DE3810746A1

DE3810746A1 - Kabel, insbesondere seekabel

Info

Publication number: DE3810746A1
Application number: DE3810746A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Dr Helle
Original assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Current assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1988-10-20
Anticipated expiration: 2008-03-31
Also published as: DE3810746C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabel, insbesondere ein Seekabel, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung ist in erster Linie auf Seekabel mit Licht wellenleiter gerichtet. Diese sind während der Legung, bei eventueller Reparatur und im Betrieb, nämlich auf dem Meeresboden, erheblichen Belastungen, insbesondere Zug- und Druckbelastungen, ausgesetzt. Darüber hinaus ist Bedrohung durch Fischbiß gegeben, und es besteht besonders in warmen Gewässern die Gefahr, daß Seekabel von Meereswürmern befallen und zumindest in ihrer Außen umhüllung angefressen werden. Derartige Beeinträchtigun gen müssen zuverlässig vermieden werden, da naturgemäß derartige Seekabel über ungewöhnlich lange Zeiträume zuverlässig funktionstüchtig bleiben müssen.

Seekabel der hier angesprochenen Art sind in vielfälti gen Ausführungen seit langem bekannt. Es zeigt sich je doch immer wieder, daß diese über Nachteile hinsichtlich der Belastbarkeit und der Widerstandsfähigkeit verfügen. Zumindest bereitet es Schwierigkeiten, den geforderten Ansprüchen gerechtwerdende Seekabel, die auch über eine entsprechende Lebensdauer verfügen, einfach und kosten günstig herzustellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Seekabel, insbesondere mit Lichtwellenleitern, zu schaffen, welches auf die Dauer hochbelastbar, wider standsfähig und gut handhabbar ist, gleichwohl aber eine wirtschaftliche Fertigung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Ka bel die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 auf. Die Kombination dieser Merkmale, nämlich die Herstellung der Armierung aus einer Mehrzahl ineinandergreifender Profildrähte und die vollständige Ausfüllung des hiervon eingeschlossenen Hohlraums, also der Kabelseele, hat gezeigt, daß ein solches Seekabel höchsten Ansprüchen auf die Dauer gerecht wird, da durch die vollständig ausgefüllte und demnach inkompressive Kabelseele unter allen Umständen die Profildrähte der Armierung exakt zusammengehalten werden. Die Armierung bietet so eine stabile Umhüllung für die Kabelseele. Darüber hinaus läßt sich ein elektrisches Kabel mit einer solchen Armierung auch einfach fertigen, da die Profildrähte exakt um die durch die Ausfüllung aller Hohlräume stabile Kabelseele herumlegbar sind, also die Kabelseele eine Unterlage zum vereinfachten Zusammensetzen der einzelnen Profildrähte bildet.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Herstellung einer Armierung aus Z-förmig ausgebildeten Profildrähten herausgestellt. Diese sind nach dem vollständigen Herum legen um die Kabelseele nahezu formschlüssig zusammenge halten, wodurch die Armierung besonders hohe Druckbe lastungen aufnehmen kann, und höchste mechanische Zug festigkeit bei geringster Durchmesserzunahme. Dadurch kann ein mit der erfindungsgemäßen Armierung versehenes Seekabel verglichen zu herkömmlichen Seekabeln relativ klein im Durchmesser sein und damit leicht sein. Die Armierung aus den Z-förmig ausgebildeten Profildrähten bildet auch einen zuverlässigen Schutz gegen Meeres schädlinge, beispielsweise Teredowürmern, da die labyrinthartige Verzahnung der Profildrähte ein Hindurch schlüpfen dieser Würmer zwischen zwei Drähten praktisch nicht mehr ermöglicht. Dies wird zudem noch unterstützt durch die vollständige Ausfüllung des vom Schutzmantel eingeschlossenen Hohlraums, der auch bei hohen Drücken die Profildrähte gegeneinander verspannt, die dadurch äußerst eng aneinander gedrückt werden. Gegen Fischbiß bietet die erfindungsgemäße Armierung einen sicheren Schutz.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die Z-förmigen Profildrähte der Armierung miteinander ver seilt. Dieser erhält dadurch eine besonders hohe Sta bilität, insbesondere gegen Zug- und Druckbeanspruchun gen. Gleichzeitig erlaubt die Armierung ein sicheres Hantieren des unter Spannung stehenden Kabels (beim Aus legen, Reparieren).

