DK165656B - Undersoeisk optisk fiberkabel til telekommunikation - Google Patents

Description

i

DK 165656B

Den foreliggende opfindelse angår et undersøisk optisk fiberkabel, navnlig et undersøisk kabel til havbunden.

Ved undersøiske kabler til havbunden menes her et kabel, der er specielt, men ikke udelukkende egnet til at nedlægges på meget dybe 5 havbundniveauer på ca. 8.000 meter og endog derover.

Som det allerede er fagmanden bekendt, skal et kabel af denne art være i stand til at tåle de forskellige belastninger, som forekommer både under kabellæggeoperationen og under kablets drift.

Under læggeoperationerne er det, som er særlig kritisk, de va-10 ri able trækkræfter langs kablet, der aftager med dybden, som kablet skal udsættes for, og hvortil også skal lægges et variabelt radialt tryk af det omgivende vand, som søger at sammenpresse kablet.

På det udlagte kabel er den udøvede hovedkraft det hydrostatiske tryk hidrørende udelukkende fra trykket af det omgivende vand, 15 som søger at trykke ned på kablet.

Der er allerede blevet udført konstruktioner, som samtidig med at de søger fuldstændigt at aflaste de optiske fibre for trækbelastningerne også søger at give hele enheden en stabil konfiguration selv under tilstedeværelsen af betydelige hydrostatiske kræfter på 20 grund af dybden af det udlagte kabel.

En fremgangsmåde foreslår eksempelvis et vandtæt centralt rørformet organ anbragt omkring den optiske kerne. Ved optisk kerne menes her enheden af de optiske fibre og deres eventuelle støtter eller beklædning, omvikling osv.

25 Generelt udføres det rørformede element af et metal, som er let at bearbejde (f.eks. aluminium, kobber eller legeringer af disse).

Det rørformede element kan dannes ved extrudering, men endnu bedre ved at udføre et aluminiumrør af et langsgående bånd, som foldes og svejses.

30 Begge disse metoder, nemlig extrudering og svejsning, kræver tilførsel af varme. Det er følgelig nødvendigt termisk at beskytte den underliggende optiske kerne med beskyttende lag. Dette forøger imidlertid tykkelsen af selve kablet unødigt, samtidig med at det bliver vanskeligt at håndtere og klodset.

35 Det blev derfor anset for ønskeligt over den optiske kerne at skabe et rørformet element, som ikke krævede anvendelse af varme.

En løsning, beskrevet i FR patentansøgning 2444282, er repræsenteret ved anvendelsen af en skruelinieformet viklet enhed af langstrakte elementer. Alle disse langstrakte elementer, som er i

DK 165656 B

2 direkte indbyrdes kontakt, har et tværsnit tilnærmelsesvis som en sektor af en ring og er af stål eller ståltråde for at frembyde en god modstand både mod radialt tryk og mod trækspændingen, som udøves under kabellægningen.

5 Ulempen ved kablet beskrevet i den nævnte FR patentansøgning er vanskeligheden ved at bearbejde det på grund af den indbyrdes direkte kontakt, som findes mellem alle de langstrakte elementer, der danner det rørformede legeme, som omgiver den optiske kerne.

Den samme ulempe findes i kablet beskrevet i 6B patentansøgning 10 nr. 2017968, da det rørformede legeme, som omgiver den optiske kerne, også der er dannet af langstrakte elementer, hvor hvert tværsnit er tilnærmelsesvis en sektor af en ring med direkte indbyrdes kontakt mellem elementerne.

Ved et andet kendt kabel er der omkring det rørformede organ, 15 som omgiver den optiske kerne, trækmodstandsdygtige elementer bestående af et eller flere lag af ståltråde med et cirkulært tværsnit, som er viklet skruelinieformet.

Ståltrådene har som følge af selve deres beskaffenhed en større hårdhed end metallet, som danner de underliggende langstrakte 20 elementer med et tværsnit tilnærmelsesvis som en sektor af en ring, og når de udsættes for store træk, har de tendens til at spredes over det førstnævnte og til at deformeres langs deres berøringslinier, hvilket således giver anledning til permanente spalter. Disse spalter svækker tydeligvis strukturen af det rørformede element, som 25 således forhindres i at reagere elastisk på de tilførte spændinger.

