Подводные кабели. Оборудование для монтажа подводных кабелей

Подводные кабели. Оборудование для монтажа подводных кабелей

Почему подводные кабели важны?

Подводные кабели — это изделия, которые обеспечивают связь между городами, странами, континентами. Почти все, что люди делают с помощью интернета и телефона — звонки, отправление сообщений, запуск программ, загрузка или выгрузка информации, потоковая передача—не обходится без помощи подводного кабельного изделия, находящегося в сотнях миль под водой.

Многие люди уверены, что стандартный кабель служит примерно 25 лет, но непредсказуемые условия внутри водоемов означают, что могут произойти несчастные случаи. Морские землетрясения, штормы и даже неосторожное плавание или постановка на якорь судов, все это может повредить кабельные изделия. Что уж говорить об износе изоляции из-за агрессивных условий окружающей среды.

Если это произойдет, экспертам потребуются дни или недели, чтобы заставить их вновь работать. Инженеры вначале должны будут найти поврежденный провод на суше, используя передовые подводные технологии. Далее им придется отправить ремонтное судно в водоем. Выловить неработающий кабельный шнур с помощью грейферного наматывающего устройства, а потом заменить старую версию изделия, на новый волоконно-оптический кабель. Замена тоже осуществляется не так уж и быстро, а значит очень важно придумать новую защиту для кабельного оборудования.

Важность кабельного оборудования заключается в том, что оно упрощает людям жизнь, вот почему, когда подводный кабель обрывается или когда, он находится в процессе тех. обслуживания, это попадает в новостную ленту. Подводные кабели считаются важными компонентами, которые обеспечивают доступ во всемирную сеть. Так как люди все еще продолжают проводить много времени в интернете, и начинается переход к облачным хранилищам, спрос на подводные кабели будет только расти. Поэтому, в следующий раз, когда вы столкнетесь с медленной скоростью сети, наберитесь терпения. Специалисты делают все возможное, чтобы устранить неполадки на линии и отремонтировать кабельное изделие! Эксперты работают не покладая рук, чтобы у вас не возникло никаких проблем со связью на протяжении всего дня.

Производство кабелей

Особенностью производственной деятельности оптического глубоководного кабеля считается то, что он обычно размещается недалеко от порта, как можно ближе к водоему. Его размещают, таким образом, потому что погонный километр кабельного оборудования может достигнуть веса в 2-3 тонны, а для сокращения нужного числа сращиваний в процессе укладки изготовитель пытается сделать кабельное изделие как можно более длинным. Сейчас считается, что обычная длина подобного провода составляет 4 километра, а значит, его вес составляет где-то 15 тонн. Из вышесказанного следует вывод, что проведение подобного глубоководного изделия – не самая легкая логистического типа задача для сухопутных перевозок. Стандартные барабаны из дерева не выдерживают такой вес и для транспортировки, приходится выложить всю строительную длину в виде цифры восемь на спаренных ЖД платформах, чтобы не деформировать оптоволокно внутри конструкции.

Различные проблемы и их решения

Использование первой партии удаленных подводных кабельных изделий выявила серьезные проблемы. Для преодоления сопротивления кабельного изделия применяется высоковольтный сигнал, что нередко приводит к пробою изоляционного слоя и КЗ. Во-вторых, было выявлено, что при прохождении импульсов телеграфа по длинным проводкам, их форма менялась, что сделало невозможной передачу данных с высокой скоростью (больше 10-11 слов в минуту).

У. Уайтхаус в то время был руководящим лицом, а точнее инженером-электриком Atlantic Telegraph, и он был уверен, что если немного увеличить напряжение сигнала, эти проблемы будут разрешены. Математик и физик У. Томсон, был уверен, что несущий сигнал обязан низкого типа напряжение, а причины возникновения проблем в том, что вода из моря, проникая под оплетку из стали, создавала доп. ёмкость, которой уже нельзя было пренебречь. Томсон провёл мат. анализ распространения электросигналов в протяжённого типа проводниках с учётом их активнейшего сопротивления и выявил условия поступления сигнала, которые могли обеспечить высокую скорость передачи данных.

