NO168333B - Fiberoptisk undervanns-kommunikasjonskabel - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fiberoptisk undervanns-telekommunikasjonskabel omfattende en mekanisk motstandsdyktig armering i form av et kompakt antitorsjonsrep som er anbrakt i den radialt innerste sone av kabelen, idet et antall elektriske ledere og et antall rør, som løst opptar optiske fibrer, er viklet i skruelinjeform rundt repet, idet minst én elektrisk leder er innskutt mellom par av tilstøtende rør, idet rørene og de elektriske ledere er i kontakt med repet, og en kappe av plastmateriale er anordnet rundt kabelen.

En fiberoptisk kabel som oppviser de ovenfor angitte konstruksjonstrekk, er kjent fra US-patentskrift 4 365 865, idet patentskriftet viser en fiberoptisk kabel som i sin radialt innerste sone er forsynt med et rep rundt hvilket det er viklet et antall optiske fibrer med tett beskyttelse og et antall elektriske ledere, idet alle disse elementer er omgitt av en kappe. Denne kjente kabel er ikke beregnet for anvendelse under vann, og en sådan anvendelse ville kreve tilstedeværelse av en armering rundt kabelkappen for å gjøre kabelen motstandsdyktig mot det hydrostatiske trykk.

Fra SE-utlegningsskrift 440 411 er det videre kjent en fiberoptisk kabel som i sin radialt innerste sone er forsynt med et mekanisk motstandsdyktig rep, og hvor det rundt repet er anbrakt et antall elektriske ledere og et antall rør som løst opptar optiske fibrer, og en kabelkappe omgir alle de nevnte elementer. For det formål å hindre vann, som kan trenge inn i den optiske kabel gjennom en skadet kappe, fra å bevege seg langs kabelen i mellomrommene mellom rørene og mellom rørene og kappen, kan disse mellomrom være fylt av et vannugjennomtrengelig stoff, såsom vaselin. Også ,i dette tilfelle dreier det seg om en jordkabel til forskjell fra en undervannskabel, og det er følgelig ikke sørget for spesielle midler for å gjøre kabelen motstandsdyktig mot hydrostatisk trykk.

De kjente, fiberoptiske undervannskabler av den type som omfatter elektriske ledere, oppviser en kappe og en mekanisk motstandsdyktig armering som er dannet av ståltråder og som omgir en optisk kjerne som utgjøres av en profil som på sin ytre overflate er forsynt med spor i hvilke de optiske fibrer rommes. De elektriske ledere som inngår i de kjente kabler, er kobber-eller aluminiumtråder, og liknende, som er innført i den mekanisk motstandsdyktige armering i stedet for noen av ståltrådene som danner armeringen.

Idet det tas i betraktning at kobber, aluminium og liknende har en mekanisk motstand som er lavere enn motstanden for stål, må dimensjonene på kabelarmeringen økes for å kompen-sere for den mindre, mekaniske motstand av trådene som er fremstilt av kobber og liknende som er til stede i armeringen. Økningen i armeringens dimensjoner, som finner sted som følge av nødvendigheten av å tilføye mer materiale utenfor kabelens optiske kjerne, og følgelig i en posisjon lenger borte fra kabelens lengdeakse, dvs. altså den nøytrale bøyningsakse, forårsaker at kabelens stivhet øker.

For å unngå ovennevnte ulempe er det allerede blitt foreslått å utnytte den optiske kjerneprofil som en elektrisk leder som er innlemmet i kabelen, ved å fremstille den nevnte profil av et metallisk materiale med høy elektrisk ledningsevne, såsom kobber, aluminium og liknende. Ulempen med denne kjente løsning ligger i behovet for å fremstille sporene, som er beregnet for opptagelse av optiske fibrer, ved maskinbearbeidelse av den metalliske profil, hvilket har vist seg å være både komplisert og vanskelig.

Eksempler på kjente fiberoptiske undervannskabler av den aktuelle type er beskrevet i UK-patentskrift 2 021 282.

En annen ulempe ved de kjente, fiberoptiske kabler som omfatter elektriske ledere, består i den vanskelighet man har ved fremstilling av forbindelsene mellom lederne og mellom de optiske fibrer, under utførelsen av kabelskjøter og ved tilkopling av fiberoptiske kabler til de optoelektroniske overdrag eller forsterkere for de signaler som overføres ved hjelp av de optiske fibrer.

Grunnen til disse vanskeligheter skyldes ikke bare tilstedeværelsen av en mekanisk motstandsdyktig armering rundt de optiske fibrer, men også det faktum at lederne ligger over de optiske fibrer, eller omvendt.

For eksempel i det tilfelle hvor lederne er innlemmet i armeringen, viser en forbindelse mellom de optiske fibrer seg å være hindret av tilstedeværelsen i en overliggende stilling av lederne eller av forbindelsene mellom disse, dersom forbindelsene allerede er utført.

Selv i det tilfelle da lederen er den profil som utgjør kabelens optiske kjerne, kan utførelsen av forbindelsen mellom de optiske fibrer hemmes av tilstedeværelsen av de allerede utførte forbindelser mellom lederne som kommer fra de optoelektroniske forsterkere, og den profil som utgjør kabellederen.

Når man tar i betraktning at hver gang forbindelser, og særlig forbindelser mellom optiske fibrer som krever en betydelig nøyaktighet og presisjon i utførelse, er vanskelige å utføre, viser disse seg å være ganske upålitelige, og dette resulterer i at en utilstrekkelig pålitelighet også er til stede for de kjente fiberoptiske kabler som inneholder elektriske ledere.

Andre ulemper ved de kjente fiberoptiske undervannskabler er disses store vekt og deres betydelige bøyningsstivhet, noe som gjør kabelleggings- og/eller kabelopptagningsoperasjonene vanskelige.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fiberoptisk undervannskabel av den type som inneholder elektriske ledere for mating av optoelektroniske forsterkere, hvor kabelen har redusert vekt og økt fleksibilitet i forhold til den kjente teknikk, samtidig som det opprettholdes en optimal kabelmotstand mot hydrostatisk trykk.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en fiberoptisk undervanns-telekommunikasjonskabel av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjenneteg-net ved at et i hovedsaken inkompressibelt fluidum fyller alle mellomrom mellom repets tråder, at rørene som løst opptar de optiske fibrer, er fylt av et i hovedsaken inkompressibelt fluidum, og at plastkappen i sin radialt innerste sone innhyller rørene og de elektriske ledere, idet alle mellomrom mellom rør-leder-komplekset og repet, som ikke er opptatt av kappens plastmateriale, er fylt av et inkompressibelt fluidum.

Med uttrykket "inkompressibelt fluidum" i denne beskrivelse menes flytende stoffer, fortrinnsvis viskøse, og også stoffer som har høy viskositet. Gasser er utelukket ved dette uttrykk.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen hvis ene figur viser et perspek-tivriss av en kabellengde ifølge oppfinnelsen, hvor deler er fjernet for bedre å vise konstruksjonen.

Slik det fremgår av figuren, oppviser kabelen en armering som utgjøres av et kompakt antitorsjonsrep 1 som opptar den radialt innerste sone av i kabelen.

Repet 1 er dimensjonert slik at det i hovedsaken motstår de strekkspenninger som utøves under kabelleggings- eller kabelhevningsoperasjonene. Repet 1 er dannet av et antall tråder 2 som er dannet av et materiale med høy mekanisk motstandsdyktig-het mot påkjenninger, for eksempel stål, aromatiske polyamider, karbonfibrer og liknende. Videre er de mellomrom 3 som er til stede mellom trådene 2, fylt av et praktisk talt inkompressibelt fluidum, for eksempel et silikonfett, en vaselin eller liknende.

Rundt repet 1 er det i skruelinjeform viklet ledere 4, f.eks. fremstilt av kobber eller aluminium, og plast- eller metallrør 5 som danner en eneste "krone".

De skruelinjeformede viklinger av lederne 4 og rørene 5 kan danne enten en lukket skruelinje eller en åpen skruelinje, idet det med disse uttrykk menes at arrangementet av lederne 4 og rørene 5 er dannet av S-formede lengder som veksler med Z-formede lengder.

Rørene 5 opptar løst minst én optisk fiber 6 og er fylt av et inkompressibelt fluidum 7, for eksempel et silikonfett, en vaselin eller liknende.

