Cáp quang tàu ngầm (dưới biển), còn được gọi là cáp thông tin liên lạc tàu ngầm, là một dây được bọc bằng vật liệu cách điện và đặt dưới đáy biển để thiết lập truyền dẫn viễn thông giữa các quốc gia.
Hệ thống cáp quang ngầm chủ yếu được sử dụng để kết nối cáp quang và Internet. Nó được chia thành hai phần: thiết bị trên bờ và thiết bị dưới nước. Cáp quang ngầm là phần quan trọng nhất và dễ bị tổn thương nhất của thiết bị dưới nước.
Cấu trúc thiết bị
Cáp quang ngầm được đặt dưới đáy biển với một bó dây được bọc trong vỏ cách nhiệt. Nước biển có thể ngăn chặn sự can thiệp của ánh sáng bên ngoài và sóng từ, vì vậy tỷ lệ tín hiệu trên tiếng ồn của cáp ngầm cao; Không có sự chậm trễ thời gian trong việc liên lạc cáp quang tàu ngầm. Tuổi thọ thiết kế của cáp quang ngầm là 25 năm hoạt động liên tục, trong khi các vệ tinh nhân tạo thường hết nhiên liệu trong vòng 10 đến 15 năm.
Cấu trúc cơ bản của cáp quang ngầm là: lớp polyethylene, nhựa polyester hoặc lớp nhựa đường, lớp sợi thép, lớp chống thấm nhôm, lớp polycarbonate, ống đồng hoặc nhôm, paraffin, lớp ankan, bó sợi quang, v.v.
Hệ thống cáp quang ngầm chủ yếu được sử dụng để kết nối cáp quang và Internet. Nó được chia thành hai phần: thiết bị trên bờ và thiết bị dưới nước. Các thiết bị trên bờ đóng gói và truyền các dịch vụ liên lạc như giọng nói, hình ảnh và dữ liệu. Thiết bị dưới nước chịu trách nhiệm xử lý, gửi và nhận tín hiệu liên lạc. Thiết bị dưới nước được chia thành ba phần: cáp quang ngầm, bộ lặp và "đơn vị nhánh": cáp quang ngầm là phần quan trọng nhất và dễ bị tổn thương nhất.
Cấu trúc của cáp quang biển sâu phức tạp hơn: sợi quang được đặt trong bộ xương nhựa rãnh hình chữ U và rãnh chứa đầy dầu mỡ hoặc nhựa đàn hồi để tạo thành lõi. Lõi được bọc bằng dây thép cường độ cao. Trong quá trình bọc, tất cả các khoảng trống nên được lấp đầy bằng vật liệu chống thấm nước. Sau đó, một lớp băng đồng được quấn xung quanh dây thép và đường may được hàn để làm cho dây thép và ống đồng tạo thành một sức đề kháng Kết hợp của nén và căng thẳng. Một lớp lớp lớp polyethylene nên được thêm vào bên ngoài dây thép và ống đồng. Một cấu trúc nhiều lớp chặt chẽ như vậy là để bảo vệ sợi quang, ngăn ngừa vỡ và ngăn chặn sự xâm nhập của nước biển. Ở những khu vực có cá mập bị nhiễm bệnh, một lớp lớp polyethylene bổ sung được thêm vào bên ngoài cáp ngầm.
Cấu trúc của cáp quang tàu ngầm được yêu cầu phải mạnh mẽ và nhẹ về vật liệu, nhưng nhôm kim loại nhẹ không thể được sử dụng, bởi vì nhôm và nước biển sẽ phản ứng điện hóa để sản xuất hydro, và các phân tử hydro sẽ khuếch tán vào vật liệu thủy tinh của sợi quang, điều này sẽ làm tăng sự mất mát của sợi quang. Do đó, cáp quang tàu ngầm không chỉ ngăn hydro được tạo ra bên trong, mà còn ngăn hydro xâm nhập vào cáp quang từ bên ngoài. Vì lý do này, vào đầu những năm 1990, một sợi quang phủ carbon hoặc titan đã được phát triển để ngăn chặn sự xâm nhập của hydro và ăn mòn hóa học. Đầu nối sợi quang cũng được yêu cầu có độ bền cao, đòi hỏi kết nối để duy trì sức mạnh của sợi quang ban đầu và bề mặt của sợi quang ban đầu khỏi bị hư hỏng.
