3144
Кабелі зв'язку трансоцейського підводного човна
Привіт знову, Hubr.
Вчора я опублікував статтю про те, що Google прокладає власний волоконно-оптичний кабель зв'язку на дні Тихого океану, який з'єднає дані компанії в Орегоні, США з Японією. Здавалося б, це величезний проект вартістю $ 300 млн і довга 10000 км. Однак, якщо ви занурте трохи більш глибоким, це стає зрозуміло, що цей проект є видатним тільки тому, що це буде зроблено одним медіа гігантом для особистого використання. Вся планета вже щільно заплутана в кабельах зв'язку і є набагато більше під водою, ніж вона здається на перший погляд. Зацікавився в цій темі, я підготував загальний освітній матеріал для цікавого.
Походження міжконтинентального зв’язку. Практика укладання кабелю через океан датується XIX ст. За даними Вікіпедії, перші спроби підключення двох континентів були зроблені в 1847 році. Не до 5 серпня 1858 р. з'єднання між Великою Британією та Сполученими Штатами було успішно підключено трансатлантичний телеграф-кабель. Припустимо, що причина стала порушенням гідроізоляції кабелю і її подальшої корозії і розриву. У 1866 році було створено стабільне з’єднання між Старими та Новими Світами. У 1870 році кабель був закладений до Індії, зв'язавшись з Лондоном і Bombay безпосередньо. У цих проектах взяли участь деякі з кращих розумів і індустріологів часу: Вільям Томсон (майбутнє велике Господиня Кельвін), Чарльз Припняк, брати Siemens. Як бачимо, майже 150 років тому люди активно займалися створенням тисяч кілометрів ліній зв'язку. І прогрес, звичайно, не зупинився там. Однак телефонний сервіс з Америкою був створений тільки в 1956 році, а робота тривала майже 10 років. Деталі про укладання першого трансатлантичного телеграфу та телефонного кабелю можна знайти в книзі Артура С. Кларке «Голос по океану».
Безсумнівно цікавим є прямий пристрій кабелю, який буде працювати на глибині 5-8 кілометрів включно.
Слід розуміти, що глибоководний кабель повинен мати такі основні характеристики:
Робоча частина кабелю ми розглядаємо, і великими, не відрізняється від звичайної оптики. Вся сутність глибоководних кабелів полягає в тому, щоб захистити цю дуже робочу частину і максимізувати її життя, так як можна побачити з схеми на правому. Розглянемо всі елементи дизайну.
Поліетилен Зовнішній традиційний шар ізоляції кабелю. Цей матеріал є відмінним вибором для прямого контакту з водою, оскільки він має такі властивості:
Стійкість до дії води, не реагує на луки будь-якої концентрації, з розчинами нейтральних, кислотних і базових солей, органічних і неорганічних кислот, навіть з концентрованими сірчаною кислотою.
Світовий океан містить, фактично всі елементи періодичного столу, і вода є універсальним розчинником. Використання такого поширеного матеріалу в хімічній промисловості як поліетилен логічно і виправдано, так як в першу чергу необхідно для інженерів виключити реакцію кабелю і води, тим самим уникнути його руйнування під впливом навколишнього середовища. Поліетилен використовується як ізоляційний матеріал під час укладання перших міжконтинентальних телефонних ліній в середині XX століття.
Однак завдяки своїй пористій структурі поліетилен не може забезпечити повну гідроізоляцію кабелю, тому переходимо на наступний шар.
Милар-фільм. - синтетичний матеріал на основі поліетилену терафтату. Має такі властивості:
Не має запаху, без смаку. Прозорий, хімічно неактивний, з високими бар'єрними властивостями (включаючи багато агресивних середовищ), стійкий до розриву (10 разів міцніше поліетилену), знос, удар. Поштаря (або в СРСР Лавран) широко використовується в промисловості, упаковці, текстилі, космічній промисловості. Вони навіть роблять намети з неї. Однак використання цього матеріалу обмежується багатошаровими плівками внаслідок усадки при зварюванні тепла.
