DE1040633B - Koaxiales Seekabel mit einem hohlen Innenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein koaxiales Seekabel, das einen hohlen Innenleiter enthält und in großen Wassertiefen verlegt werden soll.

Es ist üblich, Kabeln für flache Gewässer eine äußere Stahlbewehrung als Schutz gegen Anker, Schleppseile und Strömungsschädigungen zu geben. Auch bei Kabeln für tiefe Gewässer und bei Hochseekabeln sind ähnliche Bewehrungen bekannt, sollen hier aber im allgemeinen die Zugspannungen aufnehmen, die beim Verlegen und Einholen des Kabels entstehen. Mit zunehmender Verlegungstiefe wird die Notwendigkeit äußeren Schutzes immer geringer, die einer hohen Zugfestigkeit immer stärken Beispielsweise ist es bekannt, ein Tief wasserkabel mit einer Reißlänge von 9 bis 15 km zu planen, was bedeutet, daß es in Seewasser diese Länge seines eigenen Gewichts, ohne zu reißen, zu tragen vermag. Die Erfindung befaßt sich in erster Linie mit Kabeln dieser Klasse.

Ein Tiefwasserkabel mit äußerer Drahtarmierung hat verschiedene Nachteile. Da die Drähte an verschiedenen Stellen mehr oder weniger stark korrodieren, bestimmt sich das Mindestgewicht der erforderlichen Bewehrung des Kabels nach dem Mindestdrahtdurchmesser, der für eine Anzahl von Jahren Festigkeit zu gewährleisten vermag, und nach dem Bedürfnis einer angemessenen Füllung der Bewehrung rund um den Kabelumfang. Dabei kann sich bei manchen Anwendungen ein unnötig hohes Gewicht ergeben. Ein einfach drahtbewehrtes Kabel dreht sich unter Spannung zurück, und in tiefem Wasser kann der dem Kabel mitteilbare Drall ihm eine Neigung zum Knicken geben und zu Störungen führen. Besonders bedenklich ist dieser Fehler, wenn in das Kabel Relais eingebaut sind. Hauptsächlich auf die Längung eines bewehrten Kabels unter Spannung sind auch die Ausbeulungen zurückzuführen, die auftreten, wenn der innere Leiter durch die Bewehrung gepreßt wird.

Die Erfindung beseitigt bzw. vermindert diese Erscheinungen. Sie besteht in einem einen hohlen Innenleiter enthaltenden koaxialen Seekabel, das statt der üblichen den Außenleiter umgebenden Bewehrung im Innenleiter ein die Zugkräfte des Kabels aufnehmendes einfaches oder aus Strängen gebildetes Stahlseil besitzt. Wenn das Stahlseil aus Strängen gebildet ist, werden die Stränge vorzugsweise in einer Mehrzahl von Lagen entgegengesetzter Steigung angeordnet, so daß die Drallneigung des Kabels unter Spannung herabgesetzt wird.

Es waren zwar seit vielen Jahren nicht koaxiale Unterwasserkabel bekannt, die mit einem Kern von hoher Zugfestigkeit ausgestattet sind. Die Fachwelt hat aber hieraus für eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der koaxialen Kabel keine Lehre gezogen. Die koaxialen Kabel nach der Erfindung besitzen im Koaxiales Seekabel
mit einem hohlen Innenleiter

Anmelder:

Robert Alston Brockbank,
ίο Kenton, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing, Dr. jur. H, Mediger, Patentanwalt, München 9, Aggensteinstr. 13

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 16. August und 1. November 1951

Robert Aiston Brockbank,

Kenton, Middlesex (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

Vergleich zu den bisher verfügbaren koaxialen Kabeln mit vergleichbaren elektrischen Eigenschaften und mit äußerer Doppeldrahtarmierung zur Gewährleistung des gleichen Knickschutzes beachtliche Vorteile. Ihr Preis beträgt nur etwas weniger als die Hälfte der bisherigen Kabel, was bei einer Kabellänge von etwa 2000 Seemeilen eine Ersparung von ungefähr 17 000 000 DM bedeutet. Sie zeichnen sich ferner durch geringeren Durchmesser und geringeres Gewicht je Längeneinheit aus. Infolgedessen trägt das Kabel nach der Erfindung in Seewasser eine größere Länge von sich selbst und ist daher viel leichter zu handhaben. Außerdem besitzt das neue Kabel, bezogen auf die Gewichtseinheit, eine viel größere Festigkeit und erfährt nach Belastung eine wesentlich geringere Dehnung, weil an Stelle der bisher erforderlichen äußeren Drahtarmierung der hochfeste Kern angewandt wird. Beim neuen Kabel wird die bisherige äußere Armierung nicht etwa einfach in die Mitte des Kabels verlegt, sondern die mittlere Armierung wird beträchtlich weniger schwer gestaltet als die äußere Armierung, die zum Ausgleich der unvermeidlichen Korrosion stärker und schwerer gehalten werden mußte, als theoretisch und mechanisch notwendig war.

