Подводное устройство большой протяженности с волоконно- оптическими элементами (варианты)

 

Сущность изобретения: устройство содержит волоконно-оптические элементы, расположенные внутри или снаружи пластмассовой оболочки, наложенной на поверхность сердечника подводного устройства большой протяженности, например сердечника силового кабеля или трубы для подачи воды. Каждый волоконно-оптический элемент включает в себя оптическое волокно, размещенное в металлической трубке, поверх которой нанесен защитный слой пластмассового материала с температурой плавления, выше таковой материала пластмассовой оболочки. Пучки железных бронепроволок расположены сверху пластмассовой оболочки на окружности сердечника, благодаря чему исключается коробление волоконно-оптических элементов. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к волоконно-оптическим устройствам для подводного применения, в котором оптические волокна сочетаются с силовым кабелем, трубкой для подачи воды и т.д. для последующей прокладки по дну водоема.

Известно подводное устройство большой протяженности с волоконно-оптическими элементами (1), которое содержит сердечник, пластмассовую оболочку, расположенную поверх сердечника, несколько волоконно-оптических элементов, намотанных поверх пластмассовой оболочки, при этом каждый волоконно-оптический элемент выполнен в виде оптического волокна, размещенного в трубке.

Недостатком известного устройства является низкая прочность.

Задачей изобретения является создание более длинного подводного устройства с волоконно-оптическими элементами, имеющего конструкцию, исключающую всякую возможность какого-либо коробления волоконно-оптических элементов в процессе вынужденных изгибаний основного несущего подводного устройства. Упомянутое коробление является наиболее слабым местом оптического волокна, причем какие-либо локальные изгибы или так называемые микроизгибы ведут к снижению его передающих характеристик.

Указанный технический результат достигается тем, что в подводное устройство большой протяженности с волоконно-оптическими элементами, содержащее сердечник, пластмассовую оболочку, расположенную поверх сердечника, несколько волоконно-оптических элементов, намотанных поверх пластмассовой оболочки, дополнительно введено множество пучков железных бронепроволок, размещенных на периферии волоконно-оптических элементов, причем каждый волоконно-оптический элемент установлен в трубке, выполненной из металла с защитным наружным пластмассовым слоем.

Согласно второму варианту подводное устройство содержит сердечник, поверх которого расположено несколько волоконно-оптических элементов, пластмассовую оболочку, выполненную из первой пластмассы и размещенную поверх волоконно-оптических элементов, множество пучков железных бронепроволок, установленных на пластмассовой оболочке, при этом каждый волоконно-оптический элемент выполнен в виде оптического волокна, размещенного в трубке, выполненной из металла с наружным защитным слоем из второй пластмассы, температура плавления которой выше температуры плавления первой пластмассы.

Такая конструкция подводного устройства большой длины исключает возможность какого-либо коробления в волоконно-оптических элементах, которые, в противном случае, имеют место в процессе изгибаний кабеля или водопроводной трубы, благодаря чему обеспечиваются условия длительной стабильной эксплуатации.

В случае подводного силового кабеля пластмассовая оболочка кабеля и слой пластмассового покрытия волоконно-оптического элемента или только последний может представлять собой полупроводящий слой, так что возможность наведения повышенного напряжения в металлической трубке волоконно-оптического элемента вследствие какого-либо неблагоприятного импульса напряжения исключается, благодаря чему обеспечивается надежная эксплуатация волоконно-оптических элементов.

Другой отличительный признак подводного устройства большой длины в сочетании с волоконно-оптическим элементом, дающим возможность надлежащего несложного соединения оптических волокон, заключается в том, что волоконно-оптические элементы в металлической трубке с наружным пластмассовым покрытием наматываются на пластмассовую оболочку основной конструкции подводного устройства большой длины, например, силового кабеля или трубы для подачи воды. Поверх такого комбинированного устройства накладывается броня из пучков железных проволок.

Такая конструкция подводного устройства большой длины, в котором волоконно-оптические элементы располагаются поверх пластмассовой оболочки основной конструкции подводного устройства обеспечивает возможность соединения оптических волокон независимо от заводских соединений основного подводного устройства и, кроме того, дает возможность сращивания оптических волокон независимо от избыточной длины соединения, ограниченного пространства или нового соединения после обрыва волокна.