Після шару Милар-плівки можна знайти арматура кабелю різна потужність, в залежності від заявлених характеристик продукту і його призначення. В основному, потужна сталева коса використовується для забезпечення достатності кабелю і міцності, а також протидії агресивним механічним впливам ззовні. За деякими, що блукають мережу, EMP, що випромінює з кабелів, може змащувати акули, які зарубати кабелі. Також на великих глибинах кабель просто укладений на дно, не копаючи траншею і його можна зачепити рибними суднами з їх передачою. Для захисту від таких ефектів кабель посилений сталевою косою. Сталевий дріт, що використовується в армуванні, попередньо оцинкований. Кабельне посилення може відбуватися в декількох шарах. Головне завдання виробника при цій операції - однорідність сили під час обмотки сталевого дроту. З подвійним армуванням відбувається замотування в різних напрямках. Якщо баланс не спостерігається під час цієї операції, кабель може спонтанно перекручуватися в спіраль, утворюючи петлі.
В результаті цих заходів маса лінійного кілометра може досягати декількох тонн. «Чому не легкий і міцний алюміній?» багато запитати. Проблема полягає в тому, що в повітрі алюміній має стійкий фільм оксиду, але при контакті з морською водою цей метал може ввести в інтенсивну хімічну реакцію з зміщенням іонів водню, які мають детриментальну дію на частину кабелю, для якого все було розпочато - клітковина. Саме тому вони використовують сталь.
Алюмінієвий водний бар'єр, або шар алюмінієвого поліетилену використовується в якості наступного шару гідроізоляції і кабельного з'єднання. Алюмінополіетилен - це поєднання фольги алюмінієвої та поліетиленової плівки, з'єднаної шаром клею. Розгортання може бути одностороннім або двостороннім. На масштабі всього дизайну алюмінієвий поліетилен виглядає практично непомітно. Товщина плівки може відрізнятися від виробника до виробника, але, наприклад, одного з виробників в РФ, товщина кінцевого продукту становить 0,15-0.2 мм з одностороннім приклеюванням.
Полікарбонатний шар Вживати знову, щоб посилити структуру. Легкий, міцний і стійкий до тиску і удару, матеріал широко використовується в повсякденних продуктах, наприклад, в велосипедних і мотоциклних шоломах, також використовується як матеріал при виготовленні об'єктивів, компакт-дисків і освітлювальних виробів, версія аркуша використовується в будівництві як світло передає матеріал. Має високий коефіцієнт теплового розширення. Також використовується в виробництві кабелів.
Мідь або алюмінієва трубка Він входить до складу кабелю і служить для його щитування. Безпосередньо в цьому дизайні укладають інші мідні труби з волоконно-оптичним всередині. Залежно від конструкції кабелю може бути кілька труб і вони можуть переплетені різними способами. Нижче наведено чотири приклади організації кабельного ядра:
Покладання оптичних волокон в мідних трубах, які заповнюють гідрофобним тиксотропним гелем, і металеві елементи конструкції використовуються для організації дистанційного живлення проміжних регенераторів - пристрої, які відновлюють форму оптичного імпульсу, які, пропагуючи через клітковину, проходять спотворення.
У розрізі ви отримуєте щось схоже:
Особливістю виробництва оптичних глибоководних кабелів є те, що найчастіше вона розташована біля портів, максимально наближена до морського берега. Однією з основних причин такого розміщення є те, що лінійний кілометр кабелю може досягати маси декількох тонн, а також зменшити необхідну кількість вошей під час процесу укладання, виробник прагне зробити кабель якомога довше. Звичайна довжина для такого кабелю становить 4 км, що може призвести до близько 15 тонн маси. Як видно з вищезгаданих, перевезення таких глибоководних бухт не є найпростішим логістичним завданням для наземного транспорту. Звичайні для обмотки кабелів, дерев'яні барабани не витримують масу, яка описана раніше і для транспортування OK на землі, наприклад, ви повинні викласти всю довжину конструкції «витяг» на парних залізничних платформах, щоб не пошкодити волокна всередині конструкції.
Здавалося б, що має такий потужний продукт на вигляд, можна навантажувати його на кораблі і відварити його в море. Реальність трохи відрізняється. Покладання кабельного маршруту є тривалим і трудомістким процесом. Маршрут повинен бути, звичайно, економічно ефективний і безпечний, так як використання різних способів захисту кабелю призводить до збільшення вартості проекту і збільшує термін окупності. У разі укладання кабелю між різними країнами необхідно отримати дозвіл на користування прибережними водами конкретної країни, необхідно отримати всі необхідні дозволи та ліцензії на проведення кабельних робіт. Після цього геологорозвідувальні дослідження, оцінка сейсмічної активності в області, вулканізм, ймовірність підводних земель Метеорологічні прогнози також відіграють важливу роль, щоб терміни не порушували. Під час геологічного дослідження маршруту враховується широкий спектр параметрів: глибина, нижня топологія, щільність грунту, наявність сторонніх предметів, таких як булери, або сонячні кораблі. Можливе відхилення від оригінального маршруту також оцінюється, тобто можливе подовження кабелю і збільшення вартості і тривалості роботи. Тільки після проведення всієї необхідної підготовчої роботи може бути завантажений на суднах кабель і запускати кладку.
