目錄TOC\o"1-3"\h\u137911.1. 4240001.1.1. 4151831.1.2. 6160571.1.2.1. 6197511.1.2.2. 7207441.1.2.3. 831571.1.3. 10185081.1.4. 14170891） 1583282） 16223193） 17238014） 17167135） 1867771.2. 1917861.2.1. 19312241.2.2. 20218731.2.3. 20194171.3. 2070601.3.1. 21274541.3.2. 22308841.3.3. 22287911.3.4. 22105901.3.5. 23236081.4. 24120091.4.1. 24105701.4.2. 2516001.4.3. 2624767（1） 2615369（2） 2627910（3） 2618414（4） 262633（5） 26133001.4.4. 26263531.4.5. 27聯(lián)網(wǎng)時代，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)交換，信息互聯(lián)，正如地球村的概念所描述，通過網(wǎng)絡，世界展的基石。對于國家來說，海纜資源已成為國家重要的戰(zhàn)略資產(chǎn)。如果把全球的網(wǎng)絡看成是一個大型局域網(wǎng)，那么海底和陸上光纜將它們連接成為互聯(lián)網(wǎng)，光纜是互聯(lián)網(wǎng)的中樞神經(jīng)，而美國幾乎是互聯(lián)網(wǎng)的大腦，也相當于電腦的芯片。美國作為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)源地，存放著很多的b和（如）等服務器。截至2018年底，全球解析域名的13個根服務器就有9個在美國，登錄多數(shù)域名中包含o.n網(wǎng)站或發(fā)電子郵件，數(shù)據(jù)幾乎都要到美國繞一圈才能到達目的地，而連接中樞神經(jīng)和大腦的就是海底光纜系統(tǒng)。不管從安全角度考慮，還是從信息互聯(lián)考慮，作為擁有14億人口、8.3億網(wǎng)民（2018年底）的中國，海纜承擔了70的出口總帶寬，是我國國際通信的主要方式。如果沒有海纜與外界的聯(lián)系，國家經(jīng)濟、社會發(fā)展無疑都會受到巨大的影響，中國也非常有必要更多地參與世界海纜系統(tǒng)的建設。2013年，海纜系統(tǒng)中開始引入100bp級發(fā)展，網(wǎng)絡拓撲結構也開始由環(huán)形拓撲向網(wǎng)狀拓撲轉(zhuǎn)變，超100密集波分復用系統(tǒng)和＋雙波段技術成為海纜發(fā)展趨勢，200、400G等超100技術和＋雙波段復用傳輸，是當前技術演進的主要趨勢。基于可重構光分插復用器（）的海纜分支器（）的運用提高組網(wǎng)靈活性，使海纜帶寬資源分配更加靈活。最近幾年，為降低成本和滿足業(yè)務需求，國際互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、金融機構、基金組織、民間資本等正在成為海纜投資、建設和運營的新興力量。谷歌（oog）、微軟（oo）、臉書（book）等已參與投資建設超過15條國際海纜，華為（u）前幾年也已經(jīng)介入了國際話語權。來說，水面1000以內(nèi)的淺海區(qū)，容易受到海底微生物、附著生物、鯊魚、海流、海浪等的影響和侵襲，也容易遭受漁船、鉤錨等人類活動的傷害。水面1000以下的區(qū)域受外來因素侵襲相對較少，但光纜所受海水壓力大，有徑向和縱向水密性要求，如遇地震、火山等導致斷纜事故時，打撈難度巨大，光纜所受的張力也大。所以，針對這些特征，設計有淺海光纜和深海光纜兩大類。水下臍帶纜屬于海纜的一種。隨著人類走向海洋，向海洋找資源，在距離水面以下幾百米，甚至幾千米的區(qū)域活動，水下探測器、水下機器人（）、工程車等需要得到很好的控制，這種連接水上操作平臺與水下設備、帶纜，也稱系留纜。與通常海纜不一樣的是，它不會埋設于海床，需要經(jīng)常性的移動和拖曳，因此臍帶纜會受到洋流的沖擊，魚類等水下生物的撕咬破壞，還會受到較大的徑向水壓，要求有很好的抗拉強度，光纜結構緊湊。.652光纖一致，而在1550n時的損耗最小，損耗值在0.2d／k以下，有利于長距離傳輸，并且.654光纖還擁有大的有效面積（1102上）。