CN201156097Y - 深海光缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型深海光缆涉及的是一种抗张紧凑型组合结构深海光缆。结构包括若干根全色谱高强度光纤、高强耐蚀型不锈钢管、海缆光纤专用油膏、特高强度三种不同直径铠装钢丝、高粘阻水剂、金属导电体铜管、有机塑性复合材料、聚乙烯绝缘材料保护层。若干根全色谱高强度光纤外套装有高强耐蚀型不锈钢管，高强耐蚀型不锈钢管内充填海缆光纤专用油膏，高强耐蚀型不锈钢管外镶嵌有特高强度三种不等径铠装钢丝，在铠装三种不同尺寸的特高强度钢丝中充填足量的高粘阻水剂，在特高强度三种不等径铠装钢丝外包覆有金属导电体铜管，形成了特殊的抗张紧凑型组合结构，在金属导电体铜管外加上有机塑性复合材料后挤包有聚乙烯绝缘材料保护层。

Description

深海光缆

技术领域

本实用新型深海光缆及其制作方法涉及的是一种抗张紧凑型组合结构深海光缆及其制作方法，是一种采用不锈钢光纤单元外利用专门的工装设备进行三种不同规格的高强度钢丝铠装，再进行金属管包覆锁紧，外层采用电气性能极优的绝缘材料保护，钢丝间隙和钢丝与金属导体间隙全部采用高粘性弹性材料密封。此种结构海底光缆适用于最大水深5000米的海况，承受5000米水压下的光通信系统。

背景技术

目前，国际上深海光缆技术已完成结构验证和完善过渡，其结构主要采用：紧包光纤加弹性体结构、塑料松套管结构、三片式压合结构和金属管光纤单元加塑料、一层钢丝、双层钢丝等结构。其结构不够合理可靠，特别是深海水深大于1000米的环境运行，光缆寿命不能得到有效保证。

发明内容

本实用新型目的是针对上述不足之处提供一种深海光缆及其制作方法，用于深海领域的应用，为我国参与国际海光缆通信提供一定的基础条件。区别于常规海缆外铠结构，采用特高强度钢丝内铠，光纤由不锈钢松套管进行保护，铠装后再进行金属导体的包覆锁紧，构成了本实用新型的抗张紧凑型组合结构，在增强结构完成后挤包绝缘护套，构成了新型深海光缆。

本实用新型深海光缆的缆芯已从过去国外推行的紧包光纤加弹性体型逐步转化为金属光纤单元加内铠装型，其结构更合理可靠，是所有铠装结构钢丝单位面积密度最大的结构，提供了更大的抗拉强度，更适应深海水深大于1000米的环境运行，光缆寿命能得到有效保证。

深海光缆及其制作方法是采取以下方案实现的：

深海光缆包括若干根全色谱高强度光纤、高强耐蚀型不锈钢管、海缆光纤专用油膏、特高强度三种不同直径铠装钢丝、高粘阻水剂、金属导电体铜管、有机塑性复合材料、聚乙烯绝缘材料保护层。若干根全色谱高强度光纤外套装有高强耐蚀型不锈钢管，高强耐蚀型不锈钢管内充填海缆光纤专用油膏，高强耐蚀型不锈钢管外镶嵌有特高强度三种不等径铠装钢丝，在铠装三种不同尺寸的特高强度钢丝中充填足量的高粘阻水剂，在特高强度三种不等径铠装钢丝外包覆有金属导电体铜管，形成了特殊的抗张紧凑型组合结构，在金属导电体铜管外加上有机塑性复合材料后挤包有聚乙烯绝缘材料保护层。

高强度光纤是专门用于海底光缆系统的，其张力筛选力大于2％，长度满足中继段设计长度的需要，一般为50～70km每段，特殊情况下长度更长。

高强度光纤由耐腐蚀性能更好的不锈钢带成型焊接成管保护，钢管内充填海缆光纤专用油膏，由于深海光缆要承受5000m水深的高水压，因此不锈钢带厚度经过特殊计算，保证了抗水压性能。

