DE3606589C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Seekabel mit mehreren Lichtwellenleitern.

Ein optisches Seekabel dieser Art ist beispielsweise aus der EP-A1 00 88 519 bekannt. Auch für eine entsprechend große Anzahl von Lichtwellenleitern ist dabei insgesamt stets eine konzentrische Gesamtstruktur des Kabelaufbaus vorgesehen, d. h. die einzelnen der Zugfestigkeit und der Druckfestigkeit dienenden Lagen sind in konzentrischer Anordnung aufgebracht. Die Fasern selbst sind in einer einzigen geschlossenen innersten Kammer untergebracht. Bei Längsbelastung und der damit verbundenen Dehnung des Kabels können die Fasern vor unzulässiger Beanspruchung dadurch geschützt werden, daß sie entweder mit einer ausnutzbaren Überlänge in die Seele eingebracht werden oder die Bewehrung selbst so stark ausgebildet wird, daß sie jede unzulässige Dehnung verhindert. Dies hat zur Folge, daß die Gesamtaufbauten dieser Kabel sehr schwer werden und relativ viele Spleißstellen bei den optischen Fasern erforderlich sind, weil derartige Seelen wegen ihres schweren und dicken Aufbaus nur in begrenzten Längen z. B. von 5 bis 10 km hergestellt werden können. Derartige Spleißstellen bilden aber besondere Schwachpunkte des gesamten optischen Seekabels und sollten deswegen möglichst weitgehend vermieden werden. Der Aufwand an Zugelementen ist wenig abhängig von der Faserzahl.

Die GB-A 20 19 601 beschreibt ein optisches Kabel, dessen Kabelseele aus einem zugfesten Element im Kern, optischen Elementen und elektrischen Elementen besteht. Die optischen Elemente weisen im Bereich ihrer Schutzhülle Zugentlastungselemente auf. Dies dürfte damit zusammenhängen, daß sie mit dem zugfesten Zentralelement und den zugfesten elektrischen Elementen gemeinsam verseilt werden müssen. Es ist aber nicht so, daß die optischen Elemente direkt miteinander verseilt werden, sondern sie bilden nur Bestandteile eines größeren Verseilverbandes. Die optischen Elemente sind nur zugfest ausgebildet und weisen keine Druckfestigkeit im Sinne der Anforderungen an ein Seekabel auf.

In der GB-PS 14 77 294 ist ein optisches Seekabel beschrieben, das auch für größere Faserzahlen und damit eine größere Übertragungskapazität geeignet ist. Die Anordnung wird jedoch stets so getroffen, daß nur ein einziges Kabel existiert, in dessen Innerem jeweils so viele einfache und somit ungeschützte Lichtwellenleiter angeordnet werden, wie für den gewünschten Anwendungsfall benötigt werden. Ein Aufbau aus Kabelelementen ist somit nicht vorgesehen und auch nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auch bis zu sehr großen Tiefen verwendbares einfach und in großen Längen herstellbares Seekabel zu schaffen, das ausgehend von Grundbausteinen leicht an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden kann und bei dem die benötigte Zahl von Lichtwellenleitern je nach Anwendungsfall in einfacher Weise zusammengestellt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem optischen Kabel mit mehreren Lichtwellenleitern dadurch gelöst, daß das Seekabel ein Bündel jeweils gleich aufgebauter, miteinander verseilter Kabelelemente aufweist, die jeweils einen Lichtwellenleiter enthalten, druckfest ausgebildet sind und eine zugfeste Bewehrung haben.

Der durch das erfindungsgemäße optische Seekabel erzielbare Vorteil liegt in der einheitlichen Herstellung großer Mengen und Längen eines direkt verwendbaren oder weiterverwendbaren Kabelelementes. Dieses Kabelelement selbst stellt somit jeweils den Grundbaustein für ein optisches Seekabel dar, das je nach der jeweils gewünschten Aderzahl aus entsprechend vielen derartigen Kabelelementen zusammengesetzt wird. Ein derartiges Kabelelement kann in großen Längen ohne Spleißstellen hergestellt werden, wobei Längen zwischen 10 km und 100 km realisierbar sind. Die Kombination der einzelnen Kabelelemente zum endgültigen Seekabel erfolgt in einfacher Weise mittels einer Bündelung. Da jedes Kabelelement die notwendige Mindestbewehrung erhält und für sich druckfest geschützt ist, bleibt auch die aus den einzelnen Kabelelementen gebildete Gesamtkonstruktion im Rahmen des Bündels ihrerseits wieder druckfest und zugfest.

Für besonders hohe Beanspruchungen im Rahmen der Verlegung des Seekabels können bei dem Bündel zusätzliche, außerhalb der einzelnen Kabelelemente liegende Zugelemente angeordnet sein. Diese Zugelemente liegen zweckmäßig im Bereich der Zwickel zwischen den einzelnen Kabelelementen.

Das aus den Kabelelementen gebildete Bündel wird zweckmäßig durch mindestens eine Haltewendel, vorzugsweise durch zwei sich kreuzende Haltewendeln zusammengehalten.