Weiterhin wird vorgeschlagen, den zur Energieübertragung erforderlichen Bereich der Kabelseele mit einer Hoch spannungsisolierung zu versehen. Diese kann nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung aus zwei Leitschichten, nämlich einer äußeren und einer inneren Leitschicht sowie einer dazwischenliegenden Isolierung bestehen.

Der Aufbau des zur Energieübertragung vorgesehenen Ele ments (19, 20, 21, 22) entspricht dem für Hochspannungs kabel geltenden Regeln. Das Element ist erforderlich zur Energieversorgung der in das Seekabel eingespleißten Unterwasserverstärker. Bei längeren Trassen mit einer größeren Anzahl von Unterwasserverstärkern sind durchaus Speisespannungen von mehreren kV erforderlich.

Der von der Hochspannungsisolierung eingeschlossene (innere) Bereich der Kabelseele enthält vorzugsweise mehrere Lichtwellenleiter, die hohlraumfrei in einer viskosen Masse eingebettet und von einem Innenmantel aus elastischem Material sowie einem kreisförmigen Leiter aus vorzugsweise Aluminium umgeben sind. Der Leiter ist in besonderer Weise ausgebildet, besteht nämlich aus mehreren Segmentdrähten, die über ein kreisringsegment artiges Profil verfügen und zusammengesetzt einen Kreisring ergeben. Dieser Leitermantel dient zur Energie versorgung der in das Seekabel eingespleißten Unter wasserverstärker, ist also mit der erwähnten Hoch spannung beaufschlagt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur dieser Zeichnung zeigt ein Seekabel mit Lichtwellenlei tern im Querschnitt.

Das gezeigte Lichtwellenleiterseekabel ist aufgrund seines Aufbaus vor allem zum Einsatz in großen Tiefen, in denen auch mit Meeresschädlingen (Toredowurm) gerech net werden muß, gedacht. Es verfügt darüber hinaus über einen zusätzlichen (metallischen) Leiter zur Energiever sorgung von eingespleißten Unterwasserverstärkern, wo durch sich das gezeigte Lichtwellenleiterseekabel beson ders für lange Übertragungslängen eignet.

Das gezeigte Lichtwellenleiterseekabel setzt sich zu sammen aus einer (äußeren) Ummantelung 10 und einer (inneren) Kabelseele 11.

Die in erster Linie zum Schutz gegen mechanische Bean spruchungen und das Eindringen von Meeresschädlingen in die Kabelseele 11 dienende Kabelummantelung 10 setzt sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Armierung 12 und einem die Armierung 12 von außen umgebenden Außenmantel 13 zusammen. Die Armierung 12 besteht erfindungsgemäß aus einer Vielzahl von Profil drähten 14 aus metallischem Material, beispielsweise Stahl in einer entsprechenden Legierung oder mit Zink überzug, die über ein Z-förmiges Profil verfügen. Die Z-förmigen Profildrähte 14 sind zur Bildung der Armierung 12 derart eng aneinanderliegend um die Kabel seele 11 herum angeordnet, daß sie verzahnt ineinander greifen und dabei etwa S-förmige Berührungslinien 15 zwischen benachbarten Profildrähten 14 bilden. Zusätz lich können die Profildrähte 14 der Armierung 12 noch verseilt, also schraubenlinienförmig um die KabeIseele 14 herumgewunden sein. Die Stabilität des Schutzmantels 12 wird dadurch nochmals erhöht.

Der die Armierung 12 umgebende Außenmantel 13 besteht vorzugsweise aus einem elastischen Material, beispiels weise ein Kunststoff. Der Außenmantel 13 hält die Profil drähte 14 von außen her zusammen, so daß diese bei mecha nischen Beanspruchungen nicht ihre Berührung zueinander verlieren. Gleichzeitig dient der Außenmantel 13 als Korrosionsschutz, und zwar insbesondere für die Armierung 12.

Aufgebracht wird der Außenmantel 13 auf das soweit fertiggestellte Lichtwellenleiterseekabel durch Aufextru dieren auf die Armierung 12. Ein besonders wesentlicher erfindungsgemäßer Verfahrensschritt besteht darin, daß vor dem Aufextrudieren des Außenmantels 13 viskose Masse auf die Armierung 12 aufgebracht wird, die in eventuell noch bestehende Hohlräume zwischen den Profil drähten und in der Kabelseele 11 eindringen kann zur Ausfüllung derselben vor der Fertigstellung des Licht wellenleiterseekabels, das heißt vor dem Aufextrudieren des Außenmantels 13.

Die Kabelseele 11 verfügt beim Lichtwellenleiterseekabel des dargestellten Ausführungsbeispiels über einen beson deren Aufbau. Demnach setzt sich die Kabelseele 11 (von innen nach außen) zusammen aus mehreren, hier sechs Lichtwellenleitern 16, die in einer Füllmasse 17 aus vis kosem Material eingebettet und von einem zentralen Mantel 18, einem Leiter 19 mit kreisförmigem Quer schnitt, einer inneren Leitschicht 20, einer Isolierung 21 sowie einer äußeren Leitschicht 22 umgeben ist.

Durch diesen Aufbau, insbesondere durch die Einbettung der Lichtwellenleiter 16 in die viskose Füllmasse 17, ist die Kabelseele 11 vollkommen frei von Hohlräumen. Die die Kabelseele 11 umgebende Ummantelung 10, insbesondere die Profildrähte 14 der Armierung 12 liegen dadurch unter Abstützung an der Kabelseele 11 an. Die Kabelseele 11 bietet somit einen stabilen Untergrund für die Profildrähte 14 der Armierung 12, wodurch ein Verschieben der Profildrähte 14 bei mechanischer Beanspruchung des Lichtwellenleiterseekabels praktisch nicht möglich ist. Auf diese Weise bleibt die Verzahnung der Profildrähte 14 unabhängig von der Belastung des Lichtwellenleiterseekabels erhalten. Ein dauerhafter Schutz ist somit gewährleistet.

Der Zentralmantel 18 besteht aus einem elastischen Mate rial, vorzugsweise einem Kunststoff, und hält die Licht wellenleiter 16 mit der Füllmasse 17 in einer etwa kreis runden Gestalt zusammen.

In besonderer Weise ist hier der Leiter 19 mit kreis förmigem Querschnitt ausgebildet. Dieser setzt sich aus mehreren Segmentdrähten, nämlich im vorliegenden Aus führungsbeispiel aus sechs Segmentdrähten 23 zusammen. Jeder der etwa gleich ausgebildeten Segmentdrähte 23 verfügt über einen Querschnitt in der Form eines Kreis ringsegments. Die aus einem leitenden Material, vorzugs weise aus Aluminium, hergestellten Segmentdrähte 23 sind derart um den Zentralmantel 18 herum angeordnet, daß die Stirnflächen benachbarter Segmentdrähte 23 unverzahnt, nämlich mit geraden Berührungslinien 24 unmittelbar aneinanderliegen zur Bildung eines Kreisringes.

Die innere Leitschicht 20 und die äußere Leitschicht 22 bestehen aus einem Halbleitermaterial, vorzugsweise einem entsprechenden Polyethylen mit Rußzusatz. Die da zwischen angeordnete Isolierung 21 kann ebenfalls aus einem Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, bestehen.

Die vorstehend beschriebene Kabelseele 11 läßt sich be sonders einfach herstellen, indem auf den Zentralmantel 18 mit den darin angeordneten Lichtwellenleitern 16 und des Füllmantels 17 die Segmentdrähte 13 für den Leiter mit kreisförmigem Querschnitt 19 aufgebracht und in einem Arbeitsgang die innere Leitschicht 20, die Isolierung 21 und die äußere Leitschicht 22 auf die Segmentdrähte 23 aufextrudiert werden. Auch hierdurch werden Hohlräume in der Kabelseele 11 zuverlässig ver mieden. Auf die so hergestellte Kabelseele 11, die einen festen Untergrund für die Profildrähte 14 bildet, können dann die Armierung 12 herumgelegt und anschließend der Außenmantel 13 aufextrudiert werden.

Bezugszeichenliste: 10 Ummantelung
11 Kabelseele
12 Armierung
13 Außenmantel
14 Profildraht
15 Berührungslinie
16 Lichtwellenleiter
17 Füllmasse
18 Zentralmantel
19 Leiter mit kreisförmigem Querschnitt
20 innere Leitschicht
21 Isolierung
22 äußere Leitschicht
23 Segmentdraht
24 Berührungslinie

Claims

1. Kabel, insbesondere Seekabel, mit einer mindestens einen Lichtwellenleiter aufweisenden Kabelseele und einer Ummantelung, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ummantelung (10) wenigstens eine Armierung (12) aus einer Mehrzahl rohrförmig zu sammengesetzter, ineinandergreifender Profildrähte (14) aufweist und die von der Armierung (12) eingeschlossene Kabelseele (11) vollständig ausgefüllt ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profildrähte (14) der Armierung (12) ein Z-förmiges Profil aufweisen.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Z-förmigen Profildrähte (14) der Armierung (12) miteinander verseilt sind.

4. Kabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (12) von einem Außenmantel (13), vorzugsweise aus elastischem Material (Kunststoff), umgeben ist.

5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profildrähte (14) der Armierung (12) mit einer viskosen Masse benetzt sind, insbesondere zum Aufextru dieren des Außenmantels (13).

6. Kabel nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelseele (11) im äußeren Bereich eine Hochspannungs isolierung (innere Leitschicht 20, die Isolierung 21, und die äußere Leitschicht 22) aufweist.

7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsisolierung aus einer äußeren Leit schicht (22), einer inneren Leitschicht (20) und einer dazwischenliegenden Isolierschicht (21) gebildet ist.

8. Kabel nach Anspruch 1, sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Lichtwellenleiter (16) hohlraumfrei eingebettet sind.

9. Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Lichtwellenleiter (16) der Kabelseele (11) in einer Füllmasse (17) eingebettet sind.

10. Kabel nach Anspruch 1, sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Lichtwellenleiter (16) und die Füllmasse (17) von einem Zentralmantel (18) vorzugsweise aus elastischem Material (Kunststoff) umgeben sind.

11. Kabel nach Anspruch 1, sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralmantel (18) von einem kreisförmigen Leiter (19) vollständig umgeben ist.

12. Kabel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Leiter (19) aus mehreren Segmentdrähten (23) mit einem kreissegmentartigen Querschnitt zusammen gesetzt ist zur Bildung eines Kreisringes.

13. Kabel nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeich net, daß die Segmentdrähte (23) zur Bildung des kreis förmigen Leiters (19) aus einem leitenden Material, vor zugsweise Aluminium, bestehen.

14. Kabel nach Anspruch 6, sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hoch spannungsisolierung (innere Leitschicht 20, Isolierung 21, äußere Leitschicht 22) auf die Segmentdrähte (23) in einem Arbeitsgang aufextrudiert ist.