DE3417636C2 - Verbinder für ein Kabel zum Schleppen von Druckluft in das Wasser abgebenden Quellen als Signalerzeuger hinter einem seismischen Wasserfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbinder für ein Kabel zum Schleppen von Druckluft in das Wasser abgebenden Quellen als Signalerzeuger hinter einem seismischen Wasserfahrzeug, wobei ein Ende des Kabels oder eines Kabelabschnittes in ein Verbin­ dergehäuse geführt ist, das eine Vorrichtung zur Aufnahme von Zugentlastungsdrähten des Kabels und eine wasserdichte Einfüh­ rung für Signalleitungen enthält, wobei die Zugentlastungsdräh­ te in einer ersten Kammer in dem Verbindergehäuse an einem Tragelement befestigt sind und das Verbindergehäuse eine gegen die erste Kammer durch eine Trennwand abgetrennte zweite was­ serdichte Kammer aufweist, in die die Signalleitungen über eine druckfeste Durchführung zum Anschluß an Unterwasserverbinder geführt sind.

Es ist ein zwei Kammern umfassender Verbinder für ein Kabel bekannt (GB-PS 742331), bei dem in einer Kammer Armierungsdräh­ te des Kabels an einem Tragelement der Kammer bzw. des Gehäuses befestigt sind. Nach Durchtritt durch eine Verankerungsplatte wird das Kabel mit einem Anschlußkabel verbunden und zu diesem Zwecke durch eine geeignete wasserdichte Buchse in einer Trenn­ wand geführt, die die Abtrennung zu einer weiteren bildet, in der der elektrische Anschluß erfolgt.

Weiterhin ist ein Verbinder bekannt (DE 30 17 195 A1), der eine eine Hülle ausfüllende Hülse umfaßt, wobei die Hülle von einem Armierungsschlauch und dieser wiederum von einem Mantel umgeben ist. Ein Verbindungsstück, ein Metallring und die Hülse werden unter Verwendung von synthetischem Gummi und mit Glasfaser­ kunstharz einem Härtungsprozeß unterworfen, wobei die Teile dann eine untrennbare Einheit bilden. Bei der weiteren Montage wird der Schlauch durch Schrumpfen auf dem Kabel befestigt und der Mantel wird durch Verkleben an dem Verbindungsstück befe­ stigt. Im ganzen handelt es sich um einen Verbinder, der mit­ tels Klebung bzw. Härtung aus synthetischen Verbundstoffen hergestellt ist.

Diese bekannten Verbinder dienen bei ausreichender Wasserdicht­ heit der Kraftübertragung von Zugkräften für Unterwasserkabel, die nur eine ummantelte elektrische Leitung aufweisen. Ein we­ sentliches Problem entsteht jedoch bei der Verbindung für Un­ terwasserkabel, die mindestens einen Druckluftschlauch mit variablem oder pulsierendem Druck aufweisen. Die Pumpwirkung eines solchen Schlauches führt zu einer erheblichen mechani­ schen Beanspruchung der Verbindung, was Undichtigkeiten, Öff­ nungen, eine Materialbeschädigung und/oder eine Ablösung von Elementen des Verbinders zur Folge haben kann.

Schließlich ist ein Geschützkabel genanntes Kabel in der norwe­ gischen Patentanmeldung NO 157 475 B vorgeschlagen worden.

Die End-Verbindungen solcher Geschützkabel beruhen auf ver­ schiedenen Verfahren. Diese betreffen alle eine Endverbindung des Kabels in einer oder in zwei Kopf- oder Endvorrichtungen (sog. "Trennwände" oder "Stützwände" (bulkheads)). Bei wenigstens einem der bekannten Verfahren wird eine Gießtechnik verwendet, um eine wasserdichte Dichtung zu erzielen. Es hat sich als sehr schwierig herausgestellt, zufriedenstellende Geschützkabel-Endverbinder herzustellen. Unter anderem schlägt sich dieses in den Kosten für solche Vorrichtungen nieder. Es ist nicht ungewöhnlich, daß ein Verbinder allein genauso viel wie ein Kabel von 100 m Länge kostet. Die Erfahrung hat außerdem gezeigt, daß beim Auftreten von Fehlern, z. B. beim Kreuzen oder Überlappen elektrischer Signale in einem Kabel mit Verbinder, diese Fehler mindestens genauso häufig in dem Ver­ binder wie in dem Kabel selbst auftreten. Die Schwierigkeiten in der Herstellung zufriedenstellender Geschützkabel-Verbinder beruhen auf verschieden Ursachen. Die bedeutendste besteht offensichtlich darin, daß die Verbinder während des Betriebes ständig wechselnden mechanischen Lasten ausgesetzt sind, die sowohl von der Spannung (Zug/Druck) in dem Bewehrungsdraht als auch von dem pulsierenden Druck in dem Luftschlauch herrühren.