По мнению Томсона, электрического типа импульс перемещался по кабельному изделию не с постоянной скоростью, а с опозданием, которое было пропорционально числу, полученному при умножении значений сопротивления и ёмкости проводника или пропорционально квадрату его длины. Для атлантической линии длиной 4000 километров, время задержки составило – 10 сек. Томсон также разъяснил обновление формы импульса проходящему по кабельному изделию. Время задержки сигнала и его поглощение при перемещении по проводу также зависимы от частоты сигнала. Прямоугольного типа импульсы тока на одном конце кабельного изделия могут быть разложены в ряды Фурье и выражены, как результат сложения синусоидальных кривых с разными частотами и амплитудами. Эти слагаемые Фурье проявлялись на другом конце кабельного оборудования в разное время и с различной амплитудой изменения, что делает их сумму после прохождения через трансатлантический шнур совершенно не похожей на исходный прямоугольного типа импульс.

Чтобы сократить время задержки, Томсон решил уменьшить сопротивление и емкость кабельного изделия, увеличивая сечение его проводника и толщину изолирующего слоя, используя для проводков – медь. Это устранило проблемы с отправкой данных по трансатлантическим проводам. Помимо этого, Thomson узнал резонансного типа частоту сигнала, при которой ошибки и задержки будут сводиться к 0. Он лично поучаствовал в прокладывании кабельного оборудования из Ирландии в Ньюфаундленд и представил много интересных изобретений, в том числе мощный зеркальный гальванометр для приемки слабых электрических сигналов.

Томсон запатентовал многие изобретения и продал их телеграфной организации. Благодаря своим достижениям, он был удостоен звания рыцаря и титула лорда Кельвина.

Важно! Наиболее эффективный способ уменьшения затухания частотных элементов на линии был изобретен М.Пупиным. Его метод включает в себя искусственного типа увеличение индуктивности линии посредством подключения катушек, индуктивность которых превышает индуктивность самой линии.

Техника проведения подводных проводов, была впервые использована братьями Сименс из Нью-Чарльтона в 1942 году, которые работали с Британской национальной физической лабораторией над операцией «Плутон» во время военных действий. Они смогли добиться большого успеха в прокладке кабельного оборудования, благодаря финансовой поддержки со стороны государственной власти.

Как на самом деле выглядят кабели?

Кабели, это изделия черного цвета, похожие чем-то на длинные и толстые веревки, облаченные в специальную защиту. Внутри у кабелей есть сердцевина, состоящая из волокон и проводов, покрытых защитным слоем, он спасает их от проникновения влаги. Кабели имеют толщину в несколько дюймов, а ширина такая же, как у банки из-под содовой. На самых глубоких уровнях океана они становятся тоньше. Это происходит потому что, что кабельные изделия на самом деле сталкиваются с большим количеством опасностей и проблем на мелководье, включая все, от рыболовецких судов до акул. Сложно сказать, что опаснее судно или акула, ведь рыбы намеренно разрывают шнуры, а судна случайно сталкиваются с преградой.

Причины неисправности кабеля

Каждый год в мире происходит около 200 отказов подводных оптических кабелей, и 2/3 из них вызваны человеческой деятельностью. Однако неисправности, вызывающие отказ, бывают разными, и не всегда в сбое, виноват именно человек. Итак, почему же кабельное оборудование перестает выполнять свою работу и автоматически выключается:

1. Повреждение внешней силой. Если судить по официальной статистике, особенно в Китае, где прокладка кабельного оборудования быстро развивается, отказы вызваны именно механическими дефектами.
2. В изоляцию проникла влага. Эта проблема тоже очень распространена в Китае и США, обычно такая проблема возникает, непосредственно на заглубленных участках или в дренажной трубе. К примеру: некачественное производство кабельных соединителей и соединений, выполненных под водой, приведет к попаданию влаги в соединения или смешиванию ее с водяным паром. Со временем под воздействием электрополей будут образовываться водяные ответвления, постепенно снижающие прочность изоляции проводов и вызывающие отказы.
3. Хим. коррозия. Кабельное изделие непосредственно закапывают в зону с кислотным и щелочным воздействием, что часто приводит к коррозии защиты, свинцовой обшивки или наружного защитного слоя провода. Защита подвержена длительной химической коррозии или электролитической коррозии, что приводит к разрушению брони и уменьшению изоляционного слоя. Это также может привести к проблемам. Химическая коррозия кабеля является опасной, т.к провода не всегда удается отремонтировать.
4. Длительная перегрузка. Перегруз приводит к повышению температуры кабеля. Регулярный нагрев приводит к разрушению брони и изоляции, и оборудование перестает нормально работать.
5. Вышел из строя кабельный разъем. Кабельный разъем считается слабым звеном в кабельной линии, и часто перестает работать. Многое здесь зависит от изготовителей и кабелеукладчика (некачественная конструкция и неумелые руки приводят к проблемам). В процессе реализации кабельных соединителей, можно допустить ошибку, недостаточная прессовка и недостаточный нагрев швов негативно влияет на изоляцию и разъемы.
6. Окружающая среда и температурный режим. Внешняя среда и температура влияет на работу кабеля, перегрев приводит к пробою изоляции и взрыву.

Общие неисправности кабеля

К основным неисправностям кабеля относятся: механические повреждения изоляционного слоя, пропуск влаги, старение и износ изоляции, перенапряжение, перегрев провода и др. При возникновении подобных проблем на линии, стоит отключить питание неисправного оборудования, найти точку неисправности, проверить и устранить дефект, а затем протестировать кабель. Наиболее популярной причиной выхода кабельного изделия из строя является пробой изоляции из-за истончения защиты.

Самые опасные неисправности, связанные с кабельным оборудованием:

1. Электрические аспекты. Состояние кабеля не соответствует требованиям по электрике, уплотнение кабельной головки плохое, влага проникает внутрь кабеля, и изоляционные хар-ки изделия ухудшаются; защитные меры не приняты, защитный слой поврежден, и изоляция истончилась.
2. Проблемы, связанные с халатностью сотрудников. Дренаж не был гладким, и кабель долго замачивается в воде, что повредило прочность изоляции; скважина слишком мала, радиус изгиба провода выбран неправильно и оборудование перестало работать навсегда.
   Коррозия и игнорирование правил безопасности. Защита в течение долгого времени страдает от хим. коррозии, что приводит к разрушению защитного слоя и уменьшению изоляции. Игнорирование мер предосторожности приводит к коррозии и пропуску влаги вовнутрь.
3. Качество самого кабеля или аксессуаров плохое, уплотнение кабельной головки плохое, изоляционный клей растворяется и покрывается трещинами, что приводит к выключению.

Если вы хотите чтобы ваше новое оборудование работало долго, и вам не пришлось его ремонтировать, покупайте кабельное оборудование лишь у проверенных поставщиков и наймите лучшую команду для прокладки кабеля.

Акулы?

Непонятно почему, но акулы продолжают повреждать подводные кабельные изделия. Еще в 1987 году газета «Нью-Йорк таймс» сообщила, что акулы «проявили необъяснимый интерес к новым волоконно-оптическим кабельным изделиям», которые протягивались под океанами. Вот как об этом говорится в отчетности за 2009 год, подготовленном по заказу Программы ООН по окружающей среде и Международного комитета по защите кабелей.

«Рыбы, в том числе акулы, имеют давнюю историю нападений на кабельное оборудование, что можно определить по следам их зубов, которые остались на изоляции. В качестве нападающий выступали следующие рыбки: барракуда, мелководные и глубоководные акулы и др.». Укусы повреждают изоляцию кабеля, позволяя силовому проводнику заземляться морской водой. Но кабельные слои адаптировались: кабели, которые Google помогает создавать, имеют защитный слой, похожий на кевлар, для защиты от зубастых рыб. Однако и он не всегда спасает от крупных и опасных морских особей, которые могут уничтожить даже самый толстый кабель.

А как насчет других угроз?

