Подводная укладка кабелей. Как это делается

    В начале июля я подготовил интересную для сообщества публикацию о глубоководных кабелях связи, в которой основной упор был сделан на особенности конструкции глубоководного кабеля по сравнению с привычной нам оптикой. К сожалению, очень мало внимания было уделено самому процессу и способам укладки кабеля по дну рек, морей и океанов. Сейчас я хочу исправить эту ситуацию и познакомить вас с краткой информацией о том, как же прокладываются линии связи, в том числе в таких непростых как водная среда условиях.



    Но сначала о главном. Об оборудовании


    В комментариях к предыдущему материалу возник резонный вопрос, что за черное устройство схематически изображено на гифке, показывающей процесс укладки кабеля?


    Как это ни удивительно, данное устройство называется подводный кабелеукладчик. Исходя из конструкции кабелеукладчики разделяют на несколько типов:

    • Ножевые
    • Роторные
    • Гидравлические

    Ножевой кабелеукладчик представляет из себя аналог плуга и имеет весьма незамысловатую конструкцию: рабочий расклинивающий нож и передний нож, барабаны, на которые намотан кабель для укладки, кассеты, ролики, уменьшающие трение кабеля внутри кассеты. Ножевой кабелеукладчик во время работы буксируется. На примере схематического изображения ниже могут использоваться трактора или другие тяговые машины на колесном или гусеничном ходу.



    Принцип работы ножевого кабелеукладчика выглядит следующим образом: При движении рабочий нож расклинивает грунт, образует траншею между поверхностью грунта и своей расклинивающей частью, глубина которой достигает 1,5 метров. К тыльной стороне ножа на шарнирах прикреплена пустая кассета, через которую пропускается кабель (или сразу несколько кабелей) и укладывается на ее дно.

    Также существуют и самодостаточные модели на собственном ходу, не требующие буксировки.



    Однако, если вы думаете, что достаточно воткнуть нож и начать тянуть, вы глубоко заблуждаетесь. Для различных типов грунтов существуют свои правила и рекомендации по проведению подготовительных мероприятий перед началом использования кабелеукладчика. В первую очередь — это так называемая пропорка или по-другому рыхление грунта. Интенсивность и масштабность проведения подготовительных работ напрямую зависит от типа грунта. Понятное дело, что копать мягкий грунт проще, чем скальную породу, да и шанс нарваться в процессе на препятствия на порядок ниже.

    Отдельным подтипом является подводный ножевой кабелеукладчик. Закапывать кабель в грунт в прибрежных зонах необходимо для того, чтобы уберечь его от якорей, траллов и прочей человеческой и животной деятельности. Используется данный метод в прибрежных зонах на небольших глубинах. Само устройство двигается по дну на специальных полозьях. Обычный подводный кабелеукладчик прорывает не очень широкую, 0.1 — 0.2 м, и неглубокую, ~0.7 м, траншею, в которую закладывается кабель. Само оборудование буксируется судном со скоростью примерно 3 км/ч и связано с ним отдельным кабелем для контроля состояния самого устройства и проводимых им работ.

    Роторный кабелеукладчик — это самоходный роторный экскаватор с прицепной тележкой, оборудованной устройствами для погрузки, транспортировки и укладки кабеля. Такой кабелеукладчик используется для прокладки кабеля и в талых, и в мерзлых грунтах. Основное рабочее устройство роторного кабелеукладчика — диск с режущими зубьями. Производительность роторного кабелеукладчика — до 1 км траншеи в день.

    Принципиальное отличие конструкции по сравнению с ножевым кабелеукладчиком заключается механизме копания траншеи:



    Устоявшееся название такого устройства КВГ — Кабелеукладчик Вибрационный Гидравлический, хотя на самом деле он представляет из себя устройство ножевого типа.

    ПГКУ или Подводные Гидравлические Кабелеукладчики используются при прокладке кабелей через реки и другие водные преграды с использованием судов. К, фактически, гидравлическому буру, который представляет собой основную рабочую часть механизма, подключен шланг/труба идущий к насосу, размещенному на судне. На бур подается струя воды под давлением, которая разрыхляет породу и пробивает в грунте траншею для последующей укладки в нее кабеля.

