Як розмотують Інтернет: прокладання підводних кабелів. Кабель підводний Акули намагаються з'їсти Інтернет

Щодо прокладання компанією Google власного оптоволоконного кабелю зв'язку по дну Тихого океану, що зв'яже дата-центри компанії в штаті Орегон, США, з Японією. Здавалося б, це величезний проект вартістю $300 млн і довжиною 10 000 км. Однак, якщо копнути трохи глибше, стане ясно, що цей проект є видатним тільки тому, що це буде робити один медійний гігант для особистого використання. Вся планета вже щільно обплутана кабелями зв'язку і під водою їх набагато більше, ніж на перший погляд здається. Зацікавившись цією темою, я підготував загальноосвітній матеріал для тих, хто цікавиться.

Витоки міжконтинентального зв'язку

Практика прокладання кабелю через океан бере початок ще з ХІХ століття. Як повідомляє вікіпедія, перші спроби з'єднати два континенти провідним зв'язком були зроблені ще в 1847 році. Успішно зв'язати Великобританію та США трансатлантичним телеграфним кабелем вдалося лише до 5 серпня 1858 року, проте вже у вересні зв'язок було втрачено. Передбачається, що причиною стали порушення гідроізоляції кабелю і подальша корозія і обрив. Стабільний зв'язок між Старим і Новим світлом було встановлено лише 1866 року. В 1870 був прокладений кабель в Індію, що дозволило пов'язати безпосередньо Лондон і Бомбей. У ці проекти були залучені одні з найкращих розумів та промисловців того часу: Вільям Томсон (майбутній великий лорд Кельвін), Чарльз Вітстон, брати Сіменси. Як видно, майже 150 років тому люди активно займалися створенням завдовжки тисячі кілометрів ліній зв'язку. І на цьому прогрес, ясна річ, не зупинився. Однак, телефонний зв'язок з Америкою було встановлено лише у 1956 році, а роботи тривали майже 10 років. Детально про укладання першого трансатлантичного телеграфного та телефонного кабелю можна прочитати в книзі Артура Кларка "Голос через океан".

Пристрій кабелю

Безперечний інтерес представляє безпосередній пристрій кабелю, який працюватиме на глибині в 5-8 кілометрів включно.
Варто розуміти, що глибоководний кабель повинен мати наступний ряд базових характеристик:

• Довговічність
• Бути водонепроникним (раптово!)
• Витримувати величезний тиск водних мас над собою
• Володіти достатньою міцністю для укладання та експлуатації
• Матеріали кабелю повинні бути підібрані так, щоб при механічних змінах (розтягуванні кабелю під час експлуатації/укладання, наприклад) не змінювалися його робочі характеристики

Робоча частина кабелю, що розглядається нами, з великої нагоди, ні чим особливим від звичайної оптики не відрізняється. Вся суть глибоководних кабелів полягає в захисті цієї робочої частини і максимального збільшення терміну його експлуатації, що видно зі схематичного малюнка справа. Давайте по порядку розберемо призначення всіх елементів конструкції.

Поліетилен- Зовнішній традиційний ізоляційний шар кабелю. Даний матеріал є відмінним вибором для прямого контакту з водою, оскільки має наступні властивості:
Стійкий до дії води, що не реагує з лугами будь-якої концентрації, з розчинами нейтральних, кислих та основних солей, органічними та неорганічними кислотами, навіть із концентрованою сірчаною кислотою.

Світовий океан містить у собі, фактично, всі елементи таблиці Менделєєва, а вода є універсальним розчинником. Використання такого поширеного у хім. промисловості матеріалу як поліетилен є логічним і виправданим, тому що в першу чергу інженерам необхідно було виключити реакцію кабелю і води, тим самим уникнути його руйнування під впливом навколишнього середовища. Поліетилен використовувався як ізолюючий матеріал під час прокладання перших міжконтинентальних ліній телефонного зв'язку в середині XX століття.
Однак, через свою пористу структуру поліетилен не може забезпечити повної гідроізоляції кабелю, тому ми переходимо до наступного шару.

Майларова плівка- синтетичний матеріал на основі поліетилентерефталату. Має такі властивості:
Не має запаху, смаку. Прозорий, хімічно неактивний, з високими бар'єрними властивостями (у тому числі і до багатьох агресивних середовищ), стійкий до розриву (в 10 разів міцніший за поліетилен), зносу, удару. Майлар (чи СРСР Лавсан) широко використовується у промисловості, упаковці, текстилі, космічної промисловості. З нього навіть шиють намети. Однак, використання даного матеріалу обмежено багатошаровими плівками через усадку при термозварюванні.

Після шару майларової плівки можна зустріти армування кабелюрізної потужності, залежно від заявлених характеристик виробу та його цільового призначення. В основному використовується потужне сталеве обплетення для надання кабелю достатньої жорсткості та міцності, а так само для протидії агресивним механічним впливам ззовні. За деякими даними, що блукають у мережі, ЕМІ, що виходить від кабелів, може приманювати акул, які перегризають кабелі. Також на великих глибинах кабель просто укладається на дно, без копання траншеї і його можуть зачепити рибальські судна своїми снастями. Для захисту від подібних впливів кабель і армується сталевим обплетенням. Сталевий дріт, що використовується в армуванні, попередньо оцинковується. Посилення кабелю може відбуватися кілька шарів. Основним завданням виробника в ході цієї операції є рівномірність зусилля в ході намотування сталевого дроту. При подвійному армуванні намотування відбувається у різних напрямках. При недотриманні балансу під час цієї операції кабель може мимоволі скручуватися в спіраль, утворюючи петлі.

