соединительная муфта для подводного волоконно-оптического кабеля
Классы МПК:
G02B6/38 с устройствами соединения типа «волокно с волокном»
Автор(ы):
Салеев Валерий Абуталибович (RU) , Григорьев Александр Николаевич (RU) , Горунов Леонид Александрович (RU) , Коновалов Александр Васильевич (RU)
Патентообладатель(и):
ООО «Научно-производственный центр «Оптическая связь» (RU)
Приоритеты:
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для соединения подводных волоконно-оптических кабелей. Устройство содержит герметичный корпус в виде стакана, на торцевых крышках которого размещены узлы силовой заделки бронеповива и узлы герметизации кабеля. Внутри герметичного корпуса размещены кассеты для укладки оптических волокон и мест их сварки и концевые изгибные муфты. Дополнительно в корпусе установлены компенсаторы перемещений оптических волокон, выполненные в виде петель оптических волокон, которые размещены в защитных кожухах. Модули оптических волокон содержат участки в виде скрепленных между собой колец. Герметичный корпус снабжен протектором, выполненным в виде двух кожухов, охватывающих стакан герметичного корпуса с зазором и жестко скрепленных с ним одним концом. Технический результат — повышение надежности соединительной муфты для подводных волоконно-оптических кабелей с центральным модулем. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Формула изобретения
1. Соединительная муфта для подводного волоконно-оптического кабеля, содержащая герметичный корпус в виде стакана с торцевыми крышками, узлы силовой заделки бронеповива и узлы герметизации волоконно-оптического кабеля, размещенные на торцевых крышках, кассеты для укладки оптических волокон и мест их сварки, размещенные внутри герметичного корпуса, и изгибные муфты, отличающаяся тем, что в герметичном корпусе установлены компенсаторы перемещений оптических волокон, выполненные в виде петель оптических волокон, размещенных в защитных кожухах, а модули оптических волокон в герметичном корпусе содержат участки в виде скрепленных между собой колец.
2. Соединительная муфта по п.1, отличающаяся тем, что герметичный корпус снабжен протектором, выполненным в виде двух кожухов, охватывающих стакан герметичного корпуса с зазором и жестко скрепленных с ним одним концом.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области морского приборостроения и может быть использовано для соединения подводных волоконно-оптических кабелей.
Известны аналоги конструкции соединительных муфт для подводных волоконно-оптических кабелей (патент США № 4601536, НКИ 350-96.20, заявка Франции № 2607939, МКИ G02B 6/38). Эти конструкции рассчитаны на подводные волоконно-оптические кабели, где оптические волокна уложены с большим запасом по длине. Особенностью этих конструкций является полная заливка полиэтиленом прочного корпуса с силовыми узлами крепления бронеповива с переходом на полиэтиленовую оболочку кабеля. При прокладке подводных кабелей на дно соединительные муфты и кабель испытывают значительные осевые нагрузки. В кабелях, где оптические волокна уложены с большим запасом по длине, перемещение оптических волокон в местах установки соединительных муфт при осевой нагрузке практически не наблюдается. Следует отметить, что конструкции с полиэтиленовой заливкой обеспечивают надежную герметизацию прочного корпуса муфты и имеют большой срок службы в морской воде, но требуют при монтаже и ремонте кабельной линии очень сложную оснастку, большие время выполнения работ (более суток для монтажа одной муфты) и стоимость.
На умеренных глубинах прокладки (до 2000 м) широко используются подводные волоконно-оптические кабели с центральным модулем (трубкой), где оптические волокна расположены с малым запасом по длине (до 1%). Известна конструкция подводной муфты для волоконно-оптического кабеля (патент WО 9630789 (А1), МПК G02B 6/44), выбранная в качестве прототипа. Эта конструкция содержит герметичный корпус в виде стакана с торцевыми крышками, узлы силовой заделки бронеповива и узлы герметизации кабеля, размещенные на торцевых крышках, кассеты для укладки оптических волокон и мест их сварки, размещенные внутри герметичного корпуса, и концевые изгибные муфты. Эта конструкция соединительной муфты не использует полиэтиленовую заливку, что существенно упрощает оснастку, требует меньше времени для монтажа и ремонта, имеет меньшую стоимость. При постановке на дно в таких подводных волоконно-оптических кабелях с центральным модулем наблюдаются значительные перемещения оптических волокон в местах расположения соединительных муфт. В прототипе отсутствуют компенсаторы перемещений оптических волокон, что снижает надежность работы муфты при постановке и нештатных ситуациях. Отсутствие полиэтиленовой заливки также отражается на надежности и сроке службы муфты в морской воде. Отмеченные недостатки снижают надежность прототипа при использовании в волоконно-оптических кабелях с центральным модулем.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности соединительных муфт для подводного волоконно-оптического кабеля с центральным модулем.
Для решения указанной технической задачи в герметичном корпусе соединительной муфты установлены компенсаторы перемещений оптических волокон, выполненные в виде петель оптических волокон, размещенных в защитных кожухах, модули оптических волокон в герметичном корпусе содержат участки в виде скрепленных между собой колец, при этом защитный кожух компенсатора выполнен в виде прямоугольного короба с ложементом, расположенным на одной из его открытых сторон, свободный конец оптического модуля закреплен к внутренней поверхности короба в зоне размещения ложемента, петли оптических волокон образованы выходящими из модуля и уходящими в адаптер (пластиковую трубку) оптическими волокнами, один конец адаптера закреплен к внутренней поверхности короба с другой стороны ложемента, а второй конец закреплен на кассете для укладки оптических волокон и мест их сварки, герметичный корпус снабжен протектором от коррозии, выполненным в виде двух кожухов, охватывающих стакан герметичного корпуса с зазором и жестко скрепленных с ним одним концом.
При осевых нагрузках кабеля оптические волокна в соединительной муфте втягиваются в модуль кабеля, при этом они притормаживаются на участках модуля, где он сформован в виде скрепленных между собой колец, что позволяет выбрать слабину укладки оптических волокон внутри модуля в кабеле, далее перемещение происходит за счет свободной длины петли оптических волокон, размещенных в защитных кожухах. Выполнение защитного кожуха компенсатора в виде прямоугольного короба с ложементом, расположенным по одной из его открытых сторон, закрепление свободного конца оптического модуля к внутренней поверхности короба в зоне размещения ложемента, образование петли выходящими из модуля и уходящими в адаптер оптическими волокнами, закрепление одного конца адаптера к внутренней поверхности короба с другой стороны ложемента, а второго — на кассете для укладки оптических волокон и мест их сварки, обеспечивает перемещение петли оптических волокон только вдоль короба без пространственной закрутки и перехлеста и ограничивает радиус изгиба оптических волокон на ложементе при предельном перемещении петли. Применение протектора также способствует повышению надежности соединительной муфты при работе в морской воде, а выполнение его в виде двух кожухов, охватывающих стакан герметичного корпуса и жестко скрепленных с ним одним концом, дополнительно обеспечивает удобный монтаж и незначительное увеличение наружного диаметра муфты. Установка протекторов с зазором относительно стакана герметичного корпуса увеличивает площадь контакта протекторов с морской водой в два раза, что обеспечивает его эффективную работу при заиливании муфты в грунте.
Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения повышают надежность соединительной муфты при использовании в подводных волоконно-оптических кабелях с центральным модулем (трубкой).
На фиг.1 изображена соединительная муфта для подводного волоконно-оптического кабеля.
На фиг.2 изображен компенсатор перемещений оптических волокон в защитном кожухе.
На фиг.3 изображен участок модуля оптических волокон в виде скрепленных между собой колец.
На фиг.4 показана монтажная схема оптических волокон.
Соединительная муфта для подводного волоконно-оптического кабеля 1 (см. фиг.1) содержит герметичный корпус в виде стакана 2 с торцевыми крышками 3, узлы силовой заделки бронеповива 4 и узлы герметизации 5 кабеля 1, размещенные на торцевых крышках 3, кассеты 6 для укладки оптических волокон и мест их сварки, размещенные внутри герметичного корпуса, изгибные муфты 7, компенсаторы перемещений оптических волокон 8, выполненные в виде петель оптических волокон 9 (см. фиг.2), размещенных в защитных кожухах 10, модули 11 оптических волокон (см. фиг.3, 4) в герметичном корпусе содержат участки в виде скрепленных между собой колец 12. Защитный корпус компенсатора 10 выполнен в виде прямоугольного короба с ложементом 13 (см. фиг.2, 4), расположенным на одной из его открытых сторон, свободный конец 14 оптического модуля 11 закреплен к внутренней поверхности короба в зоне расположения ложемента 13, петли оптических волокон 9 образованы выходящими из модуля 11 и уходящими в адаптер 15 оптическими волокнами. Один конец адаптера 15 (см. фиг.4) закреплен к внутренней поверхности короба с другой стороны ложемента 13, а второй конец адаптера 15 закреплен на кассете 6. Протектор герметичного корпуса (см. фиг.1) выполнен в виде двух кожухов 16, охватывающих стакан 2 с зазором и жестко скрепленных с ним одним концом 17.
При осевых нагрузках кабеля 1 оптические волокна в соединительной муфте втягиваются в модуль 11 кабеля 1, на участках, где модуль сформован в виде скрепленных между собой колец 12, движение оптических волокон притормаживается, что позволяет выбрать слабину укладки оптических волокон внутри модуля в кабеле 1. Далее перемещение происходит за счет свободной длины петли 9 оптических волокон, размещенной в кожухе 10, петля оптических волокон 9 втягивается в свободный конец 14 оптического модуля 11, перемещаясь в прямоугольном коробе 10 без пространственной закрутки и перехлеста до ложемента 13, который ограничивает радиус изгиба петли оптических волокон 9 при предельных осевых нагрузках кабеля 1.
Источник
Особенности конструкции подводных оптических усилителей
Подводные оптические усилители предназначены для усиления оптических сигналов, распространяющихся в подводном оптоволоконном кабеле на глубине моря до 8000 метров. Он имеет встроенные средства контроля и управления, источник вторичного электропитания.
В подавляющем большинстве случаев в качестве усилителей используются EDFA-усилители оптических сигналов, диоды накачки которых могут работать как на длине волны 980 нм, так и/или на длине волны 1480 нм в зависимости от конструкции.
Усилитель должен иметь низкий шум-фактор, чтобы минимально искажать усиливаемый сигнал. Расстояние между усилителями оптических сигналов составляет порядка 30 — 100 км (например, для транс-тихоокеанской линии связи потребовалось около 200 усилителей).
Электропитание усилителя, как правило, осуществляется постоянным током от берегового устройства дистанционного питания с использованием токоведущей жилы подводного кабеля. Сила тока может варьироваться от 100 мА до 1 А. Так как рабочая глубина установки усилителя может достигать 8000 метров, то его корпус должен быть герметичным и обладать высоким сопротивлением к коррозии при большом внешнем гидростатическом давлении. Срок службы усилителя составляет, как правило, 25 лет.
В случае поломки усилителя следует проводить его подъём с глубины и заменять на новый. Испорченный усилитель подлежит исследованию на берегу на предмет выявления поломки с целью последующего исключения подобных неисправностей при дальнейшей эксплуатации. На рисунке представлен внешний вид оптического усилителя.
Размеры оптических усилителей сильно варьируются. Например, для транс-тихоокеанской линии связи длина усилителя составляла 6 метров. Обычно длина оптического усилителя составляет порядка 3 метров, чтобы разместить на борту корабля-кабелеукладчика максимальное число усилителей.
К конструкции усилителя предъявляются следующие основные требования:
Антикоррозийная стойкость;
Стойкость к внешнему гидростатическому давлению;
Герметичность узлов ввода оптоволокна;
Высокие электроизолирующие характеристики;
Защита от перепадов напряжения и тока;
Устойчивость к вибрационному и ударному воздействию;
Высокую надёжность компонентов, входящих в конструкцию усилителя;
Уверенную эксплуатацию в диапазоне рабочих температур.
Корпус усилителя выполняется из медно-бериллиевого сплава, обладающего высокими антикоррозийными и механическими свойствами в морской воде. Особенно жёсткие требования предъявляются герметизации корпуса усилителя, который подвергается внешнему гидростатическому давлению до 80 МПа.
Узлы гермоввода, герметизации и заделки оптоволокна должны также выдерживать высокое давление (до 80 МПа), а также предотвращать повышение влажности внутри корпуса свыше 20% (для этого должна использоваться специальная система контроля).
Отсек, в котором располагается электронное оборудование усилителя, изолирован от внешнего металлического корпуса посредством специальной высоковольтной изоляции (например, полиэтиленовой), которая должна обеспечивать защиту от пробоя напряжением вплоть до ±15кВ.
Для защиты подводного усилителя от внезапных перепадов высокого напряжения в цепи питания применяется специальная предохранительная цепь, состоящая из газонаполненного предохранителя, катушки, резисторов и зенеровских диодов. Расчёты показывают, что такая система обеспечивает защиту от перепадов напряжения и тока в пределах ±15кВ и ±200А.
Устойчивость к вибрационным и ударным воздействиям обеспечивается с целью сохранения работоспособности системы при вибрационных и ударных воздействиях, возникающих при транспортировке и установке системы. Конструкция подводного оптического усилителя должна сохранять работоспособность во всём диапазоне рабочих температур, которые могут изменяться от 0 до +35 С (это температурный режим усилителя, уже уложенного на морское дно).
Установка подводного усилителя производится со стандартной линейной кабелеукладочной машины с корабля кабелеукладчика.
При производстве подводного усилителя для повышения его надёжности производится многократное тестирование составляющих компонентов.
Проводится мониторинг того, как они могут противостоять излучению, высыханию, магнитным воздействиям, воздействию барометрического давления и водорода, растяжению волокна, а также внутренним коррозийным газам.
Для блока питания усилителя, помимо защиты от пробоя и перепадов напряжения, необходимо обеспечить резервирование, гальваническую развязку входа и выхода, низкий уровень шума, защиту от перегрева, перегрузки, короткого замыкания. Также необходимо обеспечить высоковольтную изоляцию входных цепей для защиты от пробоя высоким напряжением между токопроводящей жилой и корпусом.
7 способов прокладки волоконно-оптического кабеля
Подбор волоконно-оптических кабелей для новичков в сфере кабельной промышленности может вызвать некоторые затруднения.
История появления кабельных линий связи
Стефан Грей — выдающийся ученый своего поколения в области физики, химии и астрономии, Член Лондонского королевского общества. В 1729 году именно он впервые выявил свойство электропроводности, установив возможность передачи электроэнергии между телами благодаря эксперименту с влажной веревкой, свешенной с балкона.
Специальные спиралевидные зажимы для оптических кабелей СЛ-ОКМБ-03
Одно из главных применений бронированных малогабаритных оптических кабелей СЛ-ОКМБ-03 – их использование в качестве подвесных на опорах линий электропередач до 1кВ, по столбам освещения и\или между зданиями.
При производстве подводного усилителя для повышения его надёжности производится многократное тестирование составляющих компонентов.
