低建设成本。

Description

海缆终端光电分离转换器

技术领域

本发明属于海底通信技术领域，涉及一种海缆终端光电分离转换器，具体说是一种能将光电复合通信海缆中的通信光纤和供电导体在海底分离并将光信号转换为电信号的装置。

背景技术

当前在海洋科学研究和海底资源开发等领域中，长期实时远程观测海底环境的需求越来越强烈，由于电缆通信系统难以实现远距离、大容量的数据传输，因此需要采用以光电复合通信海缆作为信号传输介质的光纤通信系统。传统的海缆通信系统用于陆地间的跨洋通信，采用标准的光电复合通信海缆，这类海缆包含通信光纤、供电导体和铠装结构等。而在海洋科学研究和海底资源开发等领域中，需要实现陆地与海底设备以及海底设备之间的实时数据传输，因此必须通过海缆终端装置将光电复合海缆中通信光纤和供电导体在海底分离。

在现有技术中，海缆终端装置均是无源的，只能在该装置内部实现通信光纤和供电导体的物理分离，然后再分别用光纤水密连接器和电源水密连接器将该装置和海底设备连接起来，从而实现陆地和海底设备之间的数据传输和持续供电。为了提高布放和维护操作的灵活性，降低布放和维护工程的成本，这些水密连接器有时还要采用水下遥控运载器可操作的湿插拔水密连接器。现有方案的缺点是，由于光纤水密连接技术尚未成熟，不论是干插拔光纤水密连接器还是湿插拔光纤水密连接器，不但连接可靠性远低于干插拔电水密连接器和湿插拔电水密连接器，降低了陆地与海底设备之间长期数据传输的稳定性性，而且光纤水密连接器的成本要比电水密连接器高很多，因此限制了此类海缆通信系统在海洋科学研究和海底资源开发等领域中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种海缆终端光电分离转换器，所述转换器不但能分离光电复合通信海缆中的通信光纤和供电导体，而且能实现数据传输用的光信号和电信号之间的双向转换，从而提高此类海缆通信系统的可靠性并降低成本。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

本发明提出的海缆光电分离转换器，包含内部功能单元和耐压密封腔体，所述的内部功能单元安装于所述的耐压密封腔体内：所述的内部功能单元包括光电转换模块14、线缆存储盘12和支撑架13，光电转换模块14、线缆存储盘12分别安装于支撑架13上；所述的耐压密封腔体包括弯曲限制器2、外锥3、内锥4、筒体5、高压电源水密连接器7和电以太网水密连接器8，所述外锥3一端插入弯曲限制器2内，所述弯曲限制器2通过第三螺栓11与外锥3固定连接，并连接处内注塑密封；所述外锥3套于内锥4一端外部，且通过第二螺栓10连接到内锥4上，所述外锥3和内锥4连接处插入弯曲限制器2部分设有外铠钢丝18，所述的内锥4另一端通过螺栓10连接到筒体5上，所述的端盖6通过第一螺栓9连接到筒体5上；端盖6上设有高压电源水官连接器7和电以太网水密连接器8；支撑架13一端固定于端盖6内侧；所述的光电转换模块由高压滤电路20、多级Buck电路21和光电转换电路22依次连接组成；终端海缆1中的供电导体16和通信光纤17经分离后，供电导体16依次穿过弯曲限制器2、外锥3、内锥4连接至光电转换模块14的高压滤电路20、多级Buck电路21和光电转换电路22，通信光纤17依次穿过弯曲限制器2、外锥3、内锥4连接至光电转换模块14的光电转换电路22，所述的光电转换模块14的电信号端连接至电以太网水密连接器8，所述的光电转换模块14的供电导体输出端连接高压电源水密连接器7；所述的光电转换电路22将通信光纤17中的光信号转换为电信号，并可供电导体16产生的电信号转换为通信光纤17中的光信号，从而实现传输数据所用的光信号和电信号之间的双向转换。

本发明中，所述的端盖6与筒体5连接处设有两道Ｏ型圈密封。

本发明中，所述外锥3和内锥4连接处设置的外铠钢丝18压归纳法后用于固定终端海缆1。

本发明的有益效果是：

本发明的耐压密封结构紧凑可靠，在海岸基站与海底设备之间以及海底设备之间的远距离通信中，避免使用光纤水密连接器，而仅使用电水密连接器连接海缆和海底设备，从而提高此类海缆通信系统在海底长期运行的可靠性，并大大降低此类海缆通信系统的建造成本。

附图说明

图1是海缆终端光电分离转换器的总体结构图。

图2是终端海缆的结构图。

图3是终端海缆光电分离外锥的结构图。其中：(ａ)为第一视角，(ｂ)为第二视角。

图4是终端海缆光电分离外锥的剖面图；

图5是终端海缆光电分离内锥的结构图。

图6是终端海缆光电分离内锥的剖面图。

图7是终端海缆光电分离内外锥的配合剖面图。

图8是终端海缆弯曲限制器的结构图。

图9是终端海缆弯曲限制器的剖面图。

图10是终端海缆与弯曲限制器的安装示意图。

图11是海缆终端光电分离转换器筒体的结构图。

图12是海缆终端光电分离转换器筒体的剖面图。

图13是海缆终端光电分离转换器端盖的结构图。

图14是海缆终端光电分离转换器端盖的剖面图。

图15是海缆终端光电分离转换器内部功能模块通过支撑架安装在端盖上的示意图。

图16是海缆终端光电分离转换器内部支撑架的结构示意图。

图17是终端海缆、海缆终端光电分离转换器的内部功能模块、水密连接器之间的连接关系图。

图18是海缆终端光电分离转换器用于海岸基站与海底设备互联的应用原理框图。

图19是海缆终端光电分离转换器用于两个海底设备互联场合的应用原理框图。

图中标号：1为终端海缆、2为弯曲限制器、3为外锥、4为内锥、5为筒体、6端盖、7为高压电源水密连接器、8为电以太网水密连接器、9为第一螺栓、10为第二螺栓、11为第三螺栓、12为线缆存储盘，13为支撑架、14为光电转换模块、16为供电导体、17为通信光纤、18为外铠钢丝、20为高压滤波电路、21为多级Ｂuck电路、22为光电转换电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例１：图1-图14表示了所述的海缆光电分离转换器的耐压密封结构，所述的耐压密封腔体主要包括弯曲限制器2、外锥3、内锥4、筒体5、高压电源水密连接器7、电以太网水密连接器8及其安装第一螺栓9、第二螺栓10、第三螺栓11。将终端海缆1中的供电导体16和通信光纤17分离后，依次穿过弯曲限制器2、外锥3、内锥4连接至光电转换模块14，所述的光电转换模块14输出的供电导体和通信导体分别连接至高压电源水密连接器7和电以太网水密连接器8。

图2表示标准的光电复合通信海缆的终端海缆1的基本结构，海缆终端处分离出铜质的供电导体16、通信光纤17和外铠钢丝18。

图7表示终端海缆1和外锥3、内锥4之间的连接关系，终端海缆1的外铠钢丝18由外锥3和内锥4通过螺栓连接夹紧固定。外锥3和内锥4组成终端海缆1的外铠钢丝18的固定装置，两者连接处具有锥形结构，连接时可将外铠钢丝18压紧后实现终端海缆1的固定，内锥4通过螺栓10连接到筒体5上，所述的端盖6通过螺栓9连接到筒体上。

图10为终端海缆弯曲限制器与终端海缆1的连接关系，在弯曲限制器的一端沿圆周均布四个阶梯孔，用于和外锥3连接，此外终端海缆1进入弯曲限制器2后需要注塑密封。

外锥3的端面均布四个圆孔，用于和内锥4螺纹连接，外锥3的圆面均布四个螺纹孔，通过螺栓和弯曲限制器2连接。外锥3的内孔右侧为锥面结构，用于和内锥4配合连接。内锥4的端面处开有四个螺纹孔和四个阶梯孔，螺纹孔用于和外锥3连接，阶梯孔用于和筒体5连接。内锥4的外轴部分为锥形结构，用于和外锥3的内孔部分配合，从而实现铠装钢丝的固定。端盖6的大端面均布四个圆孔，用于和筒体5螺纹连接，端盖6的小端面上均布四个螺纹孔，用于安装支撑架13，端盖6的大端面中间还有两个螺纹孔，用于安装高压电源水密连接器7和电以太网水密连接器8。端盖6通过两道O型密封圈实现与筒体5之间的密封。

图15-图17表示了所述的海缆光电分离转换器的内部功能单元之间的连接关系和在耐压密封结构内部的安装方式。内部功能单元安装在所述的耐压密封腔体内：所述的内部功能单元主要包括光电转换模块14及其线缆存储盘12、支撑架13，所述的光电转换电路22将通信光纤17中的光信号转换为电信号，并可将电信号转换为通信光纤17中的光信号，从而实现传输数据所用的光信号和电信号之间的双向转换，所述的支撑架13上安装有线缆存储盘12和光电转换模块14，并通过螺栓连接在端盖6的端面处实现固定。支撑架13通过螺栓15固定在端盖6的小端面的螺纹孔上，线缆存储盘12固定在两个支撑架的中间，光电转换模块14固定在支撑架13的安装面上。光电转换模块14的左端面用于与终端海缆1之间的供电导体16和通信光纤17的连接，右端面用于与海底设备之间的电源和电信号的连接。供电导体16和通信光纤17绕过线缆存储盘12后再接入光电转换模块14，用于多余线缆的存储和缓冲。

图18和图19表示了光电转换模块14的内部结构和海缆光电分离转换器的两种应用。所述的光电转换模块14主要包括高压滤波电路20、多级降压变换（Buck）电路21、光电转换电路22，所述的高压滤波电路20、多级Buck电路21将供电导体16提供的12kV以内的高压直流电逐级降压为12V低压直流电后供电给光电转换电路22，所述的光电转换电路22实现传输数据用的光信号和电信号之间的双向转换。图18表示了海缆终端光电分离转换器用于海岸基站与海底设备互联的应用原理，图19表示海缆终端光电分离转换器用于两个海底设备互联场合的应用原理，在这两种远距离、大容量的海底数据传输场合下均可避免使用光纤水密连接器。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种海缆光电分离转换器，包含内部功能单元和耐压密封腔体，其特征在于所述的内部功能单元安装于所述的耐压密封腔体内：所述的内部功能单元包括光电转换模块(14)、线缆存储盘(12)和支撑架(13)，光电转换模块(14)、线缆存储盘(12)分别安装于支撑架(13)上；所述的耐压密封腔体包括弯曲限制器(2)、外锥(3)、内锥(4)、筒体(5)、高压电源水密连接器(7)和电以太网水密连接器(8)，所述外锥(3)一端插入弯曲限制器(2)内，所述弯曲限制器(2)通过第三螺栓(11)与外锥(3)固定连接，并连接处内注塑密封；所述外锥(3)套于内锥(4)一端外部，且通过第二螺栓(10)连接到内锥(4)上，所述外锥(3)和内锥(4)连接处插入弯曲限制器(2)部分设有外铠钢丝(18)，所述的内锥(4)另一端通过螺栓(10)连接到筒体(5)上，端盖(6)通过第一螺栓(9)连接到筒体(5)上；端盖(6)上设有高压电源水官连接器(7)和电以太网水密连接器(8)；支撑架(13)一端固定于端盖(6)内侧；所述的光电转换模块由高压滤电路(20)、多级Buck电路(21)和光电转换电路(22)依次连接组成；终端海缆(1)中的供电导体(16)和通信光纤(17)经分离后，供电导体(16)依次穿过弯曲限制器(2)、外锥(3)、内锥(4)连接至光电转换模块(14)的高压滤电路(20)、多级Buck电路(21)和光电转换电路(22)，通信光纤(17)依次穿过弯曲限制器(2)、外锥(3)、内锥(4)连接至光电转换模块(14)的光电转换电路(22)，所述的光电转换模块(14)的电信号端连接至电以太网水密连接器(8)，所述的光电转换模块(14)的供电导体输出端连接高压电源水密连接器(7)；所述的光电转换电路(22)将通信光纤(17)中的光信号转换为电信号，并可供电导体(16)产生的电信号转换为通信光纤(17)中的光信号，从而实现传输数据所用的光信号和电信号之间的双向转换。

2.根据权利要求１所述的海缆光电分离转换器，其特征在于所述的端盖(6)与筒体(5)连接处设有两道Ｏ型圈密封。

3.根据权利要求１所述的海缆光电分离转换器，其特征在于所述外锥(3)和内锥(4)连接处设置的外铠钢丝(18)压归纳法后用于固定终端海缆(1)。