Mit der Zeit führen diese mechanischen Beanspruchungen dazu, daß sich der Guß oder die Verbundstoffe in der Endvorrichtung gegenüber den Materialien, mit denen sie ursprünglich verbunden oder verklebt sind, "verschieben" oder sich von ihnen lösen. So entstehen Öffnungen, die sich allmählich mit Wasser füllen kön­ nen.

Ein weiteres Problem besteht bei den herkömmlichen Verbindern in der Wahl verschiedener Gießmaterialien. Es gibt kein Gieß­ material, das an oder auf allen verschiedenen, in dem Verbinder verwendeten Materialien haftet und zugleich eine ausreichende Wasserdichtigkeit über lange Zeit zu gewährleisten vermag. Häu­ fig wird Polyurethan verwendet, aber dieses sorgt nicht für eine optimale Dichtung gegen das Eindringen von Wasser. Häufig werden um die einzelnen Leiter herum besondere Gießmaterialien zusammen mit anderen Gießmaterialien verwendet, um bestmögliche Haftung und Dichtung für die Leiterisolierung zu gewährleisten. Dieser Aufbau mit noch mehr Grenz- und Verbindungsstellen zwi­ schen verschiedenen Materialien ist aber aufwendig.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verbinder oder eine Spleißvorrichtung für Druckschlauch-Unter­ wasserkabel derart auszubilden, daß man eine Dichtung hoher Le­ bensdauer erreicht, die eine störungsfreie elektrische Verbin­ dung gewährleistet und Druck-/Zugkräften sowie pulsierenden Kräften des Druckschlauches widersteht, wobei im Gieß- und/oder Haftverbund aneinandergefügte, einer Materialermüdung unterlie­ gende Ummantelungen vermieden werden sollen und eine einfa­ che Montage der Endverbindung angestrebt ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verbinder der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Verbinder für den Anschluß eines einen Druckschlauch enthaltenden Kabels ausgebildet ist, wobei der Druckschlauch durch die erste Kammer und durch einen zen­ tralen, eigenen Kanal in der zweiten Kammer an eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Kupplung geführt ist, daß die erste Kammer mit einem wasserabweisenden Schmiermittel und die zweite Kammer mit einer elektrisch isolierenden, wasserabweisenden oder wasseremulgierenden Flüssigkeit gefüllt ist, daß die Sig­ nalleiter des Kabels durch die Trennwand in die zweite Kammer geführt sind, die zweite Kammer Druckausgleichseinrichtungen enthält und die Signalleitungen mit einer der Trennwand der Kammern gegenüberliegenden Endwand angeordneten Unterwas­ serverbindern verbunden sind.