На фиг. 1 изображен вид в поперечном разрезе одного из вариантов подводного силового кабеля с волоконно-оптическими элементами; на фиг. 2 вид в поперечном разрезе одного из вариантов волоконно-оптического элемента; на фиг. 3 вид в поперечном разрезе другого варианта подводного силового кабеля с волоконно-оптическими элементами; на фиг. 4 и 5 виды в поперечном разрезе подводных водопроводных труб с волоконно-оптическими элементами; на фиг. 6 - вид в поперечном разрезе еще одного варианта подводного силового кабеля с волоконно-оптическими элементами; на фиг. 7(а) (о) пояснительные виды конструкции волоконно-оптических элементов; на фиг. 8 вид в поперечном разрезе следующего варианта подводного устройства большой длины с волоконно-оптическими элементами; на фиг. 9 общий пояснительный вид способа изготовления подводного устройства с волоконно-оптическими элементами; на фиг. 10 вид в поперечном разрезе другого варианта волоконно-оптического элемента.

При такой конструкции, когда тридцать отрезков металлических трубок с наружным диаметром приблизительно 1,0 мм с размещенным внутри них оптическим волокном наматывались на свинцовую оболочку сердечника силового кабеля с наружным диаметром приблизительно 70 мм в виде спирали с шагами 70х7 12 с последующим наложением полиэтиленовой оболочки, полученные таким образом устройства подвергались 20-кратному изгибанию взад и вперед при радиусе 70 мм х 20 1400 мм и проводилось обследование состояния оптических волокон и металлических оболочек, было установлено, что от нескольких до десяти оптических волоконных блоков имели какие-то повреждения. Поэтому был сделан вывод, что металлическая трубка не обладает достаточной прочностью на изгиб и имеет низкий уровень жесткости.

Для повышения механической прочности дополнительное полиэтиленовое покрытие выполняется поверх металлической трубки. Поскольку слишком толстое полиэтиленовое покрытие будет приводить к излишне большому наружному диаметру металлической трубки вместе с покрытием и нежелательному уменьшению зазоров между прилегающими друг к другу волоконно-оптическими элементами, когда поверх последних накладывается полиэтиленовая оболочка, толщина полиэтиленового покрытия должна составлять 0,5-1,0 мм, а наружный диаметр волоконно-оптического элемента 2-3 мм. Как показано на фиг. 7(a) (d), были изготовлены устройства в сочетании с волоконно-оптическими элементами двух типов: одного, имеющего только волоконно-оптические элементы 3, намотанные поверх него, и другое, имеющего как волоконно-оптические элементы 3, так и найлоновые разделители 4, наложенные вместе, и затем поверх всей полученной конструкции наложили полиэтиленовую оболочку. Испытания на изгиб с последующей разборкой с целью обследования дали следующие результаты: 1) слой полиэтиленового покрытия волоконно-оптических элементов оказался частично выплавленным или деформированным вследствие заданной температуры прессования полиэтиленовой оболочки (общепринятый полиэтилен имеет точку плавления от 120 до 130^oC и выпрессовывается в виде слоя покрытия при температуре порядка 200^oC) и не выполнил функции надежного усиления; 2) варианты конструкции, проиллюстрированные на фиг. 7 (c) и (d), показали относительно приемлемые результаты при сравнительно меньшем эффекте, чем в предыдущем пункте; только в нескольких волоконно-оптических элементах 3 было обнаружено вышеупомянутое коробление, что показывает на все же недостаточное усиление и, следовательно, недостаточную прочность для получения надежных изделий в массовом производстве; 3) при сравнении редкой намотки, фиг. 7(a) и (b) и плотной намотки, фиг. 7(c) и (o), обнаружено, что последняя показывает более однообразное смещение волоконно-оптических элементов 3 в ответ на изгибание, что снова снижает вероятность локального коробления; 4) найлоновые разделители 4 не показали никаких отклонений от нормы.

