Kā darbojas aizokeāna zemūdens sakaru kabeļi

Visa mūsu planēta dažādiem mērķiem ir cieši ietīta vadu un bezvadu tīklos. Ļoti lielu daļu no visa šī informācijas tīkla veido datu kabeļi. Un šodien tos novieto ne tikai pa gaisu vai pazemē, bet pat zem ūdens. Zemūdens kabeļa koncepcija nav jauna.

Pirmās tik vērienīgās idejas īstenošanas sākums datējams ar 1858. gada 5. augustu, kad divu kontinentu valstis ASV un Lielbritānija beidzot tika savienotas ar transatlantisko telegrāfa kabeli, kas labā stāvoklī saglabājās mēnesi. , bet drīz vien sāka brukt un beidzot salūza korozijas dēļ. Sakari maršrutā tika droši atjaunoti tikai 1866. gadā.

Četrus gadus vēlāk tika novilkts kabelis no Apvienotās Karalistes uz Indiju, kas tieši savienoja Bombeju un Londonu. Projektu izstrādē piedalījās tā laika labākie rūpnieki un zinātnieki: Wheatstone, Thomson, brāļi Siemens. Lai gan šie notikumi risinājās pirms pusotra gadsimta, jau tad cilvēki veidoja sakaru līnijas tūkstošiem kilometru garumā.

Inženierdomu darbs šajā un citās jomās arī attīstījās 1956. gadā.tiek izveidots arī telefona savienojums ar Ameriku. Līniju var saukt par "balsi no pāri okeānam", tāpat kā Artura Klārka tāda paša nosaukuma grāmatu, kas stāsta par šīs aizokeāna telefona līnijas būvniecību.

Noteikti daudzi interesējas par to, kā ir izveidots kabelis, kas paredzēts darbam dziļumā līdz 8 kilometriem zem ūdens. Acīmredzot šim kabelim ir jābūt izturīgam un absolūti ūdensnecaurlaidīgam, pietiekami stipram, lai izturētu milzīgu ūdens spiedienu, lai tas netiktu bojāts gan uzstādīšanas laikā, gan turpmākās lietošanas laikā daudzus gadus.

Attiecīgi kabelim jābūt izgatavotam no īpašiem materiāliem, kas ļautu uzturēt pieņemamus sakaru līnijas ekspluatācijas parametrus arī mehāniskās stiepes slodzēs, nevis tikai uzstādīšanas laikā.

Apsveriet, piemēram, Google 9000 km garo Klusā okeāna optiskās šķiedras kabeli, kas 2015. gadā savienoja Oregonu un Japānu, lai nodrošinātu datu pārsūtīšanas spēju 60 TB/s. Projekta izmaksas bija 300 miljoni dolāru.

Optiskā kabeļa raidošā daļa nav nekas neparasts. Galvenā iezīme ir dziļjūras kabeļa aizsardzība, lai aizsargātu optisko serdi, kas pārraida informāciju paredzētajā lietošanas laikā tik lielā dziļumā, vienlaikus palielinot sakaru līnijas kalpošanas laiku. Apskatīsim visas kabeļa sastāvdaļas pēc kārtas.

Kabeļu izolācijas ārējais slānis tradicionāli ir izgatavots no polietilēna. Šī materiāla kā ārējā pārklājuma izvēle nav nejauša.Polietilēns ir izturīgs pret mitrumu, nereaģē ar sārmiem un sāļu šķīdumiem, kas atrodas okeāna ūdenī, un polietilēns nereaģē ne ar organiskām, ne neorganiskām skābēm, ieskaitot pat koncentrētu sērskābi.

Un, lai gan pasaules okeāna ūdeņos ir visi periodiskās tabulas ķīmiskie elementi, tieši polietilēns šeit ir vispamatotākā un loģiskākā izvēle, jo tiek izslēgtas reakcijas ar jebkāda sastāva ūdeni, kas nozīmē, ka kabelis no tā necietīs. vide.

Polietilēns tika izmantots kā izolācija un pirmajās starpkontinentālajās telefona līnijās, kas būvētas 20. gadsimta vidū. Bet, tā kā polietilēns viens pats savas dabiskās porainības dēļ nespēj pilnībā aizsargāt kabeli, tiek izmantoti arī papildu aizsargslāņi.

Zem polietilēna ir milāra plēve, kas ir sintētisks materiāls, kura pamatā ir polietilēntereftalāts. Polietilēntereftalāts ir ķīmiski inerts, izturīgs pret ļoti agresīvu vidi, tā stiprība ir desmit reizes lielāka par polietilēnu, izturīgs pret triecieniem un nodilumu. Mylar ir atradis plašu pielietojumu rūpniecībā, tostarp kosmosā, nemaz nerunājot par daudziem lietojumiem iepakojumā, tekstilizstrādājumos utt.

Zem mylar plēves atrodas armatūra, kuras parametri ir atkarīgi no konkrēta kabeļa īpašībām un mērķa. Parasti tā ir cieta tērauda pinums, kas nodrošina kabeļa izturību un izturību pret ārējām mehāniskām slodzēm. Elektromagnētiskais starojums no kabeļa var piesaistīt haizivis, kuras var iekost kabeli, un vienkārši aizķeršanās ar makšķerēšanas piederumiem var kļūt par draudu, ja nav armatūras.

Cinkota tērauda stiegrojuma klātbūtne ļauj droši atstāt kabeli apakšā, neieliekot to tranšejā. Kabelis ir pastiprināts vairākos slāņos ar vienmērīgu stieples spoli, katra slāņa tinuma virziens atšķiras no iepriekšējā. Rezultātā šāda kabeļa viena kilometra masa sasniedz vairākas tonnas. Taču alumīniju nevar izmantot, jo jūras ūdenī tas reaģētu ar ūdeņraža veidošanos, un tas kaitētu optiskajām šķiedrām.

Bet alumīnija polietilēns seko tērauda stiegrojumam, tas iet kā atsevišķs ekranēšanas un hidroizolācijas slānis. Alumīnija polietilēns ir kompozītmateriāls no alumīnija folijas un polietilēna folijas, kas salīmētas kopā. Šis slānis ir gandrīz neredzams lielā kabeļa konstrukcijas tilpumā, jo tā biezums ir tikai aptuveni 0,2 mm.

Turklāt, lai vēl vairāk nostiprinātu kabeli, ir polikarbonāta slānis. Tas ir pietiekami stiprs, vienlaikus būdams viegls. Izmantojot polikarbonātu, kabelis kļūst vēl izturīgāks pret spiedienu un triecieniem, nav nejaušība, ka polikarbonāts tiek izmantots aizsargķiveru ražošanā. Cita starpā polikarbonātam ir augsts termiskās izplešanās koeficients.

Zem polikarbonāta slāņa ir vara (vai alumīnija) caurule. Tā ir daļa no kabeļa serdes struktūras un darbojas kā vairogs. Šīs caurules iekšpusē ir tieši vara caurules ar slēgtām optiskām šķiedrām.

Optisko šķiedru cauruļu skaits un konfigurācija dažādiem kabeļiem var būt atšķirīga, ja nepieciešams, caurules ir pareizi savītas. Konstrukcijas metāla daļas šeit kalpo reģeneratoru barošanai, kas atjauno optiskā impulsa formu, kas pārraides laikā neizbēgami tiek izkropļota.

Hidrofobs tiksotrops gēls tiek novietots starp caurules sieniņu un optisko šķiedru.

Dziļūdens optisko šķiedru kabeļu ražošana parasti notiek pēc iespējas tuvāk jūrai, visbiežāk ostas tuvumā, jo šāds kabelis sver daudzas tonnas, savukārt labāk to salikt no iespējami garākajiem gabaliem, vismaz 4 kilometri katrs (šāda gabala svars ir 15 tonnas !!!).

Tik smaga kabeļa transportēšana lielos attālumos nav viegls uzdevums. Sauszemes transportēšanai tiek izmantotas dubultās sliežu platformas, lai visu gabalu varētu sarullēt, nesabojājot iekšpusē esošās šķiedras.

Visbeidzot, kabeli nevar vienkārši izmest no kuģa — ūdenī. Visam jābūt rentablam un drošam. Vispirms viņi saņem atļauju izmantot dažādu valstu piekrastes ūdeņus, tad licenci darbam utt.

Pēc tam viņi veic ģeoloģiskos pētījumus, novērtē seismisko un vulkānisko aktivitāti ieguldīšanas zonā, skatās meteorologu prognozes, aprēķina zemūdens nogruvumu un citu pārsteigumu iespējamību apgabalā, kur atradīsies kabelis.

Tajos tiek ņemts vērā dziļums, dibena blīvums, augsnes raksturs, vulkānu, nogrimušu kuģu un citu svešķermeņu klātbūtne, kas varētu traucēt darbu vai prasīt kabeļa pagarināšanu. Tikai pēc tam, kad detaļas ir rūpīgi kalibrētas līdz mazākajai detaļai, viņi sāk iekraut kabeli kuģos un novietot to.

Kabelis ir novietots nepārtraukti. Tas tiek transportēts pa līci uz kuģa uz nārsta vietu, kur tas nogrimst dibenā. Mašīnas atritina kabeli pareizajā ātrumā, vienlaikus saglabājot sasprindzinājumu, laivai sekojot maršrutam.Ja uzstādīšanas laikā kabelis plīst, to var pacelt uz klāja un nekavējoties salabot.