SE462005B - Submarin telekabel avsedd foer stora djup - Google Patents

Description

462 005 2 10 15 20 25 30 35 kända submarina fiberoptiska telekablarna gör kablarna i sig känsliga för faran att förblinda de optiska fibrerna beroende på de större möjligheterna för att väte, som kommer från metallen, kan komma i kontakt med de optiska fibrerna och förorsaka de nu angivna förblindníngsfenomenen.

Brittiskt patent 2 021 282 och australiskt patent 74 368/81 omfattar kända fiberoptiska submarina kablar som är försedda med en metallanordning som är motståndskraftig mot mekaniska påkänningar, som anger kabelns flerdubbla op- tiska fibrer, som är anordnade runt en central kärna inne- sluten i ett vattentätt metallhölje och följaktligen lider av ovan angivna nackdelar.

Redogörelse för uppfinningen Den föreliggande uppfinningen har till ändamål att förverkliga submarina fiberoptiska telekablar vilka är fria från sammanbrottsriskerna geaom undvikande av metallarmeringar, som är motståndskraftiga mot mekaniska påkänningar runt zonen som upptas av de optiska fibrerna. Detta uppnås med de särdrag som kännetecknar uppfinningen enligt efterföljande patentkrav 1.

Härigenom nedbringas kabelvikten liksom förblindningsrisken för de optiska fibrerna och kabelns flexibilitet optimeras.

Ett täckskikt av plast kan anordnas på det kompakta antitorsionsbandet som bildar kabelarmeringen och det är tätt förbundet med den senare utan att lämna några fria utrymmen.

I detta fall är rören lindade på täckskiktet av plast och det första skiktet av plast på kabeln är pålagt täckskiktet och rören, varvid den radiellt innersta ytan på det första skiktet har en komplementär form med avseende på ytan för täckskikts- och rörenheten så att varje fritt utrymme är fyllt med mate- rial på det första skiktet.

I den föreliggande beskrivningen avser termen okompri- merbar fluid vätskesubstanser, som företrädesvis är viskösa och även har hög viskositet, med undantag för gas.

Armeringen, som är anordnad på den radiellt innersta delen av kabeln och utgörs av ett kompakt antitorsionsband, är dimensionerad att motstå i huvudsak alla dragpåkänningar som påförs kabeln under dess utläggning. Dessutom kan kabelarme- ringen omfatta ett längsgående metallelement med hög elektrisk ledningsförmåga för att mata möjliga optoelektroniska signal- 462 005 3 repeterare för signalerna som överförs av de optiska fibrerna förlagda utmed kabeln.

Föredragna utföringsformer Den föreliggande uppfinningen kommer att förstås bättre vid genomgång av den följande detaljerade beskrivningen, som ges i samband med skyddsomfånget icke begränsande exempel och under hänvisning till bifogade ritning, där fig. 1 visar ett snitt genom en submarin fiberoptisk telekabel enligt den föreliggande uppfinningen, fig. 2 visar ett förstorat delsnitt av kabeln enligt fig. 1 och fig. 3 visar i ett förstorat delsnitt en alternativ ut- föringsform.

Fig. 1 återger i tvärsnitt en submarin fiberoptisk tele- kabel enligt den föreliggande uppfinningen, som är speciellt lämpad för att utläggas på stort djup, varvid härmed avses djup som är större än 1000 meter.

Såsom framgår av fig. 1 från centrum och utåt upp- visar kabeln en armering 1 förlagd till och ockuperar den radiellt innersta delen av kabeln. Armeringens 1 axel samman- faller med kabelns axel och armeringen är planerad och där- för uppvisande en storlek så att den motstår i huvudsak alla dragpåkänningar på kabeln under dess utläggning.

Armeringen utgörs av ett kompakt antitorsionsband utformad av ett flertal skruvlindade trådar 2 anordnade i överlappande koaxiella skikt, där trådarnas lindningsrikt- ning inom ett skikt är motsatt den för de närliggande skikten.

Trådarna 2 är utformade av material med mycket stort mekaniskt motstånd, exempelvis av stål eller alternativt ett material som hjar ett mekaniskt motstånd som är jämförbart med stålets såsom aromatisk polyamid eller kolfibrer, vilket i så fall reducerar kvantiteten metall som ingår i kabeln.

Samtliga utrymmen 3 som föreligger bland trådarna är fyllda med en praktiskt taget okomprimerbar vätska, såsom exempelvis en petroleumgelé, silikonfett eller lik- nande.