Анализ результатов показал, что для выполнения покрытия на металлических трубках для оптических волокон наиболее целесообразно применять пластический материал, имеющий более высокую температуру плавления и более высокую жесткость по сравнению с таковыми полиэтилена, используемого для выполнения пластмассовой оболочки на сердечнике силового кабеля. Затем, фиг. 7(a) (d), были произведены аналогичные эксперименты с заменой слоя полиэтиленового покрытия на металлических трубках волоконно-оптических элементов 3 найлоновым покрытием.

Испытания устройств, фиг. 7(a) (d) дали удовлетворительные результаты. Конструкции согласно фиг. 7(c) и (d) имеют преимущества над другими вариантами, т.к. эти кабели имели более высокие результаты испытаний на поперечное напряжение и разрыв. При проведении аналогичных экспериментов с другими материалами, например полибутеном, полипропиленом и FRP, результаты были такими же, что и в случае с найлоном. В частности, FRP оказался более надежным в части механической прочности и удовлетворительным с точки зрения жесткости.

Результаты аналогичны испытаний на изгиб с наложенной поверх полиэтиленовой оболочки броней из железных проволок подтвердили вышеприведенные выводы.

На основании полученных ранее результатов был проведен ряд экспериментов с блоками синтетических волокон, намотанными на полиэтиленовую оболочку, для силового кабеля. В этом эксперименте толщина покрывающего слоя блока оптического волокна составляла 0,5-1,0 мм, а наружный диаметр волоконно-оптического элемента составлял от 2 до 4 мм. В дополнение к прототипам с редкой намоткой, фиг. 7(a) и (b), авторы изготовили таковые с плотной намоткой, фиг. 7(c) и (d), в которых волоконно-оптические элементы были дополнены найлоновыми разделителями. Результаты показали, что плотная намотка с бронирующими железными проволоками поверх нее испытывает меньшую внешнюю нагрузку смещения под воздействием бронирующих проволок и меньшее локальное прогибание или смещение волоконно-оптических элементов, благодаря чему исключается возможность возникновения каких бы то ни было локальных повреждений.

В случае согласно фиг. 7(c), когда диаметр оптического волокна находился в пределах 2-4 мм, наружный диаметр найлоновой прокладки составлял 3-6 мм, то есть на 1-2 мм больше. В обоих случаях шаги намотки были в 7-12 раз больше, чем нижние диаметры концентрированных частей волоконно-оптических элементов. В качестве подушки использовали слой, намотанный поверх полиэтиленовой пряжи. Наружный диаметр бронепроволок составлял 8 мм. Поверх всей конструкции накладывали рабочий слой из полиэтиленовой пряжи как и в случае технологии изготовления известных подводных кабелей.

Такие кабели подвергали 20-кратному возвратно-поступательному изгибанию вперед и обратно при радиусе в 20 раз больше наружного диаметра бронирующих проволок, следя при этом за степенью повреждения волоконно-оптических элементов. Все устройства оказались более или менее надежным, но, выражаясь более точно, конструкции с плотной намоткой, как и предполагалось, показали более стабильные и удовлетворительные результаты.

С целью установления предела текучести волоконно-оптических элементов вслед за этим были проведены испытания на напряжение и разрыв в поперечном направлении. Результат оказался таким, что хотя обе конструкции имели достаточно высокие эксплуатационные показатели, устройство согласно фиг. 7(c) показало более высокий предел текучести волоконно-оптических элементов, поскольку большую часть нагрузки воспринимали на себя найлоновые прокладки, чем в случае конструкции согласно фиг. 7(d). Следовательно, конструкция согласно фиг. 7(c) является более предпочтительной в тех случаях, где выше боковое давление. В других случаях, когда боковое давление не имеет места, целесообразно все же иметь одинаковые диаметры как волоконно-оптических элементов, так и найлоновых разделителей, как это проиллюстрировано на фиг. 7(d), поскольку при этом упрощается технология производства, по возможности, снижается требуемое количество бронепроволок и повышается производительность труда. Более того, в тех случаях, когда боковое давление может быть небольшим, даже обе конструкции, фиг. 7(a) и (b), будут вносить свой вклад в экономию. Варианты конструкции могут выбираться в зависимости от условной эксплуатации.

