DE3810746C2 - Seekabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Seekabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Seekabel mit mindestens einem Lichtwellenleiter sind während der Legung, bei eventueller Reparatur und im Betrieb, nämlich auf dem Meeresboden, erheblichen Belastungen, insbesondere Zug- und Druckbelastungen, ausgesetzt. Darüber hinaus ist eine Bedrohung durch Fischbiß gegeben. Besonders in warmen Gewässer besteht die Gefahr, daß Seekabel von Meereswürmern befallen und zumindest in ihrer Außenumhüllung angefressen werden. Derartige Beeinträchtigungen müssen zuverlässig vermieden werden, da naturgemäß Seekabel über verhältnismäßig lange Zeiträume zuver­ lässig funktionstüchtig bleiben müssen.

Aus der DE 35 18 909 A1 ist ein Starkstromkabel mit eingelegten Lichtwellenleitern bekannt, das auch als Seekabel einsetzbar ist. Die Lichtwellenleiter sind bei diesem Seekabel umgeben von röhrchenförmig zusammengesetzten, runden Energie­ leitern einerseits und einer Umhüllung aus röhrchenartig zusammengesetzten Runddrähten andererseits. Der röhrchenförmige Leiter und die ebenso ausgebildete Umhüllung sind durch die Verwendung von Runddrähten verformbar, was das bekannte Stark­ stromkabel nicht sonderlich belastbar und widerstandfähig, macht.

Aus der DE-PS 3 71 053 ist ein Schutzmantel für ein Seekabel bekannt, der ein Rohr aus ineinandergreifenden Formstreifen oder Formdrähten aufweist. Das von diesem Rohr eingeschlossene Innere des Seekabels geht aus dieser Patentschrift nicht hervor, so daß nicht bekannt ist, ob und gegebenenfalls wie die Formdrähte oder Formstreifen von innen zusammengehalten werden.

Aus der DE-PS 8 22 122 ist ein Hochspannungskabel bekannt, das einen Hohlraum für ein Druckmittel aufweist. Der Hohlraum ist von einem aus Formdrähten zusammengesetzten röhrchenartigen Hohlleiter umgeben. Die Patentschrift enthält keine Maßnahmen, die zum Zusammenhalten der Formdrähte führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Seekabel mit mindestens einem Lichtwellenleiter zu schaffen, welches auf die Dauer hochbelastbar, widerstandsfähig und gut handhabbar ist, gleichwohl aber eine einfache Fertigung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Kabel die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Die Kombination dieser Merkmale, nämlich die Herstellung der Armierung aus einer Mehrzahl ineinandergreifender Profildrähte und die Anordnung eines die Lichtwellenleiter rohrförmig umgebenden elektrischen Leiters aus mehreren Segmentdrähten in der Armierung führt zusammen mit der vollständigen Ausfüllung der Kabelseele zu einem Seekabel, das höchsten Ansprüchen auf Dauer gerecht wird, da durch die vollständig ausgefüllte und demnach inkompressible Kabelseele unter allen Umständen sowohl die Profildrähte der Armierung als auch die Segmentdrähte des elektrischen Leiters so zusammen­ gehalten werden, daß eine stabile und formbeständige Umhüllung der Lichtwellenleiter entsteht. Darüber hinaus läßt sich ein Seekabel mit einer aus Profildrähten zusammengesetzten Armierung und einem aus Segmentdrähten gebildeten Leiter einfach fertigen, da die Profildrähte und Segmentdrähte exakt um das durch die Ausfüllung aller Hohlräume stabile Innere des Seekabels herumlegbar sind. Vor allem durch den rohrförmigen Leiter aus mehreren Segmentdrähten in der Kabelseele bietet, dieser eine stabile Unterlage zum vereinfachten Zusammensetzen der einzelnen Profildrähte der Armierung.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Herstellung der Armierung aus Z-förmig ausgebildeten Profildrähten heraus­ gestellt. Diese Profildrähte sind nach dem vollständigen Herum­ legen um die Kabelseele nahezu formschlüssig zusammengehalten, wodurch die Armierung besonders hohe Druckbelastungen aufnehmen kann und höchste mechanische Zugfestigkeit bei geringster Durchmesserzunahme aufweist. Dadurch kann ein mit der erfindungsgemäßen Armierung versehenes Seekabel verglichen zu herkömmlichen Seekabeln relativ klein im Durchmesser und damit leicht sein. Die Armierung aus den Z-förmig ausgebildeten Profildrähten bildet auch einen zuverlässigen Schutz gegen Meeresschädlinge, beispielsweise Toredowürmer, da die labyrinthartige Verzahnung der Profildrähte ein Hindurch­ schlüpfen dieser Würmer zwischen zwei Drähten unmöglich macht. Dies wird zudem noch unterstützt durch die vollständige Ausfüllung des vom Schutzmantel eingeschlossenen Hohlraums, der auch bei hohen Drücken die Profildrähte gegeneinander verspannt und die Profildrähte dadurch äußert eng aneinandergedrückt werden. Gegen Fischbiß bietet die erfindungsgemäße Armierung ebenfalls einen sicheren Schutz.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Z-förmigen Profildrähte der Armierung miteinander verseilt. Die Armierung erhält dadurch eine besonders hohe Stabilität, insbesondere gegen Zug- und Druckbeanspruchung. Gleichzeitig erlaubt die Armierung einen sicheres Hantieren des unter Spannung stehenden Kabels (beim Auslegen, Reparieren oder dergleichen).

