Первые трансатлантические кабели — когда они появились и как работали? Первый трансатлантический кабель.

30.08.2019

Трансатлантический телеграфный кабель

Впервые телеграфный кабель пересек Атлантический океан от острова Валентия, находящегося в западной части Ирландии, до восточной части Ньюфаундленда. Трансатлантический кабель соединил Северную Америку и Европу и ускорил связь между ними. Раньше доставка сообщения на корабле занимала по меньшей мере десять дней, а теперь она занимает несколько минут. Несколько попыток прокладки кабеля были сделаны в течение девятилетнего периода: в 1857 году, две в 1858, 1865 и одна в 1866 г, пока не было, наконец, достигнуто самое надежное соединение кабеля, проложенного в 1866 г и отремонтированного кабеля 1865 года. Дополнительные кабели были проложены в 1873 году, 1874г, 1880 г и 1894 г. К концу девятнадцатого века, британские, французские, немецкие, и американские кабели были связаны с европейскими и североамериканскими кабелями в сложную сеть.

Увеличить проводимость первого трансатлантического кабеля безуспешно попытались в 1857 году и завершили попытки 5 августа 1858 года. Хотя это изобретение и не считается особенно успешным, все же был спроектирован первый трансатлантический кабель, дающий практические результаты. Первая официальная телеграмма прошла между двумя континентами, и это было поздравительное письмо от королевы Виктории Соединенного Королевства к президенту Соединенных Штатов Джеймсу Бьюкенену. В следующем месяце 16 августа кабель разрушился, когда к нему попытались применить чрезмерное напряжение, стараясь ускорить работу телеграфа. Небольшой период использования кабеля подорвал доверие общественности и инвесторов в проекте и весьма замедлил восстановление соединения.

Еще одна попытка прокладывания кабеля была предпринята в 1865 году, с использованием улучшенных материалов. Вскоре соединение завершили и ввели в эксплуатацию 28 июля 1866 г. На этот раз оно было более прочным, и даже обеспечило доверие общественности, когда кабель, сделанный в 1865 г. наконец отремонтировали и ввели в эксплуатацию через некоторое время после этого события.

Подводный кабель в Индии, Сингапуре, на Дальнем Востоке и в Австралии

В 1863 кабель обеспечил важную связь Бомбея с Саудовской Аравией. В 1870 году Бомбей был связан с Лондоном подводным кабелем, который прокладывался несколькими кабельными компаниями. В 1872 году эти компании объединились, чтобы сформировать огромную Восточную телеграфную компанию, принадлежащую Джону Пендеру. Вскоре от Восточной телеграфной компании отделились две дочерних компании: Восточно-китайская компания и Австралийская телеграфная компания.

Подводный кабель через Тихий океан

Данный проект был завершен в 1902 –1903 году. Кабель связал континентальную часть США, Гавайи в 1902 году и Гуам на Филиппинах в 1903 году. Канада, Австралия, Новая Зеландия, Фиджи были также связаны кабелем в 1902.

Строение трансатлантического подоводного кабеля

Трансатлантические кабели девятнадцатого века первоначально состояли из железа, а позже стали применяться проволоки, обернутые в каучук, или гуттаперчу, которая окружала многожильный медный провод в ядре. Участки кабеля, лежащие близко к береговой линии имели дополнительную защиту, оберегающую провода. Гуттаперча - природный полимер, похожий на резину - имела почти идеальные свойства для изоляции подводных кабелей и весьма повысила емкость кабеля. Гуттаперча использовалась в качестве изоляции для кабелей до 1930 - х годов, пока не появился полиэтилен. Этот материал имел столь важное значение для связи, что в 1920 - х годах, американские военные начали проводить эксперименты с резиновой изоляцией, так как производителей гуттаперчи у американских властей почти не было.

Проблемы пропускной способности

Раньше междугородние телеграфные линии доставляли огромные проблемы с электричеством. В отличие от современных кабелей, технология девятнадцатого века не позволяла иметь линию усилителей в кабеле. Использовалось большое напряжение для преодоления электрического сопротивления на огромных расстояниях. Тем не менее, скорость передачи данных была строго ограничена. В этих условиях кабели имели очень ограниченную пропускную способность.

Уже в 1823 году, Фрэнсис Рональдс заметил, что электрические сигналы становились медленнее при прохождении через изолированный провод или жилы, проложенные под землей, и тот же эффект был заметен в ядрах, погруженных в воду, особенно сильно это наблюдалось на длинном кабеле, проложенном между Англией и Гаагой. Майкл Фарадей доказал, что эффект вызван емкостью между проводом и землей (или водой), окружающей провод. Фарадей отметил, что когда провод заряжается (например, при нажатии на клавишу телеграфа), то электрический заряд в проводе индуцирует противоположный заряд в воде, и он перемещается вперед. Поскольку эти два заряда притягиваются друг к другу, передающийся заряд замедляется. Ядро действует как конденсатор, распределенный по длине кабеля, который, в сочетании с сопротивлением и индуктивностью кабеля, ограничивает скорость, с которой сигнал проходит через проводник кабеля.

Ранние разработки не позволяли правильно проанализировать эти эффекты. Оливер Хэвисайд игнорировал проблемы и настаивал, что трансатлантический кабель очень важен. Когда он впоследствии стал электриком атлантической телеграфной компании, он принял участие в публичном споре с Уильямом Томсоном. Белый дом считал, что если подать достаточное напряжение, то любой кабель сможет справиться с нагрузкой. Из - за чрезмерного напряжения первый трансатлантический кабель Сайруса Филда никогда не работал надежно, и в конце концов в океане случилось короткое замыкание, когда Белый дом увеличил напряжение до такого значения, которое не смогла выдержать конструкция кабеля.

