CN114185138A - 海底光缆 - Google Patents

Abstract

本发明属于光缆技术领域，具体为海底光缆，该海底光缆的缆芯组件包括中心管和若干光纤，其中光纤均匀分布在中心管的外周，并顺着中心管的长度方向螺旋设置，且光纤保持松动状态；缆芯组件还包括定位件，定位件在中心管的外周等间距设置，且在定位件上设置与光纤的数量相同的卡口；在铜管以及中心管之间填充纤膏，所述光纤包裹在纤膏中。当海底震动或其他因素对光缆产生强烈拉扯时，如果缆芯组件以外的结构都在拉扯下发生形变，此时螺旋设置的光纤会沿着中心管的轴向方向拉伸，由于光纤螺旋设置且具处于松弛转态，其仅仅会通过向着中心管的方向收缩来实现无损拉伸，因此光纤在长度方向拉伸时不会破坏光纤内部结构，从而增强海底光缆的抗震动性能。

Description

海底光缆

技术领域

本发明属于光缆技术领域，具体为海底光缆。

背景技术

海底光缆的铺设环境复杂，在长达二十多年的使用时间内，海底光缆可能遭遇鲨鱼啃咬、海水腐蚀以及海底震动的破坏，鲨鱼啃咬和海水腐蚀通常不会立刻对光缆造成实质性的破坏，往往在光缆受损后，损伤部位慢慢扩大，最终影响到光缆内部。由于海底光缆是埋设在海底的预设沟中，光缆与沟槽之间相互摩擦导致光缆在沟槽中不会轻易移动，当台风经过或海底地质变动时，产生的震动会强行拉扯光缆，如果海底光缆内部的光纤本身处于拉直状态，震动会使光缆内部的光纤被瞬间牵拉，导致传输损耗上升，直接影响光纤的光传导效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海底光缆，该海底光缆通过采用螺旋布置光纤的方式来使内部光纤具有适应长度方向形变的能力，以此来消除海底震动对光纤产生的影响，使光缆保持稳定的通信速度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：海底光缆，该海底光缆包括铜管以及设置在铜管内的缆芯组件，所述缆芯组件包括中心管，其中光纤均匀分布在中心管的外周，并顺着中心管的长度方向螺旋设置，且光纤保持松动状态；缆芯组件还包括定位件，定位件在中心管的外周等间距设置，且在定位件上设置与光纤的数量相同的卡口，所述光纤穿过对应的卡口；在铜管以及中心管之间填充纤膏，所述光纤包裹在纤膏中。

在上述技术方案中，缆芯组件中的光纤螺旋分布在中心管的外周，且光纤保持松动状态，当海底震动或其他因素对光缆产生强烈拉扯时，如果缆芯组件以外的结构都在拉扯下发生形变，此时螺旋设置的光纤会沿着中心管的轴向方向拉伸，由于光纤螺旋设置且处于松弛转态，其仅仅会通过向着中心管的方向收缩来实现无损拉伸，因此光纤在长度方向拉伸时不会破坏光纤内部结构，从而消除海底光缆的抗震动性能；另外，由于缆芯组件中有定位件对光纤进行定间距固定，这可以保证定位件两侧的光纤不会窜动，因此当海底光缆收缩时，拉伸的光纤也会恢复原状，这可以使光缆的各段都能长期适应海底的不稳定环境。

作为优选方案，所述定位件为定位环，对光纤进行定位的卡口为设置在定位环内周的间隔口；在中心管的外周设置定位环槽，所述定位环卡在定位环槽中；所述间隔口顺着光纤的螺旋方向歪斜，且间隔口露出定位环槽的部分的高度大于光纤的直径。定位环既用来对光纤进行定间距固定，防止光纤窜动，并使螺旋分布的光纤保持稳定的螺旋状态，同时，歪斜设置的间隔口能够对光纤进行导向，使整个光缆中的光纤保持均匀的螺旋间距。

作为优选方案，该定位环具有拼接缝，拼接前定位环是一个一侧具有间隔口的条状物或弧形物，通过将拼接缝粘合来使定位环套装在中心管上，在生产该光缆时，可以先将光纤布置在中心管外周，然后套装未拼接的定位环，并使光纤卡在对应的间隔口中，最后将定位环置于定位环槽中，并对拼接缝进行拼接固定。这种结构的定位环可以不用使光纤以贯穿的方式穿过定位环的间隔口，而是将间隔口卡在预先布置的光纤上，降低生产难度。

作为优选方案，所述中心管的中心设置管孔，并在相邻的两个定位环之间设置连通管孔的填充孔。由于纤膏为非固体，过早填充纤膏容易出现纤膏溢流的现象，会对后续加工产生影响。在完成铜管的加工后，可以通过向中心管的管孔充入纤膏，这些纤膏通过中心管管壁上的填充孔进入铜管和中心管围成的空间内，纤膏会在铜管的限制下包围光纤。