Eine besonders vorteilhafte Konstruktion des fertigen optischen Seekabels ist dann zu erreichen, wenn die einzelnen Kabelelemente ggf. zusammen mit einem zentralen Zugelement mit wechselnder Schlagrichtung (SZ-Verseilung) miteinander verseilt werden. Dies hat zur Folge, daß bei großen Zugbeanspruchungen eine gewisse Längsdehnung des Kabels ohne größere Dehnung der die optischen Fasern enthaltenden Elemente ermöglicht wird. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, die Verseilung der einzelnen Kabelelemente so vorzunehmen, daß zwischen zwei Umkehrstellen jeweils nicht mehr als 1 bis 3, vorzugsweise 2 Verseilschläge liegen. Das zentrale Zugelement muß dann eine größere Zerreißdehnung als die bewehrten LWL-Elemente haben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der im Schnitt ein gemäß der Erfindung aufgebautes optisches Seekabel SK dargestellt ist. Im vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß das Seekabel aus drei Kabelelementen KE1, KE2, KE3 zusammengesetzt ist, die untereinander jeweils gleichen Aufbau zeigen und wobei der Aufbau im einzelnen anhand des Kabelelementes KE1 erläutert wird. Im Kern jedes Kabelelementes KE1 ist ein optischer Lichtwellenleiter LW1 angeordnet, der mit einer entsprechenden Primärbeschichtung (Coating) CT1 versehen ist und einen Außendurchmesser in der Größenordnung von etwa 500 µm besitzt. Dieses optische Übertragungselement LW1 samt seiner Beschichtung CT1 kann in sehr großen Längen hergestellt werden und zwar bis zu etwa 100 km, wobei bevorzugt Monomodefasern verwendet werden sollten. Nach der Primärbeschichtung CT1 folgt weiter außen eine Gleitmasse FC1, welche sicherstellen soll, daß sich die beschichtete Lichtwellenleiterfaser LW1 in gewissem Umfang innerhalb dieser Masse FC1 bewegen kann und Zug-, Biege- oder Dehnungsvorgänge der äußeren Hüllen nicht direkt sondern gemittelt auf den Lichtwellenleiter LW1 übertragen werden. Die Schichtdicke des Gleitmaterials FC1, welches beispielsweise aus thixotropierten Ölen oder dergleichen bestehen kann, wird in der Größenordnung von 50 bis 75 µm gewählt. Darüber ist eine zug- und druckfeste Hülle (Innenmantel) IM1 vorgesehen, die aus einem Spritzgußwerkstoff besteht. Der Außendurchmesser dieser Hülle liegt bei etwa 0,8 bis 1 mm, bevorzugt um 0,9 mm. Auf diese innere Hülle IM1 wird eine vollständige geschlossene Lage einer Bewehrung BW1 aufgebracht, die zweckmäßig aus Federstahldrähten besteht (z. B. 10 Drähte mit 0,4 mm Durchmesser oder 11 Drähte mit 0,35 mm Durchmesser, die mit einem Schlagwinkel zwischen 88° und 89° aufgebracht sind). Die inneren Zwickel der Bewehrung BW1 sind mit einem geeigneten Füllmittel, z. B. einem Schmelzkleber gefüllt, während die äußeren Zwickel von dem nachträglich durch Extrudieren aufgebrachten Außenmantel AM1 mit ausgefüllt werden. Der Außenmantel AM1 weist eine Wandstärke in der Größenordnung zwischen 0,25 und 0,5 mm auf und besteht bevorzugt aus einem UV-stabilisierten Polyamid (z. B. PA12). Das gesamte Kabelelement KE1 ist somit etwa zwischen 2,2 und 2,8 mm dick, kann zugfest bis zu 2000 N oder mehr gemacht werden, ist langfristig je nach Aufbau mit 500 bis 1000 N belastbar und hat eine mittlere Dichte (in Luft) zwischen 2,5 und 3. Mit geeigneten Einrichtungen läßt sich ein derartiges Kabelelement in Längen bis zu 100 km herstellen, ohne daß im Inneren ein Spleiß notwendig wird, weil die Vorratslängen für die Lichtwellenleiteradern bis zu 100 km betragen. Dank des symmetrischen Aufbaus und einer vollständigen Füllung aller Spalte und etwaigen Zwickel ist das Element druckfest bis zu 600 Bar und zusätzlich längswasserdicht. Das Element selbst ist für alle Fasertypen, also auch für Monomodefasern bei 1550 Nm ohne Zusatzdämpfung einsetzbar und kann ohne weitere Bewehrung als ein Faser-Tiefseekabel über Entfernungen bis zu 100 km (ohne Zwischenverstärkung) verwendet werden. Dank des großen Steigungswinkels der Bewehrung ist das bei Zugbelastung auftretende Drehmoment weitgehend vernachlässigbar.