Томсон разработал сложный генератор электрического поля и чувствительное светолучевое зеркало гальванометра для обнаружения слабых телеграфных сигналов. Томсон разбогател, получая лицензионные платежи за свои изобретения. Его наградили званием лорда за вклад в области телеграфии, главным образом за создание надежной математической модели, которая позволила создать конструкцию оборудования для более точной передачи информации. Влияние атмосферного электричества и геомагнитного поля на подводные кабели также побудило его к организации многих полярных экспедиций.

Томсон произвел математический анализ распространения электрических сигналов в телеграфных кабелях в зависимости от их емкости и сопротивления, но в случае с длинными подводными кабелями, эксплуатируемыми при низких скоростях, он не включил в телеграфные уравнения эффекты индуктивности. К 1890 - ым, Оливер Хевисайд подготовил современный общий вид телеграфных уравнений, в которых учитывались эффекты индуктивности. Они имели важное значение для распространения линий передачи на более высокие частоты, необходимые для высокоскоростной передачи данных и голоса.

Первые кабели, используемые в коммерческих целях

В августе 1850 года, англо - французская телеграфная компания Джона Бретта проложила первую коммуникационную линию через Английский канал. Это был просто медный провод, покрытый гуттаперчей и не имеющий каких - либо других средств защиты. Это был лишь эксперимент, а в следующем году, 13 ноября 1851, настоящий кабель с полностью защищенным ядром был проложен через Ла-Манш. В следующем году Великобританию и Ирландию связал кабель. В 1852 году кабель, проложенный с помощью подводной лодки, в первый раз связал Лондон и Париж. В мае 1853 года Англия была присоединена к Голландии кабелем, проходящим через Северное море, от Орфорд Несс до Гааги. Его заложил специально приспособленный для этой работы колесный пароход.

Трансатлантическая телефония

При укладке трансатлантический телефонный кабель дорабатывался, потребовалось разработать несколько технологических достижений для экономичных телекоммуникаций, которых не было до 1940 - х годов.

В 1942 году был создан адаптированный подводный кабель связи для первого в мире подводного нефтепровода, необходимого для операции «Плутон» во время Второй мировой войны.

ТАТ - 1 (Трансатлантический № 1) был первым трансатлантическим телефонным кабелем. В период с 1955 по 1956 год, кабель был проложен между Шотландией, Ньюфаундлендом и Лабрадором. Он был открыт 25 сентября 1956 года и имел первоначально 36 телефонных каналов.

В 1960-е годы заокеанские кабели начали передавать частотно - мультиплексированные радиосигналы. Они были оснащены самыми надежными ламповыми усилителями, когда - либо созданными. Эти кабели питались высоким напряжением. Эти кабели до сих пор существуют, и их можно использовать, но от них отказались, потому что они слишком слабы, чтобы быть коммерчески жизнеспособными. Некоторые кабели использовались как научные приборы для измерения землетрясений волн и других геомагнитных явлений.

В 1980 - е годы были разработаны волоконно - оптические кабели. Первый трансатлантический телефонный кабель, в котором использовалось оптическое волокно, назывался ТАТ – 8 и начал эксплуатироваться в 1988 году.

Современные ретрансляторы имеют твердотельный оптический усилитель из эрбиевого волокна. Каждый ретранслятор содержит отдельное оборудование для каждого волокна. Оно включает в себя сигнал реформинга, измерение ошибок и контроля. Твердотельный лазер посылает сигнал по всей длине волокна. Этот лазер возбуждает короткое легированное волокно, что само по себе действует как лазерный усилитель. По мере того, как свет проходит через волокно, сигнал усиливается. Эта система позволяет также управлять спектральным разделением каналов, что значительно увеличивает пропускную способность волокна.

Ретрансляторы питаются от постоянного тока, напряжение передается вниз, к центру кабеля, поэтому все повторители в кабеле расположены последовательно. Подача питания и прочее оборудование установлено на конечных станциях.

Зрительное волокно, используемое в подводных кабелях, выбирается благодаря своей исключительной четкости и позволяет сигналу пробегать более 100 километров между повторителями. Это сводит к минимуму необходимое количество усилителей и, соответственно, искажение, которое они вызывают.

Первоначально подводные кабели передавали простые комбинации знаков, например, точка - точка. С развитием подводной разветвленной сети стало возможным подавать информацию нескольким адресатам одной кабельной системой. Вскоре мощность кабельных систем стала настолько велика, что возникла нужда в обеспечении достаточного наземного резервного потенциала. Волокна современных кабельных систем, как правило, располагаются кольцом, чтобы увеличить их избыточность, и имеют различные секции на дне океана.

Однако, не все телекоммуникационные организации хотят воспользоваться этой возможностью, так что современные кабельные системы могут иметь двойные точки посадки в таких странах, в которых требуются резервные возможности, и единичные точки в странах, в которых либо не требуются резервные возможности, либо страна неспособна иметь резерв, так как это слишком дорого.

Коммутационное оборудование используется для передачи услуг между сетевыми путями и почти не влияет на высокоуровневые протоколы, если путь становится неработоспособным. Чем больше путей становятся доступными для использования, тем меньше вероятность того, что один или два одновременных отказа предотвратит конец службы кабеля.

Ремонт кабеля

Кабели могут быть повреждены рыболовецкими траулерами, ударами якорей, подводными лавинами и даже укусами акул. Особенно разрывы были распространены на начальном этапе развития кабельных систем в связи с использованием простых материалов и укладке кабелей непосредственно на дне океана, а не в специальных траншеях, особенно в зонах повышенного риска. Иногда кабели уничтожались противниками в военное время. Землетрясение в Ньюфаундленде в 1929 году сломало серию трансатлантических кабелей, вызвав массивную подводную лавину. Последовательность разрывов кабеля помогла ученым наметить ход лавин. В 2006 году 26 декабря землетрясение разрушило многочисленные кабели вблизи Тайваня.