    Стоит помнить, что укладка кабеля в грунт под водой необходима только при небольших глубинах. При прокладке кабелей в открытом океане он просто укладывается на дно (глубина до 8 км!), где ничего, кроме морской воды и давления ему не грозит (кроме форс-мажоров в виде сейсмической активности).

    Если с закапыванием в землю все понятно, то как протянуть кабель через воду может вызвать ряд вопросов.

    Мелкие водные преграды


    Под мелкими водными преградами подразумеваются ручьи, небольшие озера, неширокие болота и реки, в том числе горные.

    При глубине менее 0.8м к спец. оборудованию не прибегают и производят укладку как и по всей протяженности трассы. При глубине рек от 0.8 до 6.0м используют подводный кабелеукладчик.

    Перед прокладкой кабеля производится огромное количество подготовительных работ. Я опущу момент о необходимости подготовки инфраструктуры и получения разрешений, и перейду непосредственно к подготовке перед стартом работы кабелеукладчика. Из проводимых мероприятий можно выделить следующие:

    • Срезка береговых откосов бульдозером или экскаватором для обеспечения плавного спуска кабелеукладчика с берегов и выхода его из воды;
    • Отмыв гидромониторами обнаруженных при водолазном обследовании препятствий и удаление их с трассы;
    • Двух-трехкратная пропорка грунта по намеченному маршруту;
    • Проверка герметичности оболочки кабеля избыточным воздушным давлением, испытание постоянным током, прозвонка жил;
    • Погрузка кабеля на кабелеукладчик и выход к основной стадии работ.


    Прогон кабелеукладчика через неширокие (менее 300 м) реки производится при помощи тяги тракторной колонны.

    Немалую роль в ходе работ имеет и местность, в которой они проводятся. Например, замерзание водной поверхности и образование толстого слоя льда, способного выдержать людей и колесно-гусеничное оборудование, как это ни удивительно, значительно облегчает процесс, если на данном отрезке необходимо было использовать кабелеукладочные суда (дистанция 400 и более метров). Рабочими делается майна (прорезь во льду), через которую и опускается на подготовленное дно кабель.

    Укладка кабеля на дно при использовании судна


    Если через неширокие реки протянуть кабель можно используя механизированную технику, расположенную на другом берегу, то для проведения мероприятий по кабелеукладке на широких реках, а так же в прибрежных зонах и открытом море приходится использовать специально оснащенные баржи или суда.

    Как говорилось выше, для работ под водой популярностью пользуются гидравлические кабелеукладчики. Это вполне резонно: речное или морское дно более податливо, чем мерзлый грунт или горная порода, и усилия поданной под давлением струи воды будет достаточно для того, чтобы «прорубить» щель в грунте для дальнейшей укладки кабеля.

    Стоит заметить, что в траншеи кабель укладывается на глубинах до 1500-2000 м из-за рыболовецкой деятельности и прочих факторов. В подобных ситуациях приходится использовать ножевой принцип укладки или по-простому опускать на дно морское гигантских размеров плуг, который его вспашет и позволит обезопасить кабель от снастей и прочих неприятностей. На больших глубинах по понятным причинам используются мощные, армированные кабели которые просто укладываются на грунт.


    Фото плуга, с расчетной рабочей глубиной в 2000 метров

    Если в случае малых дистанций используется цельный кусок кабеля, то при прокладке в море расстояния увеличиваются в разы, а погонная длина бухты кабеля ограничена. Плюс ко всему, при передаче сигнала на большие расстояния происходит его искажение и затухание. Для компенсации этих потерь, учитывая конструкцию кабеля описанную в предыдущей статье, в местах сращивания или на других необходимых участках используют усилители сигнала и ретрансляторы. Проблем с питанием не возникает, конструкция оптоволоконного кабеля подразумевает возможность передачи тока от которого и запитывается оборудование размещаемое на дистанции до 150 км друг от друга.

    Вот так выглядит усилитель сигнала до установки монтажа, в частичном разборе:

    image

    А так он выглядит уже готовый к укладке на дне океана:



    Но что делать, если ретранслятор ставить рано, а бухта кабеля закончилась?

    Как говорилось выше, ретрансляторы в зависимости от свойств кабеля и обстоятельств укладки могут монтироваться с частотой до 150 км. Современная промышленность позволяет изготавливать и доставлять кабели длинной в среднем 5, а иногда и 25 км, что значительно меньше, чем дистанция расстановки ретрансляторов. В этих случаях конец одной бухты сращивают с новой, а место соединения защищают так называемой стыковочной коробкой (см. пример такой конструкции ниже):



    Коробка в разборе:



    В свою очередь ремонт, например обрыва, уже уложенного кабеля дело не простое, хотя сама процедура схематически весьма банальна. При помощи судна поднимают на поверхность и закрепляют на буй один оборванный конец, потом так же затралливают и поднимают второй конец кабеля. Та часть, в которую проникла под давлением вода отрезают, а для соединения концов используют ремонтный «обрезок» кабеля, специально для этого припасенный. В целом, все выглядит просто и логично: обрезал, зачистил, скрутил, работает. Но масштабы такой «скрутки» поражают, да и к самой укладке она имеет слабое отношение. Если повезет, смогу рассказать об этой процедуре отдельно.

    Надеюсь, вам понравился данный материал.
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама
    Комментарии 47
    • 0
      Еще было бы интересно узнать, какие действия предпринимают при обрыве кабелей под водой. А за статью спасибо, очень познавательно. =)
      • +2
        В двух чертах описал в последнем абзаце, но описание тех. процесса по подъему и восстановлению кабеля тянет на отдельную статью, так что отложим до лучших времен.
        • +8
          Ну как какие? Простые. Ныряют и скручивают проводки. Главное при этом обесточить и встать на резиновый коврик :)
          • +2
            Да, про обрывы и прочие подобные неприятности не очень прозрачно, но жуть как любопытно. Например, кабель лежит на глубине 1км. Допустим, его разрезало чем-либо. Чтобы поднять каждый из обрубленных концов на поверхность, надо же достать из земли уже сильно больше километра кабеля с каждой стороны, и на поверхности они окажутся далеко не в одной точке. Как быть? И как потом уложить срощенный кабель?

            upd: Пусть вопросы останутся до следующей статьи.
            • +4
              А вы набрасывайте, набрасывайте, подобные вопросы в комментариях к предыдущей публикации как раз и натолкнули меня на мысли написать этот материал.
              • 0
                Очень интересна защита такого кабеля.
                Опыт эксплуатации самых старых линий в РФ и рядом.
                Воздействие локальных возмущений на линию.
                Конкретные инженерные решения на подъёме кабеля к береговой станции, где он должен сильнее всего болтаться.
                • +1
                  1. О защите подробно описано в первой статье, используется стальная проволока для армирования. Иногда в несколько слоев.
                  2. Интересно, узнаем далее.
                  3. Кабель стараются экранировать, в первую очередь дабы он сам «не фонил», так что маловероятно что-то найду, если, конечно, под «локальными возмущениями» не подразумевается что-то масштаба испытания ЯО :)
                  4. Ну и последнее до безобразия просто и гениально одновременно, на мой взгляд. Нынче его прокладывают под «линией берега», предварительно вкапывая, например, трубу выходящую в море, а уже через нее протягивают кабель. Это один из тех. процессов около-береговой, а так же речной укладки, но дабы не раздувать статью этот момент опустил. Как и использование понтонов вместо барж и кораблей на реках с медленным течением и шириной менее 400 м, например.
                  • 0
                    1. Уточню — кабель же кто-то или что-то рвёт, верно? Вот кто это, зачем, и какие инженерные методы используются, чтобы не рвал.
                    • +1
                      В сентябре кабель к Вьютнаму порвали якорем. линк
                      • +1
                        А это мы, скорее всего, узнаем в следующем выпуске. (С) Если я не умру от недосыпания :)
            • +7
              Да, и еще можно рассказать о механизме поиска обрубленных концов кабеля и места разрыва.
              • +1
                Где рыба всплыла оглушенная электрошоком, там и коротнуло при обрыве. ) А вообще именно этот вопрос больше всего интересует — как ищут?
                • 0
                  Думается мне, что ищут как и любые другие обрывы, отраженной волной по задержке. Но хочется узнать мнение эксперта.
              • –18
                Geektimes ведь вроде, не?
                • +14
                  Найдите мне там хотя бы один более подходящий хаб, чем «Сетевые технологии» и «IT-инфраструктура» для статьи об укладке кабелей, оптоволоконных в том числе. Я не нашел.

                  P.S. Предыдущую статью на эту же тему при переезде оставили на хабре, к тому же.
                • –10
                  Единственное, что интереснее всего, так это то, _как_ люди пускают по дну _океана_ кабели, если это дно ещё абсолютно не изучено? сколько всяких теорий о цивилизациях на дне океана и всё такое… чё ж они до сих пор нам кабеля-то все не пообрывали?
                  • +8
                    Есть мнение, что у большинства хабражителей, как и у меня, возник к вам закономерный вопрос: Каким образом живущие там неизвестные микроорганизмы и бактерии могут оборвать глубоководный оптоволоконный кабель?
                    • 0
                      Очень часто рвут кабели не только организмы, Азию отрубило несколько лет назад серией подводных землятрясений, которые порвали почти все подводные кабели.

                      А вообще про кабели, подводные кабели и многое-многое другое об Интернете написано в книге — «Сеть. Как работает Интернет»: www.stableit.ru/2014/08/blog-post.html рекомендую!
                    • +1
                      Неизвестная подводная цивилизация срежет кабель и сдаст его в свой цветмет… А что, серьезный риск, с ним надо считаться.
                      • 0
                        Медь нынче дорогая, да
                        • 0
                          оптоволокно же. вот и не срезают его неизвестные микроорганизмы)
                          • 0
                            orly?

                            Вы не поверите, но и в оптике используют медь для запитки ретрансляторов, немного, правда. Но там еще и сталь есть, которую на чермет сдать можно.

                            И выглядит оно, например, вот так.
                            image


                            • 0
                              Насколько мне известно, срезают даже оптику, не имеющую металла в кабеле вообще. Для бомжа всё едино. Первые несколько раз его логика простая: «идет провод => там есть медь». Не так просто понять, что там на самом деле под оболочкой.
                      • +5
                        я, как автор вопроса из прошлого поста, благодарю за развернутый ответ.
                        • 0
                          А как при укладке соблюдается скорость в 3 км/ч — а вдруг шторм? Корабль ведь может отнести от намеченного маршрута и тогда кабель пройдёт по другому пути?
                          • +4
                            Перед укладкой по океанскому дну производится пугающее кол-во согласований, исследований и прокладок маршрута. Как это не парадоксально, но на дне морском есть свои горы и труднопроходимые участки. Отклонения от маршрута допускаются только в серьезных случаях.

                            Возможно, в случае внезапного шторма и прочих катаклизмов кабель обрезается и закрепляется на специальный буй, после сращивается и поплыли далее. А вообще, составляется подробный метиорологический план (общий еще до начала укладки), который постоянно обновляют, дабы моряки и инженеры не «встряли» в историю во время работы.
                        • +2
                          как то смотрел передачу по дискавери. на ютубе вот так выглядит www.youtube.com/watch?v=GAmSfd01_6I
                          почти полностью показано, как происходит укладка в океане. там, в частности, был момент когда делали тройник. думаю разрыв чинится также: поднимают концы разрыва по очереди и сращивают вставку длиной пару километров.
                          • 0
                            Какая погрешность в отклонении от запланированного маршрута при прокладке кабеля? Ведь не будут же предварительно рыхлить зону шириной в километр…
                            • +1
                              На большой глубине (в океане) кабель закладывается без рыхления, на малой, а так же в зонах активного мореходства и лова, кабель закладывают сразу по мере копания траншеи. Рыхление под водой — это скорее прерогатива речной укладки, там все намного «нежнее», да и кабеля не такие конские. В особенности актуально при пересечении горных рек и местностей с каменистым грунтом\районов вечной мерзлоты.