Dadurch, daß der Druckschlauch lose in dem Verbinder liegt, muß er keine Kräfte übertragen und kann folglich auch keine Ermü­ dungserscheinungen an Teilen des Verbinders verursachen. Zudem sind die Leiter der elektrischen Leitung getrennt geführt. Da­ bei ist eine Wasserabdichtung an jedem elektrischen Leiter vor­ gesehen, und zwar derart, daß die Leiter zunächst in der ersten Kammer in dem wasserabweisenden Schmiermittel voneinander ge­ trennt und dann einzeln durch die in die zweite Kammer führen­ den Durchgänge geführt sowie in der zweiten Kammer von einer wasser­ verdrängenden oder wasseremulgierenden Flüssigkeit umgeben sind, wobei in der zweiten Kammer zugleich Druckausgleichsein­ richtungen für diese Flüssigkeit angeordnet sind. Damit können pulsierende Kräfte des Druckschlauches, ggf. ein Luftaustritt am Druckschlauch sowie im übrigen Zug-/Druckkräfte des Kabels und der Armierungsdrähte nicht zur Beeinträchtigung der Dich­ tung, d. h. nicht zu einem Wasserkontakt mit den Leitern führen. Die Verbindung baut zudem einfach, und sie ist dadurch kosten­ günstig herstellbar und kann zudem bei Bedarf in der zwei­ ten Kammer mit leicht austauschbaren elektronischen Funktions- /Baueinheiten ausgestattet werden.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der erfindungsgemäße Verbinder ist insbesondere auf ein in der norwegischen Patentanmeldung NO 157 475 B vorge­ schlagenes Kabel angepaßt. Die besondere Gestaltung und Bauweise ermöglichen für den erfindungsgemäßen Verbinder sämtliche ihm zugemessenen Wirkungsweisen und Funktionen in einer einzigen Endvorrichtung (bulkhead) zu erfüllen. Gießen oder Gußstücke sind überhaupt nicht erforderlich. Letzteres ist insbesondere hinsichtlich Betrieb und Wartung von Bedeutung. Bei Auftreten eines Fehlers in dem Verbinder (z. B. Eindringen von Wasser) kann dieser mit herkömmlichen Handwerkzeugen einfach demontiert werden. Darüber hinaus ist das Wasserabdichtungsvermögen des erfindungsgemäßen Verbinders mindestens so gut wie bei beste­ henden Guß-Verbindungen.

Die Erfindung muß in enger Verbindung mit dem Aufbau des Kabels gesehen werden. Bei einem in der norwegischen Anmeldung NO 157 475 B vorge­ schlagenen Kabel wird für die Wasserabdichtungsfunktion allein durch die Isolierung um jeden Signalleiter Sorge getragen, wo­ bei auch eine Füllung der Zwischenräume zwischen den Leitern mit Vaselin zweckdienlich ist. Dieses vermeidet eine Wasserwan­ derung an dem Kabel entlang. Durch Verwendung der gleichen Ge­ dankengänge für deren Verbinder ist es möglich geworden, eine zuverlässige wasserdichte Abdichtung auf einfache Weise zu er­ zielen.

Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ange­ geben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung und der schematischen Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt im Schnitt einen Verbinder oder eine Spleißvorrichtung gemäß der Erfindung.

Der Verbinder ist im wesentlichen aus Metall, d. h. aus rost­ freiem Stahl, hergestellt und umfaßt zwei zylindrische Abtei­ lungen oder Kammern I und II.

Ein Kabel 1 tritt in den Verbinder durch eine Endwand des Verbindergehänges 2 der ersten Kammer I ein. Zugentlastungs­ drähte 3 enden in der Kammer I, indem sie von dem Kabel ab­ gebogen und über einen Ringbuckel oder konischen, keilförmigen Ring 4 zurückgebogen sind, an den die Drähte mit Klemm- und Befestigungsmitteln 5 festgelegt oder festgemacht sind. Die Befestigungsmittel 5 können mit einem Bolzen gesichert oder festgelegt sein, wie dies in der Zeich­ nung (mit strichpunktierten Linien) an dem oberen Teil der Be­ festigungsmittel 5 dargestellt ist. Die Kammer I ist mit Vase­ lin gefüllt, das mit Hilfe von Dichtungsringen zurückgehalten oder gestaut wird. Dabei ist jedoch nicht beabsichtigt, eine völlig wasserdichte Dichtung auszubilden. Für das Einfüllen von Vaselin ist ein Nippel 6 vorgesehen.