Для того чтобы эффективно провести ремонт кабеля, находящегося на глубине, поврежденный участок выводится на поверхность с помощью грейфера. Каждый конец кабеля должен быть по отдельности выведен на поверхность. Отремонтированный кабель получается длиннее, чем кабель, который укладывался изначально, поэтому кабель укладывается в форме "U". Ремонтом кабелей, которые расположены близко к поверхности, занимаются специально обученные люди.

Несколько портов вблизи важных кабельных трасс стали домом для специализированных судов. Галифакс в Новой Шотландии был домом для полутора десятков таких судов на протяжении почти всего двадцатого века, в том числе и таких судов, как CS Сайрус Филд, CS Мини и CS Maккей - Беннет. С последними двумя были заключены контракты для восстановления повреждений, к которым привело крушение знаменитого круизного лайнера"" Титаник "". Экипажи этих судов разработали множество инновационных методов для ремонта и улучшения укладки кабелей, одним из них является "плуг" - устройство для закапывания кабелей.

Загадочный 19-ый век, о котором мы так мало знаем!
Современным правителям мира очень выгодно держать нас в неведении относительно уровня технологий и промышленного производства того времени, так как они выдают сегодняшнюю техническую и технологическую деградацию за прогресс.
Для того, чтобы убедиться, насколько нагло нас обманывают, рассмотрим историю телеграфа, а именно, прокладку подводных линий
телеграфного кабеля 19-го века. Такую прокладку невозможно было осуществить без применения технологий, приборов и оборудования, сходных с современными, тогда как нам преподносят намного более примитивные технологии.
История телеграфа как на ладони показывает нам, насколько фальшива официальная история науки.
К 1900 году проложено дессятки тысяч километров линий подводного телеграфа-это факт, телеграфная связь-есть.
С другой стороны, технологий, измерительных приборов, компЬютеров, спутников, кабелеукладчиков-официально нет, все эти современные технологии, которыми мы пользуемся сейчас при прокладке глубоководных кабелей, появились только во 2-ой половине 20-го века!

1904 Karte des Weltkabelnetzes (Map of the World Cable Network)
from Oskar Moll: Die Unterseekabel in Wort und Bild.

Данное видео рассказывает, как проводится трансокеаническая укладка кабелей:

Трансокеанические подводные кабели связи

В 1858 году была установлена трансатлантическая телеграфная связь. Затем был проложен кабель в Африку, что позволило в 1870 году установить прямую телеграфную связь Лондон — Бомбей (через релейную станцию в Египте и на Мальте).

Основные телеграфные линии на 1891 год

Первые попытки

Первый подводный кабель, передающий электрический сигнал, был проложен в Мюнхене вдоль реки Изар. Однако из-за отсутствия достаточной гидроизоляции длительная эксплуатация подобного кабеля не представлялась возможной. Лишь изобретение в 1847 году Сименсом технологии изготовления изоляции из гуттаперчи позволило начать работы по прокладке кабеля между Кале и Дувром, который разорвался после пересылки первой же телеграммы, год спустя была попытка заменить его армированным кабелем, однако и последний прослужил недолго.

1856—1858 гг

Развитие подводного телеграфа шло трудным путём ошибок, катастроф, разочарований. Однако успешная прокладка ряда линий привела к мысли о возможности пересечь телеграфным кабелем Атлантический океан.

Трансатлантический кабель

Англия, обладавшая огромными заморскими владениями и имевшая технические возможности, неизбежно должна была стать пионером прокладки подводных кабелей, и не удивительно, что она удерживала первенство в течение почти ста лет. Однако инициатива организации прокладки первого трансатлантического кабеля всё же принадлежит Америке — её подданному Сайрусу Уэсту Филду, который организовал в 1856 году «Трансатлантическую компанию».

Больше всего вопросов в проекте было к электрической проводимости кабеля. Неясно было, сможет ли электрический ток пробежать огромное расстояние в 4 — 5 тысяч километров, отделяющее Европу от Америки. Ветеран телеграфного дела Самюэль Морзе ответил на этот вопрос утвердительно. Для большей уверенности Филд обратился к английскому правительству с просьбой соединить в одну линию все имевшиеся в его распоряжении провода и пропустить через них ток. В ночь на 9 декабря 1856 года все воздушные, подземные и подводные провода Англии и Ирландии были соединены в одну непрерывную цепь длиной в 8 тысяч километров. Ток легко прошел через громадную цепь, и с этой стороны больше сомнений не было.

В 1856 году было основано акционерное общество «Atlantic Telegraph Company», которое в 1857 году приступило к укладке 4500 километров армированного телеграфного кабеля. Корабли «Агамемнон» и «Ниагара» начали прокладку от берегов Ирландии, однако из-за потери кабеля попытку пришлось отложить.
После произошедшей в начале 1857 года второй безуспешной попытки, лишь с третьей (июль 1858 года) удалось проложить кабель от берегов Ирландии до Ньюфаундленда, 5 августа была установлена трансатлантическая телеграфная связь. 16 августа 1858 королева Великобритании Виктория и тогдашний президент США Джеймс Бьюкенен обменялись поздравительными телеграммами. Приветствие английской королевы состояло из 103 слов, передача которых длилась 16 часов. В сентябре 1858 года связь была нарушена, видимо, ввиду недостаточной гидроизоляции кабель был разрушен коррозией.

В 1864 году началась укладка 5100 км кабеля с улучшенной изоляцией, в качестве кабелеукладчика было решено задействовать крупнейшее судно тех времён — британский пароход «Грейт Истерн» водоизмещением 32 тыс. т. 31 июля 1865 года при укладке произошёл обрыв кабеля. Лишь в 1866 году со второй попытки удалось уложить кабель, который обеспечил долговременную телеграфную связь между Европой и Америкой. Любопытно отметить, что оборванный в 1865 году кабель был обнаружен, после чего скреплен с недостающим фрагментом и смог успешно функционировать.

Основные телеграфные линии в 1891 г.
Несколько лет спустя был проложен кабель в Индию, что позволило в 1870 году установить прямую телеграфную связь Лондон — Бомбей (через релейную станцию в Египте и на Мальте).

Океаническое дно в разрезе от Валенсии, Ирландия до Ньюфаундленда.

Vertical section of the bed of the Atlantic Ocean,
from Valencia, Ireland, to Trinity Bay, Newfoundland,
(on line C.D of chart above) showing Soundings
made by Lieut. Dayman in H.M.S. Cyclops, 1857,
for laying the Atlantic Telegraph Cable.
(The Vertical scale, showing depths of soundings,
is about 72 times greater than the longitudinal scale.)

Эхолот
Материал из GeoWiki - открытой энциклопедии по наукам о Земле.
Прибор для измерения глубины океана на основе измерения времени получения отражённого от морского дна сигнала (звукового, радио и т.п.) при его известной скорости.
Метод эхолокации является основным при картировании морского дна.
Каким образом удалось сделать этот "портрет" океанического дна, какими приборами?
И какими навигационные приборы использовались, чтобы проложить кабель точно
по курсу, не сбившись на -/+ 1-2 км? В то время были точнейшие навигационные технологии?

Эхолот — узкоспециализированный гидролокатор, устройство для исследования рельефа дна водного бассейна. Обычно использует ультразвуковой передатчик и приёмник, а также ЭВМ для обработки полученных данных и отрисовки топографической карты дна.

из истории эхолота:

" Особого интереса к исследованию глубин океана до XIX в. моряки не проявляли, так как полагали, что рельеф морского дна как бы отражает рельеф суши, т. е. считалось, что наибольшие значения глубин соответствуют высотам близлежащих вершин. Среднюю глубину океанов принимали равной среднему возвышению материков.
В начале XIX в. интерес к промерным работам, а следовательно, и к средствам измерения глубин резко возрос. Ученые и мореплаватели поняли, что изучение морей и океанов невозможно без изучения характера рельефа дна и его особенностей. Необходимы были систематические специальные промеры в морях и океанах, а для этого нужны были соответствующие инструменты для измерения больших глубин.
За XIX столетие одних патентов на измерители глубины было выдано более ста.
Первый ультразвуковой эхолот был запатентован в 1920 г. русским ученым и изобретателем К. В. Шиловским и французским ученым П. Ланжевеном, который в 1929 г. был избран почетным членом АН СССР.
Испытания эхолота проводились в течение нескольких лет в проливе Ла-Манш и в Средиземном море и полностью подтвердили правильность выбранных технических решений. С этого момента начинается этап развития ультразвуковых эхолотов, позволяющих автоматически и непрерывно, при любой погоде и на разных скоростях измерять любые глубины Мирового океана. "
В истории измерительных приборов глубины морского и океанического дна нет указания на то, что до начала 20-го века существовали надёжные измерительные приборы, которые бы дали заслуживающие доверия промеры глубины мирового океана глубиной до 5-8 км. То есть, официально эхолотов до начала 20-го века не существовало, измеряли более простыми и менее надёжными приборами.
Мало иметь эхолот, чтобы сделать топографическую карту морского дна. Надо ещё уметь обработать данные, которые получаются при его использовании. Сейчас мы эти данные обрабатываем с помощью ЭВМ.
Но первая вычислительная машина Z3, обладающая всеми свойствами современного компьютера, была создана Конрадом Цузе только в 1941 году!

Навигация в открытом море или в открытом океане про прокладке подводного кабеля чрезвычайно важна, нужно учитывать отклонения от курса всввязи с ветром или течением.
В конце XIX — начале XX веков успехи в развитии физики послужили основой создания электронавигационных приборов и радиотехнических средств судовождения. Конкретной информации, какие навигазионные приборы использовали при прокладке трансокеанических кабелей в 1850-1900 гг, в сети нет, надо обращаться в архивы и спецбиблиотеки.

"После конференции главных морских держав в Брюсселе в 1853 г., на которой обсуждались принципы метеорологических наблюдений на море, в Великобритании была создана должность метеоролога-статистика при Комитете по торговле, на которую был назначен Роберт Фицрой. Ему было дано несколько помощников. Так было положено начало первому в истории государственному метеорологическому ведомству — метеослужбе Великобритании.
Во время Крымской войны 14 ноября 1854 года буря разбила 60 британских и французских кораблей. После этого в конце ноября директор Парижской обсерватории Урбен Леверье обратился с просьбой к знакомым европейским учёным прислать ему сводки о состоянии погоды в период с 12 по 16 ноября. Когда сводки были получены и данные нанесли на карту, стало ясно, что ураган, потопивший корабли в Чёрном море, можно было предвидеть заранее. В феврале 1855 г. Леверье подготовил доклад Наполеону III о перспективах создания централизованной метеорологической сети наблюдений с передачей сведений по телеграфу. Уже 19 февраля Леверье составил первую карту погодной обстановки, сформированную по данным, полученным в реальном времени."

Коммерческая эксплуатация электрического телеграфа впервые была начата в Лондоне в 1837 году.
В 1858 году была установлена трансатлантическая телеграфная связь.
Вся загвоздка в том, чтобы составить прогноз погоды на несколько дней, надо собрать сведения с большого региона, но каким образом, если только в 1858 году была установлена трансатлантическая телеграфная связь?
Получается замкнутый круг: прогноз погоды составлялся в реальном времени с использованием телеграфа, а сам международный телеграф опутал своей паутиной мир лишь к 1865 году. Как проходил анализ собранного в реальном времени колоссального количества данных, чтобы сделать надёжный прогноз погоды?

Обратите внимание, что подводный кабель проложен на кратчайшем расстоянии между Европой и Северной Америкой. Как без космических технологий удалось вычислить, что именно это расстояние является кратчайшим и провести кабель из точки А в точку Б с его минимальным расходом?

Прокладка подводных линий телеграфа шла во второй половине 19-го века семимильными шагами,
проследите историю, если по этой ссылке можно найти более детальное изображение:

Map of the 1858 Atlantic Cable route from
Frank Leslie"s Illustrated Newspaper, August 21, 1858

Another map of the 1858 Atlantic Cable route.

Detail of above map

Australia and China Telegraph, 1859
Existing and proposed lines

1865: Map Shewing the Atlantic Telegraph and other Submarine
Cables in Europe and America from The Atlantic Telegraph.

1865: Chart of the World Showing the Proposed Submarine & Land
Telegraphs Round the World from The Atlantic Telegraph.

1870 British Indian Cable
Bombay-Aden, Aden-Suez

c. 1870 Map showing the telegraph lines in operation, under contract, and contemplated, to complete the circuit of the globe / entered according to Act of Congress in the year 1855 by J.H. Colton & Co. in the Clerks Office of the District Court for the Southern District of New York. 41cm x 63cm. Image courtesy of the Library of Congress, call number G3201.P92 1855 .J51

c. 1880 Anglo-American Telegraph Company North Atlantic map

1893 map of North Atlantic cables (center section omitted),
from Charles Bright"s Submarine Telegraphs

Map of the Philippines, showing route of the cable laid by CS Burnside in 1901,
from Florence Kimball Russell"s A Woman"s Journey through the Philippines

1901 Eastern Telegraph Company System Map
from A.B.C. Telegraphic Code 5th Edition

Carte générale des grandes communications télégraphiques du monde, 1901/03
International Telegraph Bureau (Berne, Switzerland)

North Atlantic detail of above map

Great Britain detail of above map

1902 British All Red Line map, from Johnson"s
The All Red Line - The Annals and Aims of the Pacific Cable Project

1924: The Eastern Associated Telegraph Companies" Cable System map

1924 International Cables map from Schreiner: Cables and Wireless

Cable and Wireless “Via Imperial” map. Undated, but post-1935
Courtesy of Anita Fuller, whose father, Colin Hugh Thomas

Интерактивная карта, на которой вы можете посмотреть историю прокладки кабеля :

Карты подводных кабелей:

Укладка кабеля

Казалось бы, имея такой мощный с виду продукт можно грузить его на корабли и сбрасывать в морскую пучину. Реальность же немного иная. Прокладка маршрута кабеля — это длительный и трудоемкий процесс. Маршрут должен быть, само собой, экономически выгодным и безопасным , так как использование различных способов защиты кабеля приводит к увеличению стоимости проекта и увеличивает срок его окупаемости. Проводится геологическая разведка, оценка сейсмической активности в регионе, вулканизма, вероятность подводных оползней и других природных катаклизмов в регионе, где будут проводится работы и, в последующем, лежать кабель. Так же важную роль играют прогнозы метеорологов, дабы сроки работ не были сорваны. Во время геологической разведки маршрута учитывается широкий спектр параметров: глубина, топология дна, плотность грунта, наличие посторонних объектов, типа валунов, или затонувших кораблей. Так же оценивается возможное отклонение от первоначального маршрута, т.е. возможное удлинение кабеля и увеличение стоимости и продолжительности работ. Только после проведения всех необходимых подготовительных работ кабель можно загружать на корабли и начинать укладку.
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.
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:

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

Собственно, из гифки процесс укладки становится предельно ясным:

черное устройство, схематически изображенноe на гифке,называется подводный кабелеукладчик.
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.

Прокладка кабеля под водой - Fugro - kalipso

Прокладка кабеля по морскому/океаническому дну проходит непрерывно из точки А в точку Б. Кабель укладывается в бухты на корабли и транспортируется к месту спуска на дно. Выглядят эти бухты, например, так:

Если Вам кажется, что она маловата, то обратите внимание на это фото:

После выхода корабля в море остается исключительно техническая сторона процесса. Команда укладчиков при помощи специальных машин разматывает кабель с определенной скоростью и, сохраняя необходимое натяжение кабеля за счет движения корабля продвигается по заранее проложенному маршруту.

Выглядит со стороны это так:

При каких-либо проблемах, обрывах, или повреждениях на кабеле предусмотрены специальные якоря, которые позволяют поднять его к поверхности и отремонтировать проблемный участок линии.

Устройство кабеля :

Несомненный интерес представляет непосредственное устройство кабеля, который будет работать на глубине в 5-8 километров включительно.
Стоит понимать, что глубоководный кабель должен иметь следующий ряд базовых характеристик:

Долговечность
Быть водонепроницаемым
Выдерживать огромное давление водных масс над собой
Обладать достаточной прочностью для укладки и эксплуатации
Материалы кабеля должны быть подобраны так, чтобы при механических изменениях (растяжении кабеля в ходе эксплуатации/укладки, например) не изменялись его рабочие характеристики
Вся суть глубоководных кабелей заключена в защите этой самой рабочей части и максимального увеличения срока его эксплуатации.