Lederne 4 kan enten ha større diametere eller mindre diametere enn rørenes 5 ytterdiameter. Lederne 4 har fortrinnsvis en diameter som er lik rørenes 5 ytterdiameter. Diameteren av lederne og ytterdiameteren av rørene ligger for eksempel mellom 1,8 og 3 mm.

Fremdeles som eksempel kan rørene 5 ha en innerdiameter som ligger mellom 0,75 og 1,5 mm, og deres veggtykkelse velges som en funksjon av graden av fylling med en inkompressibel væske av selve rørene.

Rørene 5 og lederne 4 er i innbyrdes kontakt, og de er også i kontakt med repet 1 idet de danner en krone rundt dette.

Mer spesielt er hvert rør 5 tilgrenset av to ledere og ligger i kontakt med disse.

Det fremgår av figuren at to ledere 4 er innskutt mellom par av tilstøtende rør 5, men dette må ikke oppfattes i begrensende betydning. I virkeligheten kan lederne som er innskutt mellom par av tilgrensende rør 5, foreligge i hvilket som helst antall som ikke trenger å være likt for alle par av rør. Det som er av betydning, er at hvert rør ligger nær og i kontakt med to ledere som således virker som understøttelse for rørenes vegger.

Over den krone som er dannet av rør-leder-komplekset er det anordnet et plast lag 8 som er dannet ved ekstrusjon, for eksempel av en polyolefin, såsom polyetylen, eller av polyvinyl-klorid, eller av nylon eller liknende.

Laget 8 danner kabelens mantel eller kappe. Som et alternativ kan det over laget 8 være anbrakt en vanntett metallkappe (ikke vist) hvis tykkelse er av størrelsesorden noen tidels millimeter, og denne varierer ikke med den leggingsdybde for hvilken kabelen er beregnet.

På kabelens ytre overflate kan det være anbrakt de vanlige korrosjonshindrende beskyttelsesmidler som normalt benyttes ved undervannskabler.

Den radialt innerste overflate av laget 8 er forbundet med den radialt ytterste overflate av rør-leder-komplekset, og laget trenger inn mellom disse idet det fyller mellomrommene 9 som er til stede mellom rør-leder-komplekset og repet 1.

Som et alternativ (som vist på figuren) er mellomrommene 9 fylt av det samme inkompressible fluidum som det som fyller mellomrommene 3 som er til stede mellom trådene 2 og repet 1.

I dette tilfelle er den radialt innerste overflate av laget 8 begrenset til veksling med den radialt ytterste overflate av rør-leder-komplekset.

Tykkelsen av laget 8 kan være vilkårlig, men den er fortrinnsvis ikke mindre enn 2 mm, for bedre å motstå eventuell dannelse av treaktigheter som kunne oppstå i dette.

I en kabel ifølge oppfinnelsen blir i virkeligheten returlederen for den likestrøm som mater de optoelektroniske forsterkere, dannet av sjøen. Under denne omstendighet er resultatet at plastlaget 8 som danner kabelkappen, da det er innskutt mellom lederne 4 og sjøen som virker som returleder, blir utsatt for elektriske spenninger.

Ut fra den foregående beskrivelse og de etterfølgende betraktninger kan det innses at de angitte formål kan oppnås med en kabel ifølge oppfinnelsen.

I kabler ifølge oppfinnelsen kan utførelsen av skjøter og sammenkoplingen med optoelektroniske forsterkere for de signaler som overføres av de optiske fibrer, gjøres lettere.

I kablene ifølge oppfinnelsen er det i virkeligheten ikke til stede noen armeringer som omgir rørene 5 og lederne 4 og som kunne hindre sammenkoplingsoperasjonene.

Dessuten ligger rørene 5 og lederne 4 nær hverandre, og dette hindrer gjensidig hemming eller hindring under utførelsen av de to typer av forbindelser, det hele til fordel for pålite-ligheten av disse forbindelser, og følgelig for kablene i deres sammensatte hele.

Lettheten i utførelsen av skjøtene og sammenkoplingen med forsterkerne er maksimal når mellomrommene 9, som er til stede mellom rør-leder-komplekset, er fylt av et inkompressibelt fluidum, da denne løsning letter fjerningen av en del av kappen eller laget 8 fra kablene, hvilket er nødvendig for det formål å utføre disse operasjoner.