Чаще всего ошибаются именно люди. Однажды случайно потерянный якорь повредил подводные кабели. Что уж говорить о других случайных разрывах проводов, такие ошибки являются серьезной опасностью для развивающихся стран, которые не успели проложить большое количество кабелей связи. По данным The Wall Street Journal, в 2012 году в результате нескольких отдельных инцидентов судоходства, в течение месяца были повреждены кабели, связывающие Восточную Африку с Ближним Востоком и Европой. Эти инциденты привели к различными перебоям в работе телекоммуникациями, по меньшей мере, в 9 странах. Также угрозой можно считать непредсказуемое поведение природных явлений, если начнется шторм, или проявиться оползень, это тоже может навредить кабельному оборудованию.

Не смотря на то что, человеческие ошибки, как и нападения рыб, могут вызвать серьезные неприятности, эксперты все еще не разработали эффективную защиту, и это грустно — особенно учитывая тот факт, насколько много всего в человеческой жизни зависит от мгновенной связи. США уже давно используют кабельные изделия и новые технологии, что позволило им добиться тактического преимущества.

Еще во времена холодной войны агентство нац. безопасности провело операцию под названием «Айви Беллс», в процессе которой были подключены линии связи между двумя советскими военно-морскими базами у восточного побережья РФ. Проект, в котором использовались подлодки и водонепроницаемые записывающие капсулы, за которыми водолазы возвращались каждые несколько недель, завершился в 1981 году, когда агент АНБ продал информацию об этом членам советской разведки. В последние годы, документы бывшего гос. подрядчика Эдварда Сноудена позволяют предположить, что шпионское агентство получало доступ к данным по подводным волоконно-оптическим кабелям в рамках своих глобальных целей. Вот насколько важны кабельные изделия для всего мира, особенно в плане мирового господства.

Если подводный кабель порван, как его можно починить?

Даже если оптический кабель проведен идеально, его несложно повредить. Иногда мимо проходят лодки или якоря по ошибке задевают провода, а крупная рыба случайно разрушает оболочку шнура. Землетрясение на Тайване в 2006 году нанесло ущерб многим оптическим кабелям. Ремонт любых оптических кабелей — это колоссальный труд, потому что небольшие повреждения могут привести к неисправности оптических кабелей. Потребуется много сил и времени, чтобы найти небольшой разрыв в десятках тысяч километров.

Найти проблемные зоны у кабеля, который находится на глубине сотен или даже тысяч метров, — все равно, что найти иголку в стоге сена, и их очень трудно отремонтировать, а потом обновить.

Хотите починить кабельное оборудование? Тогда вам потребуется найти повреждённое место для начала. Для того чтобы это сделать, придется передавать сигналы с обоих концов оптического кабеля, чтобы определить приблизительное месторасположение разрыва, потом отправить робота, чтобы точно найти и отрезать оптический кабель, и, наконец, подключить запаску. Сам процесс подключения будет завершен на поверхности воды. Оптический кабель будет выведен на поверхность с помощью корабля, и инженер соединит и отремонтирует его, а затем снова отправит на дно моря. Без инженера и специальной техники, вам не справиться.

Плюс, нельзя использовать судна и спецтехнику без операторов. Они должны иметь квалификационный сертификат для выполнения многих рабочих задач связанных с кабельным оборудованием. Оператор должен выполнять производительные технологические манипуляции на назначенном оборудовании, и постороннему персоналу строго запрещено работать на спецмашине.
Оператор должен быть знаком с главными тех. параметрами и эксплуатационными показателями используемой техники под водой.

Также специалисты должны быть лояльны к своим обязанностям, серьезны и ответственны, аи разбираться в эксплуатации, тех. обслуживании выбранного оборудования.
Операторы должны постоянно читать и учиться, чтобы ежедневно улучшать свое мастерство.

Интересный факт! Прокладка подводных оптических кабельных изделий — сложный и долгий проект, который можно назвать прогрессом человечества. Прежде всего, специалистам требуется около года, чтобы составить планы, но даже если план составлен, перед монтажом все равно должны быть отправлены специальные судна для исследования морского дна в соответствии с маршрутом и составления карты морского дна, чтобы избежать скал, океанских течений, оползней, вулканических зон и много другого. А для доставки на борт более 6000 километров оптических кабелей потребуется целый месяц.