在深海光缆外铠装双层钢丝，构成了浅海用的重型深海光缆。

在深海光缆外加钢带，在钢带外包有塑料层，构成了专门用于鲨鱼出没的海域的防护型深海光缆。

在深海光缆外铠装一层钢丝，填充沥青防水，再在外面采用PP绳进行外被保护，构成了轻型铠装深海光缆。

在深海光缆铠装一层钢丝，在钢丝外再进行一层粗钢丝铠装，构成了耐磨型岩石铠装深海光缆。

深海光缆抗张力由特高强度的钢丝经铠装保证，特高强度钢丝有三种不同规格尺寸，通过特殊的成型工艺有机在镶嵌在相互形成的间隙中，达到了相同截面下绞合密度最大的工艺化设计。再在铠装钢丝外采用金属导电体-铜带进行包覆焊接锁紧，达到了铠装和导电体有效组合设计的目的，形成了特殊的抗张紧凑型组合结构。

在铜导体外再采用电性能等级更高的聚乙烯绝缘料进行挤包，保证了更高的耐受电压的能力，同时提供了更好的施工耐磨要求。

抗张紧凑型组合结构深海光缆制作方法：

1、将若干根全色谱高强度光纤装到放纤轴上，调整好每盘光纤的放纤张力30～80g；所述的全色谱高强度光纤数为4～48芯的光纤数；

2、将光纤经张力控制器按正确的方向引出，并引入到不锈钢光纤套管模具中；

3、调整好不锈钢带成型模具，启动焊接机、主牵引机，不锈钢带纵包成型后经激光焊接制成不锈钢管，同时在不锈钢管内充入海缆光纤专用油膏，并控制好充入量，充入量为管内腔截面的90～95％；所述的海缆光纤专用油膏采用海缆专用防析氢纤膏；

4、对上述完成的不锈钢管光纤单元进行光纤衰减、余长检测，合格后在钢丝装铠机上进行特高强度钢丝的装铠；所述的特高强度三种不等径铠装钢丝采用抗拉强度达2000MPa的高强度三种不同直径、相同根数铠装钢丝，铠装钢丝每种为6～12根，铠装钢丝直径为0.8～3mm；

5、铠装时先调整好钢丝张力和镶嵌式成型，将不锈钢光单元引入成型模内；

6、在上述装铠的同时充填足量的高粘阻水剂，保证全截面的阻水；所述的高粘阻水剂采用200℃时粘度大于200Pa.s的高粘阻水粘合剂；

7、将铠装后的缆芯送入铜带成型模内，将铜带包覆于缆芯上，焊接成铜管；

8、再将铜管进行拉拔紧贴于铠装后的缆芯外周；

9、对上述装铠后的缆芯进行光纤衰减、余长检测，确保光纤衰减≤0.20dB/km(1550nm)、余长控制在≥3‰以上的要求合格后，在金属导电体铜管外加上有机塑性复合材料后，在挤塑机上挤包聚乙烯绝缘材料保护层，挤出温度在150℃～230℃之间，制成抗张紧凑组合结构深海光缆。

此深海光缆结构设计合理，铠装设计紧凑、致密，制作工艺流程可靠。经本实用新型制作的深海光缆具有如下特点：

1.本实用新型深海光缆为数量相等的三种不同尺寸钢丝镶嵌设计，结构紧凑，具有大长度海底馈电功能，具有耐受万伏高压的电气性能；

2.本实用新型深海光缆具有耐受5000m深海的阻水性能，比其它结构更合理和可靠；能耐受万伏高压的电能传输，满足了深海光缆长度通信所需的中继放大器供电需要，满足了几千公里大长度海缆使用的要求。

3.本实用新型的深海光缆抗张力更强(破断张力超过80KN以上)、抗侧压性能达20KN以上，远优于国家标准10KN的要求；

4.本实用新型的深海光缆光纤数可达48芯，为国内首创；

5.适用于敷设海水深度达5000米，深海环境的操作应用，其设计高阻水材料采用进口高粘阻水材料，性能非常优越。

6.可扩展应用于更多光纤芯数的海底系统要求，保证使用的高可靠性。

本实用新型的深海光缆除了能保证光信号的稳定可靠传输外，还能提供海底系统中继器供电的需要，并能承受深海光缆在盘绕、敷设、运行过程中施加的操作张力及侧压力。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是深海光缆示意图。

