CN110797143B - 一种隔温保护型载波通讯海底电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔温保护型载波通讯海底电缆，属于电缆领域，一种隔温保护型载波通讯海底电缆，包括中心导体，中心导体外部由内而外依次包裹有内层绝缘体、外导体、中间护套、外层绝缘体和外护皮，外层绝缘体中掺有极保温材料，中间护套与外层绝缘体之间夹有补强铠装层，中间护套、补强铠装层和外层绝缘体之间同样抽成真空，外护皮表面密布有选择性千足引爪，采用极保温材料并将极保温材料应用于海底电缆的制作，延长保温期限效果十分可观，另外在海底电缆表面增设有选择性千足引爪，该有选择性千足引爪可选择特定的海底微生物附着，利用海底微生物自然形成一层“外部保护层”，强化海底电缆保护，显著提高信号传输的稳定性。

Description

一种隔温保护型载波通讯海底电缆

技术领域

本发明涉及电缆领域，更具体地说，涉及一种隔温保护型载波通讯海底电缆。

背景技术

海底电缆（underseacable）是用绝缘材料包裹的电缆，铺设在海底，用于电信传输。海底电缆分海底通信电缆和海底电力电缆。现代的海底电缆都是使用光纤作为材料，传输电话和互联网信号。全世界第一条海底电缆是1850年在英国和法国之间铺设。中国的第一条海底电缆是在1988年完成，海底电缆的核心是由细如毛发的高纯度光纤制作，通过内反射来引导光沿着光纤的路径前进。海底电缆要能够承受水下8公里处的巨大压力，相当于把一头大象放在人的拇指所承受的重量。海底通信电缆主要用于通讯业务,费用昂贵,但保密程度高。海底电力电缆主要用于水下传输大功率电能,与地下电力电缆的作用等同,只不过应用的场合和敷设的方式不同。由于海底电缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程,从环境探测、海洋物理调查,以及电缆的设计、制造和安装,都应用复杂技术,因而海底电缆的制造厂家在世界上为数不多,主要有挪威、丹麦、日本、加拿大、美、英、法、意等国,这些国家除制造外还提供敷设技术，海底通信电缆主要用于长距离通讯网、通常用于远距离岛屿之间、跨海军事设施等较重要的场合。海底电力电缆敷设距离较通信电缆相比要短得多,主要用于陆岛之间、横越江河或港湾、从陆上连接钻井平台或钻井平台间的互相连接等。在一般情况下,应用海底电缆传输电能无疑要比同样长度的架空电缆昂贵,但用它往往比用小而孤立的发电站作地区性发电更经济,在近海地区应用好处更多。在岛屿和河流较多的国家,此种电缆应用较广泛。

随着港口工程的发展，港口的通过能力越来越依赖于港区和航道水深指标。传统上，港区和航道水深的监测和预报，主要依靠人工观测数据与不定时对潮汐数据的采集，并根据人为经验对收集的数据进行分析从而预测水深状况。实际上，港口航道水深受多方面因素的综合影响，主要包括风、流、温度等。传统人工观测数据只是不定时的用些简易的仪器进行数据采集工作，并没有实时连续的进行监测，数据准确性、可靠性均比较差，数据不能为河流和其它气象因素引起的水位和水流变化提供准确参数依据。

目前港口繁忙、航行密集，港口安全迫切需要各类海洋环境支持，现有的观测主要局限于海洋潮位，在一些重要港口存在海洋潮流特别是随着船舶的大型号，和海港的外延，海洋环境已经成为重要的因素，广泛使用的X波段雷达能够获得港区的海面海浪和海流的状况，但是存在受干扰多，仅仅局限于表层的问题；

近年来海底观测系统得到了广泛的关注和技术研发的投入，实现了一些区域的海洋环境的监测，但应用范围局限不适合应用于港口的海洋环境监测。

应上述问题，中国专利公开号为CN206740167U公开了一种智能港口海洋环境实时监测系统，主要由岸基系统、能源与数据传输系统、水下观测平台三部分组成。监测系统基于电力载波技术使用海底电缆进行220V交流电压传输和数据交互，实现多样化数据的采集、处理和控制及常规海底环境因素和海底视频同时实时观测，并通过集成4G、TCP/TP和北斗卫星等通讯模块的网络通讯模块实现在线和无线实时观测；同时不需要专门铺设特定电缆，可在已有的电力线基础上直接改造，降低了建设和改造成本，便于并网使用，为引航员提供可以实时将海洋环境数据融合到港口的监测和指挥系统，同时在海岛等地方还可以通过集成发电机组和新能源发电机来实现长期观测。

现在99%的越洋互联网数据传输通过海底电缆进行传输。目前海底电缆共有39000公里长，共连接33个国家和四大洲，鲨鱼虽然被摄像头记录下破坏海底电缆一次，但是2006年后鲨鱼和其他鱼类导致的海底电缆故障不到1%。

现有的载波通讯海底电缆虽深处海底，其保温性依旧要求得到严格的保证，但是现有的海底电缆保温效果一般，且保温期限较短，另外，深处海底的海底电缆表面容易受到海底生物的啃噬而导致其表面受损，进而进一步向电缆内部侵蚀，导致海底电缆损坏，而一旦海底电缆受损，轻则导致信号传输失败，重则造成整个正在运行的载波通讯系统崩溃。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种隔温保护型载波通讯海底电缆，它采用极保温材料并将极保温材料应用于海底电缆的制作，延长保温期限效果十分可观，另外在海底电缆表面增设有选择性千足引爪，该有选择性千足引爪可选择特定的海底微生物附着，利用海底微生物自然形成一层“外部保护层”，强化海底电缆保护，显著提高信号传输的稳定性。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种隔温保护型载波通讯海底电缆，包括中心导体，所述中心导体外部由内而外依次包裹有内层绝缘体、外导体、中间护套、外层绝缘体和外护皮，且内层绝缘体、外导体、中间护套、外层绝缘体和外护皮之间均抽成真空，所述外层绝缘体中掺有极保温材料，所述中间护套与外层绝缘体之间夹有补强铠装层，所述中间护套、补强铠装层和外层绝缘体之间同样抽成真空，所述外护皮表面密布有选择性千足引爪，采用极保温材料并将极保温材料应用于海底电缆的制作，延长保温期限效果十分可观，另外在海底电缆表面增设有选择性千足引爪，该有选择性千足引爪可选择特定的海底微生物附着，利用海底微生物自然形成一层“外部保护层”，强化海底电缆保护，显著提高信号传输的稳定性。

进一步的，所述补强铠装层包括多根钢丝，且多根钢丝纵向紧密排布于中间护套和外层绝缘体之间，钢丝的本身强度高，多根钢丝紧密结合可将每根钢丝自身的强度发挥到极致，以保证海底电缆稳定处于所处环境所需的刚性，保护海底电缆不易受海底生物撞击而折弯损坏，从而保证海底电缆中信号传输的稳定性。

进一步的，所述内层绝缘体和外层绝缘体均采用轻量聚乙烯制作而成，轻量聚乙烯绝缘性能好，且原料易得，可广泛应用于海底电缆绝缘层的制作。

进一步的，所述极保温材料包括气凝胶复合材料，且气凝胶复合材料与轻量聚乙烯按照份量数为2:3的比例进行混合处理，气凝胶，作为世界最轻的固体，这种新材料密度仅为3.55千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍；干燥的松木密度是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似，这种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400摄氏度的高温，气凝胶的这些特性决定了其复合物极佳的保温效果和外层绝缘体自身的高强度。

进一步的，所述外护皮表面涂覆有沥青涂层，沥青涂层可有效减小海水对外护皮表面的腐蚀程度，所述选择性千足引爪端部贯穿沥青涂层并与外护皮固定连接，所述选择性千足引爪包括主引爪和千足爪囊，所述千足爪囊通过主引爪固定连接于沥青涂层表面，所述千足爪囊为半球形壳体，所述千足爪囊内部填充有微生物引诱剂，所述千足爪囊表面设置有多个微孔，且微孔中填堵有化学填补剂，海底电缆安装于海底后，在海水的高盐分作用下，微孔中填充的化学填补剂逐渐溶解，微孔导通，此时千足爪囊内部填充的微生物引诱剂从微孔处流出，微生物引诱剂可对海底处的非啃噬习性的微生物产生一种引诱作用，从而将附近的非啃噬习性的微生物集聚于外护皮表面的选择性千足引爪上，自然形成一层“外部保护层”，强化海底电缆保护。

进一步的，所述主引爪表面密布有止逆引爪，所述止逆引爪远离主引爪的端部为向内卷曲状，且止逆引爪远离主引爪的端部朝向千足爪囊，海底产生波动时，止逆引爪可阻碍附着于选择性千足引爪上的非啃噬习性的微生物脱离选择性千足引爪，使得自然“外部保护层”不易被破坏。

进一步的，所述止逆引爪采用碳纤维复合材料，碳纤维复合材料韧性好，强度高，不易折损，利用3D打印技术打印而成，随着科技的发展，3D打印技术日益成熟，采用3D打印技术可一定程度上减少制作成本，同时3D打印而成的成品更易降解。

进一步的，所述千足爪囊内外表面均形成有一层防腐致密膜，防腐致密膜可保护千足爪囊不易过早受到高盐分海水的侵蚀而损坏。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案采用极保温材料并将极保温材料应用于海底电缆的制作，延长保温期限效果十分可观，另外在海底电缆表面增设有选择性千足引爪，该有选择性千足引爪可选择特定的海底微生物附着，利用海底微生物自然形成一层“外部保护层”，强化海底电缆保护，显著提高信号传输的稳定性。

（2）补强铠装层包括多根钢丝，且多根钢丝纵向紧密排布于中间护套和外层绝缘体之间，钢丝的本身强度高，多根钢丝紧密结合可将每根钢丝自身的强度发挥到极致，以保证海底电缆稳定处于所处环境所需的刚性，保护海底电缆不易受海底生物撞击而折弯损坏，从而保证海底电缆中信号传输的稳定性。

（3）内层绝缘体和外层绝缘体均采用轻量聚乙烯制作而成，轻量聚乙烯绝缘性能好，且原料易得，可广泛应用于海底电缆绝缘层的制作。

（4）极保温材料包括气凝胶复合材料，且气凝胶复合材料与轻量聚乙烯按照份量数为2:3的比例进行混合处理，气凝胶，作为世界最轻的固体，这种新材料密度仅为3.55千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍；干燥的松木密度是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似，这种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400摄氏度的高温，气凝胶的这些特性决定了其复合物极佳的保温效果和外层绝缘体自身的高强度。

（5）外护皮表面涂覆有沥青涂层，沥青涂层可有效减小海水对外护皮表面的腐蚀程度，选择性千足引爪端部贯穿沥青涂层并与外护皮固定连接，选择性千足引爪包括主引爪和千足爪囊，千足爪囊通过主引爪固定连接于沥青涂层表面，千足爪囊为半球形壳体，千足爪囊内部填充有微生物引诱剂，千足爪囊表面设置有多个微孔，且微孔中填堵有化学填补剂，海底电缆安装于海底后，在海水的高盐分作用下，微孔中填充的化学填补剂逐渐溶解，微孔导通，此时千足爪囊内部填充的微生物引诱剂从微孔处流出，微生物引诱剂可对海底处的非啃噬习性的微生物产生一种引诱作用，从而将附近的非啃噬习性的微生物集聚于外护皮表面的选择性千足引爪上，自然形成一层“外部保护层”，强化海底电缆保护。

（6）主引爪表面密布有止逆引爪，止逆引爪远离主引爪的端部为向内卷曲状，且止逆引爪远离主引爪的端部朝向千足爪囊，海底产生波动时，止逆引爪可阻碍附着于选择性千足引爪上的非啃噬习性的微生物脱离选择性千足引爪，使得自然“外部保护层”不易被破坏。