Дополнительное покрытие из полипропиленовой пряжи поверх рабочего слоя не дало никакого положительного эффекта в тех случаях, когда в качестве пластмассовых покрытий поверх волоконно-оптических элементов использовали найлон, полибутен или полипропилен.

Далее кабели таких конструкций будут подвергаться воздействию морской волны и т.п. проникающей между бронепроволоками вплоть до поверхности волоконно-оптических элементов. Что касается стойкости против морской воды, то хотя широко применяется полиэтилен, который не вызывает никаких проблем, установлено, что найлон, полибутен и полипропилен обладают достаточно большим сроком службы под водой. Однако в ряде случаев, когда устройство применяются на поверхности воды в условиях, когда имеют место воздействия ультрафиолетовых лучей и многократные смачивания морской водой, сменяющиеся периодическими просыханиями, предпочтение отдается полиэтилену, а не найлону. В таких случаях целесообразно накладывать дополнительный полиэтиленовый слой толщиной 0,5-2,0 мм поверх найлонового слоя в дополнение к слоям покрытия найлоновых разделителей в волоконно-оптических элементах.

В обеих вышеописанных конструкциях способ намотки волоконно-оптических элементов и найлоновых разделителей может представлять собой SZ-намотку, что, по существу, эквивалентно намотке по спирали, в то же время способ намотки по спирали является более предпочтительным с точки зрения ускорения производства.

На фиг.1 представлены следующие элементы конструкции: сердечник 1 силового кабеля; волоконно-оптические элементы 3, намотанные поверх металлической оболочки 2 способом редкой или плотной намотки вместе с пластмассовыми разделителями 4, например найлоновые разделители, где пластмассовые разделители 4 могут быть опущены и накладываются только волоконно-оптические элементы 3; слой 5 липкой ленты; полиэтиленовая оболочка 6; бронепроволоки 7 и рабочий слой 8 из полипропиленовой пряжи или аналогичного материала.

Как проиллюстрировано на фиг. 2, волоконно-оптический элемент 3 имеет такую конструкцию, которая включает в себя собственно оптическое волокно 32, размещенное в трубке 31 из нержавеющей стали или другого соответствующего материала, поверх второго наложен защитный слой из материала с более высокой температурой плавления по сравнению с таковой полиэтиленовой оболочкой 6, например из найлона, полибутена или полипропилена.

В варианте конструкции, изображенной на фиг.3, на металлическую оболочку 2 сердечника силового кабеля накладывается полиэтиленовая или аналогичная оболочка 6, и волоконно-оптические элементы 3, проиллюстрированные на фиг. 2, наматываются с промежутками между ними или без них одновременно с пластмассовыми разделителями 4 или без них. Затем поверх этой конструкции накладываются липкая лента 5, пучки 7 бронепроволок, рабочий слой 8 и т.д.

Труба для подачи воды (фиг.4) имеет конструкцию, что волоконно-оптические элементы 3 наматываются с промежутками или вплотную друг к другу на полиэтиленовую или аналогичную трубу 10 для подачи воды одновременно с найлоновыми разделителями 4 как и в случае с вышеупомянутым силовым кабелем, а затем поверх этой конструкции накладываются липкая лента 5, полиэтиленовая или аналогичная оболочка 11, бронепроволоки 7, рабочий слой 8 и т.д.

Другойо вариант конструкции подводной трубы для подачи воды с волоконно-оптическими элементами (фиг. 5) имеет ту же конструкцию, что и вариант (фиг. 3), за исключением того, что на слой липкой ленты волоконно-оптических элементов 3 и пластмассовые разделители 4 накладывается слой 9 металлической ленты, например медной ленты, железной ленты или ленты из нержавеющей стали.

В случае подводных силовых кабелей будут иметь место различные перенапряжения, например, (1) импульс перенапряжения при срабатывании берегового выключателя и (2) импульс при грозовом разряде в тех случаях, когда подводный силовой кабель подсоединен на обоих концах к воздушным силовым линиям (эти всплески и импульсы перенапряжения в последующем будут называться общим термином "импульсы перенапряжения"). Когда импульс перенапряжения поступает в жилу и металлическую оболочку подводного силового кабеля, высокий потенциал будет генерироваться в металлических компонентах поверх сердечника кабеля. В случае подводных силовых кабелей эти металлические компоненты, как правило, заземляются на обоих концах до нулевого потенциала, причем,чем длиннее кабель, пропорционально выше и потенциал, и чем дальше удален кабель от точки заземления, тем большая вероятность наведения более высокого потенциала. Железные бронепроволоки не будут испытывать наведения такого высокого потенциала, поскольку все они в равной степени заземлены на морскую воду. В случае волоконно-оптических элементов в соответствии с изобретением, защищенных от коррозии под действием морской воды, величина наводимого потенциала будет зависеть от удаления кабеля от заземленных точек на обоих его концах, так что в кабеле может иметь место электрический пробой, если наводимый потенциал будет превышать диэлектрическую прочность пластмассового защитного слоя, вследствие чего может возникать коррозия металлической трубки из-за внешнего агрессивного воздействия морской воды или какое-либо повреждение оптического волокна энергией, генерируемой во время электрического пробоя.

Для исключения этих недостатков могут быть приняты следующие контрмеры.

1) Когда волоконно-оптические элементы 3 располагаются внутри пластмассовой оболочки кабеля, как это проиллюстрировано на фиг. 1, пластмассовый защитный слой 33 поверх волоконно-оптического элемента 3 и пластмассовая оболочка 6 кабеля являются полупроводящими, так что наводимый импульсом перенапряжения потенциал может распределяться по всей длине кабеля последовательно в металлической трубке 31 волоконно-оптического элемента 3 - пластмассовом защитном слое 33 волоконно-оптического элемента 3 - пластмассовой оболочке 6 кабеля морской воде, благодаря чему исключается возможность повышения наводимого потенциала.

2) Когда волоконно-оптические элементы располагаются поверх пластмассовой оболочки 6 кабеля под бронепроводами 7, как это проиллюстрировано на фиг. 3, пластмассовый защитный слой 33 волоконно-оптического элемента 3 выполняется из полупроводящего материала независимо от того, обладает пластмассовая оболочка 6 полупроводящими свойствами или нет, благодаря чему достигается тот же результат, что и в предыдущем пункте.

Для достижения вышеописанного результата, как это проиллюстрировано на фиг. 2, весьма целесообразно накладывать слой 9 металлической ленты на наружной стороне и в непосредственном контакте со слоем расположения волоконно-оптических элементов 3, при этом накладывается полупроводящий пластмассовый защитный слой 33, благодаря чему создается возможность снижения сопротивления заземления между пластмассовым защитным слоем 33 волоконно-оптического элемента 3 и морской водой.

Как описано выше, в соответствии с изобретением какое-либо коробление волоконно-оптического элемента, обусловленное прогибанием кабеля или водопроводной трубы, может быть предотвращено, что, в свою очередь, обеспечивает длительную стабильную эксплуатацию подводного кабельного устройства.

В подводном силовом кабеле пластмассовая оболочка кабеля и пластмассовый защитный слой волоконно-оптического элемента могут быть полупроводящими, так что наведение недопустимо высокого потенциала на металлической трубке волоконно-оптического элемента будет полностью исключаться, благодаря чему создается возможность эффективного применения оптического волокна как в условиях без наведения такого потенциала.

Следует отметить и другое преимущество изобретения, заключающееся в том, что применение волоконно-оптического элемента согласно приведенному описанию облегчает проблему соединения оптических волокон. Подробное описание технологии соединения волокон приведено ниже.

На фиг. 1 индексом 1 представлен сердечник подводного устройства большой длины, например одножильного или трехжильного кабеля или водопроводной трубы с волоконно-оптическими элементами, поверх которого наложена оболочка 6 из полиэтилена, хлорвинила или аналогичного подходящего материала. Поверх оболочки 6 наматываются волоконно-оптические элементы 3 в виде спирали, SZ-повива и т.п. между которыми могут быть, если это необходимо, найлоновые разделители 4. Поверх волоконно-оптических элементов 3 поочередно накладываются липкая лента 5 и подкладка 50 из полипропиленовой пряжи, пучки 7 железных бронепроволок и антикоррозионный защитный слой 8 полипропиленовой пряжи. При этом волоконно-оптические элементы 3 имеют описанную конструкцию.

В то время как разделитель 4 может иметь круглое или квадратное сечение, все же целесообразно, чтобы его наружный диаметр был несколько больше диаметра волоконно-оптического элемента 3 для исключения прямого воздействия внешней силы на волоконно-оптический элемент. Разделитель должен быть из материала, аналогичного по качеству или имеющего более высокую твердость, чем пластмассовый защитный слой поверх волоконно-оптического элемента 3, например найлона, для достижения наилучших результатов эксплуатации.

Такая конструкция подводного устройства большой длины, в котором волоконно-оптические элементы 3 располагаются на пластмассовой оболочке 6, наложенной на сердечник подводного устройства, позволяет соединение оптических волокон независимо от каких-либо заводских сращиваний сердечников подводных устройств. Кроме того, оптические волокна можно соединять отдельно независимо от избыточной длины соединения, свободного места или повторного соединения после обрыва. Необходимости в ограничении способа соединения волокон нет.

Ниже дается описание подводного устройства большой длины с волоконно-оптическими элементами, имеющего ту же конструкцию, что и представленная выше, с точки зрения, его изготовления.

Для изготовления такого устройства волоконно-оптические элементы 3 располагаются на сердечнике подводного устройства с помощью машины для наложения бронепроволок, причем наматывание волоконно-оптических элементов 3 и пучков 7 бронепроволок производится поочередно.

На фиг. 9 представлен один из примеров способа изготовления подводного устройства большой длины с волоконно-оптическими элементами, содержащего отрезок 21а с пластмассовой оболочкой поверх него. Вращающаяся часть 22 снабжена барабаном 22а, содержащим волоконно-оптический элемент и пластмассовый разделитель 4, причем клеть вращается концентрично с сердечником подводного устройства; наложение волоконно-оптического элемента 3 и пластмассового разделителя 4 производится с шагом, например, в 6-15 раз большим его среднего диаметра, при этом применяются доска и матрица 23. Другой способ осуществления этого этапа изготовления заключается в том, что волоконно-оптический элемент 3 и пластмассовый разделитель 4 могут быть наложены путем SZ-вращения доски и матрицы 23 при закрепленном отдающем барабане 22а. Другой способ заключается в том, что необходимое количество концентрично размещенных намоточных барабанов с волоконно-оптическими элементами 3 и пластмассовыми разделителями 4 могут вращаться и накладывать то и другое, причем применяемые барабаны могут иметь большие размеры, чем вращающаяся клеть, проиллюстрированная на фиг. 9, что позволяет накладывать большие длины волоконно-оптических элементов и разделителей 4.

После наложения на сердечник подводного кабеля оптических волоконно-оптических элементов 3 и разделителей 4 поочередно накладываются липкая лента 5 и подушка 6 с помощью машины для намотки лент 23 и с помощью машины для намотки полипропиленовой пряжи соответственно бронепроволоки 7 с помощью клети 26 для железных проволок и матрицы 27.

Благодаря расположению волоконно-оптического элемента 3 и пластмассового разделителя 4 поверх подводного устройства сердечники кабелей можно сращивать друг с другом известным способом и независимо от последующих операций. В свою очередь, волоконно-оптические элементы 3 и разделители 4 могут соединяться друг с другом тоже независимо от сердечника 1, так что избыточная длина соединения может быть устранена путем ослабления или торможения соответствующего барабана, благодаря чему исключается проблема размещения избыточных длин волоконно-оптических элементов, которая, как правило, возникает в случае известной технологии. Не будет никаких проблем даже и в том случае, если в процессе производства будут встречаться отрезки заводских соединений подводного устройства большого диаметра, поскольку волоконно-оптические элементы и разделители будут свободно накладываться поверх этих соединений.

Далее целесообразно налагать волоконно-оптические элементы 3 и разделитель 4 способом плотной намотки, причем наружный диаметр круглого разделителя (или высота прямоугольного или квадратного разделителя) должен быть несколько больше такового волоконно-оптического элемента и 3,5 мм для разделителя, благодаря чему исключается возможность повреждения волоконно-оптических элементов 3 при накладывании бронепроволок или прохождении через шкив и т.е.

При вышеописанной конструкции создается возможность изготовления любых подводных устройств большей длины с волоконно-оптическими элементами без каких-либо проблем соединения оптических волокон.

Таким образом, подводные устройства большой длины с волоконно-оптическими элементами в соответствии с изобретением могут изготовляться независимо от соединений оптических волокон и сердечников подводного устройства.

Кроме того, эта конструкция позволяет накладывать волоконно-оптические элементы и бронепроволоки одновременно и поочередно друг за другом.

Ниже дается описание волоконно-оптического элемента, содержащего материал с высокой точкой плавления, например найлон, накладываемый на поверхность металлических трубок, в которых размещаются волоконно-оптические элементы, причем конструкция волоконно-оптического элемента такова, что она не приводит к снижению передающих характеристик оптического волокна, которое могло бы иметь место при наложении вышеупомянутого материала с высокой точкой плавления.

Поскольку металлическая трубка 31 с размещенным в ней оптическим волокном имеет диаметр приблизительно 1,0 мм и поэтому обладает крайне малой теплоемкостью, то, когда на металлическую трубку напрессовывается найлон или аналогичный соответствующий материал, оптическое волокно 32 будет служить объектом повышения температуры до температуры прессования пластмассы сразу после момента прессования, например для найлона требуется температура прессования порядка 200-300^oC, то есть гораздо выше чем для полиэтилена. Результаты экспериментов показали, что имеют место случаи, что эти материалы при температуре прессования могут оказывать воздействие на оптические волокна 32, приводя к снижению передающих способностей некоторых из них. В варианте, представленном ниже, эта проблема решается при применении того найлона за счет того, что на наружную поверхность металлических трубок с размещенными в них оптическими волокнами накладывается защитный слой пластического материала, имеющего более высокую точку плавления чем полиэтилен, причем между ними прокладывается слой теплоизоляционного материала.

Как иллюстрировано на фиг.10, на металлическую трубку 3 из нержавеющей стали или аналогичного материала с размещенным в ней оптическим волокном 32 наложены теплоизоляционный слой 301 и защитный слой 33 из пластика, например полипропилена, полибутена или найлона, имеющего точку плавления выше чем таковая полиэтилена; при необходимости металлическая трубка 31 может быть заполнена желе.

В качестве теплоизоляционного слоя 301 применяется пластический материал с точкой плавления ниже таковой полиэтилена, вспенивающегося полиэтилена, хлорполивинила и т.д.

В том случае, когда в качестве теплоизоляционного слоя применяется вспенивающийся полиэтилен, при прессовании защитного слоя 33 поверх него необходима достаточная откачка непосредственно перед вводом в головку пресса, благодаря чему не только повышается эффект теплоизоляционного слоя, но также и исключается возможность образования пузырей в защитном слое вследствие расширения потока воздуха в теплоизоляционном слое во время прессования защитного слоя 33.

При нанесении защитного слоя 33 на теплоизоляционный слой сердечник, покрытый до теплоизоляционного слоя 301, имеет достаточное охлаждение, непосредственно перед вхождением в головку пресса. С другой стороны, охлаждение сразу после наложения защитного слоя 33 производится с помощью холодной воды или таким образом, что применяется хладагент, пропущенный через холодильник и используемый для охлаждения непосредственно на выходе из пресса, так что температура прессования не оказывает никакого неблагоприятного воздействия на оптическое волокно.

Толщина теплоизоляционного слоя 301 не должна превышать 1 мм, а толщина защитного слоя 33, наносимого поверх него, должна равняться приблизительно 1,5-3 мм.

Как указано выше, на волоконно-оптический элемент (металлическую трубку с волокном) наносится защитный слой из пластика, имеющего точку плавления выше чем полиэтилен, так что оптическое волокно в металлической трубке не испытывает никакого неблагоприятного воздействия температуры прессования защитного слоя.