Loài chính
Theo các môi trường biển và độ sâu nước khác nhau, nó có thể được chia thành cáp quang biển sâu và cáp quang biển nông. Tương ứng, cấu trúc cáp quang được đại diện bởi một lớp giáp một lớp và một lớp giáp hai lớp. Trong phương pháp đại diện mô hình sản phẩm, DK được sử dụng cho áo giáp một lớp và SK được sử dụng cho áo giáp hai lớp. Các thông số kỹ thuật được thể hiện bằng số lượng và loại sợi.
Theo vai trò và chức năng có thể được chia thành
Cáp liên lạc tàu ngầm và cáp quang ngầm. Cái trước chủ yếu được sử dụng cho các dịch vụ truyền thông, và cái sau chủ yếu được sử dụng để truyền năng lượng ánh sáng công suất cao dưới nước.
Nguyên tắc kỹ thuật
Mạng lưới của các quốc gia khác nhau trên thế giới có thể được coi là một mạng lưới khu vực địa phương lớn. Các cáp quang trên tàu ngầm và mặt đất kết nối chúng để tạo thành Internet. Cáp quang là "dây thần kinh trung tâm" của Internet, và Hoa Kỳ gần như là "bộ não" của Internet. Là nơi sinh của Internet, Hoa Kỳ lưu trữ rất nhiều máy chủ Web và IM (như MSN). Trong số 13 máy chủ gốc giải quyết tên miền trên toàn cầu, 10 máy chủ ở Hoa Kỳ. Đăng nhập vào hầu hết các trang web .com và .net hoặc gửi e-mail, dữ liệu Hầu như tất cả đều phải đi vòng quanh Hoa Kỳ để đến đích.
Cáp ngầm hiện được bảo trì riêng biệt, và vì mục đích an toàn, cáp ngầm cũng cần được duy trì vào những thời điểm bình thường. Nếu ai đó đánh bắt cáp ngầm và thêm sợi quang, thông tin có thể bị đánh cắp. Nếu có chiến tranh, ai đó có thể làm hỏng cáp quang. Cáp ngầm là giải pháp tốt nhất để liên lạc hiện nay. Các phương pháp khác như vệ tinh và lò vi sóng có thể được sử dụng làm chất bổ sung, nhưng có vẻ như chúng không thể thay thế cáp ngầm vì kênh của chúng bị hạn chế. Đó là một cách cho phép phần lớn người dùng giao tiếp một cách rẻ tiền.
Việc cung cấp năng lượng từ xa của hệ thống cáp ngầm là rất quan trọng, và các bộ lặp dọc theo cáp ngầm dựa vào nguồn cung cấp năng lượng từ xa của trạm hạ cánh. Bộ lặp kỹ thuật số được sử dụng trong cáp quang ngầm có nhiều chức năng và mức tiêu thụ điện năng lớn hơn nhiều lần so với bộ lặp analog của cáp ngầm. Việc cung cấp điện đòi hỏi độ tin cậy cao và không thể bị gián đoạn. Do đó, ở những khu vực mà cá mập bị nhiễm bệnh, hai lớp băng thép và một lớp vỏ ngoài polyethylene bên ngoài nên được thêm vào bên ngoài cáp quang của tàu ngầm. Ngay cả với sự bảo vệ chặt chẽ như vậy, đã có những trường hợp các chất cách điện polyethylene của cáp quang biển sâu bị cá mập cắn và gây ra sự cố mất điện vào cuối những năm 1980.
