DE3000732C2

DE3000732C2 - Unterwasserkabel mit optischem Faserleiter

Info

Publication number: DE3000732C2
Application number: DE3000732A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Tokyo Ejiri; Kahei Kamifukuoka Furusawa; Taiichiro Fujisawa Kanagawa Nakai; Makoto Kawasaki Nonokawa
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1979-01-26
Filing date: 1980-01-10
Publication date: 1982-09-02
Also published as: US4288144A; GB2041565A; DE3000732A1; JPS6126642B2; JPS55100507A; GB2041565B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Unterwasserkabel aus einem zumindest eine beschichtete Lichtleitfaser enthaltenden Lichtlei Ifaserkabel, einem das Lichtleitfaserkabel umgebenden und dieses gegen den Wasserdruck spritzenden Rohr aus gegenüber Druck wiederStandsfähigem Material und einem hochviskosen Material guter Benetzbarkeit im Zwischenraum zwischen Lichtleitfaserkabel und umgebendem Schutzrohr.

Unterwasserkabel dieses Aufbaus sind aus der DE-OS 26 04 307 und der DE-OS 26 33 917 bekannt Dabei soll durch das Schutzrohr aus gegenüber Druck widerstandsfähigem Material eine Übertragung des Wasserdrucks auf die Lichtleitfasern verhindert werden, weil bekanntlich Lichtleitfasern bei hoher Druckbelastung die Eigenschaft der nahezu verlustlosen Lichtübertragung verlieren. Erfolgt nun aber eine Verlegung eines solchen Kabels in große Wassertiefen, wird also das Kabel einem sehr hohen Wasserdruck ausgesetzt, dann ändert sich, wenn auch nur geringfügig, der Innendurchmesser des Schutzrohres, mit der Folge, daß über das zwischen der beschichteten Lichtleitfaser und dem Schutzrohr befindliche Hochviskosematerial, beispielsweise öl, immer noch ein gewisser Druck auf die beschichtete Lichtleitfaser übertragen wird, beispielsweise ein Druck von Vio des vorhandenen Wasserdrucks. Bereits dieser Druck kann aber genügen, die Leitfähigkeit der Lichtleitfaser beträchtlich zu erniedrigen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, bei Unterwasserkabeln der eingangs erwähnten Art den Lichtfaserleiter noch besser gegen den äußeren Wasserdruck zu schützen. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Hauptanspruch gekennzeichnet. Durch die gemäß der Erfindung im Zwischenraum zwischen Schutzrohr und Lichtleitfaserkabel in axial gleichmäßiger Verteilung befindlichen Lufträume bzw. Luftblasen wird erreicht, daß auch bei einer Verformung des Schutzrohres infolge eines sehr hohen äußeren Wasserdrucks die Lichtleitfasern infolge der Komprimierbarkeit von Luft im wesentlichen frei von Druckbelastungen bleiben. Das dabei nicht der gesamte t>5 Zwischenraum zwischen Schutzrohr und Lichtleitfaserkabel mit Luft gefüllt ist, erbringt den weiteren Vorteil, daß bei einer Beschädigung des Kabels und einem Eindringen von Wasser in das Schutzrohr das Hochviskosematerial ein Entweichen der Luft und ein Ausbreiten des Wassers in der Umgebung der Störstelie verhindert

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen an Hand der Zeichnung erläutert In der Zeichnung zeigen

Fig. IA und IB einen Querschnitt bzw. einen Längsschnitt durch ein Kabel nach der Erfindung,

Fig.2A und 2B einen Querschnitt bzw. einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabels,

F i g. 3A, 3B und 3C Längsschnitte zur Erläuterung des Zustandes des erfindungsgemäßen Kabels im Falle eines Kabelbruchs.

In den Fig. IA und IB ist mit 1 ein optischer Faserleiter bezeichnet; 2 und 2a bezeichnen eine Beschichtung aus Nylon, Polyäthylen oder dergleichen für die mechanische Verstärkung der Lichtleitfaser; mit 3 ist eine die beiden Lichtleitfasern umhüllende Beschichtung bezeichnet Die Elemente 1, 2, 2a und 3 bilden somit ein Lichtleitkabel Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein hochviskoses Material guter Benetzbarkeit, etwa Polyisobutylen, öl oder dergleichen; mit 5 sind Lufträume bezeichnet, welche in geeigneten Intervallen in Axialrichtung des Kabels mit dem hochviskosen Material 4 abwechseln; mit 6 ist eine druckwiderstandsfähige Hülle bezeichnet. Wird bei dem Kabel nach F i g. IA ein Material einer Komprimierbarkeit gleichmäßig in ein dünnes Rohr mit einem Young-Faktor E, einem Poisson-Faktor v, einem Innendurchmesser 2a und einem Außendurchmesser 2b eingefüllt, dann ergibt sich der Innendruck Q im dünnen Rohr, hervorgerufen durch den äußeren Wasserdruck — P, durch die folgende Gleichung (1). Dabei ist jedoch die Länge des Rohres als so groß angenommen, daß ebene Deformationen vernachlässigbar sind.

Q -

-4(1 -

KE (b¹ - o²) + 2 (1+ ν) (a² + b² - 2 er)

Wird beispielsweise ein öl mit K=50 χ 10~⁴ mm²/kg in ein Kupferrohr mit einem Young-Faktor £"=1,19 χ 10« kg/mm², einem Poisson-Faktor = 033, einem Innendurchmesser 2a= 1,5 mm und einen Außendurchmesser 26=2,5 mm eingefüllt, dann ergibt sich aus Gleichung (1), für Q der Wert Q= -0,12P;somit ist also Q etwas großer als 10% des Wasserdrucks. Nimmt man an, daß P =8 kg/mm², was dem hydraulischen Druck in einer Tiefe von 8 m entspricht, dann ergibt sich Q= -0,98 kg/mm²; im Falle einer Mehrfach-Lichtleitfaser führt dies zu einem Übertragungsverlust von etwa 1 dB/km, wobei Bezug genommen wird auf »Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan, National Convention, 1978, Records of the Department of Light & Electromagnetic Waves, No, 348«.

