FI87699C - Submarin optisk kabel foer telekommunikation - Google Patents

Description

1 87699

Vedenalainen optinen tietoliikennekaapeli

Keksinnön kohteena on vedenalainen optinen tietoliikennekaapeli, joka käsittää optisen sydämen, jossa on yksi tai useampi optinen kuitu, joka sijaitsee keskeisen putkimaisen elimen sisällä, joka muodostuu pitkänomaisista metallielementeistä, joista kullakin on poikittainen poikkileikkaus, joka on likimäärin rengassekto-rin muotoinen, jota keskeistä putkimaista elintä ympäröi metal-liliuskat muodostaen ainakin yhden kerroksen, jota ympäröi ainakin yksi vedenpitävä johtava kuori ja ainakin yksi eristävä kuori, jolloin metalliliuskat ovat vetolujia ja niillä on nelikulmainen poikkileikkaus, ja jossa säteittäiset sivut ovat pienemmät suhteessa kahteen muuhun vastakkaiseen sivuun.

Vedenalaisilla kaapeleilla merenpohjia varten tarkoitetaan tässä kaapelia, joka on erityisesti, mutta ei ainoastaan, sovelias laskettavaksi erittäin syville merenpohjan tasoille - noin 8000 metriä tai vielä enemmän.

Kuten asiantuntijat jo tietävät, täytyy tämän tyyppisen kaapelin pystyä kestämään erilaisia rasituksia, joita esiintyy sekä kaapelin laskemisen yhteydessä että käytön aikana.

Laskemistoimenpiteen aikana ovat erityisen kriittisiä erilaiset kaapelia pitkin vaikuttavat vetovoimat, jotka pienenevät mitä syvemmälle kaapeli sjoitetaan, ja joihin täytyy lisätä vaihtele-va säteittäinen paine, joka johtuu ympäröivästä vedestä ja joka pyrkii puristamaan kaapelin kasaan.

Laskettuun kaapeliin kohdistuva päävoima on hydrostaattinen paine, joka johtuu yksinomaan ympäröivän veden paineesta, joka pyrkii puristamaan kaapelia.

Nykytekniikassa on jo toteutettu rakenteita, jotka samalla, kun ne pyrkivät vapauttamaan optiset kuidut kokonaan vetojännitteis-.*··. tä, pyrkivät samaan aikaan muodostamaan kokonaisuudelle stabii- 2 87699

Iin konfiguraation jopa varteenotettavien hydrostaattisten voimien yhteydessä, jotka johtuvat lasketun kaapelin syvyydestä.

Eräässä menetelmässä on esimerkiksi vedenpitävä, putkimainen keskuselin sijoitettu optisen sydämen ympärille. Optisella sydämellä tarkoitetaan tässä optisten kuitujen kokonaisuutta ja mitä tahansa niiden mahdollisia tukia tai päällystystä, saumausta, jne.

Yleisesti ottaen putkimainen elementti on valmistettu metallista, mistä on seurauksena, että sitä on helppo työstää (esimerkiksi: alumiini, kupari tai näiden lejeeringit).

Putkimainen elin voidaan muodostaa suulakepuristuksella, mutta vielä paremmin käytetään alumiiniputkea, joka on tehty pitkästä nauhasta taivuttamalla ja hitsaamalla.

Nämä molemmat tekniikat, suulakepuristus ja hitsaus, vaativat kuumuuden käyttöä. Tämän vuoksi on tarpeen suojella termisesti alla oleva optinen sydän suojakerroksilla. Tämä kuitenkin paksuntaa kohtuuttomasti kaapelia itseään tehden sen vaivoin käsiteltäväksi sekä hankalaksi.

Sen vuoksi katsottiin edullisemmaksi luoda optisen sydämen ympä-rille putkimainen elin, joka ei vaadi lämmön käyttöä.

: : Eräs ratkaisu saadaan käyttämällä kierukkamaisesti kierrettyä pitkien elementtien kokonaisuutta. Näillä pitkillä elementeillä on poikittainen poikkileikkaus, joka on renkaan sektorin kaitai-.·. : nen, jotta saavutettaisiin hyvä vastustus säteittäistä painetta ... vastaan.