Der fremkommer følgelig en forlængelse af kablet, som kan vise sig kritisk for de optiske fibre.

Trådene med et cirkulært tværsnit danner endvidere talrige tomrum mellem de forskellige lag, hvilke tomrum bidrager gunstigt 30 til deformationsevnen af strukturen under radialt tryk.

Tilstedeværelsen af hulrummene bidrager også til yderligere fortykkelse af kablet med den negative følge, at det gøres vanskeligere at håndtere som forklaret ovenfor.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et 35 undersøisk kabel med en optisk kerne, som er let at bearbejde, og hvorved de nævnte ulemper undgås, samtidig med at det muliggøres, at dets struktur forbliver udeformeret og fortsætter med at virke som et elastisk legeme og i lighed med den modstandsdygtige sektion at antage en mindre klodset form, end hvad der findes ved kendte

DK 165656B

3 kabler.

Den foreliggende opfindelse angår således et undersøisk optisk telekommunikationskabel omfattende en optisk kerne, der omfatter en eller flere optiske fibre, og som er beliggende inden i et centralt 5 rørformet organ, der udgøres af langstrakte metal elementer, der hvert har et tværsnit tilnærmelsesvis som en sektor af en ring, hvilket centrale rørformede organ er omgivet af metalstrimler til dannelse af mindst et lag, som er omgivet af mindst en vandtæt ledende kappe og af mindst en isolerende kappe, hvor metal striml erne 10 er trækmodstandsdygtige og har et firkantet tværsnit, idet deres radiale sider er mindre end de andre to modstående sider, og det for det optiske kabel ifølge opfindelsen ejendommelige er, at metal-strimlerne er skruel injeformet viklet omkring det centrale rørformede organ, og at hver metalstrimmel er fordelt på omkredsen med 15 mellemrum til de hosliggende metalstrimler.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 et tværsnit i et kendt optisk fiberkabel til telekommunikationsanvendelse og 20 fig. 2 et tværsnit i et optisk fiberkabel til telekommunika tionsanvendelse ifølge opfindelsen.

I fig. 1 er vist et tværsnit i et kendt undersøisk kabel med optiske fibre til udlægning på dybe havbunde.

Det undersøiske kabel omfatter en optisk kerne 10 bestående af 25 et antal optiske fibre 11 med en vedhængende termoplastisk belægning 12. De optiske fibre er viklet omkring en tråd 13, som fortrinsvis, men ikke nødvendigvis er metallisk, og som har til formål at fungere som et trækorgan.

Den optiske kerne 10 er beliggende inden i et centralt rørfor-30 met organ 14 bestående af et lag af langstrakte metal el ementer 15 med tværsnit svarende til en sektor af en ring, som nedenfor blot skal betegnes som "segmenttråde" 15.

To lag 16 og 17 af skruelinieformet opviklede trækmodstandsdygtige eller mekanisk modstandsdygtige langstrakte elementer 18 35 omgiver det centrale rørformede organ 14.

De mekanisk modstandsdygtige langstrakte elementer 18 har et firkantet udformet tværsnit, hvor parret af modstående sider 20, 20', som er rettet radialt i forhold til kablet, er mindre end det andet par sider 21,21'.

DK 165656B

4

For simpel hedens skyld vil de modstandsdygtige elementer 18 i det følgende blive betegnet som "metalstrimler".

Fortrinsvis vil metal striml erne 18 være udformet på en sådan måde, at de passer bedst muligt til den cylindriske form af det 5 underliggende centrale rørformede element 14. En foretrukken form af metal striml erne er som segmenttrådene 15.

Metal striml erne 18 i et og samme lag er viklet skruel i nieformet på en sådan måde, at de hosliggende metalstrimler ligger ved siden af hinanden og i direkte indbyrdes kontakt.

10 Dette muliggør det indbyrdes samarbejde af metal striml erne med hinanden for understøtning af det radiale tryk forårsaget både af det hydrostatiske tryk og af et eventuelt træk i kablet, som udøves under læggeoperationen.