Các tính năng chính
So với cáp quang mặt đất, cáp quang ngầm có nhiều ưu điểm: Thứ nhất, không cần đào hầm hay hỗ trợ bằng khung nên mức đầu tư thấp, tốc độ thi công nhanh; Do sự phá hủy của môi trường tự nhiên như gió và sóng và sự can thiệp của các hoạt động sản xuất của con người, cáp an toàn và ổn định, với khả năng chống nhiễu mạnh mẽ và hiệu suất bảo mật tốt.
Phương pháp xây dựng
Thiết kế của cáp quang ngầm phải đảm bảo rằng sợi quang không bị ảnh hưởng bởi các lực lượng bên ngoài và môi trường. Các yêu cầu cơ bản là: nó có thể thích ứng với môi trường áp suất tàu ngầm, mài mòn, ăn mòn, sinh học, v.v.; có lớp giáp phù hợp để ngăn ngừa thiệt hại từ tàu cá, neo đậu và cá mập; đứt cáp quang Đồng thời, giảm thiểu chiều dài nước biển xâm nhập vào cáp quang; nó có thể ngăn chặn hydro thấm vào cáp quang từ bên ngoài và hydro được tạo ra bên trong; nó có mạch cung cấp điện từ xa điện từ xa điện năng lực điện năng thấp; nó có thể chịu được sự căng thẳng trong quá trình đặt và tái chế; tuổi thọ trung bình Yêu cầu là hơn 25 năm.
Cáp quang ngầm dưới biển sâu (trên 1.000 mét) thông qua một cấu trúc bọc thép không thép, nhưng cấu trúc của lõi cáp và thành viên gia cố (thường là dây thép trung tâm) phải có khả năng bảo vệ sợi quang để ngăn chặn áp suất cao của nước biển và áp suất cao trong quá trình đặt và tái chế. Căng thẳng. Để ngăn ngừa thiệt hại của cá mập, hai lớp băng thép nên được bọc xoắn ốc trên vỏ cáp quang biển sâu ở khu vực biển nơi cá mập bị nhiễm bệnh, và một lớp vỏ bọc bên ngoài polyethylene nên được ép.
Cấu trúc lõi của biển nông (trong phạm vi 1000 mét nước) cáp quang ngầm giống như cáp quang biển sâu, nhưng cáp quang biển nông phải có một lớp hoặc giáp dây thép hai lớp. Số lớp giáp và đường kính ngoài của dây thép được xác định theo môi trường tàu ngầm, độ sâu nước, liệu nó có thể chôn cất, đánh bắt cá hay không, v.v. của tuyến cáp ngầm.
Quy trình đặt
Dự án cáp ngầm được các quốc gia trên thế giới công nhận là một dự án quy mô lớn phức tạp và khó khăn. Ở vùng biển nông, nếu độ sâu nước dưới 200 mét, dây cáp bị chôn vùi, trong khi ở vùng biển sâu, chúng được đặt. Chôn cất máy bay phản lực thủy lực là phương pháp chôn cất chính. Có một số hàng lỗ phun nước ở dưới cùng của thiết bị bị chôn vùi, được phân phối song song ở cả hai bên. Trong quá trình hoạt động, mỗi lỗ phun vòi phun nước áp suất cao xuống đáy biển cùng một lúc để cuốn trôi trầm tích đáy biển và tạo thành rãnh cáp ngầm; phần trên của thiết bị có fairlead, nó được sử dụng để hướng dẫn cáp (cáp quang) xuống đáy rãnh cáp ngầm và rãnh được thủy triều tự động lấp đầy. Các thiết bị bị chôn vùi được kéo về phía trước bởi tàu xây dựng, và các hướng dẫn khác nhau được đưa ra thông qua cáp làm việc. Máy đặt cáp thường không có thiết bị chôn dưới nước và được đặt trên bề mặt đáy biển bởi trọng lượng của cáp ngầm.