Je nach Anwendungsfall wird nun eine entsprechende Anzahl von derartigen untereinander gleichen Kabelelementen (im folgenden Beispiel also 3) zu einem Bündel zusammengefaßt, welches das fertige Seekabel SK bildet. Um den Zusammenhalt zu gewährleisten, kann eine Haltewendel HW aufgebracht werden, welche die Kabelelemente KE1 bis KE3 zusammenhält. Es ist zweckmäßig, insbesondere bei SZ-Verseilung, die Haltewendel doppelt und zwar im Gegenschlag aufzubringen. Außen kann auch noch eine dünne, einfache Mantelschicht aufgebracht werden, um eine geschlossene Oberfläche zu erzeugen, die aber nichts weiter für die Druck- und Zugfestigkeit des Seekabels beitragen muß, da diese durch die Kabelelemente gewährleistet ist. Die Verseilung der Kabelelemente KE1 bis KE3 selbst erfolgt zweckmäßig mit wechselnder Schlagrichtung (SZ-Verseilung), wobei zwischen zwei Umkehrstellen nur zwischen 1 und 3, vorzugsweise 2 Verseilschläge liegen sollten. Wenn eine derartige SZ-Verseilung angewandt wird, dann kann die jedem Kabelelement innewohnende Eigenfestigkeit (Dehnung ca. 10^-3 je 200 N) (ggf. zusammen mit einem gesteckten zentralen Zugelement ZE) zum Aufbau hochdehnbarer Gesamt-Kabelkonstruktionen SK verwendet werden. Die ausnutzbare Lichtwellenleiter-Überlänge wird hier jedoch nicht durch Einbringung derselben ins Grundelement oder durch eine als Folge des Verseilens entstehende radiale Ausweichmöglichkeit erzeugt, sondern entsteht aus der SZ- Verseilung der einzelnen für sich bewehrten vollständigen Kabelelemente KE1 bis KE3, ggf. zusammen mit verseilten Zugelementen ZE1 bis ZE3 und einem unverseilten gerade (gestreckt) verlaufenden Zugelement ZE. Da nur sehr wenige Schläge zwischen zwei Umkehrstellen liegen und zudem zweckmäßig mit hohen Schlagwinkeln um 80° herum gearbeitet wird, wandert bei Dehnung des Kabels unter dem Zwang der eigenen Bewehrung BW1 jede Umkehrstelle reversibel um den Umfang des Seekabels.

Der Winkel, der bei Dehnung des Kabels um benötigt wird, ist für n Schläge zwischen 2 Umkehrstellen, unter Berücksichtigung einer angepaßten Umkehrstellen- Länge

wobei aber 1 ≦ωτ n ≦ωτ 3 sein muß, bevorzugt n = 2 ist, da weder der Längen-Einfluß der Umkehrstelle noch der Umfangswinkel des Wanderns der Umkehrstellen zu groß werden darf.

Die SZ-Verseilung muß unter Verwendung mindestens einer Haltewendel mit einer Schlaglänge von ca. 20% des Verseilschlages oder besser zweier gekreuzter Haltewendeln mit etwa doppeltem Verseilschlag vor sich gehen.

Die entstehende Kabelseele kann mit äußeren oder inneren Zusatz-Tragelementen versehen werden. Die SZ-Verseilung ermöglicht die Herstellung sehr großer Längen in einem Stück.

Aufbau-Beispiel: 10-Faser-Kabel

Claims (12)

1. Optisches Seekabel (SK) mit mehreren Lichtwellenleitern (LWL1, LWL2, LWL3), dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Seekabel (SK) ein Bündel jeweils gleich aufgebauter, miteinander verseilter Kabelelemente (KE1, KE2, KE3) aufweist,
  • - die jeweils einen Lichtwellenleiter (LWL1, LWL2, LWS3) enthalten,
  • - druckfest ausgebildet sind und
  • - eine zugfeste Bewehrung (BW1; BW2; BW3) haben.

2. Seekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Kabelelemente (KE1, KE2, KE3) liegende Zugentlastungselemente (ZE1, ZE2, ZE3, ZE) vorgesehen sind.

3. Seekabel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den miteinander verseilten Kabelelementen (KE1, KE2, KE3) ein zentrales, in Richtung der Kabelachse verlaufendes Zugelement (ZE) vorgesehen ist.

4. Seekabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel durch mindestens eine Haltewendel (HW) zusammengehalten ist.

5. Seekabel nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei gekreuzte Handelwendeln für das Bündel.

6. Seekabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelelemente (KE1, KE2, KE3) mit wechselnder Schlagrichtung (SZ-Verseilung) miteinander verseilt sind.

7. Seekabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei Umkehrstellen zwischen 1 und 3 Verseilschlaglängen liegen.

8. Seekabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Umkehrstellen zwei Verseilschlaglängen liegen.

9. Seekabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagwinkel etwa 80° beträgt.

10. Seekabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kabelelement (KE1, KE2, KE3) mit einer vollständigen Lage (BW1, BW2, BW3) von Bewehrungselementen versehen ist.

11. Seekabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung (BW1, BW2, BW3) mit einem großen Schlagwinkel aufgebracht ist.

12. Seekabel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung (BW1, BW2, BW3) mit einem Schlagwinkel zwischen 88° und 89° aufgebracht ist.