图2是深海光缆使用状态示意图1(外层为钢带和塑料保护防啮咬深海光缆)。

图3是深海光缆使用状态示意图2(外层为一层钢丝轻铠结构深海光缆)。

图4是抗深海光缆使用状态示意图3(外层为双层钢丝铠装结构深海光缆)。

图5是深海光缆使用状态示意图4(外层为粗钢丝重铠结构岩石深海光缆)。

具体实施方式：

参照附图1～5，深海光缆包括若干根全色谱高强度光纤1、高强耐蚀型不锈钢管2、海缆光纤专用油膏3、特高强度三种不等径铠装钢丝4、高粘阻水剂5、金属导电体铜管6、有机塑性复合材料7、聚乙烯绝缘材料保护层8。若干根全色谱高强度光纤1外套装有高强耐蚀型不锈钢管2，高强耐蚀型不锈钢管2内充填海缆光纤专用油膏3，高强耐蚀型不锈钢管2外镶嵌有特高强度三种不等径铠装钢丝4，在铠装三种不同尺寸的特高强度钢丝4中充填足量的高粘阻水剂5，在特高强度三种不等径铠装钢丝4外包覆有金属导电体铜管6，形成了特殊的抗张紧凑型组合结构，在金属导电体铜管外加上有机塑性复合材料7后，在金属导电体铜管6外挤包有聚乙烯绝缘材料保护层8(见附图1)。深海光缆在使用时，还可在深海光缆外加钢带9进行保护，再进行塑料层10防护，构成了专门用于鲨鱼出没的海域的防护型深海光缆(见附图2)；在深海光缆外进行一层钢丝11铠装增强，再进行沥青12防水填充，再在外面采用PP绳13进行外被保护，构成了轻型铠装深海光缆(见附图3)；在深海光缆外进行双层钢丝铠装，分别是钢丝11和钢丝14，构成了浅海用的重型深海光缆(见附图4)；在深海光缆铠装一层钢丝11外再进行一层粗钢丝15铠装，构成了耐磨型岩石铠装深海光缆(见附图5)。

所述的高强耐蚀型不锈钢管2采用市售高强耐蚀304型不锈钢管。所述的海缆光纤专用油膏3采用市售海缆专用防析氢纤膏。所述的特高强度三种不等径铠装钢丝4采用市售抗拉强度达2000MPa的特高强度三种不同直径、相同根数铠装钢丝，铠装钢丝每种为6～12根，铠装钢丝直径为0.8～3mm。所述的高粘阻水剂5采用市售200℃时粘度大于200Pa.s的高粘阻水粘合剂。所述的全色谱高强度光纤数为4～48芯的光纤数。所述的有机塑性复合材料采用市售热熔胶。

抗张紧凑型组合结构深海光缆制作方法：

1.将若干根全色谱高强度光纤(一般48芯以下)装到放纤轴上，调整好每盘光纤的放纤张力30～80g；所述的全色谱高强度光纤数为4～48芯的光纤数；

2.将光纤经张力控制器按正确的方向引出，并引入到不锈钢光纤套管模具中；

3.调整好不锈钢成型模具，启动焊接机、主牵引机，不锈钢带纵包成型经激光焊接制成不锈钢管，同时在不锈钢管内充入海缆光纤专用油膏，并控制好充入量，充入量为管内腔截面的90～95％；所述的海缆光纤专用油膏3采用市售海缆专用防析氢纤膏，所述的不锈钢管为高强耐蚀型不锈钢管，采用市售高强耐蚀304型不锈钢带包成型经激光焊接制成；

4.对上述完成的不锈钢管光纤单元进行光纤衰减、余长检测，合格后在钢丝装铠机上进行特高强度钢丝的装铠。特高强度三种不等径铠装钢丝采用市售抗拉强度达2000MPa的特高强度三种不同直径、相同根数铠装钢丝，铠装钢丝每种为6～12根，铠装钢丝直径为0.8～3mm；

