具有可浸没光纤管道的海底电缆制造技术

在至少一些实施例中，公开的海底电缆包括一个或更多个可浸没光纤管道，它们各自具有用于传输光学信号的至少一个紧密缓冲式光纤。各个紧密缓冲式光纤可具有相对有限的长度。海底电缆可进一步包括围绕一个或更多个可浸没光纤管道或与其一起反螺旋地缠绕的多个强度部件。还可包括或备选地包括至少一个密闭地密封的光纤管道，其具有绞接于紧密缓冲式光纤中的一个的至少一个受保护光纤。至少一些实施将紧密缓冲式光纤中的各个绞接于对应的受保护纤维，用于长距离通信。经由海底电缆端部处的连接器，经由传感器在此处附连的中断位置，以及/或者经由管道壁中的排出口，可对可浸没管道提供浸没。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】具有可浸没光纤管道的海底电缆相关申请的交叉引用本申请要求美国临时申请序列N0.61/941，389的优先权，其标题为“Pressure-Balanced Subsea Optical Cable (压力平衡的海底光学电缆)”，并且于 2014年 2 月 18 日由 Jeremy Crane Smith 和 Robert Alexis Peregrin Fernighough 提交，该申请通过引用而结合在本文中。
技术介绍
光纤通常用于以高带宽传送数据。它们已经被远程通信行业看作是通信架构发展成其当前状态的关键因素，而且由于该原因，用以开发纤维光通信技术的投资集中在使得在长距离上可获得这样的带宽。长距离进一步使生产同时担负得起且牢固的电缆成为必需。远程通信电缆典型地不仅必须抵抗与传输和安装相关联的较小损伤，而且还必须抵抗老化和长期暴露于元件的隐患。作为一个示例，考虑众所周知的氢暗化作用。在长暴露时间内，不管是来自腐蚀、生物过程还是与水相关联的其它原因，氢都会迀移到纤维芯中，并且与搀杂物或其它杂质化学地反应，以使玻璃“染色”。在短期内，该染色的作用可为几乎不可察觉的，但在长距离上，信号被产生的衰减淹没。与水有关的两个其它退化机制是应力腐蚀和零应力老化，随着时间的推移，它们两者都会降低未受保护的光纤的强度和透明度。为了抗击这些作用和提高通信电缆可靠性，行业已经通过大量投资和努力而开发了标准设计方法。为了保护光纤免受氢暗化和与水有关的退化机制，通信电缆将光纤发送通过密闭地密封的不锈钢管道。在可容许水破坏阻挡物的不锈钢管道中的针孔或其它缺陷的情况下，管道中的凝胶或另一种填料材料用来防止流体沿着管道的长度迀移。通常，不锈钢管道本身被涂覆，以提供抵抗水渗透的冗余密封件，特别是在高压应用或航海应用中。不是做无用功(reinvent the wheel)，地球物理学勘测行业已经利用了远程通信行业针对直埋电缆和海底电缆所开发的技术。基于光学通信的勘测浮缆和海床电缆的发展的设计典型地采用可在市场上获得的海底远程通信电缆和技术作为系统设计的中枢。尽管标准设计方法引起制造困难和成本，但这些防止光纤暴露于水的继承下来的预防措施代表了在行业中得到认可的知识:技术员、工程师和专家等的共同常识。
技术实现思路
与公认的知识相反，已经发现海底电缆可成功地采用可浸没光纤管道用于许多扩展暴露应用，包括永久水库监测(PRM)。可预计该备选的电缆设计方法产生制造成本的显著节约。在至少一些实施例中，公开的海底电缆包括一个或更多个可浸没光纤管道，它们各自具有用于与水延伸接触时传输光学信号的至少一个紧密缓冲式光纤。各个紧密缓冲式光纤可具有介于5米和200米之间的长度，或者在其它实施例中，介于200米和2米之间的长度。电缆可进一步包括多个强度部件，其围绕一个或更多个可浸没光纤管道或与其一起反螺旋地缠绕。还可包括或备选地包括至少一个密闭地密封的光纤管道，其具有至少一个保护光纤，在完整的电缆中，该至少一个保护光纤联接于紧密缓冲式光纤中的一个。至少一些实施将紧密缓冲式光纤中的各个绞接或以别的方式连接于对应的受保护纤维，用于长距离通信。经由电缆端部处的连接器，经由传感器在此处附连的中断位置，以及/或者经由管道壁中的排出口，可对可浸没管道提供浸没。一些方法实施例在水体中部署公开的电缆设计，使至少一个可浸没光纤管道的内部与水体处于流体连通。由于暴露纤维的长度限制或本文提供的其它预防措施，电缆可支持经由浸没管道中的纤维来传送信号的扩展用途，特别是在其中温度相对低的深水中。