Производство кабеля

Особенностью производства оптических глубоководных кабелей является то, что чаще всего оно располагается вблизи портов, как можно ближе к берегу моря. Одной из основных причин подобного размещения является то, что погонный километр кабеля может достигать массы в несколько тонн, а для сокращения необходимого кол-ва сращиваний в процессе укладки производитель стремиться сделать кабель как можно более длинным. Обычной нынче длинной для такого кабеля считается 4 км, что может вылиться в, примерно, 15 тонн массы. Как можно понять из вышеуказанного, транспортировка такой бухты глубоководного ОК не самая простая логистическая задача для сухопутного транспорта. Обычные для намотки кабелей деревянные барабаны не выдерживают описанной ранее массы и для транспортировки ОК на суше, к примеру, приходится выкладывать всю строительную длину «восьмеркой» на спаренных железнодорожных платформах, чтобы не повредить оптоволокно внутри конструкции.

SubCom (бывшая Tyco Telecommunications) - лидер отрасли в создании подводных коммуникационных систем. Компанией проложено более 490,000 км подводных кабелей в более чем 100 подводных волоконно-оптических системах, обеспечивающих связь по всему миру.
ПОДВОДНЫЕ ТРАНСОКЕАНИЧЕСКИЕ КАБЕЛЬНЫЕ СЕТИ: КАК ЭТО ДЕЛАЕТСЯ - ВИДЕО И АНИМАЦИИ

Оптоволоконный кабель под названием Marea через Атлантический океан: из американской Вирджинии в испанский Бильбао. Пропускная способность Marea - 160 Тбит/с. Это самый высокопроизводительный трансатлантический кабель на сегодняшний день.

Длина кабеля равняется 6600 километрам, а средняя глубина пролегания составляет 3,35 километра. Marea проложили меньше чем за два года, тогда как стандартный срок для подобных проектов составляет около пяти лет.

Первый провод, который люди проложили через океан, - трансатлантический телеграфный кабель . Первую попытку предприняли в 1857 году, но кабель порвался.

5 августа 1858 года был проложен кабель между островами Валентия и Ньюфаундленд, но уже в сентябре он вышел из строя. Долговременную связь между Европой и Америкой обеспечил лишь кабель, проложенный в 1866 году.

В 2016 году группа компаний, среди которых была Google, закончила прокладывать кабель FASTER из США в Японию. По нему можно передавать до 60 Тбит данных в секунду - на момент запуска он был самым быстрым .

Формально FASTER остается самым быстрым кабелем и сейчас - использовать Marea начнут только в начале 2018 года. Полностью свой потенциал он раскроет в 2025 году. Ожидается, что к этому времени общемировое потребление трафика вырастет в восемь раз.

В условиях такого роста новый кабель нужен Microsoft и Facebook, чтобы обеспечивать стабильную работу своих сервисов. Президент Microsoft Брэд Смит (Brad Smith) уже высказался о важности Marea:

«Marea проложили вовремя. Через трансатлантические кабели проходит на 55% больше данных, чем через кабели Тихого океана. И на 40% больше, чем по кабелям, соединяющим США и Латинскую Америку.
Безусловно, поток данных через Атлантический океан будет расти, а Marea обеспечит необходимое качество соединения для США, Испании и других стран».

Еще одна причина , по которой компании инициировали проект, - природные катаклизмы. В 2006 году на острове Тайвань произошло семибалльное землетрясение, из-за чего были повреждены восемь кабелей, соединяющих остров с Китаем. Чтобы их восстановить, понадобилось 11 кораблей и 49 дней. А ураган Сэнди в 2012 году оставил без связи Восточное побережье США. С этого момента в Microsoft решили повысить отказоустойчивость трансатлантических соединений. Получается, что как раз Сэнди объединил Facebook и Microsoft.

«Мы постоянно встречались с представителями Facebook на различных мероприятиях и поняли, что пытаемся решить одну и ту же проблему. Поэтому мы объединились и улучшили трансатлантическую сеть, спроектировав новый кабель», - рассказал Фрэнк Рей (Frank Ray), руководитель инфраструктурного направления облачных решений.

Marea состоит из восьми пар оптоволоконных кабелей, защищенных медью, пластиком и водонепроницаемым покрытием. На большей части пути кабель лежит на дне океана, а рядом с берегами закопан под землю, чтобы его не порвали корабли. Так

То, что вы видите выше, это подводный кабель связи.

Диаметром он 69 миллиметров, и именно он переносит 99% из всего международного трафика связи (т.е. интернет, телефония и прочие данные). Соединяет он все континенты нашей планеты, за исключением Антарктиды. Эти удивительные волоконно-оптические кабели пересекают все океаны, и длинной они сотни тысяч, да что говорить, миллионы километров.

Карта Мира подводной кабельной сети

Это «CS Cable Innovator», он специально разработан для прокладки волоконно-оптического кабеля и является крупнейшим в своем роде кораблем в мире. Построен он в 1995 году в Финляндии, он 145 метров в длину, а шириной он 24 метра. Он способен перевозить до 8500 тонн волоконно-оптического кабеля. Корабль имеет 80 кают, из которых 42 — каюты офицеров, 36 — каюты экипажа и две каюты класса люкс.
Без технического обслуживания и дозаправки он может трудиться 42 дня, а если его будет сопровождать корабль поддержки, то все 60.

Первоначально, подводные кабели были простыми соединения типа точка-точка. Сейчас же подводные кабели стали сложнее и они могут делиться и разветвляться прямо на дне океана.

С 2012 года провайдера был успешно продемонстрирован подводный канал передачи данных с пропускной способностью в 100 Гбит/с. Тянется он через весь Атлантический океан и длина его равна 6000 километрам. Представьте себе, что три года назад пропускная способность меатлантического канала связи была в 2,5 раза меньше и была равна 40 Гбит/с. Сейчас корабли подобные «CS Cable Innovator» постоянно трудятся дабы обеспечивать нас всё быстрым межконтинентальным интернетом.