                              На тысячекилометровых проектах отклонения стараются свести к минимуму, т.к. малейшие превышения длины магистрали (и увеличение срока эксплуатации оборудования, кораблей и т.п.) выливаются в колоссальные финансовые потери.
                            • 0
                              А диаметр кабеля какой?
                              • +3
                                все зависит от того, как и куда кладут. В диаметре он может быть чуть толще обычной «витухи», если, например, закладывается в трубы с прочими коммуникациями, а может быть и вот таким:
                                image

                                Так что ничего конкретного сказать не могу. Конечно, можно поискать модели кабелей с описанием, но уж крайне специфическая информация.
                              • +2
                                А какое напряжение пускают по кабелю? И стабилизируют ли напряжение ретрансляторы?
                                • 0
                                  Предполагаю, что сначала во много раз понижают, а после стабилизируют.
                                • 0
                                  Интересно, передвигаются ли по дну кабели (которые не зарывают), например от течения? Вопрос возник из интереса к тому — если это так, то как потом их на дне ищут :)
                                  Есть ли кабели, которые не кладут на океанское дно, и они «плавают» между дном и поверхностью или на самой поверхности?
                                  • +1
                                    «Стыковочная коробка»? Да это муфта же.
                                    • +1
                                      Да знаю я. Просто тогда пришлось бы и роторный кабелеукладчик называть «трактор с таким зубчатым колесом на прицепе» и так далее.

                                      Надеюсь Вы меня поняли.
                                      • 0
                                        Честно говоря, нет.
                                        Спросил у ребят, кабелеукладчик так и называют кабелеукладчиком, а муфту — муфтой.
                                        Да я без претензий, пост пользу несет.
                                    • +3
                                      Да, очень интересно.
                                      Я как спайщик обычной оптики знаю, как геморройно порой искать и исправлять ошибку в распайке муфты, скажем, если перепутаны модули или пара волокон. Страшно думать, сколько будет стоить исправить такую ошибку здесь))

                                      Вот написано, что на большой глубине кабели не заглубляются. Но ведь якорь всё равно может достать? Предположим, кораблю нужно заякориться над толщей воды глубиной километров 5, у него хватит длины якорной цепи? Если да, кабель всё равно можно порвать. Если нет, как тогда корабли якорятся над большой глубиной?

                                      Ещё можно отметить, что реку часто проходят, прокалывая под ней прокол технологией ГНБ, это бывает проще и дешевле прокладки по дну.

                                      Кстати, автор, если ещё не видели — посмотрите и мои статьи, про сварку обычной оптики, надеюсь, понравится.
                                      • +2
                                        > Предположим, кораблю нужно заякориться над толщей воды глубиной километров 5,

                                        Вы себе плохо представляете процесс «заякоривания». Никто не будет вставать на якорь ни на таких глубинах, ни на порядок меньших. Впрочем, я не могу сказать точно — какой диапазон глубин применим для якорной стоянки. Но, думаю, что это десятки, максимум сотня метров.
                                        • +1
                                          Вообще рекорд якорной стоянки — 9600 метров.
                                          но это обычно исследовательские суда.
                                          • +1
                                            Как бы есть мнение, что в открытом океане, где могут быть подобные глубины, мало кто шарится кроме крупных торговых судов. которые, по понятным причинам, на якорь не становятся. А в зонах активного мореходства и рыболовства кабеля стараются прикопать с глаз долой.
                                            • +1
                                              Это скорее для Книги Рекордов Гиннесса было сделано. Даже не для неё, а ради самого факта «самого-самого достижения».

                                              Исходя из площади мирового океана, вероятностью того, что судно, решит вдруг бросить якорь и попадёт при этом на кабель можно пренебречь. Проблемы с якорями возможны лишь в прибрежных и околопортовых водах, где пасутся яхты и рыболовецкие суда. Кабель (газовую/нефтяную трубу) тоже никто особенно не станет выводить в море далеко от цивилизации — зачем большой крюк делать?..

                                              UPD: пока размышлял что написать в ответ и не торопясь писал — уже ответили. Почему нет возможности просто удалить ответ?
                                        • 0
                                          Не нашёл информации про, собственно, ЗАкапывание.

                                          Как копают траншею и кладут в неё кабель — ясно.
                                          А вот закапывают ли траншею после этого?
                                        • 0
                                          Интересно, что в сети куча карт подводного интернета, но фиг найдешь наземные магистрали, а было бы интересно поглядеть, как пакеты бегают географически
                                          • 0
                                            Допустим, кабель порвался на глубине.
                                            При сращивании он должен получиться длиннее чем исходный. Причем разница может составлять километры.
                                            Как его потом обратно укладывают? Как-то расправлют или не парятся на эту тему и он там кольца на дне вырисовывает?

                                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.