Внаслідок цих заходів маса погонного кілометра може досягати кількох тонн. «Чому не легкий та міцний алюміній?» - запитають багато хто. Вся проблема в тому, що на повітрі алюміній має стійку плівку оксиду, але при зіткненні з морською водою цей метал може вступати в інтенсивну хімічну реакцію з витісненням іонів водню, які згубно впливають на ту частину кабелю, заради якої все затівалося - оптоволокно. Тому використовують сталь.

Алюмінієвий водяний бар'єр, або шар алюмополіетилену використовується як черговий шар гідроізоляції та екранування кабелю. Алюмополіетилен є комбінацією з фольги алюмінієвої та поліетиленової плівки, з'єднаних між собою клейовим шаром. Проклеювання може бути як одностороннім, так і двостороннім. У масштабах усієї конструкції алюмополіетилен виглядає майже непомітним. Товщина плівки може змінюватись від виробника до виробника, але, наприклад, у одного з виробників на території РФ товщина кінцевого продукту становить 0.15-0.2 мм при односторонньому проклеюванні.

Шар полікарбонатузнову використовується посилення конструкції. Легкий, міцний і стійкий до тиску та ударів, матеріал широко використовується у повсякденних виробах, наприклад, у велосипедних та мотоциклетних шоломах, також застосовується як матеріал при виготовленні лінз, компакт-дисків та світлотехнічних виробів, листовий варіант використовується в будівництві як світлопропускний матеріал. Має високий коефіцієнт теплового розширення. Застосування було знайдено й у виробництві кабелів.

Мідна, або алюмінієва трубкавходить до складу сердечника кабелю та служить для його екранування. Безпосередньо в цю конструкцію укладаються інші мідні трубки з оптоволокном усередині. Залежно від конструкції кабелю, трубок може бути кілька, і вони можуть бути переплетені між собою по-різному. Нижче чотири приклади організації сердечника кабелю:

Укладання оптоволокна в мідні трубки заповнені гідрофобним тиксотропним гелем, а металеві елементи конструкції використовуються для організації дистанційного електроживлення проміжних регенераторів - пристроїв, що здійснюють відновлення форми оптичного імпульсу, який, поширюючись по волокну, зазнає спотворення.

У розрізі виходить щось схоже на це:

Виробництво кабелю

Особливістю виробництва оптичних глибоководних кабелів є те, що найчастіше воно розташовується поблизу портів якомога ближче до берега моря. Однією з основних причин подібного розміщення є те, що погонний кілометр кабелю може досягати маси в кілька тонн, а для скорочення необхідної кількості зрощень в процесі укладання виробник прагне зробити кабель якомога довшим. Звичайною нині довгою для такого кабелю вважається 4 км, що може вилитися приблизно в 15 тонн маси. Як можна зрозуміти з вищезгаданого, транспортування такої бухти глибоководного ОК не найпростіше логістичне завдання для сухопутного транспорту. Прості для намотування кабелів дерев'яні барабани не витримують описаної раніше маси і для транспортування ОК на суші, наприклад, доводиться викладати всю довжину будівельної «вісімкою» на спарених залізничних платформах, щоб не пошкодити оптоволокно всередині конструкції.

Укладання кабелю

Здавалося б, маючи такий потужний на вигляд продукт можна вантажити його на кораблі і скидати в морську безодню. Реальність трохи інша. Прокладання маршруту кабелю - це тривалий та трудомісткий процес. Маршрут повинен бути, само собою, економічно вигідним та безпечним, оскільки використання різних способів захисту кабелю призводить до збільшення вартості проекту та збільшує термін його окупності. У разі прокладання кабелю між різними країнами необхідно отримати дозвіл на використання прибережних вод тієї чи іншої країни, необхідно отримати всі необхідні дозволи та ліцензії на проведення кабелеукладальних робіт. Після цього проводиться геологічна розвідка, оцінка сейсмічної активності в регіоні, вулканізму, ймовірність підводних зсувів та інших природних катаклізмів у регіоні, де проводитимуться роботи і, надалі, лежать кабель. Також важливу роль грають прогнози метеорологів, щоб терміни робіт були зірвані. Під час геологічної розвідки маршруту враховується широкий спектр параметрів: глибина, топологія дна, щільність ґрунту, наявність сторонніх об'єктів, типу валунів або затонулих кораблів. Також оцінюється можливе відхилення від початкового маршруту, тобто. можливе подовження кабелю та збільшення вартості та тривалості робіт. Тільки після проведення всіх необхідних підготовчих робіт кабель можна завантажувати на кораблі та розпочинати укладання.

Власне, із гіфки процес укладання стає гранично ясним.

Прокладка оптоволоконного кабелю морським/океаническим дном проходить безперервно з точки А в точку Б. Кабель укладається в бухти на кораблі і транспортується до місця спуску на дно. Виглядають ці бухти, наприклад, так:

Якщо Вам здається, що вона замала, то зверніть увагу на це фото:

Після виходу корабля в море залишається виключно технічний бік процесу. Команда укладачів за допомогою спеціальних машин розмотує кабель з певною швидкістю і, зберігаючи необхідний натяг кабелю за рахунок руху корабля, просувається за прокладеним маршрутом.

Виглядає збоку це так:

При будь-яких проблемах, обривах або пошкодженнях на кабелі передбачені спеціальні якорі, які дозволяють підняти його до поверхні та відремонтувати проблемну ділянку лінії.

І, в результаті, завдяки цьому ми можемо з комфортом і на високій швидкості дивитися в інтернеті фото і відео з котиками з усього світу.

У коментарях до статті про проект Google користувач надав, можливо, комусь знадобиться.

Кабелі, представлені в даному розділі нашого інтернет-магазину «АкваЦентр», призначені для стаціонарної та нестаціонарної прокладки як усередині приміщень, так і зовні. Такі елементи широко використовуються на відкритому ґрунті і в кабельній каналізації, у тому числі у вибухонебезпечних зонах усіх класів і місцях, які піддаються впливу блукаючих струмів.

Підводний кабель КВВ і КВВП служать як приєднувальний елемент до різних електричних приладів, пристроїв та апаратів при номінальній напрузі до 660В змінного струму (частота 400Гц) або 1000В постійного струму.

Кабель для підводної прокладки може використовуватися за наступних температур навколишнього середовища

Звичайне виконання -40 ° до +80 ° C;

Холодостійке виконання "ХЛ" - -60 ° до +80 ° C;

Теплостійке виконання "105" - 40° до +105°C.

З чого виходить, що такі кабелі можна використовувати в будь-яких кліматичних районах, включаючи далеку північ і тропіки. Але монтаж таких кабелів повинен здійснюватися при температурах не нижче 15°С (звичайне виконання) або 30°С (холодостійке виконання) нижче нуля. Дані кабелі не повинні піддаватися прямому сонячному випромінюванню. Якщо зважати на всі заходи експлуатаційної обережності, то підводний кабель прослужить не менше 20-30 років.

Конструкція

Кабель для підводної прокладки КВВ або КВВП являє собою багатодротяні жили (не нижче четвертого класу) загального скручування або скручені (пари/трійки/четвірки) з цифровим або кольоровим маркуванням жил. Поверх осердя є спеціальна обмотка, яка виконана з водоізоляційної стрічки, що перешкоджає попаданню вологи при механічному пошкодженні зовнішньої оболонки.

Підводний кабель КВВ та КВВП у звичайному виконанні випускаються з оболонкою та ізоляцією з полівінілхлориду (ПВХ), з мідними багатодротяними жилами. Якщо мова про броньований кабель (КВВБ) - то це сталевий оцинкований дріт або стрічкова броня. Такі кабелі можуть мати загальний екран з алюмофлексу з дренажною лудженою мідною жилою.

Інтернет-магазин "АкваЦентр" пропонує підводні кабелі в широкому асортименті вибору. Підібрати для своїх відповідних потреб оптову сантехніку ви можете у наших електронних каталогах, які доступні цілодобово на нашому сайті!

Скільки років Інтернету?
Ну, це як вважати, оскільки він створений не на порожньому місці. 1 січня 1983 року мережа ARPANET запустила в роботу модернізовані мережеве обладнання та програмне забезпечення, які дозволили їй взаємодіяти з іншими мережами, побудованими на інших технічних стандартах з такою простою, яка досі була недосяжною, що й дозволило називати її Interconnected Networks ( об'єднані мережі) або коротко – Інтернет.

Мережа ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) була створена 1969 року в США, і перше повідомлення по ній зуміли переслати 1 жовтня 1969 року. Незважаючи на досягнення ARPANET, незабаром у неї з'явився серйозний супротивник, міжуніверситетська мережа NSFNet, яка мала помітно велику пропускну здатність, і в 1990 році, програвши в конкурентній боротьбі, ARPANET припинила своє існування. Проте за бажання ми цілком можемо у жовтні цього року відзначити тридцятиліття Інтернету.

Хто все це вигадав?
Зрозуміло, що така глобальна структура – ​​це результат співпраці тисяч вчених та інженерів, але основи технології пакетної комунікації були незалежно один від одного винайдені Полом Бараном та Дональдом Ватт Девісом.
Пол Баран, який народився 1926 року в тоді ще польському місті Гродно, переїхав із батьками до США у дворічному віці. У 1960 році він вже був співробітником "мозкового центру" компанії "Rand Corporation", і в рамках поставленого завдання (створити універсальний спосіб організації комунікацій між різними науковими центрами) вирішив проводити передачу інформації за аналогією з бджолиними стільниками, які бджоли добудовують самі, володіючи лише інформацією про параметри, що дозволяють точно з'єднати нові стільники з уже збудованими. У процесі роботи Пол вигадав більш підходящий для цієї мети, ніж аналоговий спосіб запису – цифровий, і про всі свої знахідки написав статтю, надруковану вже в секретному препринті «Rand Corporation» в 1962 році.

Незалежно від Барана подібну теорію розвивав і Дональд Девіс, співробітник англійської, на той час також засекреченої Національної фізичної лабораторії. Він побудував для лабораторії невелику мережу на основі нових принципів комунікації і узвичаїв термін «пакет».

Скільки років Всесвітньому павутинню?
У 1980 році англійський фізик Тім Бернес-Лі лише на півроку влаштувався на роботу до женевської Європейської лабораторії CERN на посаду консультанта з розробки програмного забезпечення. Проявив він себе непогано, але повноправним співробітником лабораторії він став лише у 1984 році, коли й приступив до вирішення проблеми обробки та надання результатів наукових досліджень у режимі реального часу.

В 1989 завдання було вирішено, і вже восени 1990 співробітники CERN отримали в користування перші «веб-сервер» і «веб-броузер», написані Тімом. Зручність європейського проекту "WWW" - "World Wide Web" (Всесвітня павутина) була настільки очевидною, що вже влітку 1991 року його на озброєння прийняв американський проект "Internet", і сьогодні кожен з нас має справу зі Всесвітнім павутинням практично щодня.

Скільки людей користується послугами Мережі?
Насамперед, потрібно розуміти, що точно цього знати ніхто не може, оскільки це число змінюється щомиті. І все ж таки, підрахунки ведуться постійно, і це зрозуміло – така інформація цікавить багатьох – від комерсантів до військових, а тому вона коштує грошей, і чималих. На ринку цих послуг існують явні лідери, це комерційні структури Nielsen//NetRatings, NUA, eMarketer, IDC, eTForecast. Огляди з використання Інтернету та прогнози складають також UNESCO Observatory of the Information Society, International Telecommunication Union (ITU).

Як забезпечується зв'язок між континентами?
Для цього служить підводний комунікаційний кабель. У 1851 р. інженер на прізвище Брет проклав перший підводний кабель через Ла-Манш, з'єднавши таким чином телеграфним зв'язком Англію з континентальною Європою. Це стало можливим завдяки винаходу гуттаперчі - речовини, здатної ізолювати у воді дроти, що несуть струм. Першою телеграмою, переданою підводним кабелем, було привітання президента США Джеймса Бьюкенена королевою Великобританії Вікторією в 1856 році. Той старий армований кабель, ізольований гуттаперчею (винахід інженера Сіменса) зв'язав береги Ірландії та Ньюфаундленд. Це було дорого, це було недопрацьовано технічно, але вже з 1866 телеграфна лінія почала стійко працювати, при цьому швидкість передачі інформації становила всього 17 слів за хвилину. Сучасні підводні кабелі використовують оптоволоконні технології. Перший такий кабель було прокладено у 1988 році.

Оптоволоконний кабель у розрізі. 1 – поліетилен, 2 – плівка Mylar, 3 – металеві несучі жили, 4-алюмінієвий гідрозахисний шар, 5 – полікарбонат, 6 – мідна (або алюмінієва) трубка, 7 – рідкий парафін (вазелін), 8 – оптоволоконні жили.

Сьогодні такі кабелі, прокладені дном водойм та Світового океану, з'єднують між собою всі континенти, крім Антарктиди. Приблизно через кожні 100 км для відновлення потужності оптичного сигналу встановлюється EDFA-підсилювач. Інтернет має список підводних комунікаційних кабелів.
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_international_submarine_communications_cables

Карта підводних комунікаційних кабелів

У житті підводний кабель виглядає зовсім не романтично, його кілометр важить до 10 тонн, його діаметр - 69 мм, і, як і будь-який підводний кабель, він може бути пошкоджений - якорями, землетрусами, зруйнований спеціально, як це робилося неодноразово під час Другої світової війни , а може бути просто поцуплений контрабандистами, які можуть здати в металобрухт мідь, що використовується в ньому.

Де у світі спостерігається найнапруженіший трафік комунікацій?
Карта трафіку, тобто обсягу інформації, що передається по Мережі, дивним чином збігається з картою доступності Землі, що зрозуміло.

Карта глобального трафіку

При цьому географія передачі інформації, на превелике незадоволення американських спецслужб, за останні 10 років помітно змінилася: якщо раніше 70% світового трафіку рухалося через американські лінії зв'язку, то тепер цей показник не перевищує 25%. Але такою є природа Мережі і зробити з цим нічого не можна. Свого часу американці відмовилися вкладати великі гроші в оптоволокно, і результат не забарився. При цьому Індія та Китай активно вкладають величезні кошти в інтернет технології наступного покоління, і цілком очевидно, ми ще побачимо відповідні зміни в трафіку.

Якщо співвідношення числа користувачів Інтернету за континентами щодо загальної чисельності населення, які на них проживають, то видно, що найбільші перспективи зростання цього показника і, відповідно, зростання трафіку залишаються в азіатського регіону та Африки. Це означає, що це і є найперспективніші і з комерційної точки зору регіони, що не зневажать транснаціональні фінансові корпорації.

Мапа доступності Землі.

...
Одночасно виробляються вкладення підводний кабель Unity, перші 10 000 км, що з'єднують тихоокеанське узбережжя США з Японією вже у проекті. Цей кабель матиме 5 волокон, у кожного з яких буде пропускна здатність 960 Гбіт/с. Кількість волокон можна буде збільшити до 8, тоді пропускна здатність каналу складе 7.68 Тбіт/с, що майже вдвічі краще за сьогоднішній показник. То чому б не зробити глобальну розбудову підводних комунікацій? Все впирається в гроші, яких потрібно вже зараз (на думку тієї ж Nemertes Research) як мінімум 91 мільярд фунтів стерлінгів. Ось чому в першу лінію кабелю Unity вкладають гроші аж шість корпорацій (зокрема Google). То, може, варто масово вирушати на супутниковий зв'язок? І знову гроші: вартість систем на основі підводних оптоволоконних кабелів спочатку нижча (один телефонний канал - $ 5-10 на рік), ніж систем супутникового зв'язку з аналогічною пропускною спроможністю (один телефонний канал - близько $ 50 на рік), і, як ми вже знаємо, у космосі теж тісно.

Наша компанія займається продажем різних марок підводних кабелів з наявності зі складів, розташованих по всій Росії, або на замовлення на виробництво. Фахівці «Кабель.РФ» знають все про цю продукцію, тому грамотно проконсультують вас у виборі підводних кабелів з урахуванням технічних вимог, допоможуть здійснити своєчасну доставку та підібрати відповідний тип транспорту.

Підводні кабелі застосовуються, коли необхідно виконати прокладку силових і розподільчих ліній, призначених для передачі постійної напруги до 200 кВ та змінної напруги величиною до 500 кВ частотою не більше 50 Гц, по дну прісноводних та солоних водойм. Крім цього, підводні кабелі використовується для підключення до мереж морських бурових платформ, приєднання прибережних вітрогенеруючих електричних установок, для підключення різного водозанурювального обладнання, стаціонарного монтажу ланцюгів управління підводними механізмами, забезпечення живленням приладів при геофізичному дослідженні свердловин і керування ними, а також передачі аналогів цифрові сигнали. Підводні кабелі допускається прокладати на глибині трохи більше 500 м і за температури води трохи більше +70 оС.

Кабель для підводної прокладки випускається з однодротяними або багатодротяними струмопровідними жилами, що мають круглу або секторну форму. Для їх виготовлення застосовують алюмінієві, мідні чи луджені мідні дроти. За своїми характеристиками, прописаними в ГОСТ 22483, жили відносяться до 1-5 класу. Для захисту струмопровідних жил від впливу вологи в них додають спеціальні водоблокуючі нитки. Кабелі, що застосовуються для підводної прокладки, виробляються в одножильному та багатожильному варіанті. На струмопровідні жили підводних кабелів накладається ізолюючий шар із силанольношитого поліетилену, етиленпропіленової гуми, полівінілхлоридного пластикату, а також кабельного паперу, просоченого спеціальними складами. Струмопровідні жили підводних багатожильних кабелів скручуються в сердечник із заповненням вільного простору паперовими або гумовими джгутами, гідрофобним матеріалом. На сердечник кабелю може накладатися внутрішня оболонка полівінілхлоридного пластикату, поліетилену, гуми або свинцевої трубки. Від впливу електромагнітного випромінювання кабель для підводного монтажу може бути захищений екраном, виконаним у вигляді обплетення мідним дротом. Для захисту від можливих пошкоджень у конструкцію кабелів, призначених для стаціонарного прокладання по дну водойм, включена броня, яка виконується із сталевих оцинкованих дротів. Зверху екрана чи броні накладаються захисні волокнисті покриви чи зовнішня оболонка з поліетилену, поливинилхлоридного пластикату чи гуми, зокрема етиленпропіленової.

Високовольтні підводні кабелі повинні мати кілька захисних екранів, що знижують рівень електромагнітних перешкод, що виникають. Екрани виконуються з напівпровідного паперу, полімерної композиції або гуми, а також мідної стрічки та обплетення з мідного дроту. Поверх екрану з мідного дроту чи стрічки накладається водоблокуючий шар, який накладається зовнішня оболонка з поліетилену.

основні переваги

Дають можливість забезпечити електроенергією віддалені острови, які мають своїх електростанцій;
. за допомогою підводних кабелів до лінії живлення підключається електрообладнання на нафтогазовидобувних платформах.

У нас ви можете купити підводний кабель за вигідною ціною, для цього потрібно залишити заявку на розрахунок вартості менеджера компанії.

Прийнято думати, що світове інформаційне павутиння — це щось невловиме. І почасти це так. Атмосфера планети за останню сотню років перетворилася з банальної суміші азоту та кисню на густий бульйон з радіохвиль. Але не варто помилятися - кожен біт інформації, перш ніж стати ефірним електромагнітним випромінюванням, обов'язково проходить неблизький шлях по проводах, більша частина яких прокладена океанським днем.

Володимир Санніков

Спроби з'єднати континенти проводами почалися перші роки після винаходу самого телеграфа. У 1840 році англійський професор Вітстон представив на розгляд парламенту проект прокладання підводного кабелю від Дувра до французького берега, але не отримав згоди законодавців і, відповідно, грошей.

Через два роки винахідник найпоширенішої версії телеграфа Семюел Морзе зв'язав кабелем берега бухти Нью-Йорка і передав повідомлення. Тоді ж він передбачив, що за недовго телеграф зв'яже Старий Світ з Новим. Через десятиліття після цього компанія братів Джона та Джекоба Бреттов запустила телеграфне повідомлення між Англією та Францією, проклавши одножильний мідний дріт, одягнений у гуттаперчу та сталеву обплетення, під водами Ла-Маншу.

Nexans Skaggerak - спеціалізоване судно, побудоване в 1976 році новорічною компанією Øgreys Mekaniske Verksted для підводної прокладки силових кабелів та шлангопроводів. У березні 2010 року модернізовано у ремонтних доках Cammell Laird у Біркенхеді, Англія. Судно було розпиляно впоперек, і між двома його половинками було вварено додаткову секцію завдовжки 12.5 метра. Також на Skagerrak встановили нову поворотну платформу. Справа на фото - силовий кабель, призначений для укладання в морі, надходить з берега по спеціальному транспортеру, що виключає занадто різкі перегини, і складується у спеціальному відсіку циліндричної форми. Сучасний підводний силовий кабель може мати діаметр близько 100 мм. Метр такої «ниточки» цілком може потягнути на пару десятків кілограм, тому не дивно, що для контролю укладання потрібно кілька сильних робітників. Знизу на фото – поворотна платформа, встановлена ​​на Skagerrak, має діаметр 29 метрів та корисне навантаження 7000 тонн, при об'ємі 2000 кубометрів.

Людиною, що з'єднала миттєвим зв'язком Старе і Нове Світло, став американський підприємець Сайрус Філд, який заснував у 1854 році «Нью-Йорксько-Ньюфаундлендську та Лондонську телеграфну компанію». Віце-президентом став відомий нам Семюел Морзе. Укладання кабелю почалося в 1857 році за сприяння урядів США та Великобританії, які надали для використання в ролі кабелеукладачів військові кораблі: пароплав «Ніагара» і парусно-паровий лінкор «Агамемнон». На дно Атлантики було укладено 620 км кабелю, після чого він обірвався.

Наступну спробу було зроблено через рік — «Ніагара» та «Агамемнон», з'єднавши кінці кабелю посередині океану, вирушили в різні боки. Після кількох урвищ кораблі повернулися до Ірландії для поповнення запасів. Наступний старт — у липні того ж року — приніс успіх, на який мало хто сподівався. Але... телеграф пропрацював близько місяця і замовк.

Невтомний Філд повернувся до своєї витівки в 1865 році, зафрахтувавши як кабелеукладач найбільше судно тієї пори - «Грейт Істерн». З нього на дно було укладено три чверті лінії, коли 2 серпня кабель знову обірвався та пішов на дно. Нарешті, 1866 року телеграфна лінія перетнула Атлантику, а на початку минулого століття — безмежний Тихий океан.

Аж до 30-х років XX століття головною проблемою міжконтинентальних комунікацій була низька якість ізоляції. Основними матеріалами для її виготовлення служили натуральні полімери каучук і гуттаперча, зверху кабель обвивався бронею зі сталевого дроту, а на прибережних ділянках броня іноді робилася двошаровою для захисту від якорів та рибальських снастей.

Можливість миттєвої передачі даних на тисячі кілометрів зараз сприймається як належне – вже півтори сотні років ніхто не дивується. Але за очевидністю стоять чималі технологічні хитрощі. Всесвітня Мережа — це не лише пропускна спроможність та протяжність, але ще й маса та обсяг. Щоб переконатися в цьому, достатньо подивитися на барабан, в якому зберігається згорнутий кабель. Розміри цієї «котушки» цілком відповідають масштабам розв'язуваних завдань. Сучасний кабельний барабан на спеціалізованому судні – це тисячі тонн і кубометрів плюс спеціальні системи для укладання кабелю та його розмотування. А барабанів таких на флагманах «провідного флоту» по три-чотири. Конструкція повинна забезпечити намотування, розмотування та зберігання кабелю без перегинів, сильних навантажень та іншого екстриму. Саме з цим пов'язаний великий діаметр «котушки» — сучасні підводні дроти не розраховані на серйозний вигин, тому згортати моток занадто туго не можна — зламається.

Сьогоднішні оптоволоконні кабелі мають багаторівневий захист від їдкої морської води та механічних пошкоджень. Пучок передавальних волокон «плаває» в гелевому гідрофобному наповнювачі всередині мідної або алюмінієвої трубки, вкритої шаром еластичного полікарбонату та алюмінієвим екраном. Наступний шар-скручений сталевий дріт, обгорнутий майларовою стрічкою. Зовні кабель одягнений у поліетиленову сорочку. Інший варіант - кабель з профільованим несучим сердечником. У такій схемі до восьми оптичних пар містяться всередині кожного з шести екструдованих у поліетиленовому шнурі каналів, заповнених гелем. Пари захищені навитою майларовою стрічкою, мідним екраном та товстим поліетиленовим обплетенням. У центрі шнура прокладено товстий сталевий дріт для надання кабелю жорсткості. Гарантія на підводні кабелі зв'язку – не менше 25 років.

Звідки розмотують інтернет

Перша спроба використовувати підводний кабель передачі сигналу — тоді ще телеграфного — було зроблено Росії у 1812 року П. Шиллінгом для підриву з берега морських мін, забезпечених електричним запалом.
Першу спробу прокласти телеграфний кабель під водою було здійснено в 1839 році в Індії. Східно-індійська телеграфна компанія проклала кабель дном річки Хуглі, неподалік Калькутти. На жаль, дані щодо використання лінії до нас не дійшли.
Перший трансатлантичний кабель, прокладений між 1858, прослужив всього близько місяця. Кабелі 1865-66 рр. служили без ремонту близько п'яти років, а ряд секцій кабелю 1873 (Ірландія - Ньюфаундленд) - близько дев'яноста років.
До 1900 року у світі прокладено 1750 підводних телеграфних ліній загальною протяжністю близько 300 тисяч кілометрів. Першу телефонну лінію через Атлантику було укладено 1956 року.
Найдовший підводний силовий кабель прокладений дном Північного моря між Еемсхавен (Нідерланди) і Феда (Норвегія). Довжина лінії NorNed – 580 км, вона розрахована на 700 МВт. Експлуатація розпочалася у травні 2008 року.
Довжина лінії Unity, що з'єднала в 2010 році Японію (місто Чікура) із західним узбережжям США (Лос-Анжелес) дном Тихого океану, становить 10 тис. км, пропускна спроможність - 7.68 Тбіт/с.

Високовольтні магістралі, що пов'язують із Великою землею острови, нафтові платформи та вітряні електростанції, захищені ще краще за комунікаційні. Провідниками зазвичай є три мідні жили, кожна з яких екранована напівпровідниковою стрічкою і товстим шаром ізолятора зі зшитого поліетилену. Поверх ізолятора прокладено ще один екран, навита водонепроникна стрічка. Зовні кожна струмопровідна жила закрита герметичною свинцевою оболонкою та антикорозійною поліетиленовою обплетенням. Якщо в якості основного ізолятора використовується етиленпропіленова гума (ЕПР), свинцевий шар часто не використовується для полегшення конструкції. До складу сучасного силового кабелю обов'язково включається щонайменше одна оптоволоконна пара для передачі даних. Провідники та оптоволокно заливаються поліпропіленом або поліетиленом, покриваються стрічкою-підсилювачем, полімерним обплетенням, бронею із сталевого дроту та ще одним шаром із поліетиленової пряжі товщиною не менше 4 мм. Як правило, такі кабелі служать вірою та правдою десятки років. Швидкий розвиток морської вітроенергетики і нафтогазовидобутку призвело до того, що в даний час всі наявні на планеті вісім заводів з виробництва підводного силового кабелю працюють на межі потужності. І попит на їхню продукцію тільки зростає.

Італійський кабелеукладач Gliulio Verne

Справа техніки

Отже, світовий попит на трафік просто божевільний - за даними агентства Telegeography, з 2007 року він зростає на 100% на рік. Підводні лінії електропередач розростаються разом із альтернативною енергетикою. Відмінний кабель у нас є. Залишається лише з'єднати їм острови та континенти.

Створення підводної кабельної системи - найскладніша операція, яку виконують професіонали екстра-класу в екстремальних умовах з хірургічною точністю. Насамперед виявляється оптимальний маршрут. За допомогою спеціальних суден, оснащених гідролокаторами бічного огляду, підводними апаратами з дистанційним керуванням та акустичними профілометрами Доплера, океанологи досліджують ділянки дна, на які незабаром ляже нитка. Ретельно фіксуються та аналізуються висотний профіль маршруту, склад донного ґрунту, сейсмічна активність зони, наявність та характер течій, природних та штучних перешкод у коридорі прокладки. За отриманими даними складається конфігурація лінії та технологічна карта прокладки. На критично важливі точки маршруту виставляються бакени, оснащені GPS-передавачами та радіомаяками. Лише після цього в справу вступають судна-кабелеукладачі.

Cable Innovator водотоннажністю 10557 тонн – найбільше у світі судно, створене для прокладання оптичного кабелю. Побудовано у 1995 році на фінських верфях Kvaerner Masa, належить компанії Global Marine Systems. Три 17-метрові барабани можуть вмістити по 2333 тонни кабелю кожен. 60 днів корабель з екіпажем у вісім десятків людей може функціонувати в режимі повної автономності, розмотуючи кабельну лінію на швидкості до 6.6 вузлів (трохи більше ніж 12 км/год).

Серйозних відмінностей між кабельними судами для прокладання силових та комунікаційних ліній немає. Різниця лише у специфічному оснащенні. Крім того, "силовики" зазвичай працюють у прибережних районах, а оптику тягнуть на тисячі кілометрів у відкритому морі. Найбільші та найпродуктивніші у світі судна, що спеціалізуються на високовольтних магістралях, — норвезький укладальник Skagerrak, що належить компанії Nexans, та Giulio Verne італійської корпорації Prysmian Group. Cable Innovator із флотилії Global Marine Systems водотоннажністю 10557 т не має рівних серед «зв'язківців» — він може взяти на борт 8500 км оптичного кабелю. Найбільші флотилії кабельних суден базуються на Тихому океані — вісім судів працюють на американську компанію SubCom і стільки ж її японського конкурента NEC. Характерні особливості кабелеукладачів - мала робоча осадка, що не перевищує 10 м, обов'язкове оснащення системами динамічного позиціонування та гідроакустичної орієнтації, а також надзвичайно чутливі рушії, що дозволяють регулювати швидкість з точністю аптекарської. Сучасний кабелеукладач оснащений багатошківною кабельною машиною-лебідкою, що розвиває тягу до 50 т, що спускає кабель у воду зі швидкістю близько 1,5 км/год. Крім того, на борту є крани для занурення та підйому підводних апаратів, пристрої для зрощування та різання, водолазне обладнання та багато іншого.