Поскольку на наружную поверхность волоконно-оптических элементов наносится защитный слой из пластика, имеющего более высокую температуру плавления чем полиэтилен, такой волоконно-оптический элемент не испытывает воздействия температуры прессования полиэтилена даже в том случае, когда он применяется в сочетании с силовым кабелем, пластмассовой водопроводной трубы и т.п. а поверх наложена пластмассовая оболочка.

Следовательно, волоконно-оптический элемент особенно эффективен при применении в сочетании с силовыми кабелями, водопроводными трубами и т.п.

Тем не менее, даже в подводном кабеле с волоконно-оптическими элементами, имеющими защитный покров, например, из найлона, и, кроме того, слой теплоизоляционного материала, имеется возможность, как и в известных подводных кабелях, того, что защитный слой 8 будет подвергаться воздействию морской воды, так что металлическая трубка 31 волоконно-оптического элемента может входить в контакт с этой водой через микроскопические каналы. В этом случае, если это контактирование равномерно распределяется по всей поверхности металлической трубки и вода находится в состоянии микрочастиц, не возникает никаких проблем, но если контакт с водой является локальным и если металлическая трубка находится в контакте с различными объемами морской воды, причем местами в виде капель, возникает проблема появления локальной делевой коррозии.

Для решения этих проблем может быть нанесена антикоррозионная краска между пластмассовым защитным слоем 33 и металлической трубкой 31 волоконно-оптического элемента. Для этой цели можно нанести антикоррозионную краску на основе смолы, нефти или их смеси таким образом, как это обычно делается с нижней поверхностью антикоррозийнного слоя силового кабеля. В том случае, когда антикоррозионный слой выполняется из теплопроводящего материала, целесообразно, чтобы наносимая краска тоже представляла собой токопроводящий материал.

Формула изобретения

1. Подводное устройство большой протяженности с волоконно-оптическими элементами, содержащее сердечник, пластмассовую оболочку, расположенную поверх сердечника, несколько волоконно-оптических элементов, намотанных поверх пластмассовой оболочки, при этом каждый волоконно-оптический элемент выполнен в виде оптического волокна, размещенного в трубке, отличающееся тем, что в него введено множество пучков железных бронепроволок, размещенных на периферии волоконно-оптических элементов, причем каждая трубка выполнена из металла с защитным наружным пластмассовым слоем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сердечник выполнен в виде сердечника силового кабеля, а наружный защитный слой трубки выполнен из электрически полупроводящей пластмассы.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что трубка, в которой размещено оптическое волокно, выполнена из нержавеющей стали с наружным антикоррозионным покрытием.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что трубка, в которой размещено оптическое волокно, выполнена из нержавеющей стали с наружным электрическим полупроводящим антикоррозионным покрытием.

5. Подводное устройство большой протяженности с волоконно-оптическими элементами, содержащее сердечник, поверх которого расположено несколько волоконно-оптических элементов, оболочку, выполненную из первой пластмассы и размещенную поверх волоконно-оптических элементов, множество пучков железных бронепроволок, установленных на оболочке, при этом каждый волоконно-оптический элемент выполнен в виде оптического волокна, размещенного в трубке, отличающееся тем, что трубка выполнена из металла с наружным защитным слоем из второй пластмассы, температура плавления которой выше температуры плавления первой пластмассы.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что между защитным слоем из второй пластмассы и поверхностью трубки выполнен слой из теплоизоляционного материала.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что сердечник выполнен в виде сердечника силового кабеля, а оболочка и наружный защитный слой трубки выполнены из электрически полупроводящей пластмассы.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что сердечник выполнен в виде сердечника силового кабеля, а первая оболочка, выполненная из первой пластмассы, наружный защитный слоя трубки из второй пластмассы и теплоизоляционный слой выполнен из электрически полупроводящих материалов.

9. Устройство по пп.5 8, отличающееся тем, что труба выполнена из нержавеющей стали с наружным антикоррозионным покрытием.

10. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что трубка выполнена из нержавеющей стали с наружным электрическим полупроводником антикоррозионным покрытием.

Приоритет по пунктам: 13.09.89 по п.1; 14.09.89 по пп. 2, 4, 5 и 7; 01.11.89 по пп. 6 и 8.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10