昨日、私は、米国オレゴン州の会社のデータセンターを日本と接続する、太平洋の底を横切る独自の光ファイバー通信ケーブルのグーグルによる敷設に関する資料を公開しました。 これは3億ドル、長さ10,000 kmの巨大なプロジェクトのようです。 ただし、もう少し深く掘り下げると、このプロジェクトが個人の使用のために1つのメディアジャイアントによって行われるという理由だけで傑出していることが明らかになります。 地球全体はすでに通信ケーブルにしっかりと絡み合っており、一見すると思われるよりもはるかに多くが水中にあります。 このトピックに興味があり、好奇心for盛な人向けの一般的な教材を用意しました。
大陸間コミュニケーションの起源
海にケーブルを敷設する慣行は、19世紀に遡ります。 ウィキペディアによると 、2つの大陸を有線で接続する最初の試みは1847年に行われました。 1858年8月5日までにイギリスとアメリカを大西洋横断電信ケーブルで接続することはできましたが、すでに9月に接続が失われました。 その理由は、ケーブルの防水性とその後の腐食と破損の違反であったと考えられます。 旧世界と新世界の間の安定した接続は、1866年にのみ確立されました。 1870年、インドにケーブルが敷設され、ロンドンとボンベイを直接接続できるようになりました。 当時の最高の精神と産業家の一部がこれらのプロジェクトに関与していました：ウィリアム・トムソン（将来の偉大なケルビンLord）、チャールズ・ホイートストン、シーメンス兄弟。 ご覧のとおり、ほぼ150年前、人々は数千キロメートルにわたる通信回線の作成に積極的に取り組んでいました。 そしてもちろん、進歩はそこで止まりませんでした。 しかし、アメリカとの電話通信は1956年にのみ確立され、その作業はほぼ10年続きました。 最初の大西洋横断電信と電話ケーブルの敷設に関する詳細は、アーサー・クラークの本「Voice over the Ocean」に記載されています。
ケーブル装置
直接の関心は、5〜8キロメートルの深さで動作する直接ケーブル配置です。
深海ケーブルには、次の基本特性が必要であることを理解してください。
- 長寿
- 防水である（突然！）
- それ自体の上の水塊の巨大な圧力に耐えるために
- インストールと使用に十分な強度
- ケーブルの材料は、機械的な変更（たとえば、操作/敷設中にケーブルを伸ばす）の際にその性能が発揮されるように選択する必要があります
私たちが検討しているケーブルの機能部分は、ほとんどの場合、通常の光学部品と変わりません。 深海ケーブルの本質は、右の概略図からわかるように、この非常に機能する部品を保護し、その動作寿命を最大化することです。 すべての構造要素の目的を順番に分析しましょう。
ポリエチレンは、従来の外側のケーブル絶縁層です。 この材料は、次の特性があるため、水との直接接触に最適です。
耐水性、中性、酸性および塩基性塩、有機および無機酸の溶液、濃硫酸であっても、いかなる濃度のアルカリとも反応しません。
実際、海洋には周期表のすべての元素が含まれており、水は普遍的な溶媒です。 そのような一般的な化学物質の使用。 ポリエチレンのような材料産業は論理的で正当化されています。何よりもまずエンジニアはケーブルと水の反応を排除しなければならず、それにより環境の影響下での破壊を回避しなければなりません。 20世紀半ばに最初の大陸間電話回線を敷設する際、ポリエチレンが断熱材として使用されました。
ただし、多孔質構造のため、ポリエチレンはケーブルを完全に防水することができないため、次の層に進みます。
マイラーフィルムは、 ポリエチレンテレフタレートをベースにした合成材料です。 次のプロパティがあります。
匂いも味もありません。 透明で、化学的に不活性で、高いバリア性（多くの攻撃的な媒体を含む）、引き裂き（ポリエチレンの10倍の強度）、摩耗、衝撃に強い。 マイラー（またはソビエト連邦のラブサン）は、産業、包装、繊維、および宇宙産業で広く使用されています。 彼らはそこからテントさえ縫います。 ただし、この材料の使用は、ヒートシール中の収縮により、多層フィルムに限定されます。
マイラーフィルムの層の後、製品の宣言された特性とその意図された目的に応じて、さまざまな容量のケーブル補強に会うことができます。 ほとんどの場合、ケーブルに十分な剛性と強度を与え、外部からの攻撃的な機械的影響に対抗するために、強力なスチールシースが使用されます。 ネットワークをさまよういくつかの情報によると、ケーブルから来るEMPはケーブルを切断するサメを誘惑する可能性があります。 また、非常に深いところでは、ケーブルは溝を掘ることなく底に簡単に敷設され、漁船はそれをギアで引っ掛けることができます。 このような影響から保護するために、ケーブルはスチール編組で補強されています。 補強に使用される鋼線は事前に亜鉛メッキされています。 ケーブル補強は、複数の層で発生する場合があります。 この操作中の製造業者の主なタスクは、鋼線の巻き取り中の作業の均一性です。 二重補強では、巻きは異なる方向に発生します。 この操作中にバランスが維持されない場合、ケーブルは自然にねじれて螺旋を形成し、ループを形成する可能性があります。