Trådarna 2 kan dessutom, om de är av stål, ha tvärsnittsformer för att reducera utrymmena bland trådarna till ett minimum, exempelvis trapetsformiga. Z-formade eller liknande. 462 10 15 20 25 30 35 005 Ett täckskikt H av plast är anordnat runt armeringen 1 och utgörs exempelvis av en polyolefin såsom polyetylen eller polyvinylklorid, nylon eller liknande plastmaterial med låg termisk expansionskoefficient. Täckskiktet U är tätt anbringat på bandet som bildar armeringen 1 för att ej lämna några fria mellanrum.

På täckskiktets U cylindriskt formade.yta 5, som har cirkulärt tvärsnitt, är ett antal rör 6 av plast eller metall spiralformigt pålindade, vilka rör är fyllda med en praktiskt taget okomprimerbar vätska, såsom petroleumgelé, silikonfett eller liknande, liggande och innesluter åtminstone en löst optisk fiber 7.

Varje rörs väggtjocklek beror på storleken av ut- rymmen som icke är fyllda med okomprimerbar vätska, vilken av någon anledning skulle kunna finnas i röret. Faktum är aü:ett rör som icke fullständigt är fyllt med okomprimerbar vätska orsakar att röret i sig får ett mekaniskt motstånd mot radiella komprimeringskrafter som är större ju mindre det stöd är som kan ges till rörets innervägg av den okompri- merbara vätskan.

Alternativt är utrymmet mellan rörets inneryta, om detta är av plast, och den optiska fibern är helt fyllt av ett plastmaterial som är detsamma som eller skiljer sig från det som bildar röret. De spiralformigt lindade rören 6 på täckskiktet 4 av plast är lämpligen åtskilda från varandra, exempelvis är de åtskilda med lika stora avstånd från var- andra och såsom klart framgår av fig. 2 så sker kontakten mellan rören 6 och ytan 5 på skiktet 4 längs linjen 8.

Enligt en alternativ utföringsform, som framgår av fig. 3, är täckskiktets 4 radiellt yttersta yta 5 försedd med fördjupningar 9 med en spiralformig bana, vars tvärsnitt har en kurvradie som är lika med den för rörens 6 yttre yta men ett djup av sådana dimensioner som är klart mindre än tvärsnittsdimensionerna på rören 6 för att enbart ha en sta- biliserande verkan då rören 6 är i läge på skiktets H yta 5.

I denna situation kommer rören 6 med en mindre del av sin ytteryta i kontakt med ytan 5 längs hela ytan på fördjup- ningarna 9. 10 15 20 25 30 35 462 005 På rören 6, som täcker skiktet H föreligger ett första skikt 10 av plast som erhålles genom sprutning.

Plastskiktet 10 utgörs exempelvis av en polyolefin såsom polyetylen eller polyvinylklorid, nylon och liknande mate- rial med låg expansionskoefficient och dess radiellt innersta yta har en form som är komplementär till ytan på enheten med täckskiktet H/rören 6 på vilken detta skikt strängsprutas.

Följaktligen följer skiktets 10 radiellt innersta yta helt formen på de ytor som är fria från inbördes kontakt mellan rören 6 och täckskiktet H. På så sätt är varje mellanrum mellan rören 6 fullständigt fyllt med det första plast- skiktet 10.

Såsom visas i fig. 1 föreligger ett vattentätt metallhölje 11 på det första skiktet 10 och i tät anslutning till detta skikts radiellt yttersta yta. Metallhöljet 11 har enbart en vattentätande funktion och fungerar icke, och får i praktiken ej fungera, som armering för kabeln med mot- ståndskraft mot påkänningar varken i längsgående eller i tvärgående riktning.

Metallhöljet 11 har en tjocklek av exempelvis några tiondels millimeter. I allmänhet bestämmes metallhöljets 11 minimitjocklek-av konstruktionsskäl och denna tjocklek för- blir huvudsakligen konstant oavsett det djup som kabeln lägges på. Metallhöljet 11, exempelvis av aluminium, kan er- hållas genom strängsprutning på det första skiktet 10.

Alternativt kan metallhöljet 11 erhållas gznom längs- gående pålindning av metallband, exempelvis av aluminium, på det första skiktet 10 och i direkt kontakt med dettas radiellt yttersta yta så att bandets längsgående kanter placeras i inbördes kontakt med varandra och hoplödes eller om de längsgående kanterna överlappar varandra tätas de mot varandra med asfalt eller liknande.

Runt det vattentäta höljet 11 är ett tredje skikt 12 av plast anordnat, exempelvis en polyolefin såsom poly- etylen. Andra skikt, som ej återges i fig. 1, kan anordnas på skiktet 12, såsom exempelvis ett antiskeppsmaskskydd av känt slag, men icke något av dessa skikt får i praktiken 462 005 med sin närvaro utöva ett mekaniskt motstånd i form av en armering för kabeln.

På detta sätt saknar en submarin fiberoptisk tele- kabel enligt uppfinningen varje radiell yttre armering, 5 som skulle utöva mekaniskt motstånd och omge den zon där op- tiska fibrer föreligger, och sålunda även utanför det vatten- täta metallhöljet 11.

I en alternativ utföringsform som icke visas i figu- rerna skiljer sig den submarina fiberoptiska telekabeln 10 enligt den föreliggande uppfinningen från den ovan beskrivna och illustrerade enbart i frånvaron av täckskikt av plast runt det kompakta antitorsionsbandet, som är fyllt med en praktiskt taget okomprimerbar vätska. Enligt denna alterna- tiva utföringsform är rören, som är fyllda medokomprimerbar 15 vätska och löst inrymmer minst en optisk fiber, spiral- formigt lindade på det kompakta antitorsionsbandet,som bil- dar armeringen och därför står i direkt kontakt med denna.

I detta utförande är kabelns första skikt av plast 20 sprutat på den enhet som bildas av armeringen och rören.

Följaktligen har detta första skikts radiellt innersta yta en komplementär form till ytan på armerings/rörenheten, varvid varje mellanrum är fyllt med det första skiktets material.

Som ett ytterligare alternativ (ej visat) till de 25 ovan beskrivna utföringsformerna av en kabel enligt den föreliggande uppfinningen kan armeringen omfatta ett lång- sträckt metalliskt element med stor elektrisk ledningsför- måga varigenom en elektrisk parallellkopplad ledare erhålles för att mata de optoelektroniska förstärkarna för signalerna 30 som överförs av de optiska fibrerna som är anordnade längs kabeln, varvid den andra ledaren utgörs av metallhöljet. Exempelvis utgörs det långsträckta metalliska elementet med stor elektrisk ledningsförmåga av minst en tillhörande koppartråd som då kan vara inlagd i eller lindad runt det band som 35 utgör armeringen 2.

Av den ovan givna beskrivningen avnågra utförings- former av den submarina fiberoptiska telekabeln enligt upp- finningen och av nedan följande kommentarer bör det inses att man medelst denna kabel uppnår de ändamål som avses. 10 15 20 25 30 35 462 005 I en submarin fíberoptisk telekabel enligt den föreliggande uppfinningen är den enda mekaniskt motstånds- kraftiga armeringen i kabeln koncentrerad till kabelns radiellt innersta zon i form av ett kompakt antitorsionsband, vars axel sammanfaller med axeln för kabeln och denna arme- ring är dimensionerad till att motstå praktiskt taget alla påkänningar som kabeln utsättes för under dess utläggning.

Detta innebär en reducering tillett minimum av armerings- motståndet mot mekaniska påkänningar som uppkommer i en submarin fíberoptisk telekabel.

Eftersom samtliga utrymmen mellan de trådar som bildar armeringen dessutom är fyllda med en praktiskt taget okomprimerbar vätska och eftersom de rör som löst inzynmwr de optiska fibrerna är fyllda med ett material eller en vätska som är praktiskt taget okomprimerbar, så föreligger ej några substansfria utrymmen i den submarina fiberoptiska telekabeln enligt den föreliggande uppfinningen med undan- tag för möjligen mycket små håligheter som är oundvikliga vid tillverkningen av själva kabeln.

För större säkerhet kan dessutom rören, som är fyllda med den praktiskt taget okomprimerbara vätskan och löst inrymmer de optiska fibrerna, ha en sådan tjocklek att de får en mekaniskt motstånd mot radiella komprimerings- påkänningar från den möjliga risken som råder i att rören icke är fullständigt fyllda med nämnda vätska.

Tack vare ovan angivna kännetecken har det befunnits att en kabel enligt den föreliggande uppfinningen ej är utsatt för sammanbrottsrisker på grund av komprimerings- påkänningar i radiell riktning under hydrostatisk tryckpå- verkan vilket värde trycket och därmed förläggningsdjupet än har. Detta medger att man kan undvika att omge den kabel- zon där det föreligger optiska fibrer med mekaniskt motstånds- kraftig armering, vilket fram till nu ansetts vara absolut nödvändigt för att undvika sammanbrott i kabeluppbyggnaden.

Med andra ord, i en submarin fíberoptisk telekabel enligt den föreliggande uppfinningen har man förvånansvärt lyckats med kombinationen av att med en mekaniskt minimalt motstånds- 462 005 10 15 20 25 30 35 kraftig konstruktion uppnå maximalt motstånd mot mekaniska påkänningar, vilket fram till nu ansetts omöjligt att ernå för kablar av detta slag. förverkligandet av det vattentäta höljet på kabeln medelst ett metalliskt skikt orsakas av det faktum att en- bart med ett metalliskt material är det möjligt att erhålla en impermeabilitet, men det metalliska skiktet som bildar höljet på kabeln enligt daïföreliggande uppfinningen upp- visar möjligaste minimitjocklek i överensstämmelse med dess kon- struktionsförutsättningar och ändras ej med de olika djup på vilka kabeln måste läggas. Följaktligen utgör ej heller metallhöljet i praktiken någon mekaniskt motståndskraftig arme- ring på kabeln.

En optimering av kabelflexibiliteten erhålles dess- utom tack vare att hela den mekaniskt motståndskraftiga armeringen har koncentrerats till den radiellt innersta zonen av kabeln i form av ett band med en sådan dimension att det motstår alla påkänningar under utläggningen, vilket band har en axel som sammanfaller med kabelns längdaxel vilken såsom är känt utgör den neutrala axeln vid böjpåkänningar.

Efter att sålunda ha producerat kvantiteten metall . per löpmeter av kabeln till ett minimum erhålles förutom en minimal vikt, vilket underlättar~utläggningsfunktionen, mindre risk för att väte skall bortgå från det metalliska materialet och komma i kontakt med de optiska fibrerna. Följ- aktligen är risken för att de optiska fibrerna skall för- blindas på grund av vätepåverkan reducerad till minimum.

Slutligen medger användningen av en elektrisk ledare parallellt med metallarmeringen i en kabel enligt den före- liggande uppfinningen en förbättring av armeringens lednings- förmåga och att den kan användas för matning av de opto- elektroniska förstärkarna för signalerna som överförs av de optiska fibrerna, varvid metallhöljet kan tilldelas funk- tionen av returledare i stället för havet som omger kabeln.

På detta sätt utövas den dielektriska funktionen av plast- materialet som inlagts mellan armeringen och metallhöljet och icke av det skikt av plast som täcker metallhöljet. Härav 10 462 005 följer att plasten som täcker höljet, som oundvikligen ut- sättes för havspåverkan, ej är utsatt för elektriska_på- känningar såsom vid de kända kablarna och följaktligen de elektrokemiska fenomenen som leder till bildning av så kal- lade vattenträd i detta skikt och eventuell korrosion i själva metallhöljet undvikes. Även om vissa utföringsformer har illustrerats och beskrivits bör det inses att den föreliggande uppfinningen i sig även innefattar alternativa utföringsformer, vilka fackmannen pâ området kan härleda ur föreliggande presenta- tion.

Claims (7)

10 462 005 PATENTKRAV

1. , Submarin telekabel avsedd för stora djup och omfat- tande en armering (1) förlagd i kabelns radiellt innersta läge, varvid armeringens axel sammanfaller med kabelaxeln och armeringen innefattar ett antitorsionsband av enskilda trådar (2) samt omges av ett flertal rör (6) som är spiral- formigt förlagda på armeringens yttre yta på inbördes av- stånd till varandra, vilka rör vardera löst inhyser åt- minstone en optisk fiber (7), och ett plastskikt (10) om- ger rören och armeringen samt är i sin tur omgivet av ett vattentätt metallhölje (11) i kontakt med plastskiktet, k ä n n e t e c k n a d av att huvudsakligen okomprimerbar fluid utfyller dels varje utrymme (3) inuti armeringen (1) och mellan de denna bildande trådarna (2) och dels utrymmet inuti rören (6) runt de optiska fibrerna (7), varvid plast- skiktet (10) anligger mot rören och armeringen så att det utfyller mellanrummen mellan rören, samt av att armeringen (1) i sig har tillräcklig draghållfasthet för att motstå de dragpåkänningar som uppkommer vid kabelutläggning och upptagning, varvid kabeln helt saknar materialfria tomrum och yttre armering utanpå det vattentäta metallhöljet (11) som är motståndskraftigt mot det hydrostatiska trycket.

2. Telekabel enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k- n a d av ett täckskikt (4) av plast som är anordnat runt och i kontakt med det band av enskilda trådar (2) som bildar armeringen (1), varvid rören (6) anligger mot täckskiktet.

3. Telekabel enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a d av att armeringens (1) trådar (2) är av stål.

4. Telekabel enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a d av att armeringens (1) trådar (2) utgörs av aromatisk polyamid.

5. Telekabel enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a d av att armeringens (1) trådar (2) utgöres av kolfiber.

6. Telekabel enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a d av att armeringen (1) omfattar en ledare med en elektrisk ledningsförmåga som är större än den för tråd- arna (2).

7. Telekabel enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k- n a d av att ledaren är av koppar. Ü 14