Tämän putkimaisen elimen ympärille on sijoitettu vetovoimaa vas-tustavat elementit, jotka koostuvat yhdestä tai useammasta ker-.·. : roksessta teräsvaijereita, joilla on ympyräpoikkileikkaus ja ; jotka on kierretty kierukkamaisesti.

3 87699 Näillä teräsvaijereilla on luonteensa mukaisesti suurempi kovuus kuin sillä metallilla, josta alapuolella olevat pitkät elementit koostuvat, joiden poikkileikkaus muistuttaa renkaan sektoria, ja kun niihin kohdistetaan voimakkaita vetovoimia, ne pyrkivät levittäytymään edellisten yli ja vääntämään näitä pitkin kontakti -viivoja aiheuttaen siten pysyviä uurteita. Nämä uurteet, kuten on selvää, heikentävät putkimaisen elimen rakennetta, joka siten estyy reagoimasta elastisesti siihen kohdistettuihin jännityksiin. Tästä on seurauksena kaapelin piteneminen, joka voi muodostua kriittiseksi optisille kuiduille.

Lisäksi pyöreän leikkauksen omaavat vaijerit muodostavat lukuisia tyhjiä tiloja eri kerrosten välille, jolloin mainitut tyhjät tilat edesauttavat rakenteen vääntymistä säteittäisen paineen alaisuudessa.

Mainittujen tyhjien tilojen olemassaolo aiheuttaa myös kaapelin lisäpaksunemista, millä on se haitallinen seuraus, että tästä tulee hankalasti käsiteltävä, kuten edellä selitettiin.

Tämän keksinnön tarkoituksena on luoda parannettu optisen sydämen omaava vedenalainen kaapeli, jonka yhteydessä ei esiinny edellä mainittuja haittoja, ja joka pystyy pitämään rakenteensa vääntymättömänä ja jatkamaan toimintaansa elastisena runkona se-***** kä yhdessä kestävän osan kanssa aiheuttaa vähemmän vastusta kuin tunnetut kaapelit.

:’·*: Keksinnön mukaiselle vedenalaiselle optiselle tietoliikennekaa- pelille on tunnusomaista se, että metalliliuskat on kierukkamai-: sesti kierretty keskeisen putkimaisen elimen ympäri, jolloin kukin metalliliuska sijaitsee kehämäisestä erillään vierekkäisestä liuskasta välikappaleiden kautta.

:...! Keksinnön mukaisia sovellutusmuotoja on esitetty alivaati-muksissa.

Kuvat liitteenä olevissa piirroksissa esittävät, ainoastaan ei- 4 87699 rajoittavana esimerkkinä, keksinnön käytännön toteutusmuotoa. Tarkemmin sanottuna: kuvassa 1 esitetään tietoliikenteessä käytetyn optisen kuitu-kaapelin edullisen toteutuksen poikittainen leikkaus, keksinnön mukaisesti, kuvassa 2 esitetään tietoliikenteessä käytetyn optisen kuitu-kaapelin toisen edullisen toteutuksen poikittainen leikkaus, keksinnön mukaisesti.

Kuvassa l on esitetty syviin merenpohjiin laskettavan vedenalaisen kaapelin poikittainen leikkaus optisten kuitujen kanssa.

Vedenalainen kaapeli koostuu optisesta sydämestä 10, joka sisältää lukuisia optisia kuituja 12, joilla on niissä kiinni oleva termoplastinen kuori 13. Optiset kuidut on kierretty vaijerin 11 ympärille, joka on edullisesti, mutta ei välttämättä, metallista, ja jonka tarkoitus on toimia vetoelimenä.

Optinen sydän 10 sijaitsee putkimaisen keskielimen 14 sisällä, joka koostuu kerroksesta pitkiä metallielementtejä 15, joiden poikittaiset leikkaukset muistuttavat renkaan sektoria - ja joihin siksi tässä tekstissä tullaan viittaamaan yksinkertaisesti "segmenttivaijereina1? 15. Nämä jälkimmäiset on edullisesti valmistettu metallimateriaalista, jota on helppo työstää -kuten alumiinista ja sen lejeeringeistä, mutta myös kuparista ja sen lejeeringeistä.

.·. : Kuvassa 1 on esitetty vain kolme segmenttivaijeria. On kuiten- kin havaittu, että segmenttivaijereiden, jotka soveltuvat muodostamaan putkimaisen rakenteen, jolla on optimaalinen kestävyys hydrostaattista säteittäistä painetta vastaan, lukumäärä on rajoitettu kolmesta viiteen.

Itse asiassa on havaittu, että pienempi tai suurempi segmenttivaijereiden lukumäärä voi aiheuttaa säteittäisten voimien vaikutuksen alaisuudessa sopimattomia liukumisia pitkiin metal-lielementteihin 15.

5 87699

Putkimaista keskielintä 14 ympäröi kaksi kerrosta 16 ja 17, jotka koostuvat kierukkamaisesti kierretyistä vetovoimaa kestävistä tai mekaanisesti kestävistä pitkistä elementeistä 18.

Mekaanisesti kestävillä pitkillä elementeillä 18 on nelikulmaiset poikkileikkaukset, ja niissä pari vastakkaisia sivuja 20, 20', joiden suunta on säteittäinen kaapelin suhteen, ja jotka ovat pienempiä suhteessa sivupariin 21, 21'.

Jokaisella sivuista 20 (20'), joka on suunnattu kaapelin kanssa säteittäisesti, on edullisesti suhde 1:3-1:8 saman poikkileikkauksen toisiin kahteen sivuun 21 (21').

Yksinkertaisuuden vuoksi tullaan kestäviin elementteihin 18 jatkossa viittaamaan tässä tekstissä termillä "metallikaista-le".

Edullisesti metallikaistale 18 on muodoltaan sellainen, että se parhaalla mahdollisella tavalla sopii alla olevan putkimaisen keskielimen 14 sylinterimäiseen muotoon. Metallikaistaieiden edullinen muoto on sama kuin segmenttivaijereiden.

Saman kerroksen metallikaistaleet 18 on kierretty kierukkamaisesti siten, että vierekkäiset metallikaistaleet ovat kiinni toisissaan.

-;··*: Tämä sallii metallikaistaleiden keskinäisen yhteistyön toinen toisensa kanssa säteittäisen paineen kestämiseksi, jonka aihe-: uttaa sekä hydrostaattinen paine että mikä tahansa laskemisope- raation yhteydessä kaapeliin kohdistuva veto.

Metallikaistaleiden ulompaa kerrosta 17 ympäröi vesitiivis kuori 22. Tämä jälkimmäinen on edullisesti tehty materiaalista, jolla on hyvä sähköinen johtavuus, jotta se pystyisi kuljetta-V ' maan lävitseen lähettimien syöttämiseen tarvittavan tasavirran.

Hyvän sähköisen johtavuuden omaavien materiaalien joukossa suositaan alumiinia ja sen lejeerinkejä niiden keveyden takia.

6 87699

Johtava kuori 22 voidaan valmistaa suulakepuristamalla tai vaihtoehtoisesti taivuttamalla nauha pitkittäissuunnassa ja puskuhitsaamalla sen reunat.

Vedenpitävä johtava kuori 22 on peitetty ainakin yhdellä kuorella 23, joka on tehty esimerkiksi suulakepuristetusta termoplastisesta materiaalista, kuten polypropeenista, tai jostakin muusta aineesta, joka toimii samalla tavalla.

Kuvassa 2 sen sijaan on esitetty kaapeli, jonka optisen sydämen 10 (rakenteeltaan kuten kuvassa 1) ympärille on sijoitettu putkimainen elin 14, joka koostuu sellaisesta määrästä segmentti-vaijereita, joka on edullisen alueen kolmesta viiteen ulkopuolella. Tarkemmin sanottuna kuvassa 2 esimerkiksi segmenttivai-jereiden lukumäärä on kuusi.

Putkimaisen keskielimen vääntymättömyyden varmistamiseksi silloin, kun siihen kohdistuu säteittäinen paine, joka puristaa segmenttivaijereita, on segmenttivaijerit varustettu kytkentä-ja liukumisenestoelimillä viereisen segmenttivaijerin suhteen. Nämä kytkentäelimet (ks. viitenumero 24) voidaan esimerkiksi muodostaa siten, että jokaisen segmenttivaijerin yhdellä sivulla oleva uloke, joka on sellainen, että se yhdistyy vastakkaiseen rakoon, työntyy viereisen segmenttivaijerin toiseen sivuun.

• * * * ·:*·· Kestävien elementtien saman kerroksen 16 (17) metallikaistaleet 18 on kierretty kierukkamaisesti siten, että kehällä vierekkäin : olevat elementit 18 ovat erillään toisistaan.

* · • Tila 25 metallikaistaleen 18 ja sen viereisen metallikaistaleen välillä sallii kaapelin helpomman käsittelyn ja silti sallii kaapelin laskemisen turvallisesti suuriin syvyyksiin.

Edullisesti rako 25 saman kerroksen 16 (17) kahden kestävän elementin 18 välillä ei ole samalla kohtaa kuin rako ylä- tai alapuolella olevan kerroksen vastaavien vierekkäisten elementtien välillä.

• · * 7 B7699

Metallikaistaleen leveys pystyy johtamaan siihen kohdistuvat voimat, sekä vetovoimat niiden venyessä että hydrostaattisesta paineesta johtuvat, säteittäisesti kohdistuvat, alla oleville pinnoille, jotka ovat riittävän laajat, jotta saadaan kaapeli-rakenteen luotettava elastinen vastine.

Putkimaisen keskielimen 14 pitkien elementtien 15 väliin jäävät raot, niiden sisäpuolelle optisen sydämen 10 koteloksi tarkoitetun tilan raot, sekä tämän ja sen ylä- ja alapuolella olevien kestävien elementtien väliin jäävät raot on täytetty vettä pitävällä täytteellä. Tämän tarkoitus on estää veden mikä tahansa pitkittäinen tunkeutuminen, joka voisi johtua mahdollisesta vuodosta vesitiiviissä johtavassa kuoressa itsessään.

Täyte voi olla tyypiltään rasvaa (esimerkiksi silikonirasvaa) tai se voi myös olla tehty aineesta, joka paisuu joutuessaan kosketuksiin veden kanssa ja joka tällä tavoin pystyy muodostamaan esteen veden etenemiselle.

Eräässä toisessa edullisessa toteutuksessa täyte voi myös koostua aineesta, joka itsessään yhdistää täyttö- ja voiteluominaisuudet, kuten esimerkiksi orgaaninen öljy, jonka ansiosta liukuminen paranee, kun metallikaistaleiden 18 välillä esiintyy mitä tahansa vetoa, tai tätä esiintyy segmenttivaijereiden 15 suhteen, jolloin ilmiö auttaa huomattavasti kaapelin taipuisuu-den parantamista.

Molemmissa piirrosten kuvissa on esitetty parannettu, keksinnön ' | mukainen vedenalainen kaapeli, ja niissä on yksinkertaisuuden vuoksi kuvattu optinen sydän 10 koostuvaksi metallitangosta 11, jota ympäröivät lukuisat optiset kuidut 12, ja jokainen optinen kuitu 12 on ympäröity siihen liittyvällä kuorella 13. On kuitenkin ymmärrettävä, että optinen sydän voidaan toteuttaa millä muulla sopivalla tavalla tahansa.

Se voi esimerkiksi koostua optisista kuiduista, jotka on väl-jästi sijoitettu muovikuoreen joko täytteen kanssa tai ilman --- sitä.

8 87699

Se voi myös koostua kierukkamaisesti uurretusta kestävästä elementistä, jonka uurteissa optiset kuidut ovat paljaaltaan tai muuten koteloituina, löysästi tai tiukasti, kuoren sisällä.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että huolimatta siitä, että keksintö on kuvattu edullisten näkökantojen puitteissa, on kuitenkin selvää, että sitä voidaan muunnella tarpeiden mukaan ilman, että poiketaan keksinnön suojapiiristä.