（7）止逆引爪采用碳纤维复合材料，碳纤维复合材料韧性好，强度高，不易折损，利用3D打印技术打印而成，随着科技的发展，3D打印技术日益成熟，采用3D打印技术可一定程度上减少制作成本，同时3D打印而成的成品更易降解。

（8）千足爪囊内外表面均形成有一层防腐致密膜，防腐致密膜可保护千足爪囊不易过早受到高盐分海水的侵蚀而损坏。

附图说明

图1为本发明的剥离结构示意图；

图2为本发明密布有选择性千足引爪的外护皮结构示意图；

图3为本发明的外护皮的结构示意图；

图4为本发明的选择性千足引爪处的结构示意图。

图中标号说明：

1中心导体、2内层绝缘体、3外导体、4中间护套、5补强铠装层、6外层绝缘体、7外护皮、8选择性千足引爪、81主引爪、82千足爪囊、83止逆引爪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种隔温保护型载波通讯海底电缆，包括中心导体1，中心导体1外部由内而外依次包裹有内层绝缘体2、外导体3、中间护套4、外层绝缘体6和外护皮7，且内层绝缘体2、外导体3、中间护套4、外层绝缘体6和外护皮7之间均抽成真空，外层绝缘体6中掺有极保温材料，中间护套4与外层绝缘体6之间夹有补强铠装层5，中间护套4、补强铠装层5和外层绝缘体6之间同样抽成真空，以保证海底电缆内部绝对的密封性，请参阅图2，外护皮7表面密布有选择性千足引爪8，采用极保温材料并将极保温材料应用于海底电缆的制作，延长保温期限效果十分可观，另外在海底电缆表面增设有选择性千足引爪8，该有选择性千足引爪8可选择特定的海底微生物附着，利用海底微生物自然形成一层“外部保护层”，强化海底电缆保护，显著提高信号传输的稳定性。

请参阅图1，补强铠装层5包括多根钢丝，且多根钢丝纵向紧密排布于中间护套4和外层绝缘体6之间，钢丝的本身强度高，多根钢丝紧密结合可将每根钢丝自身的强度发挥到极致，以保证海底电缆稳定处于所处环境所需的刚性，保护海底电缆不易受海底生物撞击而折弯损坏，从而保证海底电缆中信号传输的稳定性。

内层绝缘体2和外层绝缘体6均采用轻量聚乙烯制作而成，轻量聚乙烯绝缘性能好，且原料易得，可广泛应用于海底电缆绝缘层的制作。

极保温材料包括气凝胶复合材料，且气凝胶复合材料与轻量聚乙烯按照份量数为2:3的比例进行混合处理，气凝胶，作为世界最轻的固体，这种新材料密度仅为3.55千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍；干燥的松木密度500千克每立方米是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似，这种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400摄氏度的高温，气凝胶的这些特性决定了其复合物极佳的保温效果和外层绝缘体6自身的高强度。

外护皮7表面涂覆有沥青涂层，沥青涂层可有效减小海水对外护皮7表面的腐蚀程度，选择性千足引爪8端部贯穿沥青涂层并与外护皮7固定连接，请参阅图4，选择性千足引爪8包括主引爪81和千足爪囊82，千足爪囊82通过主引爪81固定连接于沥青涂层表面，千足爪囊82为半球形壳体，千足爪囊82内部填充有微生物引诱剂，千足爪囊82表面设置有多个微孔，且微孔中填堵有化学填补剂，海底电缆安装于海底后，在海水的高盐分作用下，微孔中填充的化学填补剂逐渐溶解，微孔导通，此时千足爪囊82内部填充的微生物引诱剂从微孔处流出，微生物引诱剂可对海底处的非啃噬习性的微生物产生一种引诱作用，从而将附近的非啃噬习性的微生物集聚于外护皮7表面的选择性千足引爪8上，自然形成一层“外部保护层”，强化海底电缆保护。