大有效面積可以提高光纖對非線性效應的抑制能力，但后來人們發(fā)現(xiàn)在追求大的有效面積時，會影響其他的性能，包括色散、截止波長，需要復雜的折射率剖面分布，這就增加了光纖的制造難度和成本；另外，在一定的折射率剖面分布條件下，色散斜率與有效面積成正比，為了降低色散斜率，就不得不放棄有效面積。有效面積越大，在泵浦光功率一定的條件下，其拉曼增益越低。而隨著技術的進步，.654光纖的損耗和色散問題已不再具有明顯的優(yōu)勢，所以.654光纖在國際上有使用，但在中國始終沒有大批量使用。而近年.654光纖推出的400k器的線路，非常適合于長距離低衰減海纜和陸地遠距離傳輸應用，又興起了.654光纖的使用高潮。.655是一種改進的色散位移光纖，其零色散點不在1550n處，而是有小幅度的位移，在1525n或1585n處。因此該光纖在1550n在一定大小的色散，有利于抑制密集波分復用系統(tǒng)中的四波混頻效應。.655光纖適合在大容量、長距離的海底傳輸系統(tǒng)使用。目前海纜系統(tǒng)設計中，.652、.653、.654、.655等類型光纖都有選用，但國內(nèi)多選用.652光纖及.655平已經(jīng)非常接近于理論低值，早期人們在意的光纖衰減值，不再成為一個大的制約因素了。（）時，光纖就被拉斷。所以人們希望光纖的強度能夠比通信光纜提高一倍，即提高光纖的拉伸應變，篩選應變由常規(guī)的提高至2（200kp）。這種方法有利有弊，光纖在拉絲過程中篩選張力加大，隱藏的更小的微裂紋也可能會惡化，使得原先在壽命期內(nèi)不可暫拉伸負荷的情況下，光纖不存在殘余應變，基本都不會有大的問題。因為光纜布放于海底，水密性能是其重要的性能之一。海底光纜要受到與敷設深度相關的海水壓力作用，即徑向水密性能。水深每增加10就增加1個大氣壓的壓力，如敷設在1000以內(nèi)的光纜，最高將需承受100個大氣壓的壓力，即徑向需要承受10的壓強。如的深海，將達到300～400個大氣壓的壓力。所以不僅僅是要求海纜具有良好的縱向阻水能力，還要求具備良好的徑向水密性能。如光單元保護材料的剛性不足或結構不合理，產(chǎn)生的巨大水壓將直接壓扁光纜的松套光單元。有時，為保證光單元有最佳的抗徑向水壓能力，一般要求將光單元置于光纜的中心?，F(xiàn)在通用的不銹鋼管光單元的優(yōu)異性能，在本書第5章部分進行了介紹，其作為光纖松套管使用，是目前各方面性能最優(yōu)秀的一種以做到很大，目前國內(nèi)的裝備通?？梢詫崿F(xiàn)單管48芯光纖，如增加放線架數(shù)量，可以做到96管的層絞式絞合結構。所以光纖不銹鋼管以其優(yōu)異的機械性能、極高的性價比被海底光纜大量使用，如圖7.1.1所示為不銹鋼管光（）單元。圖7.1.1不銹鋼管（SST）緊套光纖一樣的尺寸（0.9），如圖7.1.2（）所示，甚至還可以做到更小，以方便直接加工成快速連接頭；二芯可以做到直徑1.2結構，如圖7.1.2（b）所示。這樣的光單元微管結構非常有利于將光單元置于電力線纜芯的縫隙之中。圖7.1.2一類是光纖芯數(shù)不大時，直接作為套管，里面放置光纖，并填充油膏；芯數(shù)大時，可以采用松套層絞式纜芯包覆銅管的結構，如圖7.1.3圖7.1.3另一類是作為鋼管的外保護管。不銹鋼管光單元所使用的鋼帶畢竟較薄，一般不超過0.20將很快腐蝕掉鋼管。特別是在生產(chǎn)大長度光單元過程中，如出現(xiàn)不可預知的生產(chǎn)要素缺陷，產(chǎn)生虛焊、漏焊等事件，未及時發(fā)現(xiàn)而繼續(xù)使用該光單元，將可能影響光纜的壽命，并造成巨大的損失。因此在不銹鋼管外再增加一層金屬保護管，是比較穩(wěn)妥的一種辦法，相比較于整個海纜成本和施工維護費用，增加的外保護管成本幾乎可以忽略。體。銅管通過氬弧焊或激光焊方式縱包焊接，根據(jù)結構設計，可以直接在不銹鋼管外直接縱包焊接，如圖7.1.4（）所示；可以在繞包鋼絲后的不銹鋼管外焊接銅管，如圖7.1.4（b）所示，這時銅管除導體性能外，另起到束緊鋼絲的作用；還可以在不銹鋼管外擠包內(nèi)墊層之后再焊接銅管，如圖7.1.5性能要求。圖7.1.4圖7.1.5鋁管因為容易通過擠壓加工成型，而且鋁熔融溫度不高，可以直接擠包在不銹鋼管光單元外，也可以像光單元一樣，擠包在套管組成的光單元外。還可以類似如圖7.1.4（b）所示，在鋼絲外擠包，起束緊和密封作用。但鋁很容易和海水發(fā)生電化學反應產(chǎn)生氫氣導致光纖氫損，也容易被海水中的微生物腐蝕。