Die Kammer II ist eine wasserdichte Kammer. Sie ist mit einer elektrischen Isolierflüssigkeit gefüllt, die gute Wasserver­ drängungs- und Wasseremulgierungseigenschaften aufweist. Mit geeigneten, an sich bekannten Mitteln 8 ist für die Kammer II ein Druckausgleich herbeigeführt, d. h., daß der Flüssigkeits­ druck zu jeder Zeit gleich dem Umgebungs-Wasserdruck außerhalb der Kammer ist. Von der Kammer I zu der Kammer II sind über einzelne druckfeste Durchführungen 10 durch eine Trennwand 14 zwischen den Kammern elektrische Signalleitungen 9 geführt. An den druckfesten Durchführungen 10 sind Radial-Dichtungen 11 aus künstlichem Gummi vorgesehen, die mittels einer Schraube 12 ge­ gen die Leiterisolierung und das Wandmaterial gepreßt sind. An einer entgegengesetzten Endwand 13 der Kammer II sind Unterwas­ ser-Verbinder 15 herkömmlicher Bauart angeordnet. Die Signal­ leitungen aus dem Kabel 1 können unmittelbar mit den Verbin­ dern verlötet sein. Die Kammer II kann aber auch als Gehäuse für elektronische Einrichtungen 16 dienen, die zwischen den Verbindern 15 und den Signalleitungen 9 in dem Kabel angeordnet sind. Die elektronischen Ein­ richtungen bzw. das elektronische Gerät digitalisieren und multiplexieren die Signale.

Ein Luftschlauch 17 ist an der Kammer II in einer Röhre oder einem Kanal 18 vorbeigeführt und tritt an der Rück­ wand des Verbinders aus, ohne daß er in irgendeine Berührung mit der Kammer II kommt. Der Schlauch 17 ist außerhalb des Verbinders mit einer herkömmlichen Preßpassungs-Kupplung 19 abgeschlossen.

Mit der Erfindung dieses Verbinders für ein Geschützkabel sind zwei außerordentlich bedeutsame und wesentliche Eigenschaften erzielt.

Einerseits sorgt der Verbinder für eine wasserdichte Dichtung ohne Gießen. Dieses ist durch folgende Maß­ nahmen erreicht. Es ist eine erste mit Vaselin gefüllte Kammer vorgesehen, die eine Wasser-Wanderung verhindert. An dem Durchgang, durch den der Leiter in die zweite, wasserdichte Kammer eintritt, sind Radial-Druckdichtun­ gen aus einem künstlichen Gummi um jeden Leiter verwen­ det. In der Kammer II erfolgt ein Druckausgleich, und in dieser Kammer wird eine wasserverdrängende, wasser­ emulgierende Flüssigkeit verwendet, die sicherstellt, daß dann, wenn etwas Wasser in die Kammer eindringen sollte, die Möglichkeiten gering sind, daß das Wasser irgendeinen Schaden anrichtet.

Andererseits bleiben die Dichtwirkungen von mechanischen Beanspruchungen oder Drücken auf die Endverbindung un­ beeinflußt. Es ist eine Konstruktion gelungen, bei der weder Druckschwingungen oder ein Pulsieren durch Druck in dem Schlauch noch eine auf das Kabel wirkende, sich verändernde Spannung (Druck oder Zug) (die in der Kammer I Bewegungen des Kabels hervorruft) irgendeinen Ein­ fluß auf die Dichtung in der Kammer II haben. Dieses ist dadurch erreicht, daß der Schlauch in einem Kanal oder in einer Röhre durch die Kammer II geführt ist und die Leiter einzeln durch die in die Kammer II führenden Durchgänge geführt sind. Deshalb absorbieren und zer­ streuen die Leiter infolge ihrer Flexibilität irgendwelche Bewegungen, anstatt diese in die Kammer II fortzupflanzen.

Zusätzlich zu diesen grundlegenden Eigenschaften und Maßnahmen, die bisher überhaupt nicht bekannt gewesen sind und die Lebensdauer eines Verbinders für ein Geschützkabel, also einer Druckluft abgebenden Quelle als Signalerzeuger, wesentlich verlängern, umfaßt der erfindungsgemäße Verbinder auch andere vorteilhafte Eigenschaften in Kombination mit einem Geschütz-Kabel, das in der norwegischen Patentanmeldung NO 157 475 B vorgeschlagen ist.