Схематична карта першого трансатлантичного кабелю, прокладеного дном влітку 1858 року. Через недосконалість конструкції, погану ізоляцію та використання занадто великої напруги для передачі, лінія зв'язку тоді пропрацювала всього близько місяця, причому якість і, відповідно, швидкість зв'язку весь час були нижчими за будь-яку критику. 1 вересня 1858 через Атлантику було передано останнє повідомлення, після чого континенти знову виявилися роз'єднаними. До 1861 року у різних частинах світу було прокладено близько 20 тисяч кілометрів підводного кабелю, але у робочому стані було трохи більше чверті їх. Америка та Європа були остаточно з'єднані телеграфом 27 липня 1866 року, після чого зв'язок вже ніколи не переривався більш ніж на кілька годин.

Оренда такого дива техніки тягне приблизно на $100000 за добу, проте попит перевищує пропозицію. Наприклад, кабелеукладач Tyco Resolute компанії SubCom, циліндричні ангари якого вміщують 2500 км оптичного кабелю, забезпечений роботою кілька років уперед. Те саме можна сказати і про Skagerrak. Та й інші не сидять без роботи: рибальські снасті, корабельні якорі, зсуви та землетруси, що ушкоджують підводні магістралі, тримають ескадру кабельних суден у постійній бойовій готовності. Зафіксовано випадки розриву кабелю через укуси акул і навіть розкрадання десятків кілометрів силових ліній піратами. Тільки Атлантиці виконується до 50 ремонтних операцій на рік. Але це справа техніки...

На дно

Укладання будь-якого кабелю починається із суші. Цю ювелірну операцію зазвичай проводить команда дослідних водолазів. Кабелеукладач підходить до берега ближче, встає за заданим курсом і стравлює на воду необхідний відрізок «нитки», з'єднаний з витяжним тросом, попередньо заведеним з берега через вриту в ґрунт довгу трубу. У ході цієї операції витруєний кабель висить на поплавцях, щоб уникнути критичних перегинів та сплутування. Процес виведення троса і кабелю на з'єднувальний щиток контролюється візуально за допомогою телекамер - відремонтувати цей відрізок лінії згодом буде набагато складніше, ніж будь-який інший. Перевірка цілісності кабелю подачею сигналу (або напруги, якщо він силовий) відбувається під час укладання постійного режиму. Якщо все в нормі - труба замуровується з боку моря, з неї відкачується вода, а замість неї всередину подається антикорозійна суміш інгібіторів, біоцидів, що вбивають водні бактерії, і розкислювача, що поглинає кисень. Берегове укладання, незважаючи на простоту, — найдовший етап робіт. Команді Бьорна Ладегаарда, інженера компанії Nexans, знадобилося аж три тижні, щоб у січні цього року підчепити до мережі силову гілку на пляжах Майорки на ділянці всього близько 500 м!

У відкритому морі все простіше, та й там свої труднощі. Рельєф морського дна рідко буває досить зручним для так званого вільного укладання, коли нитка опускається прямо на грунт. Так, силову магістраль між Іспанією та Балеарами довелося закопувати на ділянці 283 км, у тому числі на глибинах понад кілометр. Ще 23 км було вирубано у скелі!

У підводних нетрах незамінні помічники інженерів — глибоководні апарати з дистанційним керуванням через шланг-кабель. Фахівці компанії Nexans мають у своєму розпорядженні три машини. Маленький та юркий CapTrack з комплексом датчиків, трансмітером GPS, потужними прожекторами та телекамерами призначений для оперативного моніторингу та точного укладання «нитки» на дно. На ділянках з екстремально складним рельєфом використовується підводний бульдозер Spider з додатковим озброєнням у вигляді бурової головки, водометів і потужного насоса. Рука-маніпулятор Spider може оснащуватися цілою купою моторошних інструментів, призначених для руйнування. Більшу частину роботи на маршрутах виконує траншейна машина Capjet зі своїм плугом-водометом. Розкритий ґрунт постійно відкачується насосом із півтораметрової траншеї та подається за корму Capjet, засинаючи укладений кабель.

Коли шляху прокладки виявляються більш серйозні перешкоди, інженери використовують арочні системи переходу. Кабель у спеціальному рукаві підвішується на заякорених герметичних сталевих балонах, наповнених повітрям. За наявності «попутних» трубопроводів кабель закріплюється ними спеціальними кліпсами. Якщо через труби доводиться "перешагувати", застосовуються бетонні містки або захисні рукави, що укладаються у потрібному місці підводними апаратами. У зонах із стійкими донними течіями кабель, як і будь-яке циліндричне тіло, піддається руйнівному впливу вихрових вібрацій. Поступово ці непомітні очі високочастотні коливання руйнують навіть залізобетонні балки. Для боротьби з цим лихом «нитка» одягається у пластикове спіралеподібне «оперення». Щоб запобігти перетиранню ізоляції об скелястий ґрунт, використовуються м'які поліуретанові мати або стрічкові протектори. Усі операції з подовження, розгалуження кабелю, встановлення на нього підсилювачів та контрольної апаратури проводяться на судні безпосередньо перед укладанням даної ділянки на дно. На фініші маршруту кабелеукладач повторює операцію з виведення магістралі на берег. Після цього лінія тестується та запускається в експлуатацію.

А чи не простіше запустити на орбіту пару супутників, запитаєте ви? Чи не простіше. Швидкості не ті — мегабіти за секунду для ХХІ століття вже не годяться. Та й гігабіти теж. Підводні терабіти зовсім інша справа.