Chiếc thuyền tiếp tục lái về phía trước, và sau đó xả một rãnh với robot dưới nước, đặt cáp quang học vào, và sau đó xả cát trở lại với robot dưới nước, bao phủ cáp quang học, và sau đó tiếp tục di chuyển về phía trước. Khi việc cập cảng là cần thiết, kết nối được hoàn thành trên thuyền, và sau đó Seal, và sau đó tiếp tục nằm. Hiện tại, tất cả các cáp quang ngầm là sợi quang, và có rất ít cáp, và tất cả các dây cáp hiện đang được đặt được chôn trong đất, nghĩa là một robot dưới nước được sử dụng để xả một rãnh và đặt nó vào và sau đó chôn đất.
Robot dưới nước thực sự sử dụng một máy bơm nước áp suất cao để điều áp nước đến áp suất cao và phun nó ra, do đó lao ra khỏi rãnh. Đối với bảo trì, không có bảo trì ở tất cả. Thông thường, không cần bảo trì. Bạn chỉ cần kiểm tra xem cáp quang có được tiếp xúc thường xuyên với robot dưới nước hay không, và nếu có, hãy che bùn. Ngoài ra, nếu nó bị hỏng, sử dụng máy dò suy giảm để đo nó để có được vị trí cụ thể, và sau đó đến đó để câu cá, kết nối nó hoặc các phương pháp khác, thường cắt đứt tất cả các phần bị hư hỏng và thay thế nó bằng một cái mới.
Xử lý sự cố
gãy xương
Nói chung có hai lý do chính cho sự cố đứt cáp ngầm. Một là bất khả kháng như động đất và sóng thần, và hai là nguyên nhân nhân tạo. Một khi cáp bị ngắt kết nối, nó sẽ không chỉ có tác động rất lớn đến thông tin liên lạc quốc tế, mà tổn thất gây ra thậm chí còn không thể đo lường được.
thiệt hại
Cáp thường dễ bị hư hỏng bởi tàu đánh cá, neo và thậm chí cả cá mập. Dây cáp đôi khi bị phá hủy bởi quân địch trong thời chiến. Trận động đất lớn ở Newfoundland năm 1929 đã gây ra một sự sụp đổ tàu ngầm quy mô lớn gây thiệt hại cho cáp xuyên Đại Tây Dương.
Một khi nhiều cáp ngầm bị hư hỏng cùng một lúc (ví dụ, bị hư hại do động đất), nó có thể gây ra sự gián đoạn của Internet khu vực và các dịch vụ điện thoại đường dài, dẫn đến tổn thất khôn lường. Ví dụ, trận động đất Hengchun năm 2006 là một ví dụ.
Sửa chữa cáp sâu, và phần bị hư hỏng được đưa lên bề mặt để sửa chữa. Phần bị hư hỏng của cáp nước sâu phải được cắt và đưa lên bề mặt để sửa chữa. Phần sửa chữa sẽ dài hơn phần ban đầu.
Một số tuyến cáp quan trọng gần các cảng đã được thiết lập để sửa chữa các tàu chuyên sửa chữa cáp. Một số công ty phục hồi như CS Cyrus West Field đã được thành lập gần Halifax, Nova Scotia. Một số nhà khai thác viễn thông lớn, chẳng hạn như France Telecom và Japan Telecom, có tàu cáp ngầm riêng.
sửa chữa
Cáp quang ngầm thường được chôn ở độ sâu 1-2 mét dưới đáy biển. Bởi vì đáy biển không thường xuyên lắm, các dây cáp quang chắc chắn đôi khi sẽ bị lộ. Cáp quang có thể bị phá hủy khi tàu cá neo đậu hoặc sử dụng lưới kéo để câu cá. Do đó, nơi cáp quang đi qua dưới đáy biển được chỉ định là khu vực cấm neo đậu và không có tàu nào được phép cập cảng. Nguyên tắc này giống như nguyên tắc của cáp quang trên đất liền. Chúng ta thường thấy các biển báo như "Có cáp quang dưới lòng đất và việc xây dựng bị cấm" trên đường. Cáp quang tàu ngầm cần được bảo vệ, và công nghệ cần được tăng cường để cải thiện độ bền kéo của chính cáp ngầm.
Bước đầu tiên trong công việc sửa chữa là tìm điểm ngắt. Các kỹ sư cáp ngầm có thể tìm thấy vị trí gần đúng của điểm ngắt thông qua điện thoại và Internet. Thiết bị đầu cuối bờ biển có thể phát ra các xung ánh sáng, và sợi quang bình thường luôn có thể truyền các xung này trên biển, nhưng nếu sợi bị phá vỡ, xung sẽ bật trở lại từ điểm đó và thiết bị đầu cuối bờ biển có thể tìm thấy điểm ngắt theo cách này. Sau đó, cáp quang mới cần được tàu đưa vào để sửa chữa, nhưng bước đầu tiên là lấy các sợi quang bị hỏng.
Nếu cáp quang sâu dưới 2.000 mét dưới nước, bạn có thể sử dụng robot để trục vớt cáp quang. Nói chung, nó nằm ở biển với độ sâu nước khoảng 3.000 đến 4.000 mét. Chỉ có một loại móc vật lộn có thể được sử dụng. Phải mất hơn 12 giờ để rút lại vật lộn một lần. Cần phải thêm cáp ở giữa sau khi câu cáp quang bị hỏng trên tàu. Công việc này được thực hiện bởi một kỹ thuật viên chuyên nghiệp cao.
1. Sau khi robot lặn xuống nước, nó quét và phát hiện vị trí chính xác của cáp quang ngầm bị hư hỏng.
2. Robot đào cáp quang ngầm bị chôn vùi trong bùn và cắt nó bằng kéo cáp. Sợi dây thừng được đặt xuống thuyền, và robot được buộc vào một đầu của cáp quang, và sau đó nó được kéo ra khỏi biển. Đồng thời, robot cài đặt bộ phát tín hiệu không dây tại vết cắt.
3. Sử dụng cùng một phương pháp để kéo một phần cáp quang khác ra khỏi biển. Cũng như việc bảo trì đường dây điện thoại, các thiết bị trên tàu được kết nối với cả hai đầu của cáp quang và trạm hạ cánh cáp quang ngầm theo hai hướng được sử dụng để phát hiện đầu nào của cáp quang bị chặn. Sau đó, lấy lại phần dài hơn của cáp ngầm với phần bị chặn và cắt nó đi. Phần còn lại được trang bị phao và tạm thời trôi nổi trên biển.
4. Tiếp theo, kết nối thủ công cáp quang ngầm dự phòng với hai điểm ngắt của cáp quang ngầm. Kết nối cáp quang là một công việc có "nội dung kỹ thuật" cực kỳ cao, không có thẩm quyền đối với người bình thường. Nó phải là một người đã được đào tạo đặc biệt và có được giấy phép từ một tổ chức quốc tế trước khi nó có thể được vận hành.
5. Sau khi cáp quang ngầm dự phòng được kết nối, sau khi thử nghiệm lặp đi lặp lại, sau khi liên lạc bình thường, nó sẽ được ném xuống nước biển. Tại thời điểm này, robot dưới nước sắp "chiến đấu" một lần nữa: "xả" cáp quang tàu ngầm đã sửa chữa, nghĩa là sử dụng súng nước áp suất cao để xả phù sa dưới đáy biển ra khỏi rãnh và "đặt" cáp quang tàu ngầm đã sửa chữa vào đó.
Đồng thời, thời tiết khắc nghiệt như gió mạnh và sóng trên biển có thể làm chậm công việc phục hồi.