作为优选方案，所述铜管的外周设置铝制防水层，铝制防水层外周包裹聚乙烯内护层；该海底光缆还包括钢绞线层，该钢绞线层包括由聚乙烯热塑加工而成的内融合层，以及外融合层，其中外融合层采用聚酯树脂层或沥青层，所述内融合层贴合内护层；该钢绞线层还包括钢绞线I和钢绞线II，钢绞线I和钢绞线II反向螺旋设置，且钢绞线II设置在内融合层和外融合层之间，钢绞线I位于外融合层外侧或嵌入外融合层表面。钢绞线I和钢绞线II用于提高该光缆的抗拉性能，与现有单向螺旋设置的钢绞线相比，钢绞线I和钢绞线II采用反向螺旋的方式分布，两者内部的应力相互抵消，从而消除钢绞线应力对缆芯组件的影响。

作为优选方案，所述钢绞线I和钢绞线II之间的差别仅在于缠绕方向相反，其中钢绞线I中的钢绞线之间预留螺旋间隙，该螺旋间隙的宽度至少为一根钢绞线的宽度，这可以分别降低钢绞线I和钢绞线II的用量，同时增加给钢绞线层的形变性能，避免海底震动导致光缆的保护层撕裂。

作为优选方案，该海底光缆还包外护层和中护层，其中中护层包裹在钢绞线层的外周，在外护层和中护层之间还设置外铠装层，该外铠装层包括正向螺旋钢丝和反向螺旋钢丝，正向螺旋钢丝和反向螺旋钢丝反向螺旋编织成网状铠装骨架，且铠装骨架内嵌于聚乙烯包层内壁，该外铠装层作为海底光缆的外层防护结构，通过内嵌铠装骨架方式来提高结构强度，从而抵抗海洋生物的啃咬。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实施例提供的海底光缆的部分段的结构示意图；

图2为图1所示海底光缆中外铠装层的局部剖切结构示意图；

图3为图1所示海底光缆中钢绞线层的剖切结构示意图；

图4为图1所示海底光缆中铜管与缆芯组件的结构示意图；

图5为图4所示结构中铜管在局部剖切状态下的结构示意图；

图6为图4所示缆芯组件中中心管的结构示意图；

图7为图6所示结构中定位环与中心管的拆分结构示意图。

图中，外护层1、外铠装层2、中护层3、钢绞线层4、内护层5、铝制防水层6、铜管7、缆芯组件8、聚乙烯包层21、正向螺旋钢丝22、反向螺旋钢丝23、钢绞线I41、外融合层42、钢绞线II43、内融合层44、中心管81、定位环82、光纤83、纤膏84、填充孔85、间隔口86、定位环槽87。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

图1-7为本发明的一个实施例，海底光缆，该海底光缆包括铜管7以及设置在铜管7内的缆芯组件8。其中铜管7外周包裹铝制防水层6，铝制防水层6外周包裹聚乙烯内护层5。上述缆芯组件8包括中心管81和若干股光纤83，其中每股光纤83都是由多根光纤通过树脂并带而成，以提高其结构强度和光纤容量，如图1和4所示，多股光纤83均匀分布在中心管81的外周，并顺着中心管81的长度方向螺旋设置。在中心管81上等间距分布定位环82，在中心管81的外周设置定位环槽87，所述定位环82卡在定位环槽87中。本实施例中的定位环82是一个一侧具有间隔口86的条状物或弧形物，定位环82通过间隔口86对光纤83进行定位，且间隔口86顺着光纤83的螺旋方向歪斜，间隔口86露出定位环槽87的部分的高度大于光纤83的直径。定位环82既用来对光纤进行定间距固定，防止光纤窜动，并使螺旋分布的光纤保持稳定的螺旋状态，同时，歪斜设置的间隔口86能够对光纤进行导向，使整个光缆中的光纤保持均匀的螺旋间距。

在生产该光缆时，先将光纤83布置在中心管81外周，然后套装未拼接的定位环82，并使光纤83卡在对应的间隔口86中，最后将定位环82置于定位环槽87中，并对拼接缝进行拼接固定，这种结构的定位环82可以不用使光纤83以贯穿的方式穿过定位环82的间隔口86，而是将间隔口86卡在预先布置的光纤83上，降低生产难度。

本实施例中，在铜管7内部增加了中心管81，且纤膏84填充在中心管81、定位环82和铜管7之间的空间内，由于纤膏84为非固体，过早填充纤膏84会对后续加工产生影响。因此，该实施例中所用的中心管81的中心设置管孔，并在相邻的两个定位环82之间设置连通管孔的填充孔85。在完成铜管7的加工后，可以通过向中心管81的管孔充入纤膏，这些纤膏通过中心管81管壁上的填充孔85进入铜管7和中心管81围成的空间内，纤膏会在铜管7的限制下包围光纤83。

该海底光缆还包括钢绞线层4，该钢绞线层4包括由聚乙烯热塑加工而成的内融合层44，以及由沥青制成的外融合层42，其中外融合层42采用聚酯树脂层或沥青层，内融合层44贴合内护层5；该钢绞线层4还包括钢绞线I41和钢绞线II43，其中钢绞线II43设置在内融合层44和外融合层42之间，钢绞线I41位于外融合层42外侧或嵌入外融合层42表面。如图3所示，钢绞线I41和钢绞线II43反向螺旋设置，两者的差别仅在于缠绕方向相反，以钢绞线I41为例，每根钢绞线I41之间预留三根钢绞线I41宽度的螺旋间隙，这可以分别降低钢绞线I41和钢绞线II43的用量，同时增加给钢绞线层4的形变性能。与现有单向螺旋设置的钢绞线相比，钢绞线I41和钢绞线II43采用反向螺旋的方式分布，两者内部的应力相互抵消，从而消除钢绞线结构的内部应力对缆芯组件8的影响。

另外，由于钢绞线I41和钢绞线II43并非紧密排列，为了保证该光缆的结构强度，主要为了提高其抗啃咬能力，在海底光缆外周还设置外护层1和中护层3，其中中护层3包裹在钢绞线层4的外周，在外护层1和中护层3之间还设置外铠装层2，该外铠装层2包括正向螺旋钢丝22和反向螺旋钢丝23，正向螺旋钢丝22和反向螺旋钢丝23反向螺旋编织成网状铠装骨架，且铠装骨架内嵌于聚乙烯包层21内壁，该外铠装层2作为海底光缆的外层防护结构，通过内嵌铠装骨架方式来提高结构强度，从而抵抗海洋生物的啃咬，

本实施例所示的海底光缆具有围绕中心管81螺旋分布的光纤83，且光纤83处于松动状态，当海底震动或其他因素对光缆产生强烈拉扯时，如果缆芯组件8以外的结构都在拉扯下发生形变，此时螺旋设置的光纤83会沿着中心管81的轴向方向拉伸，由于光纤螺旋设置且处于松弛转态，其仅仅会通过向着中心管的方向收缩来实现无损拉伸，因此光纤在长度方向拉伸时不会破坏光纤内部结构，从而消除海底光缆的抗震动性能；另外，由于缆芯组件8中有定位件对光纤83进行定间距固定，这可以保证定位件两侧的光纤不会窜动，因此当海底光缆收缩时，拉伸的光纤83也会恢复原状，这可以使光缆的各段都能长期适应海底的不稳定环境。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.海底光缆，该海底光缆包括铜管以及设置在铜管内的缆芯组件，其特征在于：所述缆芯组件包括中心管和若干光纤，其中光纤均匀分布在中心管的外周，并顺着中心管的长度方向螺旋设置，且光纤保持松动状态；缆芯组件还包括定位件，定位件在中心管的外周等间距设置，且在定位件上设置与光纤的数量相同的卡口，所述光纤穿过对应的卡口；在铜管以及中心管之间填充纤膏，所述光纤包裹在纤膏中。

2.如权利要求1所述的海底光缆，其特征在于：所述定位件为定位环，对光纤进行定位的卡口为设置在定位环内周的间隔口；在中心管的外周设置定位环槽，所述定位环卡在定位环槽中；所述间隔口顺着光纤的螺旋方向歪斜，且间隔口露出定位环槽的部分的高度大于光纤的直径。

3.如权利要求2所述的海底光缆，其特征在于：该定位环具有拼接缝，拼接前定位环是一个一侧具有间隔口的条状物或弧形物，通过将拼接缝粘合来使定位环套装在中心管上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的海底光缆，其特征在于：所述中心管的中心设置管孔，并在相邻的两个定位件之间设置连通管孔的填充孔。

5.如权利要求4所述的海底光缆，其特征在于：所述铜管的外周设置铝制防水层，铝制防水层外周包裹聚乙烯内护层；该海底光缆还包括钢绞线层，该钢绞线层包括由聚乙烯热塑加工而成的内融合层，以及外融合层，其中外融合层采用聚酯树脂层或沥青层，所述内融合层贴合内护层；该钢绞线层还包括钢绞线I和钢绞线I I，钢绞线I和钢绞线I I反向螺旋设置，且钢绞线II设置在内融合层和外融合层之间，钢绞线I位于外融合层外侧或嵌入外融合层表面。

6.如权利要求5所述的海底光缆，其特征在于：所述钢绞线I和钢绞线II之间的差别仅在于缠绕方向相反，其中钢绞线I中的钢绞线之间预留螺旋间隙，该螺旋间隙的宽度至少为一根钢绞线的宽度。

7.如权利要求5所述的海底光缆，其特征在于：该海底光缆还包外护层和中护层，其中中护层包裹在钢绞线层的外周，在外护层和中护层之间还设置外铠装层，该外铠装层包括正向螺旋钢丝和反向螺旋钢丝，正向螺旋钢丝和反向螺旋钢丝反向螺旋编织成网状铠装骨架，且网状铠装骨架内嵌于聚乙烯包层的内壁。

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