Det ydre lag 17 af metalstrimler er omgivet af en vandtæt kappe 15 22. Denne er fortrinsvis fremstillet af et materiale med en god elektrisk ledningsevne for at gøre det muligt at sende den nødvendige jævnstrøm gennem den til fødning af senderne.

Blandt materialerne, som har en god elektrisk ledningsevne, foretrækkes aluminium og dets legeringer på grund af deres lave 20 vægt.

Den ledende kappe 22 kan tilvejebringes ved extrudering eller som et alternativ ved langsgående foldning af et bånd og stuksvejsning af dets kanter.

Den vandtætte ledende kappe 22 er dækket af mindst én kappe 23, 25 som er fremstillet f.eks. af et extruderet termoplastisk materiale, såsom polyethylen, polypropylen eller et andet materiale, der udfører den samme funktion.

I stedet er der i fig. 2 vist et kabel ifølge opfindelsen, hvor der omkring en optisk kerne 10 (opbygget som i fig. 1) er anbragt et 30 centralt rørformet organ 14 omfattende et antal segmenttråde 15, der ligger uden for det foretrukne interval på fra tre til fem. Mere præcist angivet er der som eksempel i. fig. 2 vist seks segmenttråde 15.

For at sikre udeformerbarheden af det centrale rørformede organ 35 14, som er udsat for radiale tryk, der belaster segmenttrådene 15, er de forsynet med forbindende antiglidningsorganer med hensyn til de hosliggende segmenttråde. Disse forbindelsesorganer (se henvisningstallet 24) kan f.eks. være dannet af profilet, som findes på den ene flanke af hver segmenttråd 15, der er således udformet, at

DK 165656B

5 det passer sammen med en passende slids, som findes i den hosliggende flanke af den tilstødende segmenttråd.

Metal striml erne 18 i et og samme lag 16 (17) er skrueliniefor-met viklet på en sådan måde, at de rundtgående hosliggende metal -5 strimler 18 kommer til at ligge med indbyrdes afstand.

Mellemrummet 25 mellem en metalstrimmel 18 og den hosliggende metalstrimmel muliggør en lettere bearbejdning med kablet, samtidig med at der stadig fås en sikker udlægning af kablet på betydelige dybder.

10 Mellemrummene mellem hosliggende metalstrimler 18 muliggør den lettere bearbejdning af kablet, fordi man derved undgår snævre tolerancer både i metalstrimmeldimensionerne og i placeringen af metal striml erne på kablet. Som følge af de store bearbejdnings- og dimensionstolerancer for strimlerne 18 bliver risikoen for at 15 indføre fejl i et kabel under dets fremstilling stærkt reduceret, og kabelproduktionshastigheden kan følgelig forøges.

Fortrinsvis vil mellemrummet 25 mellem to metalstrimler 18 i et og samme lag 16 (17) være forskudt i forhold til mellemrummet mellem de to tilsvarende hosliggende elementer i laget enten over eller 20 under.

Bredden af metalstrimlen muliggør fordeling af de kræfter, der virker på dem, både trækkræfterne under deres strækning og de kræfter, som virker radialt på grund af det hydrostatiske tryk, langs underliggende overflader, som har tilstrækkelig udstrækning 25 til at muliggøre en pålidelig elastisk reaktion af kabel strukturen.

Fortrinsvis er mellemrummene, som findes mellem de langstrakte elementer 15 i det centrale rørformede organ 14, mellemrummene i hulrummet i dette til optagelse af den optiske kerne 10 og mellemrummene mellem metal striml erne og både over og under den fyldt med 30 et vandblokerende fyldstof. Dette har til formål at forhindre eventuel langsgående vandring af vand, som måtte trænge ind på grund af en eventuel lækage i selve den vandtætte ledende kappe.

Et fyldstof kan være af fedttypen (f.eks. et siliconefedt), men det kan også være et materiale, som har tilbøjelighed til at svulme 35 op under tilstedeværelsen af vand, og som på denne måde er i stand til at skabe en spærring imod vandets fremtrængen.

I en yderligere foretrukken udførelsesform kan fyldstoffet også udgøres af et stof, der i sig selv kombinerer fyldnings- og smøringsegenskaber, såsom en organisk olie, der gør det muligt at 6

DK 165656B

forbedre glidningen, når der optræder et eventuelt træk mellem selve metal striml erne 18 eller i henseende til segmenttrådene 15, således at det bidrager ikke-negligibelt til forbedring af kablets fleksibilitet.