Насправді, з хіфа, процес укладання стає надзвичайно чітким.
Прокладка волоконно-оптичного кабелю уздовж морського / окенського поверху проходить безперервно з точки А до точки Б. Кабелі укладають в бухти на суднах і перевозять на місце спуску до дна. Ці бухти виглядають так:
Якщо ви думаєте, що це занадто мало, подивіться на це фото:
Після того, як судно йде в море, залишається тільки технічна сторона процесу. Команда шарів з використанням спеціальних машин виводить кабель на певну швидкість і, зберігаючи необхідний натяг кабелю через рух судна, переміщається по попередньо пропаленому маршруту.
Це виглядає так з зовнішньої сторони.
У разі виникнення будь-яких проблем, розривів або пошкоджень на кабельі передбачені спеціальні анкери, що дозволяють піднімати її на поверхню і ремонтувати проблемну секцію лінії.
І, як результат, завдяки всім цим, ми можемо комфортно і при високій швидкості дивитися фотографії і відео з котами з усього світу в Інтернеті.
У коментарях до статті про проект Google, користувач Lux_In_Tenebris надав список цікавої літератури на цій темі, можливо, хтось буде її потребувати.
YoMan також забезпечив посилання на відео про кораблі для укладання кабелю Tyco, дякую вам.
Шановні читачі. У статті виключно загальна освіта. Якщо у вас є щось сказати на цій темі, щоб додати або виправити – я буду щасливим. Будь ласка, зв'яжіться з нами
Джерело: habrahabr.ru/post/228415/
Вчора я опублікував статтю про те, що Google прокладає власний волоконно-оптичний кабель зв'язку на дні Тихого океану, який з'єднає дані компанії в Орегоні, США з Японією. Здавалося б, це величезний проект вартістю $ 300 млн і довга 10000 км. Однак, якщо ви занурте трохи більш глибоким, це стає зрозуміло, що цей проект є видатним тільки тому, що це буде зроблено одним медіа гігантом для особистого використання. Вся планета вже щільно заплутана в кабельах зв'язку і є набагато більше під водою, ніж вона здається на перший погляд. Зацікавився в цій темі, я підготував загальний освітній матеріал для цікавого.
Походження міжконтинентального зв’язку. Практика укладання кабелю через океан датується XIX ст. За даними Вікіпедії, перші спроби підключення двох континентів були зроблені в 1847 році. Не до 5 серпня 1858 р. з'єднання між Великою Британією та Сполученими Штатами було успішно підключено трансатлантичний телеграф-кабель. Припустимо, що причина стала порушенням гідроізоляції кабелю і її подальшої корозії і розриву. У 1866 році було створено стабільне з’єднання між Старими та Новими Світами. У 1870 році кабель був закладений до Індії, зв'язавшись з Лондоном і Bombay безпосередньо. У цих проектах взяли участь деякі з кращих розумів і індустріологів часу: Вільям Томсон (майбутнє велике Господиня Кельвін), Чарльз Припняк, брати Siemens. Як бачимо, майже 150 років тому люди активно займалися створенням тисяч кілометрів ліній зв'язку. І прогрес, звичайно, не зупинився там. Однак телефонний сервіс з Америкою був створений тільки в 1956 році, а робота тривала майже 10 років. Деталі про укладання першого трансатлантичного телеграфу та телефонного кабелю можна знайти в книзі Артура С. Кларке «Голос по океану».
Безсумнівно цікавим є прямий пристрій кабелю, який буде працювати на глибині 5-8 кілометрів включно.
Слід розуміти, що глибоководний кабель повинен мати такі основні характеристики:
- Можливість
- Будьте водонепроникними (одноразово!)
- Витримує величезний тиск водних мас на себе
- Має достатню міцність для монтажу та експлуатації
- Кабельні матеріали повинні бути вибрані так, щоб при механічних змінах (покладання кабелю під час роботи / укладання, наприклад) його продуктивність не змінюється.