Der Verbinder bietet Raum für elektronische Einrichtungen oder elektronisches Gerät, so daß genügend Platz vorhanden ist, sämtliche Funktionen, einschließlich elek­ tronischer Funktionen, wie das Digitalisieren und Multi­ plexieren, in einer einzigen Kabel-Endvorrichtung (bulkhead) unterzubringen. So ist die Handhabung ver­ einfacht und eine robuste Konstruktion realisiert.

Der Verbinder kann zum Austauschen elektronischer Funktions- oder Baueinheiten einfach geöffnet werden.

Der Verbinder zum Anschluß an eine Geschützreihe oder -anordnung ist vorstehend nur anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben worden.

Selbstverständlich kann eine entsprechende Vorrichtung auch für die Anwendung bei gespleißten Kabelabschnitten oder bei Abzweigverbindungen angepaßt werden, wobei zwei der dargestellten Endverbindungen an jede andere folgende Variante der Verbindungen, z. B. Verbinder und Mitteln zum Übertragen von Druckkräften angeschlossen werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zum Endver­ binden, Abspannen oder Spleißen von Kabeln mit optischen Fasern als Leitern verwendet werden.

Claims (9)

1. Verbinder für ein Kabel (1) zum Schleppen von Druckluft in das Wasser abgebenden Quellen als Signalerzeuger hinter einem seismischen Wasserfahrzeug, wobei ein Ende des Kabels (1) oder eines Kabelabschnittes in ein Verbindergehäuse (2) geführt ist, das eine Vorrichtung zur Aufnahme von Zugent­ lastungsdrähten (3) des Kabels (1) und eine wasserdichte Einführung für Signalleitungen enthält, wobei die Zugentla­ stungsdrähte (3) in einer ersten Kammer (I) in dem Verbin­ dergehäuse (2) an einem Tragelement befestigt sind und das Verbindergehäuse (2) eine gegen die erste Kammer (I) durch eine Trennwand (14) abgetrennte zweite wasserdichte Kammer (II) aufweist, in die die Signalleitungen (9) über eine druckfeste Durchführung (10) zum Anschluß an Unterwasser­ verbinder (15) geführt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbinder für den Anschluß eines einen Druckschlauch (17) enthaltenden Kabels (1) ausgebil­ det ist, wobei der Druckschlauch (17) durch die erste Kammer (I) und durch einen zentralen, eigenen Kanal (18) in der zweiten Kammer (II) an eine außerhalb des Gehäuses an­ geordnete Kupplung (19) geführt ist, daß die erste Kammer (I) mit einem wasserabweisenden Schmiermittel und die zwei­ te Kammer (II) mit einer elektrisch isolierenden, wasserab­ weisenden oder wasseremulgierenden Flüssigkeit gefüllt ist, daß die Signalleitungen (9) des Kabels (1) durch die Trenn­ wand (14) in die zweite Kammer geführt sind, die zweite Kammer (II) Druckausgleicheinrichtungen (8) enthält und die Signalleitungen (9) mit in einer der Trennwand (14) der Kammern gegenüberliegenden Endwand (13) angeordneten Un­ terwasserverbindern verbunden sind.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine elektronische Schaltung (16) mit den Signalleitungen (9) innerhalb der zweiten Kammer (II) zum Umformen oder Umsetzen der übertragenen Signale ver­ bunden ist.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Kammer auf dem­ selben Druck wie der umgebende Wasserdruck außerhalb der Kammer gehalten wird.

4. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Kammer mit Vaseline gefüllt ist.

5. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sig­ nalleitungen durch die Trennwand (14) zwischen den Kammern nach Art einer Kabelverschraubung festgeklemmt sind.

6. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zugentla­ stungsdrähte (3) um keilförmige Ringbuckel (4) an der vor­ deren Endwand des Verbindergehäuses (2) der ersten Kammer (I) geführt und durch Klemm- oder Befestigungselemente (5) festgehalten sind.

7. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verbinder­ gehäuse (2) an dem Ende (13), das dem Ende, bei dem das Kabel eintritt, gegenüberliegt, Befestigungseinrichtungen zum Übertragen der Schleppkraft des seismischen Wasserfahr­ zeuges aufweist.

8. Verbinder nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Signal­ leitungen (9) elektrische Leiter sind.

9. Verbinder nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Signal­ leitungen (9) optische Faserleiter sind.