Wird eine mehrsträngige Anordnung gewählt, so

sind wenigstens zwei Lagen empfehlenswert, da dann Durchmesser und Legung der verschiedenen Stränge

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so gewählt werden kann, daß sich kein oder nur wenig Drall ergibt, wenn das Kabel einer Spannung unterworfen wird.

Bei einem zur Übertragung von Trägerfrequenzen bestimmten koaxialen Kabel nach der Erfindung umgibt ein innerer Leiter in Gestalt einer Lage Kupferband den Stahlkern. Der äußere Leiter des Kabels besteht vorzugsweise aus einer Aluminiumschicht, die zweckmäßig in Bandform auf der dielektrischen Umhüllung des inneren Leiters angebracht ist. Da Aluminium in Wasser weniger als ein Viertel des Verdrängungsgewichtes des gleichen Volumens Kupfer hat, führt die Benutzung von Aluminium für den äußeren Leiter im allgemeinen für einen bestimmten Wert von Bruchlast, Reißlänge und Dämpfung zu einem wirtschaftlicheren, also billigeren Kabel.

Die Erfindung ist auch auf Unterwassertelegraphenkabel anwendbar, die keinen äußeren Leiter besitzen, weil das Seewasser die Stromrückleitung übernimmt.

Die Zeichnung zeigt im einzelnen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung, im Querschnitt vergrößert, und zwar

Fig. 1 ein koaxiales Unterwasserkabel,

Fig. 2 und 3 Unterwassertelegraphenkabel.

Im allgemeinen entspricht die Kabelkonstruktion der üblichen Praxis, und die bekannten Herstellungsmethoden sind anwendbar.

Fig. 1 zeigt ein koaxiales Unterwasserkabel zur Übertragung von Impulsen im Frequenzbereich von 12 bis 240 kHz. Es besitzt den Kern 1, der aus neunzehn Drähten gleichen Durchmessers aus hochzugfestem Stahl gebildet ist. Die Anordnung ist so gewählt, daß eine innere Lage von sechs Drähten einen Mitteldraht umgibt und daß diese innere Lage selbst von einer äußeren Lage von zwölf Drähten bedeckt ist, die entgegengesetzt gelegt sind. Die äußere Lage hat etwa die dreifache Schlaglänge der inneren Lage; eine Schlaglänge von 15 cm für die äußeren und von 5 cm für die inneren Lagen ist ausreichend. Dieser Kern, dessen Durchmesser insgesamt 0,66 cm beträgt, wird von einem inneren Leiter 2 aus Kupfer umgeben, der aus einem einzelnen endlosen Band von 0,04 cm Stärke rund um den Kern mit anstoßenden Längskanten gewickelt wird.

Eine Schicht 3 eines geeigneten Isoliermaterials, ζ. B. Polyäthylen, wird dann um das Kabel gelegt, das auf diese Weise einen Durchmesser von 1,9 cm erlangt. Ein äußerer Leiter 4, bestehend aus sechs Aluminiumbändern, von denen jedes 0,04 cm stark ist, wird dann mit langer Schlaglänge aufgebracht.

Über dem äußeren Leiter befindet sich eine äußere Decklage 5, die aus zwei Schichten von Polyvinylchloridband besteht, wobei eine Jutelage mit bitumenartiger Masse über jeder Lage angebracht ist. Ein geeigneter Korrosionsschutz, z. B. Bariumchromat, wird entweder auf die Aluminiumbänder oder auf die äußere Deckschicht gebracht.

Wahlweise kann jedes geeignete nichtmetallische Material, ζ. B. Polyäthylenfilm, Sackleinwand, ein plastisches oder Textilmaterial, an Stelle des Polyvinylchloridbandes und der Jutelagen verwendet werden.

Das beschriebene Kabel hatte eine Bruchlast von 5Va t und wog etwa 0,5 bzw. 1,5 t je Seemeile in Wasser bzw. Luft, so daß das Kabel eine Reißlänge von etwas über 20 Reißkilometern besaß. Man sieht, daß das Kabel durch eine wesentliche Verringerung des Gewichts und der Größe ausgezeichnet ist und daß es biegsamer und billiger ist, ohne die erforderlichen elektrischen und mechanischen Daten zu verschlechtern. Die hochfesten Stahldrähte können aus gekohltem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ungefähr 0,6% und einer Reißfestigkeit in Drahtform von 100 bis 120 t auf einen Querschnitt von 6,45 cm² hergestellt werden. Die anfängliche magnetische Permeabilität eines solchen Stahls beträgt etwa 60, und der elektrische Widerstand beträgt ungefähr das Dreizehnfache von Kupfer. Unter den normal in Frage kommenden Benutzungsbedingungen für ein

ίο koaxiales Unterwasserkabel ergibt sich keine Beeinträchtigung des Systems infolge der Anwesenheit des magnetischen Stahlkerns innerhalb des inneren Leiters, selbst wenn im allgemeinen der innere Leiter eine Dicke hat, die viel geringer ist als die Eindringtiefe der Hochfrequenzströme. Bei dem oben beschriebenen Kabel beträgt beispielsweise die Verzerrung dritten Grades eines 3-kHz-Tones, der auf das Kabel übertragen wird, weniger als —190 db, bezogen auf 1 Milliwatt. Im allgemeinen ist eine Ausdehnungsvariation zulässig in den elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Stahls und in den Signalarbeitsbedingungen am Kabel.