Weiterhin wird vorgeschlagen, den zur Energieübertragung erforderlichen Bereich der Kabelseele mit einer Hochspannungs­ isolierung zu versehen. Diese kann nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung aus zwei Leitschichten, nämlich einer äußeren und einer inneren Leitschicht sowie einer dazwischenliegenden Isolierung, bestehen.

Der Aufbau des zur Energieübertragung vorgesehenen Elements, entspricht den für Hochspannungskabeln geltenden Regeln. Das Element ist erforderlich zur Energieversorgung der in das Seekabel eingespleißten Unterwasserverstärker. Bei längeren Trassen mit einer größeren Anzahl von Unterwasserverstärkern sind durchaus Speisespannungen von mehreren kV erforderlich.

Der von der Hochspannungsisolierung eingeschlossene (innere) Bereich der Kabelseele enthält vorzugsweise mehrere Licht­ wellenleiter, die hohlraumfrei in einer viskosen Masse eingebetet und von einem Innenmantel aus elastischem Material sowie dem rohrförmigen elektrischen Leiter aus vorzugsweise Aluminium umgeben sind. Der Leiter dient zur Energieversorgung der in das Seekabel eingespleißten Unterwasserverstärker, ist also mit der erwähnten Hochspannung beaufschlagt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur dieser Zeichnung zeigt ein Seekabel mit Lichtwellenleitern im Quer­ schnitt.

Das gezeigte Lichtwellenleiterseekabel ist aufgrund seines Aufbaus vor allem zum Einsatz in großen Tiefen, in denen auch mit Meeresschädlingen (Toredowurm) gerechnet werden muß, gedacht. Es verfügt darüber hinaus über einen zusätzlichen (metallischen) Leiter zur Energieversorgung von eingespleißten Unterwasserverstärkern, wodurch sich das gezeigte Lichtwellen­ leiterseekabel besonders für lange Übertragungslängen eignet.

Das gezeigte Lichtwellenleiterseekabel setzt sich zusammen aus einer (äußeren) Ummantelung 10 und einer (inneren) Kabelseele 11.

Die in erster Linie zum Schutz gegen mechanische Bean­ spruchungen und das Eindringen von Meeresschädlingen in die Kabelseele 11 dienende Kabelummantelung 10 setzt sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Armierung 12 und einem die Armierung 12 von außen umgebenden Außenmantel 13 zusammen. Die Armierung 12 besteht erfindungsgemäß aus einer Vielzahl von Profil­ drähten 14 aus metallischem Material, beispielsweise Stahl in einer entsprechenden Legierung oder mit Zink­ überzug, die über ein Z-förmiges Profil verfügen. Die Z-förmigen Profildrähte 14 sind zur Bildung der Armierung 12 derart eng aneinanderliegend um die Kabel­ seele 11 herum angeordnet, daß sie verzahnt ineinander­ greifen und dabei etwa S-förmige Berührungslinien 15 zwischen benachbarten Profildrähten 14 bilden. Zusätz­ lich können die Profildrähte 14 der Armierung 12 noch verseilt, also schraubenlinienförmig um die Kabelseele 14 herumgewunden sein. Die Stabilität des Schutzmantels 12 wird dadurch nochmals erhöht.

Der die Armierung 12 umgebende Außenmantel 13 besteht vorzugsweise aus einem elastischen Material, beispiels­ weise ein Kunststoff. Der Außenmantel 13 hält die Profil­ drähte 14 von außen her zusammen, so daß diese bei mecha­ nischen Beanspruchungen nicht ihre Berührung zueinander verlieren. Gleichzeitig dient der Außenmantel 13 als Korrosionsschutz, und zwar insbesondere für die Armierung 12.

Aufgebracht wird der Außenmantel 13 auf das soweit fertiggestellte Lichtwellenleiterseekabel durch Aufextru­ dieren auf die Armierung 12. Ein besonders wesentlicher erfindungsgemäßer Verfahrensschritt besteht darin, daß vor dem Aufextrudieren des Außenmantels 13 viskose Masse auf die Armierung 12 aufgebracht wird, die in eventuell noch bestehende Hohlräume zwischen den Profil­ drähten und in der Kabelseele 11 eindringen kann zur Ausfüllung derselben vor der Fertigstellung des Licht­ wellenleiterseekabels, daß heißt vor dem Aufextrudieren des Außenmantels 13.

Die Kabelseele 11 verfügt beim Lichtwellenleiterseekabel des dargestellten Ausführungsbeispiels über einen beson­ deren Aufbau. Demnach setzt sich die Kabelseele 11 (von innen nach außen) zusammen aus mehreren, hier sechs Lichtwellenleitern 16, die in einer Füllmasse 17 aus vis­ kosem Material eingebettet und von einem zentralen Mantel 18, einem Leiter 19 mit kreisförmigen Quer­ schnitt, einer inneren Leitschicht 20, einer Isolierung 21 sowie einer äußeren Leitschicht 22 umgeben ist.

Durch diesen Aufbau, insbesondere durch die Einbettung der Lichtwellenleiter 16 in die viskose Füllmasse 17, ist die Kabelseele 11 vollkommen frei von Hohlräumen. Die die Kabelseele 11 umgebende Ummantelung 10, insbesondere die Profildrähte 14 der Armierung 12 liegen dadurch unter Abstützung an der Kabelseele 11 an. Die Kabelseele 11 bietet somit einen stabilen Untergrund für die Profildrähte 14 der Armierung 12, wodurch ein Verschieben der Profildrähte 14 bei mechanischer Banspruchung des Lichtwellenleiterseekabels praktisch nicht möglich ist. Auf diese Weise bleibt die Verzahnung der Profildrähte 14 unabhängig von der Belastung des Lichtwellenleiterseekabels erhalten. Ein dauerhafte Schutz ist somit gewährleistet.

Der Zentralmantel 18 besteht aus einem elastischen Mate­ rial, vorzugsweise einem Kunststoff, und hält die Licht­ wellenleiter 16 mit der Füllmasse 17 in einer etwa kreis­ runden Gestalt zusammen.

In besonderer Weise ist hier der Leiter 19 mit kreis­ förmigem Querschnitt ausgebildet. Dieser setzt sich aus mehreren Segmentdrähten, nämlich im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel aus sechs Segmentdrähten 23 zusammen. Jeder der etwa gleich ausgebildeten Segmentdrähte 23 verfügt über einen Querschnitt in der Form eines Kreis­ ringsegments. Die aus einem leitenden Material, vorzugs­ weise aus Aluminium, hergestellten Segmentdrähte 23 sind derart um den Zentralmantel 18 herum angeordnet, daß die Stirnflächen benachbarter Segmentdrähte 23 unverzahnt, nämlich mit geraden Berührungslinien 24 unmittelbar aneinanderliegen zur Bildung eines Kreisringes.

Die innere Leitschicht 20 und die äußere Leitschicht 22 bestehen aus einem Halbleitermaterial, vorzugsweise einem entsprechenden Polyethylen mit Rußzusatz. Die da­ zwischen angeordnete Isolierung 21 kann ebenfalls aus einem Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, bestehen.

Die vorstehend beschriebene Kabelseele 11 läßt sich be­ sonders einfach herstellen, indem auf den Zentralmantel 18 mit den darin angeordneten Lichtwellenleitern 16 und des Füllmantels 17 die Segmentdrähte 13 für den Leiter mit kreisförmigem Querschnitt 19 aufgebracht und in einem Arbeitsgang die innere Leitschicht 20, die Isolierung 21 und die äußere Leitschicht 22 auf die Segmentdrähte 23 aufextrudiert werden. Auch hierdurch werden Hohlräume in der Kabelseele 11 zuverlässig ver­ mieden. Auf die so hergestellte Kabelseele 11, die einen festen Untergrund für die Profildrähte 14 bildet, können dann die Armierung 12 herumgelegt und anschließend der Außenmantel 13 aufextrudiert werden.

Claims (12)

1. Seekabel mit einer mindestens einen Lichtwellenleiter aufweisenden Kabelseele und mit einer wenigstens eine Armierung aufweisenden Ummantelung, wobei die von der Armierung eingeschlossene Kabelseele vollständig ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (12) aus ineinandergreifenden, rohrförmig zusammengesetzten Profildrähten (14) gebildet ist, und daß innerhalb der von der Armierung (12) eingeschlossenen Kabelseele (11) ein mindestens die Lichtwellenleiter (16) rohrförmig umgebender elektrischer Leiter (19) aus mehreren Segmentdrähten (23) angeordnet ist.

2. Seekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profildrähte (14) der Armierung (12) ein Z-förmiges Profil aufweisen.

3. Seekabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profildrähte (14) der Armierung (12) miteinander verseilt sind.

4. Seekabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (12) von einem Außen­ mantel (13), vorzugsweise aus elastischem Material (Kunst­ stoff), umgeben ist.

5. Seekabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profildrähte (14) der Armierung (12) mit einer viskosen Masse benetzt sind, insbesondere zum Aufextrudieren des Außen­ mantels (13).

6. Seekabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelseele (11) in ihrem äußeren Bereich eine Hochspannungsisolierung aufweist, die den Leiter (19) umgibt.

7. Seekabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsisolierung aus einer äußeren Leitschicht (22), einer inneren Leitschicht (20) und einer dazwischenliegenden Isolierschicht (21) gebildet ist.

8. Seekabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Lichtwellenleiter (16) der Kabelseele (11) in einer Füllmasse (17) eingebettet sind.

9. Seekabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (16) und die Füllmasse (17) von einem Zentralmantel (18) vorzugsweise aus elastischem Material (Kunststoff) umgeben sind.

10. Seekabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentdrähte (23) des Leiters (19) einen kreissegmentartigen Querschnitt aufweisen.

11. Seekabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentdrähte (23) zur Bildung des Leiters (19) aus einem leitenden Material, vorzugsweise Aluminium, bestehen.

12. Seekabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralmantel (18) von dem Leiter (19) vollständig umgeben ist.