為避免不必要的風險，鋁管在海纜中已逐漸被淘汰了。圖7.1.6還有一種三分裂的鋼管光單元結構（圖7.1.6）。光纖圍繞在銅包鋼絲周圍，并被固化樹脂包裹，形成光單元，樹脂用來防止海水的浸銅管。該結構的三分裂鋼管具有差動特性，可改善厚壁管的彎曲性能，隨著水壓增高，接縫會越來越小，它的優(yōu)勢是具有良好的抗徑向壓力。但該光單元沒有光纖余長，制造難度大，成本高，沒有更多的優(yōu)點，所以很少使用。（8）25另外，光纜的內(nèi)護層和外護套，一般應采用高、中密度的聚乙烯（）材料，以保護和約束鋼絲鎧裝層，以及纜芯的防水、防腐，提高光纜抗沖擊、抗側(cè)壓性能。在不銹鋼管等光單元外擠出護層時，為了使金屬管與護套與鋼管間加熱熔膠。圖7.1.74圖7.1.7（d）為重型鎧裝光纜（RockArmoredcable，RA）適合于淺海及近岸巖石海床，特別是人類海洋活動特別頻繁的海域，可以提供較圖7.1.8為有中繼放大的4種典型結構的深海光纜。圖7.1.8（a）及圖7.1.8（b）為單鎧（SingleArmouredcable，SA）海纜，通?？煞笤O于圖7.1.84圖7.1.9金屬鎧裝的ROV圖7.1.10圖7.1.11陸上光纜因為搬運、放線、生產(chǎn)、裝卸等各種限制，盤長一般控制在3～4k接頭對線路損耗非常不利，特別是接頭越多，在接頭點存在斷纜或滲水的風險驟增，增加了成本，且海上施工接續(xù)時間長、難度大，所以海纜盤長越大越好。以裝載400～500k的光纜。2018年中國船舶工業(yè)集團有限公司第七〇八研究所設計了一艘新型海底電纜施工船啟帆9號（圖7.1.12），主甲板上電纜托盤一次裝載量達5000噸，其裝載雙鎧淺海光纜的長度大大提高，將可達到1000～1200k。如果是深海光纜，按約1.5噸／k計算，理論上可裝載光纜3000k。但實際上由于光纜比重原因，都不會裝太滿或堆積太高，線路也沒有那么長，所以5000海纜的施工、維修任務。圖7.1.12“啟帆9”試驗時，光纖的伸長率不應大于0.15；在工作拉伸負荷時，光纖不應有伸長量；進行除斷裂拉伸負荷試驗外的機械性能試驗時，光纖的附加衰減不應大于0.05d，當張力釋放后，光纖不應有附加衰減（0.03d）。表7.1.1為國內(nèi)海底光纜機械性能指標。表7.1.1表7.1.2無損壞，內(nèi)部無滲水。靜水壓與最大敷設水深由式（7.1.1）海纜的縱向滲水需滿足表7.1.3表7.1.3表7.1.4對于含中繼光放大器的遠供海纜，一般采用－6k，－10k，－15k度可能在幾千到上萬公里。因為絕緣層在海纜中不僅僅承擔高壓絕緣作用，還需兼顧阻水層和外護層的作用。長時間作用下，海水將會慢慢滲入到絕緣層中，導致?lián)舸姸冉档?，?nèi)部場強畸變，材料的絕緣性能也將產(chǎn)生影響。一旦護層被擊穿或破壞，將無法實現(xiàn)該段光纜的遠供電，甚至影響整個線路的運行。表7.2.1瀝青要求在高溫時不過分軟化或滴流，在低溫時不發(fā)脆，并有良好的粘附力和剝離力。其主要性能指標見表7.2.2表7.2.2注：人造海水——每升海水含NaCl27g，MgCl26g，CaCl2和KCl各1g，其pH值為目前光纖拉絲工藝可以根據(jù)需要做到2000k寸和不銹鋼管收線盤的大小是否滿足盤長要求。光纖及光單元是不可接續(xù)的。海纜是盤長越大越好，從整個工序流程看，要了解那一道工序是生產(chǎn)大盤長光纜的瓶頸。一般情況下，深海光纜盤長受制于光單元的長度，而淺海光纜的盤長由內(nèi)護纜芯的收線盤大小所決定。當然，盤長也同樣受生產(chǎn)過程中各種外界因素的影響。假設客戶要求50k一盤的海纜，而光單元的長度也按50k／盤生產(chǎn)，當生產(chǎn)到40k時意外斷纜，這樣剩余的10k但是，如果光單元具備100k的生產(chǎn)能力，同樣的情況下，與客戶協(xié)商以一盤60k和一盤40k代替兩盤50k盤長交貨，沒有增加光纜的接頭數(shù)，客戶就比較容易接受。焊接的鋼絲接頭，需檢驗其焊接質(zhì)量，焊接點的強度不應小于正常鋼絲強度的110%圖7.3.1接續(xù)盒外形應滿足布纜船敷設和打撈的作業(yè)要求，直通接續(xù)盒外形示例及尺寸如圖7.4.1圖7.4.2及圖7.4.3圖7.4.1圖7.4.2圖7.4.3楔形結構如圖7.4.4所示，該結構可以把鋼絲均勻分布在楔形軸和楔形體座的周圍，且不出現(xiàn)疊加現(xiàn)象。根據(jù)拉力值大小，設計合適的錐角；根據(jù)海底光纜鎧裝鋼絲尺寸大小，設計相