これらの対策の結果、走行キロの質量は数トンに達する可能性があります。 「なぜ軽くて強いアルミニウムではないのですか？」-多くの人が尋ねます。 全体の問題は、アルミニウムが空気中に安定した酸化膜を持っていることですが、海水と接触すると、この金属は水素イオンの置換と激しい化学反応を起こす可能性があります。 したがって、鋼が使用されます。
防水性とケーブルシールドの別の層として、 アルミニウムの水バリアまたはアルミニウム-ポリエチレンの層が使用されます。 アルミニウムポリエチレンは、接着層で相互接続されたアルミニウム箔とプラスチックフィルムの組み合わせです。 サイジングは、片面または両面のいずれかです。 構造全体を通して、アルミナポリエチレンはほとんど見えません。 フィルムの厚さはメーカーごとに異なりますが、たとえば、ロシア連邦のメーカーの1社では、片面接着で最終製品の厚さが0.15〜0.2 mmになっています。
ポリカーボネート層は 、構造を強化するために再び使用されます。 軽量で耐久性があり、圧力や衝撃に強いこの素材は、自転車やオートバイのヘルメットなどの日常の製品に広く使用されています。また、レンズ、CD、照明製品の製造の素材としても使用されています。 熱膨張係数が高い 。 彼への応用は、ケーブルの製造で発見されました。
銅またはアルミニウムのチューブはケーブルのコアの一部であり、ケーブルをシールドします。 この設計では、他の銅管に光ファイバーを直接取り付けます。 ケーブルの設計に応じて、いくつかのチューブがあり、それらはさまざまな方法で絡み合うことができます。 以下に、ケーブルコア構成の4つの例を示します。
疎水性のチキソトロピーゲルで満たされた銅管に光ファイバーを敷設し、金属構造要素を使用して、中間再生器の遠隔電源供給を編成します。これは、ファイバー内を伝播して歪みを受ける光パルスの形状を復元するデバイスです。
カットは次のようになります。
ケーブル製造
光深海ケーブルの生産の特徴は、ほとんどの場合、海に可能な限り近い港の近くに配置されることです。 この配置の主な理由の1つは、ケーブルの線形キロメートルが数トンの質量に達する可能性があり、設置中に必要なスプライス数を減らすために、製造業者はケーブルをできるだけ長くするよう努めていることです。 現在、このようなケーブルでは4 kmが通常の長さであると考えられており、その結果、約15トンの質量になります。 上記から理解できるように、このような湾深海OKの輸送は、陸上輸送にとって最も簡単な物流作業ではありません。 ケーブル巻き取り用の通常の木製リールは、上記の質量に耐えられず、陸上でOKを輸送するために、たとえば、構造内の光ファイバーを損傷しないように、ペアの鉄道プラットフォームで「8」を使用して建設全長をレイアウトする必要があります。
ケーブル管理
外観が非常に強力なこのような製品は、船に積み込んで深海に投棄することができるようです。 現実は少し異なります。 ケーブルの配線は長くて面倒なプロセスです。 もちろん、ケーブル保護のさまざまな方法を使用するとプロジェクトのコストが増加し、投資回収期間が長くなるため、ルートは費用対効果が高く安全である必要があります。 異なる国間のケーブル敷設の場合、特定の国の沿岸水域の使用許可を取得する必要があり、ケーブル敷設に必要なすべての許可とライセンスを取得する必要があります。 その後、地質調査が行われ、地域の地震活動評価、火山活動、水中地滑りの可能性、および作業が行われる地域のその他の自然災害が発生し、その後ケーブルが敷設されます。 気象学者の予測も重要な役割を果たしているため、締め切りは中断されません。 ルートの地質調査では、深さ、底部のトポロジー、土壌密度、岩石や残骸などの異物の存在など、さまざまなパラメーターが考慮されます。 元のルートからの逸脱の可能性、つまり ケーブルの延長の可能性、およびコストと作業時間の増加。 必要な準備作業をすべて実行した後にのみ、ケーブルを船に取り付けて敷設を開始できます。
実際、gifから、スタイリングプロセスは非常に明確になります。
海底/海底に沿って敷設された光ファイバーケーブルは、ポイントAからポイントBまで連続的に延びています。ケーブルは、船のベイに敷設され、下の場所に運ばれます。 これらのベイは、たとえば次のようになります。
小さいと思われる場合は、この写真に注意してください。
船が海に出た後、プロセスの技術的な側面のみが残ります。 特別な機械を使用するスタッカーのチームは、特定の速度でケーブルを巻き戻し、船の動きによる必要なケーブル張力を維持しながら、以前に敷設されたルートに沿って前進します。
次のようになります。
ケーブルの問題、破損、損傷については、特別なアンカーが用意されており、ケーブルを水面まで持ち上げて、回線の問題部分を修復できます。
そして、最終的には、これらすべてのおかげで、インターネットで世界中の猫と写真やビデオを快適かつ高速に見ることができます。
Googleプロジェクトに関する記事へのコメントで、 Lux_In_Tenebrisはこのトピックに関する興味深い文献のリストを提供しました。誰かが役に立つかもしれません。
また、ユーザーYoManは、ケーブル敷設船Tyco Resoluteに関するビデオへのリンクを提供してくれました。ありがとう。
http://youtu.be/GAmSfd01_6I