Робоча частина кабелю ми розглядаємо, і великими, не відрізняється від звичайної оптики. Вся сутність глибоководних кабелів полягає в тому, щоб захистити цю дуже робочу частину і максимізувати її життя, так як можна побачити з схеми на правому. Розглянемо всі елементи дизайну.
Поліетилен Зовнішній традиційний шар ізоляції кабелю. Цей матеріал є відмінним вибором для прямого контакту з водою, оскільки він має такі властивості:
Стійкість до дії води, не реагує на луки будь-якої концентрації, з розчинами нейтральних, кислотних і базових солей, органічних і неорганічних кислот, навіть з концентрованими сірчаною кислотою.
Світовий океан містить, фактично всі елементи періодичного столу, і вода є універсальним розчинником. Використання такого поширеного матеріалу в хімічній промисловості як поліетилен логічно і виправдано, так як в першу чергу необхідно для інженерів виключити реакцію кабелю і води, тим самим уникнути його руйнування під впливом навколишнього середовища. Поліетилен використовується як ізоляційний матеріал під час укладання перших міжконтинентальних телефонних ліній в середині XX століття.
Однак завдяки своїй пористій структурі поліетилен не може забезпечити повну гідроізоляцію кабелю, тому переходимо на наступний шар.
Милар-фільм. - синтетичний матеріал на основі поліетилену терафтату. Має такі властивості:
Не має запаху, без смаку. Прозорий, хімічно неактивний, з високими бар'єрними властивостями (включаючи багато агресивних середовищ), стійкий до розриву (10 разів міцніше поліетилену), знос, удар. Поштаря (або в СРСР Лавран) широко використовується в промисловості, упаковці, текстилі, космічній промисловості. Вони навіть роблять намети з неї. Однак використання цього матеріалу обмежується багатошаровими плівками внаслідок усадки при зварюванні тепла.
Після шару Милар-плівки можна знайти арматура кабелю різна потужність, в залежності від заявлених характеристик продукту і його призначення. В основному, потужна сталева коса використовується для забезпечення достатності кабелю і міцності, а також протидії агресивним механічним впливам ззовні. За деякими, що блукають мережу, EMP, що випромінює з кабелів, може змащувати акули, які зарубати кабелі. Також на великих глибинах кабель просто укладений на дно, не копаючи траншею і його можна зачепити рибними суднами з їх передачою. Для захисту від таких ефектів кабель посилений сталевою косою. Сталевий дріт, що використовується в армуванні, попередньо оцинкований. Кабельне посилення може відбуватися в декількох шарах. Головне завдання виробника при цій операції - однорідність сили під час обмотки сталевого дроту. З подвійним армуванням відбувається замотування в різних напрямках. Якщо баланс не спостерігається під час цієї операції, кабель може спонтанно перекручуватися в спіраль, утворюючи петлі.
В результаті цих заходів маса лінійного кілометра може досягати декількох тонн. «Чому не легкий і міцний алюміній?» багато запитати. Проблема полягає в тому, що в повітрі алюміній має стійкий фільм оксиду, але при контакті з морською водою цей метал може ввести в інтенсивну хімічну реакцію з зміщенням іонів водню, які мають детриментальну дію на частину кабелю, для якого все було розпочато - клітковина. Саме тому вони використовують сталь.
Алюмінієвий водний бар'єр, або шар алюмінієвого поліетилену використовується в якості наступного шару гідроізоляції і кабельного з'єднання. Алюмінополіетилен - це поєднання фольги алюмінієвої та поліетиленової плівки, з'єднаної шаром клею. Розгортання може бути одностороннім або двостороннім. На масштабі всього дизайну алюмінієвий поліетилен виглядає практично непомітно. Товщина плівки може відрізнятися від виробника до виробника, але, наприклад, одного з виробників в РФ, товщина кінцевого продукту становить 0,15-0.2 мм з одностороннім приклеюванням.
Полікарбонатний шар Вживати знову, щоб посилити структуру. Легкий, міцний і стійкий до тиску і удару, матеріал широко використовується в повсякденних продуктах, наприклад, в велосипедних і мотоциклних шоломах, також використовується як матеріал при виготовленні об'єктивів, компакт-дисків і освітлювальних виробів, версія аркуша використовується в будівництві як світло передає матеріал. Має високий коефіцієнт теплового розширення. Також використовується в виробництві кабелів.