Сечение подводного кабеля связи

1. Полиэтилен
2. Майларовое покрытие
3. Многожильные стальные провода
4. Алюминиевая защита от воды
5. Поликарбонат
6. Медная или алюминиевая трубка
7. Вазелин
8. Оптические волокна

По дну моря оптоволоконный кабель укладывается за один раз от одного берега до другого. В некоторых случаях для организации ВОЛС по дну моря/океана требуется несколько кораблей, так как необходимое количество кабеля на одно судно может не поместиться.

Подводные оптоволоконные линии связи делятся на репитерные (с использованием подводных оптических усилителей) и безрепитерные. Первые из них подразделяются на прибрежные линии связи и магистральные трансокеанские (межконтинентальные). Безрепитерные линии связи делятся на прибрежные линии связи и линии связи между отдельными пунктами (между материком и островами, материком и буровыми станциями, между островами). Существуют и линии связи с применением удаленной оптической накачки.

Кабели ВОЛС для прокладки по дну, как правило, состоят из оптического сердечника, токоведущей жилы и внешних защитных покровов. Кабели для безрепитерных оптоволоконных линий имеют такую же структуру, но у них токоведущая жила отсутствует.

Особые проблемы прокладки ВОЛС через водные препятствия (под)водой связаны с ремонтом морских линий связи. Ведь, лежа долгое время на морском дне, кабель становится практически невидимым. Кроме того, течения могут отнести оптоволоконный кабель от места его первоначальной прокладки (даже на многие километры), а рельеф дна сложен и разнообразен. Повреждения кабелю могут наноситься якорями кораблей и представителями морской фауны. Возможно также отрицательное воздействие на него при дноуглубительных работах, установке труб и бурении, а также при подводных землетрясениях и оползнях.

Вот так он выглядит на дне. Каковы экологические последствия прокладки телекоммуникационных кабелей на морском дне? Как это влияет на дно океана и животных, которые там живут? Хотя буквально миллионы километров кабелей связи были размещены на дне моря в течение последнего столетия, это никак не повлияло на жизнь подводных обитателей. Согласно недавнему исследованию, кабель оказывает лишь незначительные воздействия на животных, живущих и находится в пределах морского дна. На фотографии выше мы видим разнообразие морской жизни рядом с подводным кабелем, который пересекает континентальный шельф Half Moon Bay.
Тут кабель всего лишь 3,2 см. толщины.

Многие опасались, что кабельное телевидение загрузит каналы, но на самом деле оно увеличило нагрузку всего лишь на 1 процент. Причем кабельное телевидение, которое может идти по подводным волокнам уже сейчас имеет пропускную способность в 1 Терабит, в то время как спутники дают в 100 раз меньше. И если хотите купить себе такой межатлантический кабель, то он вам обойдется в 200-500 миллионов долларов.

А вот сейчас я вам расскажу про первый кабель через океан. Вот слушайте …

Вопрос о том, как наладить электрическую связь через огромные просторы Атлантического океана, разделяющего Европу и Америку, волновал умы ученых, техников и изобретателей уже с начала сороковых годов. Еще в те времена американский изобретатель пишущего телеграфа Самуэль Морзе высказал уверенность в том, что возможно проложить телеграфный «провод по дну Атлантического океана».

Первая мысль о подводном телеграфировании возникла у английского физика Уитстона, который в 1840 году предложил свой проект соединения Англии и Франции телеграфной связью. Его идея была, однако, отвергнута как неосуществимая. К тому же в то время не умели еще так надежно изолировать провода, чтобы они могли проводить электрический ток, находясь на дне морей и океанов.

Положение изменилось после того, как в Европу доставили вновь открытое в Индии вещество — гуттаперчу, и германский изобретатель Вернер Сименс предложил покрывать ею провода для изоляции. Гуттаперча как нельзя более подходит для изоляции именно подводных проводов, ибо, окисляясь и ссыхаясь в воздухе, она нисколько не изменяется в воде и может сохраняться там неопределенно долгое время. Так был решен важнейший вопрос об изоляции подводных проводов.

23 августа 1850 года в море вышло для прокладки кабеля специальное судно «Голиаф» с буксирным пароходом.

Путь их лежал от Дувра к берегам Франции. Впереди шло военное судно «Вигдеон», указывавшее «Голиафу» и буксиру заранее определенный путь, отмеченный буями с развевавшимися на них флагами.

Все шло хорошо. Установленный на борту парохода цилиндр, на который был намотан кабель, равномерно разматывался, и провод погружался в воду. Через каждые 15 минут к проводу подвешивали груз в 10 килограммов 4 свинца, чтобы он погружался на самое дно. На четвертые сутки «Голиаф> достиг французского берега, кабель был выведен на сушу я соединен с телеграфным аппаратом. В Дувр по подводному кабелю была послана приветственная телеграмма из 100 слов. Огромная толпа, собравшаяся в Дувре у конторы телеграфной компании и с нетерпением ожидавшая вестей из Франции, с большим воодушевлением приветствовала рождение подводной телеграфии.

Увы, эти восторги оказались преждевременными! Первая телеграмма, переданная по подводному кабелю с французского берега в Дувр, оказалась и последней. Кабель внезапно отказался работать. Только через некоторое время узнали причину столь внезапной порчи. Оказалось, что какой-то французский рыбак, закидывая невод, случайно зацепил кабель и вырвал из него кусок.

Но все же, несмотря на первую неудачу, даже самые ярые скептики поверили в подводную телеграфию. Джон Бретт организовал в 1851 году второе акционерное общество для продолжения дела. На этот раз был уже учтен опыт первой прокладки, и новый кабель был устроен по совершенно другому образцу. Этот кабель отличался от первого: он весил 166 тони, в то время как вес первого кабеля не превышал 14 тонн.

На этот раз предприятие увенчалось полным успехом. Специальное судно, укладывавшее кабель, прошло без особых затруднений путь из Дувра до Кале, где конец кабеля был соединен с телеграфным аппаратом, установленным в палатке прямо на прибрежном утесе.

Через год, 1 ноября 1852 года было установлено прямое телеграфное сообщение между Лондоном и Парижем. Вскоре Англия была соединена подводным кабелем с Ирландией, Германией, Голландией и Бельгией. Затем телеграф связал Швецию с Норвегией, Италию - с Сардинией и Корсикой. В 1854-1855 гг. был проложен подводный кабель через Средиземное и Черное моря. По этому кабелю командование союзных войск, осаждающих Севастополь, сносилось со своими правительствами.

После успеха этих первых подводных линий вопрос о прокладке кабеля через Атлантический океан для соединения Америки с Европой телеграфной связью был поставлен уже практически. За это грандиозное дело взялся энергичный американский предприниматель Сайрос Филд, образовавший в 1856 году «Трансатлантическую компанию».

Невыясненным был, в частности, вопрос о том, может ли электрический ток пробежать огромное расстояние в 4-5 тысяч километров, отделяющее Европу от Америки. Ветеран телеграфного дела Самуэль Морзе ответил на этот вопрос утвердительно. Для большей уверенности Филд обратился к английскому правительству с просьбой соединить в одну линию все имевшиеся в его распоряжении провода и пропустить через них ток. В ночь на 9 декабря 1856 года все воздушные, подземные и подводные провода Англии и Ирландии были соединены в одну непрерывную цепь длиной в 8 тысяч километров. Ток легко прошел через громадную цепь, и с этой стороны больше сомнений не было.

Собрав все необходимые предварительные сведения, Филд приступил в феврале 1857 года к изготовлению кабеля. Кабель состоял из семипроволочного медного каната с гуттаперчевой оболочкой. Жилы его были обложены просмоленной пенькой, а снаружи кабель был еще обвит 18 шнурами из 7 железных проволок каждый. В таком виде кабель длиной в 4 тысячи километров весил три тысячи тонн. Это значит, что для его перевозки по железной дороге понадобился бы состав из 183 товарных вагонов.

История прокладки кабеля изобылует массой непредвиденных обстоятельств. Он несколько раз обрывался, спаянные куски «не желали» доставлять енергию к месту назначения.

Неутомимый Сайрое Филд организовал компанию, чтобы еще раз попытаться проложить кабель через неподатливый океан. Изготовленный компанией новый кабель состоял из семипроволочного шнура, изолированного четырьмя слоями. Снаружи кабель был покрыт слоем «просмоленной пеньки и обмотан десятью стальными проволоками. Для прокладки кабеля было приспособлено специальное судно «Грейт Истерн» — в прошлом прекрасно оборудованный океанский пароход, не окупавший расходов по пассажирскому движению и снятый с рейсов.

Уже на другой день после отплытия с Грейт Истерн электротехники обнаружили, что по кабелю прекратилось прохождение тока. Пароход, проделав чрезвычайно сложный и опасный маневр, во время которого чуть было не произошел разрыв кабеля, сделал полный поворот и стал обратно наматывать уже спущенный на дно кабель. Вскоре, когда кабель стал подниматься из воды, все заметили причину порчи: через кабель был проткнут острый железный прут, задевший гуттаперчевую изоляцию. Кабель портился еще дважды. Когда стали поднимать обратно кабель с глубины 4 тысяч метров, он от сильного натяжения оборвался и утонул.

Компания изготовила новый кабель, значительно улучшенный по сравнению с прежним. «Грейт Истерн» был оборудован новыми машинами для укладки кабеля, а также специальными приспособлениями, предназначенными для подъема кабеля со дна. Новая экспедиция отправилась в путь 7 июля 1866 года. На этот раз полный успех увенчал отважное предприятие: «Прейт Истерн» достиг американского берега, проложив, наконец, телеграфный кабель через океан. Этот «кабель действовал почти без перерыва в течение семи лет.

Третий трансатлантический кабель был проложен англоамериканской телеграфной компанией в 1873 году. Он соединял Пти-Минон возле Бреста во Франции с Ньюфаундлендом. В течение последующих 11 лет та же компания проложила между Валенсией и Ньюфаундлендом еще четыре кабеля. В 1874 году была построена телеграфная линия, соединявшая Европу с Южной Америкой.

В 1809 году, то есть через три года после прокладки подводного кабеля через Атлантический океан, была завершена постройка еще одного грандиозного телеграфного предприятия — Индо-европейской линии. Эта линия соединила двойным проводом Калькутту с Лондоном. Длина ее — 10 тысяч километров.

Значительно позже, чем через Атлантику, был проложен телеграфный кабель через весь Великий океан. Так телеграфная сеть опутывала весь земной шар. Благодаря этим линиям практически мгновенно действует всемирная паутина – Интернет.

А я пока напомню вам и Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -

«Marea проложили вовремя. Через трансатлантические кабели проходит на 55% больше данных, чем через кабели Тихого океана. И на 40% больше, чем по кабелям, соединяющим США и Латинскую Америку.
Безусловно, поток данных через Атлантический океан будет расти, а Marea обеспечит необходимое качество соединения для США, Испании и других стран».

«Мы постоянно встречались с представителями Facebook на различных мероприятиях и поняли, что пытаемся решить одну и ту же проблему. Поэтому мы объединились и улучшили трансатлантическую сеть, спроектировав новый кабель», - рассказал Фрэнк Рей (Frank Ray), руководитель инфраструктурного направления облачных решений.