Um eine solche Druckeinwirkung auf die Lichtleitfaser zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung nicht der gesamte Zwischenraum des Rohrs oder dergleichen mit dem Material einer Komprirnierbarkeit K gefüllt, sondern das Einfüllen geschieht nur in geeigneten Abständen axialer Richtung, um so in gleichmäßigen Abständen Lufträume zu erhalten; eine andere Möglichkeit besteht darin, ein hochviskoses Materia! guter Benetzbarkeit zu verwenden, welches Luft- oder Gasblasen in solchen Mengen enthält, daü eine ähnlich erhöhte Komprimierbarkeit in das Schutzrohr eingefüllt wird. Dabei ist das Volumen der Lufträume größe- als das Verformungsvolumen des vom Wasserdruck beauf-

schlagten Rohres, wobei die Lufträume in Axialrichtung des Rohres neben dem hochviskosen Material guter Benetzbarkeit im Rohr vorgesehen sind. Selbst dann also, wenn das Schutzgehäuse durch den Wasserdruck etwas zusammengedrückt wird, ergibt sich keine Komprimierung des hochviskosen Materials, vielmehr verschiebt sich dieses in die Lufträume, derart, daß im wesentlichen kein Innendruck auftritt Die Einwirkung des äußeren Wasserdrucks auf die Lichtleitfaser ist deshalb im wesentlichen vernachlässigbar. ι ο

Auch dann, wenn Luft oder Gas in Form von Blasen 5a in das bochviskose Material zur Erhöhung der Komprimierfähigkeit desselben eingemischt und dieses Material dann in den ganzen Zwischenraum zwischen Rohr und Faser eingefüllt wird, wie dies in Fig.2 angedeutet ist, ist es möglich, im wesentlichen dieselben Ergebnisse zu erhalten wie im Fall der Fig. 1, wo zwischen den einzelnen Füllungen Lufträume existieren.

Wird das Kabel durch äußere Einflüsse, beispielsweise einem Anker oder dergleichen, beschädigt, so begrenzt das hochviskose Material guter Bjnetzbarkeit im Schutzgehäuse das Eindringen von Wasser in die Störstelle, womit auf jeden Fall vermieden wird, daß Seewasser sich im Schutzgehäuse über den gesamten Übertragungsabschnitt ausbreitet. Wird das Kabel an der in Fig.3A mit 7 bezeichneten Stelle beschädigt, dann dringt das Meerwasser von der Störstelle aus in das Kabel ein, und das hochviskose Material guter Benetzbarkeit bewegt sich dann im Kabelzwischenraum mit der Zeit Schritt um Schritt, wie dies durch die Fig.3B und 3C angedeutet ist. Die Länge der zusammenhängenden Säule aus hochviskosem Material nimmt somit in axialer Richtung des Kabels langsam zu, wie dies in Fig.3C durch 1 angedeutet ist Weil der Druckverlust durch Reibung am Rohr proportional /ist, nimmt die Eindringfähigkeit des Wassers an der Störstelle immer mehr ab. Die Länge des durch ein neues Kabelteil zu ersetzenden beschädigten Kabels ist somit kurz, so daß das Kabel nach der Erfindung in wirtschaftlicher Hinsicht sehr vorteilhaft ist

Bei dem Beispiel nach Fig. 1 kann das hoch viskose Material 4 leicht in den Zwischenraum zwischen Beschichtung 3 und Schutzrohr 6 dadurch eingefüllt werden, daß das Lichtleitkabel mit Beschichtung 3 intermittierend in ein Bad aus hochviskosem Material eingetaucht wird. Beim Beispiel nach F i g. 2 kann das hochviskose Material in der Weise in das Schutzgehäuse eingefüllt werden, daß' das Gas Sa in das hochviskose Material eingeleitet und das Lichtleitkabel dann kontinuierlich in ein Bad aus dem mit Gas versetztem hochviskosen Material eingetaucht wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schutzgehäuse — zur Vereinfachung der Rechnung — als Rohr ausgebildet; das Gehäuse kann aber auch eine andere Gestalt besitzen.

Gemäß der Ei findung wird also ein Unterwasserkabel mit optischem Faserleiter erhalten, das einerseits einfach im Aufbau ist, andererseits aber einen Druckanstieg im Inneren des Schutzgehäuses vermeidet und bei einem Kabelbruch das Eindringen von Wasser in das Schutzgehäuse verhindert oder zumindest verzögert, womit eine Verschlechterung der Kabeleigenschaften vermieden und die Reparatur des beschädigten Teils des Kabels erleichtert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Unterwasserkabel aus einem zumindest eine beschichtete Lichtleitfaser enthaltenden Lichtleitfaserkabel, einem das Lichtleitfaserkabel umgebenden und dieses gegen den Wasserdruck schützenden Rohr aus gegenüber Druck widerstandsfähigem Material und einem hochviskosen Material guter Benetzbarkeit im Zwischenraum zwischen Lichtleitfaserkabel und umgebendem Schutzrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das hochviskose Material (4) mit Luft gefüllte Hohlräume (5) aufweist

2. Unterwasserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hochviskose Material (4) und die mit Luft gefüllten Hohlräume (5) in Längsrichtung des Kabels einander in Abständen abwechselnd angeordnet sind.

3. Unterwasserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Luft gefüllten Hohlräume (5) im hochviskosen Material (4) in Form von Blasen enthalten sind.