5 I begge figurerne på tegningen er der vist undersøiske kabler ifølge opfindelsen, hvor den optiske kerne 10 for simpelhedens skyld er vist at bestå af en metalstang 11, som er omgivet af et antal optiske fibre 12, hvor hver optisk fiber 12 er indesluttet i en vedhængende kappe 13. Det skal ikke desto mindre forstås, at den 10 optiske kerne kan udføres på en hvilken som helst anden hensigtsmæssig måde.

Eksempelvis kan den omfatte optiske fibre, der er løst indesluttet i en plastkappe med eller uden fyldstoffer.

Den kan endvidere omfatte et skruelinieformet furet modstands-15 dygtigt element, hvis furer rummer optiske fibre, der er nøgne eller også indesluttet løst eller stramt i en kappe.

20 25 30 35

Claims (9)

1. Undersøisk optisk telekommunikationskabel omfattende en optisk kerne (10), der omfatter en eller flere optiske fibre (12), og som 5 er beliggende inden i et centralt rørformet organ (14), der udgøres af langstrakte metal elementer (15), der hvert har et tværsnit tilnærmelsesvis som en sektor af en ring, hvilket centrale rørformede organ (14) er omgivet af metalstrimler (18) til dannelse af mindst et lag (16,17), som er omgivet af mindst en vandtæt ledende 10 kappe (22) og af mindst en isolerende kappe (23), hvor metal strimlerne (18) er trækmodstandsdygtige og har et firkantet tværsnit, idet deres radiale sider (20,20') er mindre end de andre to modstående sider (21,2Γ), kendetegnet ved, at metal striml erne (18) er skruel injeformet viklet omkring det centrale rørformede 15 organ (14), og at hver metalstrimmel (18) er fordelt på omkredsen med mellemrum (25) til de hosliggende metalstrimler.

2. Undersøisk optisk telekommunikationskabel ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kablet omfatter et antal lag (16,17) 20 af metal striml erne (18), og at mellemrummet (25) mellem hosliggende metalstrimler (18) i et og samme lag er forsat i forhold til af standene mellem tilsvarende hosliggende metalstrimler (18) i laget, der er beliggende umiddelbart over eller under.

3. Undersøisk optisk telekommunikationskabel ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det centrale rørformede organ (14) omfatter fra tre til fem langstrakte metal elementer (15), der har tværsnit tilnærmelsesvis som en sektor af en ring.

4. Undersøisk optisk telekommunikationskabel ifølge krav 1 eller 2, k e n d e t e g n e t ved, at det centrale rørformede organ (14) omfatter et antal langstrakte metal elementer (15) med tværsnit tilnærmelsesvis som en sektor af en ring, hvilket antal ligger uden for intervallet fra tre til fem, og at hvert langstrakt metalelement 35 (15) er forsynet med organer til at forbinde det med de hosliggende metal elementer.

5. Undersøisk optisk telekommunikationskabel ifølge krav 4, kendetegnet ved, at forbindelsesorganerne består af en 8 DK 165656B profil, som findes på en af elementets radiale flanger, og som er egnet til at passe sammen med en tilsvarende slids, der findes på den overfor liggende radiale flange på det hosliggende metal element.

6. Undersøisk optisk telekommunikationskabel ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at mellemrummene, som findes mellem de langstrakte metalelementer (15) i det centrale rørformede organ (14) inden i hulrummet, som rummer de optiske fibre og uden for disse samt mellem metal striml erne (14) 10 og også over og under slidsen er fyldt med et vandblokerende fyldstof.

7. Undersøisk optisk telekommunikationskabel ifølge krav 6, kendetegnet ved, at fyldstoffet er et sil iconefedt. 15

8. Undersøisk optisk telekommunikationskabel ifølge krav 6, kendetegnet ved, at fyldstoffet er et materiale, som svulmer op ved tilstedeværelsen af vand.

9. Undersøisk optisk telekommunikationskabel ifølge krav 6, kendetegnet ved, at fyldstoffet er en organisk olie, der også har smørende egenskaber. 25 30 35