* ·

Claims (9)

9 87699

1. Vedenalainen optinen tietoliikennekaapeli, joka käsittää optisen sydämen (10), jossa on yksi tai useampi optinen kuitu (12), joka sijaitsee keskeisen putkimaisen elimen (14) sisällä, joka muodostuu pitkänomaisista metallielementeistä , (15), joista kullakin on poikittainen poikkileikkaus, joka on likimäärin rengassektorin muotoinen, jota keskeistä putkimaista elintä (14) ympäröi metalliliuskat (18) muodostaen ainakin yhden kerroksen (16, 17), jota ympäröi ainakin yksi vedenpitävä johtava kuori (22) ja ainakin yksi eristävä kuori (23), jolloin metalliliuskat ovat vetolujia ja niillä on nelikulmainen poikkileikkaus, ja jossa säteittäiset sivut (20, 20') ovat pienemmät suhteessa kahteen muuhun vastakkaiseen sivuun (21, 21'), tunnettu siitä, että metalliliuskat (18) on kierukkamaisesti kierretty keskeisen putkimaisen elimen ympäri (14), jolloin kukin metalliliuska (18) sijaitsee kehämäisestä erillään vierekkäisestä liuskasta välikappaleiden (25) kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vedenalainen optinen tietoliikennekaapeli, tunnettu siitä, että kaapeli käsittää useita kerroksia (16, 17) mainittua metalliliuskaa • “ (18), ja että välikappaleet (25) vierekkäisten, samassa ker roksessa sijaitsevien metalliliuskojen (18) välissä on siir- * retty suhteessa väleihin vastaavien vierekkäisten metalli-liuskojen (18) välissä kerroksessa, joka sijaitsee välittö-; mästi yläpuolella tai alapuolella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vedenalainen opti-···'· nen tietoliikennekaapeli, tunnettu siitä, että keskeinen putkimainen elin (14) käsittää 3-5 pitkänomaista me-tallielementtiä (15), joiden poikkileikkaus on rengassekto-ria lähestyvä.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vedenalainen opti-nen tietoliikennekaapeli, tunnettu siitä, että keskeinen putkimainen elin (14) käsittää tietyn määrän pit-känomaisia metallielementtejä (15) , joiden poikkileikkaus t#· on rengassektoria lähestyvä, joka lukumäärä ei ole välillä 3-5, joissa kussakin metallielementissä (15) on elimet (24), joilla se liitetään vierekkäiseen metallielementtiin. ίο 8 7 699

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen vedenalainen optinen tietoliikennekaapeli, tunnettu siitä, että liitän-täelimet (24) käsittävät profiilin, joka sijaitsee sen toisella säteittäisellä kyljellä, joka on sovelias liitettäväksi vastaavaan uraan, joka on sovitettu vastakkaiselle sä-teittäiselle kyljelle vierekkäisessä metallielementissä (15) .

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen vedenalainen optinen tietoliikennekaapeli, tunnettu siitä, että välitilat pitkänomaisten metallielinten (15) välissä keskeisessä putkimaisessa elimessä (14) syvennyskotelon sisällä, optisten kuitujen välissä ja niiden ulkopuolella, kuten myös metalliliuskojen (18) välissä ja myös niiden yläpuolella ja alapuolella, on täytetty vettä estävällä täytteellä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen vedenalainen optinen tietoliikennekaapeli, tunnettu siitä, että mainittu täyte on silikonirasvaa.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen vedenalainen optinen 'r.T: tietoliikennekaapeli, tunnettu siitä, että mainittu r;r.: täyte on ainetta, joka turpoaa veden ollessa läsnä. rV.;

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen vedenalainen optinen tietoliikennekaapeli, tunnettu siitä, että mainittu täyte on orgaaninen öljy, jolla myös on voitelevat ominai-V··: suudet. ♦ * * ·# ·» * > > p 11 87699