Hauptsächlich infolge der Tatsache, daß die Längung eines Kabels nach der gegenwärtigen Erfindung viel geringer ist als die eines normalen bewehrten Kabels unter vergleichbarer Zugbelastung, konnte festgestellt werden, daß bei der Prüfung das weiter oben geschilderte Ausbeulen nicht eintritt.

In einem Telegraphenkabel, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, besteht der Leiter aus einem Stahlkern 6, der mit einer äußeren Schicht 7 von Aluminium (als Austausch für Kupfer) umgeben ist. Auch hier kann, wie in Fig. 3 dargestellt, ein Aluminium- oder Kupferleiter 8 in der Achse des Kabels angeordnet werden, während Stahldrähte 9 rund um das Aluminium oder Kupfer angeordnet werden, so daß es möglich ist, eine gewisse Krarupisierung zu erzielen. In beiden Fällen wird eine geeignete äußere Isolierschicht 10 vorgesehen.

Bei gewissen Anwendungen kann es auch wünschenswert sein, einen oder mehrere isolierte Leiter in der Achse des Kabels anzubringen, während die Stahldrähte um den Umfang dieser Leiter angebracht werden und der Hauptleiter aus Aluminium oder Kupfer dann, wie bereits beschrieben, über den Stahldrähten aufgebracht wird.

Es liegt auf der Hand, daß verschiedene Verfahren zur Herstellung von Unterwasserkabeln bei der Erfindung angewandt werden können. So kann beispielsweise der Stahlkern mit einer Schicht von Kupferdraht bedeckt werden. Das Band oder der Draht kann abgeflacht oder zusammengedrückt werden, indem man Kern und Kupferschicht durch eine Ziehöse führt, um den gewünschten Gesamtdurchmesser herzustellen.

Ebenso kann der Kern aus einem mit Kupfer bekleideten Stahldraht bestehen, indem der Stahldraht konzentrisch in eine Kupferhülle eingeschweißt wird. Der Stahl kann mit Kupfer auch in beliebiger anderer Weise, z. B. elektrolytisch, überzogen werden. Obwohl im allgemeinen ein brauchbares Kabel erhalten wird, wenn das hochleitfähige Material in Berührung mit dem Kern ist, können gewisse Vorteile dadurch erzielt werden, daß man den Kern und das hochleitfähige Material trennt, was vorteilhaft durch eine Isolierschicht, wie Polyäthylen, erreicht wird. Es kann manchmal wünschenswert sein, eine weitere leitende Schicht zwischen dem Kern und der Schicht hochleitfähigen Materials und isoliert gegen beide vorzusehen.

Wenn ein Material von hoher elektrischer Leitfähigkeit für den äußeren Leiter erforderlich ist, z. B. in dem oben beschriebenen koaxialen Kabel, dann kann es über dem Isoliermaterial in der Form eines gefalteten endlosen Streifens oder in Form von Drähten angebracht werden in ähnlicher Weise, wie es oben für den inneren Leiter beschrieben wurde. Wahlweise kann auch eine dünne, durch Anpressen hergestellte Hülle von Aluminium den äußeren Leiter darstellen.

Mit einem Aufbau der oben beschriebenen Art ist es im allgemeinen, möglich, eine ausreichende Reißlänge mit einem Kabel, das an sich eine sehr niedrige Bruchfestigkeit hat, zu erzielen. In der Praxis muß aber die Konstruktion zusätzliche Beanspruchungen in Rechnung stellen, denen das Kabel unterliegen kann, beispielsweise durch die Bewegung der Kabelrolle während des Verlegens oder durch einen in das Kabel eingebauten Behälter für ein Relais oder sonstige Hilfsvorrichtungen. Das Kabel muß also so konstruiert werden, daß es eine ausreichende Reißlänge nach Einrechnung solcher zusätzlicher Beanspruchungen hat.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Koaxiales Seekabel, enthaltend einen hohlen Innenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß statt der üblichen, den Außenleiter umgebenden Bewehrung im Innenleiter ein die Zugkräfte des Kabels aufnehmendes einfaches oder aus Strängen gebildetes Stahlseil vorgesehen ist.

2. Koaxiales Seekabel nach Anspruch 1, bei dem das Stahlseil aus Strängen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge in einer Mehrzahl von Lagen entgegengesetzter Steigung angeordnet sind, so daß die Drallneigung des Kabels unter Spannung herabgesetzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 647 764, 661604, 304;

französische Patentschrift Nr. 762 996.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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