5.铠装时先调整好钢丝张力和镶嵌式成型，将不锈钢光单元引入成型模内；

6.在上述装铠的同时充填足量的高粘阻水粘合剂，保证全截面的阻水，高粘阻水剂采用市售200℃时粘度大于200Pa.s的高粘阻水粘合剂；

7.将铠装后的缆芯送入铜带成型模内，将铜带包覆于缆芯上，焊接成铜管；

8.再将铜管进行拉拔紧贴于铠装后的缆芯外周；

9.对上述装铠后的缆芯进行光纤衰减、余长等检测，确保光纤衰减≤0.20dB/km(1550nm)、余长控制在≥3‰以上的要求合格后，在金属导电体铜管外加上有机塑性复合材料后，在挤塑机上挤包聚乙烯绝缘材料保护层，挤出温度在150℃～230℃之间，制成抗张紧凑组合结构深海光缆(见附图1)。有机塑性复合材料采用市售热熔胶。

经本实用新型深海光缆的制作方法完成的深海光缆达到如下性能：

1.高抗拉性能，抗拉强度高达80KN以上；

2.高抗侧压性能，抗侧压达到20KN以上；

3.高阻水性能，阻水能力达到50MPa以上；

4.高电性能，产品能经受万伏以上的中继放大器所需的电能传输；

5.使用水深更高，能满足5000m深海环境的使用要求。

Claims (10)

1.一种深海光缆，其特征在于结构包括若干根全色谱高强度光纤、高强耐蚀型不锈钢管、海缆光纤专用油膏、特高强度三种不同直径铠装钢丝、高粘阻水剂、金属导电体铜管、有机塑性复合材料、聚乙烯绝缘材料保护层；若干根全色谱高强度光纤外套装有高强耐蚀型不锈钢管，高强耐蚀型不锈钢管内充填海缆光纤专用油膏，高强耐蚀型不锈钢管外镶嵌有特高强度三种不等径铠装钢丝，在铠装三种不同尺寸的特高强度钢丝中充填足量的高粘阻水剂，在特高强度三种不等径铠装钢丝外包覆有金属导电体铜管，形成了特殊的抗张紧凑型组合结构，在金属导电体铜管外加上有机塑性复合材料后挤包有聚乙烯绝缘材料保护层。

2、根据权利要求1所述的深海光缆，其特征在于所述的全色谱高强度光纤数为4～48芯的光纤数。

3、根据权利要求1所述的深海光缆，其特征在于所述的特高强度三种不等径铠装钢丝采用抗拉强度达2000MPa的高强度三种不同直径、相同根数铠装钢丝，铠装钢丝每种为6～12根，铠装钢丝直径为0.8～3mm。

4、根据权利要求1所述的深海光缆，其特征在于所述的海缆光纤专用油膏采用海缆专用防析氢纤膏。

5、根据权利要求1所述的深海光缆，其特征在于所述的高粘阻水剂采用200℃时粘度大于200Pa.s的高粘阻水粘合剂；所述的有机塑性复合材料采用热熔胶。

6、根据权利要求1所述的深海光缆，其特征在于所述的有机塑性复合材料采用热熔胶。

7、根据权利要求1所述的深海光缆，其特征在于在深海光缆外铠装双层钢丝，构成了浅海用的重型深海光缆。

8、根据权利要求1所述的深海光缆，其特征在于在深海光缆外加钢带，在钢带外包有塑料层，构成了专门用于鲨鱼出没的海域的防护型深海光缆。

9、根据权利要求1所述的深海光缆，其特征在于在深海光缆外铠装一层钢丝，填充沥青防水，再在外面采用PP绳进行外被保护，构成了轻型铠装深海光缆。

10、根据权利要求1所述的深海光缆，其特征在于在深海光缆铠装一层钢丝，在钢丝外再进行一层粗钢丝铠装，构成了耐磨型岩石铠装深海光缆。

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