请参阅图4，主引爪81表面密布有止逆引爪83，止逆引爪83远离主引爪81的端部为向内卷曲状，且止逆引爪83远离主引爪81的端部朝向千足爪囊82，海底产生波动时，止逆引爪83可阻碍附着于选择性千足引爪8上的非啃噬习性的微生物脱离选择性千足引爪8，使得自然“外部保护层”不易被破坏。

止逆引爪83采用碳纤维复合材料，碳纤维复合材料韧性好，强度高，不易折损，利用3D打印技术打印而成，随着科技的发展，3D打印技术日益成熟，采用3D打印技术可一定程度上减少制作成本，同时3D打印而成的成品更易降解。

千足爪囊82内外表面均形成有一层防腐致密膜，防腐致密膜可保护千足爪囊82不易过早受到高盐分海水的侵蚀而损坏。

相较于现有技术，本发明采用极保温材料并将极保温材料应用于海底电缆的制作，延长保温期限效果十分可观，另外在海底电缆表面增设有选择性千足引爪8，千足爪囊82内部填充的微生物引诱剂对海底处的非啃噬习性的微生物产生一种引诱作用，从而将附近的非啃噬习性的微生物集聚于外护皮7表面的选择性千足引爪8上，自然形成一层“外部保护层”，强化海底电缆保护，显著提高信号传输的稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种隔温保护型载波通讯海底电缆，包括中心导体（1），其特征在于：所述中心导体（1）外部由内而外依次包裹有内层绝缘体（2）、外导体（3）、中间护套（4）、外层绝缘体（6）和外护皮（7），且内层绝缘体（2）、外导体（3）、中间护套（4）、外层绝缘体（6）和外护皮（7）之间均抽成真空，所述外层绝缘体（6）中掺有极保温材料，所述中间护套（4）与外层绝缘体（6）之间夹有补强铠装层（5），所述中间护套（4）、补强铠装层（5）和外层绝缘体（6）之间同样抽成真空，所述外护皮（7）表面密布有选择性千足引爪（8）；所述外护皮（7）表面涂覆有沥青涂层，所述选择性千足引爪（8）端部贯穿沥青涂层并与外护皮（7）固定连接；所述选择性千足引爪（8）包括主引爪（81）和千足爪囊（82），所述千足爪囊（82）通过主引爪（81）固定连接于沥青涂层表面；所述千足爪囊（82）为半球形壳体，所述千足爪囊（82）内部填充有微生物引诱剂，所述千足爪囊（82）表面设置有多个微孔，且微孔中填堵有化学填补剂。

2.根据权利要求1所述的一种隔温保护型载波通讯海底电缆，其特征在于：所述补强铠装层（5）包括多根钢丝，且多根钢丝纵向紧密排布于中间护套（4）和外层绝缘体（6）之间。

3.根据权利要求1所述的一种隔温保护型载波通讯海底电缆，其特征在于：所述内层绝缘体（2）和外层绝缘体（6）均采用轻量聚乙烯制作而成。

4.根据权利要求1或3所述的一种隔温保护型载波通讯海底电缆，其特征在于：所述极保温材料包括气凝胶复合材料，且气凝胶复合材料与轻量聚乙烯按照份量数为2:3的比例进行混合处理。

5.根据权利要求1所述的一种隔温保护型载波通讯海底电缆，其特征在于：所述主引爪（81）表面密布有止逆引爪（83），所述止逆引爪（83）远离主引爪（81）的端部为向内卷曲状，且止逆引爪（83）远离主引爪（81）的端部朝向千足爪囊（82）。

6.根据权利要求5所述的一种隔温保护型载波通讯海底电缆，其特征在于：所述止逆引爪（83）采用碳纤维复合材料，且利用3D打印技术打印而成。

7.根据权利要求6所述的一种隔温保护型载波通讯海底电缆，其特征在于：所述千足爪囊（82）内外表面均形成有一层防腐致密膜。

Images