I kablene ifølge oppfinnelsen er rørene som opptar de optiske fibrer, riktig anbrakt rundt armeringen og holdes stabilt i stilling på denne, som følge av tilstedeværelsen av ledere 4 som fortrinnsvis har en diameter som er lik diameteren av rørene som ligger nær og er i kontakt med lederne. Dette betyr at under dannelsen, ved hjelp av ekstrusjon, av plastkappen 8 er even-tuelle endringer i konfigurasjonen av rørene 5 utelukket. Denne riktige anbringelse av rørene og lederne bidrar til å lette utførelsen av skjøtene og sammenkoplingene med de optoelektroniske forsterkere.

Kablene ifølge oppfinnelsen har også en vekt som er redusert til et minimum, såvel som maksimal fleksibilitet.

Tilveiebringelsen av en mekanisk motstandsdyktig armering bestående av et kompakt antitorsjonsrep som er anbrakt i kabelens radialt innerste sone og er dimensjonert for å motstå strekkspenninger under kabelleggings- eller kabelhevningsoperasjonene, betyr i virkeligheten en minimal vekt for kabelen.

Repet som danner kabelarmeringen, har dessuten sin egen akse sammenfallende med kabelaksen som for repet representerer den nøytrale bøyningsakse, og kabelens elektriske ledere er i kontakt med dette. De tråder som danner repet og lederne, ligger følgelig på den minst mulige avstand fra kabelens nøytralakse, og dette faktum tilkjennegir at man har kabler med den maksimale fleksibilitet.

Tilstedeværelsen av lederne 4, som er massive metall-legemer som hviler på det kompakte rep 1 nær opptil og i kontakt med rørene 5, gir dessuten støtte for rørveggene og tillater at man har en beskyttelse av disse rør og av de optiske fibrer som rommes i disse, mot de uunngåelige støt som kabelen utsettes for under kabelleggings- og/eller kabelhevningsoperasjonene, på tross av fraværet av en mekanisk motstandsdyktig armering (som ble betraktet som uunngåelig i de kjente undervannskabler) som er anbrakt for å omgi den kabelsone i hvilken de optiske fibrer som skal beskyttes, er til stede.

Ved siden av at kablene ifølge oppfinnelsen (på tross av fraværet av noen som helst mekanisk motstandsdyktig armering som omgir den sone i hvilken de optiske fibrer er anbrakt) beskytter de optiske fibrer - av ovennevnte grunner - mot de støt som fibrene utsettes for under leggingsoperasjonen, oppviser de også en meget god motstand mot hydrostatisk trykk, uten hensyn til hva leggingsdybden kan være, som følge av at ingen tomrom, som ikke er fylt av materiale, er til stede inne i kablene.

Claims (4)

1. Fiberoptisk undervanns-telekommunikasjonskabel omfattende en mekanisk motstandsdyktig armering i form av et kompakt antitorsjonsrep (1) som er anbrakt i den radialt innerste sone av kabelen, idet et antall elektriske ledere (4) og et antall rør (5), som løst opptar optiske fibrer (6), er viklet i skruelinjeform rundt repet (1), idet minst én elektrisk leder (4) er innskutt mellom par av tilstøtende rør (5), idet rørene (5) og de elektriske ledere (4) er i kontakt med repet (1), og en kappe (8) av plastmateriale er anordnet rundt kabelen, KARAKTERISERT VED at et i hovedsaken inkompressibelt fluidum fyller alle mellomrom (3) mellom repets (1) tråder (2), at rørene (5) som løst opptar de optiske fibrer (6), er fylt av et i hovedsaken inkompressibelt fluidum, og at plastkappen (8) i sin radialt

innerste sone innhyller rørene (5) og de elektriske ledere (4), idet alle mellomrom mellom rør-leder-komplekset og repet (1), som ikke er opptatt av kappens (8) plastmateriale, er fylt av et inkompressibelt fluidum.

2. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hvert rør (5) som tilgrenses av to ledere (4), er i kontakt med disse.

3. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at lederne (4) har en diameter som er lik rørenes (5) ytterdiameter.

4. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hvert mellomrom som er til stede mellom rør-leder-komplekset og repet (1) som danner kabelarmeringen, er fylt av det samme, i hovedsaken inkompressible fluidum som det som fyller hvert mellomrom mellom trådene (2) i repet (1).