为了限制暴露纤维的长度，同时提供较长距离的通信能力，可将暴露纤维绞接于密闭地密封的管道中的受保护纤维。因为可浸没管道具有压力相等的内部，所以它们可由塑料或使将传感器附连于电缆的过程容易且降低未经加工的电缆的总成本的其它材料形成。【附图说明】附图包括多幅图: 图1显示密闭地密封的示例性光纤管道。图2显示示例性可浸没光纤管道。图3显示示例性镀锌钢丝。图4显示具有可浸没光纤管道的示例性海底电缆。图5显示示例性“绞接罐”连接器。图6显示简化通信架构示意图。但应当理解的是，图和下面的详细描述中提供的具体实施例不限制本公开。相反，它们对本领域技术人员提供辨别包含在所附权利要求的范围中的备选形式、等效方案和其它修改的基础。用语 本文使用的用语仅是为了描述特定实施例，并且不意于为限制性的。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”包括单数和复数所指物，除非内容明确地另有规定。此外，遍及本申请在许可意义上(即，有可能，能够)使用，而不是在强制性意义上(即，必须)使用词语“可”。用语“包括”及其衍生物表示“包括，但不限于”。用语“联接”表示直接或间接地连接。【具体实施方式】纤维光缆可部署在多种水下环境中，包括海底应用，诸如永久水库监测(PRM)，其中，暴露于水相对长时段(例如，数月或数年)。特别地，PRM系统可设计用于数十年的超深水运行(例如，大于1500 m)，同时也仍然适合在较浅的深度处使用。关于这样的应用的常规知识规定对光纤使用充注凝胶不锈钢管道，其在每个连接和传感器绞接(典型地有几百个，而且可能有几千个)中的各个处具有牢固的密闭式密封件。各个密封件对系统来说代表成本、时间投资和潜在失效点。在可消除对这样的密封件的需要(和相关联的成本和风险)的情况下，可减少制造定货交付时间，并且提高制造效率。在该方面，注意到短光纤(例如，在几米而非几千米的比例上)，水暴露典型地是失效的根本原因。人们认为不必关注氢暗化和与水有关的退化机制(特别是在考虑到在PRM环境中时)，只要暴露纤维的长度保持相对短。例如，暴露光纤长度在一些情况下可为I米、2米、3米、4米、5米、10米、20米、50米、100米、200米、300米、400米、500米，或者高达最多大约2千米等的任何适当的范围(这取决于确切应用)。对于这样的长度，人们认为氢暗化会有相对可忽略的影响，即使真的发生的话。但在典型地在大多数海底应用(特别是低于500米深度的那些)中遇到的低温下，氢扩散如此缓慢地发生，以致于预计在典型的PRM应用的使用期限中不会发生可辩别的暗化。此外，看来在PRM的预期运行环境中，可获得的氢的水平低，使得更不担心此类暗化。除了限制暴露纤维的长度之外，某些公开的实施例允许用经恰当选择的共形聚合物充分地涂覆暴露纤维(“紧密缓冲”)，该共形聚合物减轻水分子扩散的影响。在未受保护的光纤中，水分子可扩大已有的表面缺陷，使裂纹以类似于水结冻的方式传播，以及使水泥表面内的裂纹扩张。如果该涂层(缓冲器)抵制分层或以别的方式保持粘附于光纤，则这可防止水分子扩散过程引起失效。在一些情况下，这可用以下方法实现:在水扩散通过聚合缓冲器时，硅酸盐层可在玻璃的表面上形成，但典型地不会迀移，而是与缓冲器保持共形，并且阻止其它水分子进一步扩散。因而缓冲器基本上使裂纹生长引起的机械退化停止。以前的PRM电缆设计以规则距离(例如，在一些情况下每隔50米)将传感器(例如，加速计、水听器等)附连于PRM电缆。在这些位置处接近外部电缆层中的光纤(摆脱电缆)，用于附连于传感器。接着对这些接近点进行压力密封，以防止水进入。相反，本文公开的PRM电缆设计可特别地构造成使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底电缆，其包括：一个或更多个可浸没光纤管道，它们各自具有用于传输光学信号的至少一个紧密缓冲式光纤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JC史密斯，R费尼霍夫，
申请(专利权)人：PGS地球物理公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO