NO169986B - Fiberoptisk undervannskabel for telekommunikasjonsformaal - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fiberoptisk undervannskabel, særlig en undervannskabel for sjø- eller havbunner.

Med undervannskabler for havbunner menes her en kabel som særlig, men ikke utelukkende, er egnet for å legges på meget dype havbunnsnivåer, på ca. 8000 m og også mer.

Slik det allerede er kjent for fagfolk, må en kabel av denne type være i stand til å tåle de forskjellige påkjenninger som opptrer både under kabelleggingsoperasjonene og under kabelens drift. Det som er særlig kritisk under leggingsoperasjo-nene, er de langs kabelen opptredende, variable trekkrefter som avtar med den dybde som kabelen må utsettes for, og til hvilke det også må tilføyes et variabelt, radialt trykk fra det omgivende vann som forsøker å sammenklemme kabelen. På den utlagte kabel er den vesentligste anvendte kraft det hydrostatiske trykk som utelukkende skyldes trykket av det omgivende vann som forsøker å presse ned på kabelen.

På det aktuelle område er det allerede blitt realisert konstruksjoner som, samtidig som de forsøker å avlaste de optiske fibrer totalt for strekkbelastninger, på samme tid forsøker å gi montasjen en stabil konfigurasjon, selv ved nærvær av betydelige, hydrostatiske krefter som skyldes dybden for den utlagte kabel.

Én metode sørger eksempelvis for en vanntett, sentral, rørformet del som er anordnet rundt den optiske kjerne. Med optisk kjerne menes her montasjen av de optiske fibrer og disses eventuelle understøttelser eller belegg, omviklinger, etc.

Generelt angitt fremstilles det rørformede element av et metall som er lett å bearbeide, f .eks. aluminium, kobber eller legeringer av disse.

Den rørformede del kan dannes ved ekstrusjon, men enda bedre ved fremstilling av et aluminiumrør med et langstrakt bånd som foldes og sammensveises.

Begge disse teknikker med ekstrudering og sveising krever anvendelse av varme. Det er følgelig nødvendig å varme-beskytte den underliggende, optiske kjerne med beskyttende lag. Dette fortykker imidlertid selve kabelen i urimelig grad og gjør den både vanskelig håndterlig og besværlig.

Det ble derfor ansett for å være å foretrekke å anordne en rørformet del som ikke krever noen anvendelse av varme, over den optiske kjerne.

Én løsning, som er beskrevet i FR-patentskrift 2 444 282, består i benyttelse av en skruelinjeviklet montasje av langstrakte elementer. Alle disse langstrakte elementer, som er i direkte innbyrdes kontakt, har et tverrsnitt som nærmer seg en ringsektor, og er av stål eller ståltråder, for å gi god motstand både mot radialt trykk og mot de strekkspenninger som utøves under legging av kabelen.

En ulempe ved den kabel som er beskrevet i dette franske patentskrift, er vanskeligheten med behandling av denne på grunn av den innbyrdes direkte kontakt som er til stede mellom alle de langstrakte elementer som danner det rørformede legeme som omgir den optiske kjerne.

Den samme ulempe er til stede ved den kabel som er beskrevet i GB-patentsøknad 2 017 968, da det rørformede legeme som omgir den optiske kjerne, også i denne kabel er dannet av langstrakte elementer som hvert har et tverrsnitt som nærmer seg en ringsektor og som er i direkte innbyrdes kontakt. Det samme er tilfelle med den fiberoptiske undervannskabel som er beskrevet i GB-patentsøknad 2 064 811, på grunn av at også i denne kjente kabel ligger metallbåndene, i hvilke det er anordnet spor som løst opptar optiske fibrer, i nær kontakt med hverandre.

I en annen kjent kabel er det rundt den rørformede del som omgir den optiske kjerne, anordnet trekkraftbestandige elementer bestående av ett eller flere lag av ståltråder som har sirkulært tverrsnitt og er viklet i skruelinjeform.

Ståltrådene har på grunn av sin natur en større hardhet enn hardheten av det metall som utgjør de underliggende, langstrakte elementer som har et tverrsnitt som nærmer seg en ringsektor, og når de utsettes for store trekkrefter, har de en tendens til å spre seg over de førstnevnte og å deformere disse langs sine kontaktlinjer, slik at det frembringes permanente kutt. Slik det er helt åpenbart, svekker disse kutt strukturen av den rørformede del som således hindres fra å reagere elastisk på de anvendte belastninger. Det oppstår følgelig en forlengelse av kabelen som er slik at den kan vise seg å være kritisk for de optiske fibrer.

Trådene med sirkulært tverrsnitt danner dessuten tallrike tomrom mellom de forskjellige lag, og disse tomrom bidrar i retning av deformerbarhet av konstruksjonen under radialt trykk. Tilstedeværelsen av de nevnte tomrom bidrar også i retning av ytterligere fortykning av kabelen, med den negative konsekvens at den gjøres vanskelig håndterlig, slik som foran omtalt.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret undervannskabel med en optisk kjerne som er lett å behandle og som unngår de ovennevnte ulemper, samtidig som den tillater dens struktur å forbli udeformert og å fortsette å virke som et elastisk legeme og, likeverdig med det motstandsdyktige tverrsnitt, å være beheftet med mindre besvær enn hva som finnes i kjente kabler.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fiberoptisk undervannskabel for telekommunikasjonsformål, omfattende en optisk kjerne som inneholder én eller flere optiske fibrer som er anbrakt innenfor en sentral, rørformet del som utgjøres av langstrakte metallelementer av hvilke hvert har et tverrsnitt som nærmer seg en ringsektor, idet den sentrale, rørformede del er omgitt av metallbånd for å danne minst ett lag, idet dette er omgitt av minst én vanntett, ledende kappe og av minst én isolerende kappe, idet metallbåndene er trekkraftbestandige og har firkantet tverrsnitt, idet deres radiale sider er mindre enn de andre to motsatte sider, hvilken kabel er kjennetegnet ved at metallbåndene er skruelinjeviklet rundt den sentrale, rørformede del, idet hvert metallbånd er periferisk atskilt fra de tilstø-tende bånd ved hjelp av mellomrom.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser et tverrsnitt av en kjent fiberoptisk undervannskabel, og fig. 2 viser et tverrsnitt av en fiberoptisk undervannskabel ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1 er det vist et tverrsnitt av en kjent undervannskabel med optiske fibrer for legging på havbunner på store dybder. Undervannskabelen omfatter en optisk kjerne 10 bestående av et antall optiske fibrer 12 som har et klebende, termoplastisk belegg 13. De optiske fibrer er viklet rundt en vaier 11 som fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, er metallisk og som har som formål å fungere som en trekkdel.

Den optiske kjerne 10 er anordnet innenfor en trykk-bestandig, sentral, rørformet del 14 som utgjøres av et lag av langstrakte, metalliske elementer 15 med tverrsnitt som nærmer seg en ringsektor, og som i den etterfølgende beskrivelse vil bli betegnet ganske enkelt som "segmenttråder" 15.

To lag 16 og 17 av skruelinjeviklede, trekkraftbestandige eller mekanisk motstandsdyktige, langstrakte elementer 18 omgir den sentrale, rørformede del 14. De mekanisk motstandsdyktige, langstrakte elementer 18 har firkantet tverrsnittsform, idet det par av motsatte sider 20, 20' som er rettet radialt i forhold til kabelen, er mindre i forhold til det andre par av sider 21, 21'.

For enkelhets skyld vil motstandselementene 18 i den etterfølgende beskrivelse bli betegnet som "metallbånd".

Metallbåndene 18 er formet slik at de bedre passer til den sylindriske form på den underliggende, sentrale, rørformede del 14, og har fortrinnsvis samme form som segmenttrådene 15.

Metallbåndene 18 i det samme lag er skruelinjeviklet på en slik måte at de tilstøtende metallbånd ligger ved siden av hverandre og i direkte innbyrdes kontakt. Dette tillater gjensidig samvirke mellom metallbåndene, for å bære den radiale trykkraft som forårsakes både av det hydrostatiske trykk og av en eventuell trekkraft på kabelen som utøves under leggingsopera-sj onen.

Det ytre lag 17 av metallbånd er omgitt av en vanntett kappe 22. Denne er fortrinnsvis dannet av et materiale med god elektrisk ledningsevne for å tillate overføring av den nødvendige likestrøm gjennom denne for mating av senderne.

Den ledende kappe 22 kan oppnås ved hjelp av ekstrusjon, eller som et alternativ ved hjelp av langsgående folding av et bånd og buttsveising av dettes kanter.

Den vanntette, ledende kappe 22 er dekket av minst én kappe 23 som er fremstilt f.eks. av et ekstrudert, termoplastisk materiale, såsom polyetylen, polypropylen eller et annet materiale som utfører samme funksjon.

På fig. 2 er det vist et tverrsnitt av en kabel ifølge oppfinnelsen i hvilken det rundt den optiske kjerne 10 (konst-ruert som på fig. 1) er anordnet en sentral, rørformet del 14 som omfatter et antall segmenttråder 15 som ligger utenfor det foretrukne antall på fra tre til fem. Nærmere bestemt er de segmenttråder 15 som er vist på fig. 2, som et eksempel seks i antall.

For å sikre udeformerbarheten av den sentrale, rør-formede del 14 som utsettes for radiale trykk som belaster segmenttrådene 15, er disse forsynt med forbindelses- og antiglidningsanordninger i forhold til de tilstøtende segmenttråder. Disse forbindelsesanordninger (se henvisningstallet 24) kan f.eks. være dannet av en profil som er til stede på den ene flanke av hver segmenttråd 15, og som er slik at den passer sammen med en passende sliss som er til stede på den ved siden av beliggende flanke på den tilstøtende segmenttråd.

Metallbåndene 18 i et respektivt lag 16 (17) er skruelinjeviklet på en slik måte at de periferisk tilstøtende bånd 18 ligger atskilt fra hverandre. Mellomrommet 25 mellom et metallbånd 18 og det nærmest tilgrensende metallbånd tillater en lettere behandling av kabelen, samtidig som det tillater en sikker legging av kabelen på betydelige dybder.

Mellomrommet 25 mellom to metallbånd 18 i et respektivt lag 16 (17) er fortrinnsvis forskjøvet i forhold til mellomrommet mellom de to tilsvarende, tilstøtende metallbånd i laget enten over eller under.

Bredden av metallbåndene tillater fordeling av de krefter som virker på disse, både trekkreftene som virker under disses strekking, og de krefter som virker radialt på grunn av det hydrostatiske trykk, langs underliggende overflater som er tilstrekkelig utstrakt til å tillate en pålitelig, elastisk reaksjon av kabelstrukturen.

De mellomrom som er til stede mellom de langstrakte elementer 15 i den sentrale, rørformede del 14, mellomrommene i hulrommet inne i sistnevnte for opptakelse av den optiske kjerne 10, og mellomrommene mellom metallbåndene 18 og både over og under disse, er fylt med et vannblokkerende fyllstoff. Dette har som formål å hindre en eventuell langsgående vandring av vann som kunne trenge inn som følge av en eventuell lekkasje i selve den vanntette lederkappe.

Et fyllstoff kan være av fett-typen (f.eks. et silikonfett), men det kan også være et materiale som har tendens til å svelle ved nærvær av vann, og som på denne måte er i stand til å danne en barriere mot vannfremtrengning.

I en ytterligere foretrukket utførelse kunne fyllstoffet også utgjøres av et stoff som i seg selv kombinerer fyllende og smørende egenskaper, såsom en organisk olje som tillater forbedring av glidningen når en eventuell trekking opptrer mellom selve metallbåndene 18, eller i forhold til segmenttrådene 15, og som således i ikke ubetydelig grad bidrar i retning av å forbedre kabelens fleksibilitet.

På begge tegningsfigurer er det vist undervannskabler

hvor den optiske kjerne 10 for enkelhets skyld er vist å bestå

av en metallstang 11 som er omgitt av et antall optiske fibrer 12, idet hver optisk fiber 12 er innesluttet i en klebende kappe 13. Man må imidlertid være klar over at den optiske kjerne kan realiseres på hvilken som helst annen passende måte. Den kunne f.eks. bestå av optiske fibrer som er løst innesluttet i en plastkappe, med eller uten fyllstoffer. Videre kunne den bestå

av et motstandsdyktig element som er forsynt med skruelinjefor-

mede spor som opptar optiske fibrer som er blanke eller ellers innesluttet, løst eller tett, i en kappe.

Claims (9)

1. Fiberoptisk undervannskabel for telekommunikasjonsformål, omfattende en optisk kjerne (10) som inneholder én eller flere optiske fibrer (12) som er anbrakt innenfor en sentral, rørformet del (14) som utgjøres av langstrakte metallelementer (15) av hvilke hvert har et tverrsnitt som nærmer seg en ringsektor, idet den sentrale, rørformede del (14) er omgitt av metallbånd (18) for å danne minst ett lag (16, 17), idet dette er omgitt av minst én vanntett, ledende kappe (22) og av minst én isolerende kappe (23), idet metallbåndene (18) er trekkraftbestandige og har firkantet tverrsnitt, idet deres radiale sider (20, 20') er mindre enn de andre to motsatte sider (21, 21'), KARAKTERISERT VED at metallbåndene (18) er skruelinjeviklet rundt den sentrale, rørformede del (14), idet hvert metallbånd (18) er periferisk atskilt fra de tilstøtende bånd ved hjelp av mellomrom (25). 2. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 1, KARAKTERI-

SERT VED at den omfatter et antall lag (16, 17) av de nevnte metallbånd (18), og at mellomrommene (25) mellom tilstøtende metallbånd (18) i det samme lag er forskjøvet i forhold til mellomrommene mellom tilsvarende, tilstøtende metallbånd (18) i det lag som er beliggende umiddelbart over eller under det førstnevnte lag.

3. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at den sentrale, rørformede del (14) omfatter et antall på fra tre til fem langstrakte metallelementer (15) med tverrsnitt som nærmer seg en ringsektor.

4. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at den sentrale, rørformede del (14) omfatter et antall langstrakte metallelementer (15) med tverrsnitt som nærmer seg en ringsektor, idet disses antall ligger utenfor intervallet på fra tre til fem, idet hvert langstrakt metallelement (15) er forsynt med anordninger (24) for å forbinde det med de tilstøtende metallelementer.

5. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at forbindelsesanordningene (24) består av en profil som er til stede på den ene av metallelementenes flanker og som er egnet til å passe sammen med en tilsvarende sliss som er anordnet på den motstående, radiale flanke av det tilstøtende metallelement.

6. Fiberoptisk undervannskabel ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at mellomrommene som er til stede henholdsvis mellom de langstrakte metallelementer (15) i den sentrale, rørformede del (14), inne i kjernen som rommer de optiske fibrer, og utenfor kjernen, såvel som mellom metallbåndene (18) og også over og under disse, er fylt med et vannblokkerende fyllstoff.

7. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at fyllstoffet er et silikonfett.

8. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at fyllstoffet er et materiale som sveller ved nærvær av vann.

9. Fiberoptisk undervannskabel ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at fyllstoffet er en organisk olje som også har smørende egenskaper.