Мідь або алюмінієва трубка Він входить до складу кабелю і служить для його щитування. Безпосередньо в цьому дизайні укладають інші мідні труби з волоконно-оптичним всередині. Залежно від конструкції кабелю може бути кілька труб і вони можуть переплетені різними способами. Нижче наведено чотири приклади організації кабельного ядра:
Покладання оптичних волокон в мідних трубах, які заповнюють гідрофобним тиксотропним гелем, і металеві елементи конструкції використовуються для організації дистанційного живлення проміжних регенераторів - пристрої, які відновлюють форму оптичного імпульсу, які, пропагуючи через клітковину, проходять спотворення.
У розрізі ви отримуєте щось схоже:
Особливістю виробництва оптичних глибоководних кабелів є те, що найчастіше вона розташована біля портів, максимально наближена до морського берега. Однією з основних причин такого розміщення є те, що лінійний кілометр кабелю може досягати маси декількох тонн, а також зменшити необхідну кількість вошей під час процесу укладання, виробник прагне зробити кабель якомога довше. Звичайна довжина для такого кабелю становить 4 км, що може призвести до близько 15 тонн маси. Як видно з вищезгаданих, перевезення таких глибоководних бухт не є найпростішим логістичним завданням для наземного транспорту. Звичайні для обмотки кабелів, дерев'яні барабани не витримують масу, яка описана раніше і для транспортування OK на землі, наприклад, ви повинні викласти всю довжину конструкції «витяг» на парних залізничних платформах, щоб не пошкодити волокна всередині конструкції.
Здавалося б, що має такий потужний продукт на вигляд, можна навантажувати його на кораблі і відварити його в море. Реальність трохи відрізняється. Покладання кабельного маршруту є тривалим і трудомістким процесом. Маршрут повинен бути, звичайно, економічно ефективний і безпечний, так як використання різних способів захисту кабелю призводить до збільшення вартості проекту і збільшує термін окупності. У разі укладання кабелю між різними країнами необхідно отримати дозвіл на користування прибережними водами конкретної країни, необхідно отримати всі необхідні дозволи та ліцензії на проведення кабельних робіт. Після цього геологорозвідувальні дослідження, оцінка сейсмічної активності в області, вулканізм, ймовірність підводних земель Метеорологічні прогнози також відіграють важливу роль, щоб терміни не порушували. Під час геологічного дослідження маршруту враховується широкий спектр параметрів: глибина, нижня топологія, щільність грунту, наявність сторонніх предметів, таких як булери, або сонячні кораблі. Можливе відхилення від оригінального маршруту також оцінюється, тобто можливе подовження кабелю і збільшення вартості і тривалості роботи. Тільки після проведення всієї необхідної підготовчої роботи може бути завантажений на суднах кабель і запускати кладку.
Насправді, з хіфа, процес укладання стає надзвичайно чітким.
Прокладка волоконно-оптичного кабелю уздовж морського / окенського поверху проходить безперервно з точки А до точки Б. Кабелі укладають в бухти на суднах і перевозять на місце спуску до дна. Ці бухти виглядають так:
Якщо ви думаєте, що це занадто мало, подивіться на це фото:
Після того, як судно йде в море, залишається тільки технічна сторона процесу. Команда шарів з використанням спеціальних машин виводить кабель на певну швидкість і, зберігаючи необхідний натяг кабелю через рух судна, переміщається по попередньо пропаленому маршруту.
Це виглядає так з зовнішньої сторони.
У разі виникнення будь-яких проблем, розривів або пошкоджень на кабельі передбачені спеціальні анкери, що дозволяють піднімати її на поверхню і ремонтувати проблемну секцію лінії.
І, як результат, завдяки всім цим, ми можемо комфортно і при високій швидкості дивитися фотографії і відео з котами з усього світу в Інтернеті.
У коментарях до статті про проект Google, користувач Lux_In_Tenebris надав список цікавої літератури на цій темі, можливо, хтось буде її потребувати.
YoMan також забезпечив посилання на відео про кораблі для укладання кабелю Tyco, дякую вам.
Шановні читачі. У статті виключно загальна освіта. Якщо у вас є щось сказати на цій темі, щоб додати або виправити – я буду щасливим. Будь ласка, зв'яжіться з нами
Джерело: habrahabr.ru/post/228415/
