Современный мир связан электронной почтой и Интернетом, телефоном и факсом и все это идет не только через спутник. Пять из каждых шести звонков и сообщений идут по проводной магистрали.
Глубоко на дне океанов лежат множество многожильных кабелей, толщина одной жилы с человеческий волос, они называются оптоволокном и миллионы километров таких кабелей проложены по изломанному морскому дну. Эти кабели странным образом привлекают голодных акул, а результат - повреждение мировой паутины.
Когда нарушаются линии, вызывают одно из самых продвинутых кораблей и судов мира «Atlantic Guardian». Без него наш опутанный проводами мир не смог бы существовать. Его экипаж ответственен за обслуживание 40 кабельных магистралей между Англией и Нью-Джерси, Ньюфаундлендом и Францией, Рок-Айлендом и Испанией. Скорость и надежность - отличительные черты этого судна, независимо от степени волнения Атлантики. Миллионы долларов теряются из-за простоя сети, и команда испытывает огромное психологическое давление во время выполнения заданий.
Кабельное судно было построено на верфи «Vander Giessen Yards» в Роттердаме Голландия в 2001 году, и принадлежит компании «Global Marine Systems». Его функцией является прокладка и дальнейшее обслуживание оптоволоконных линий связи. Стоимость проекта 50 миллионов долларов. Это судно не боится волн Северной Атлантики.
На мелководье кабель повреждается рыболовецкими судами, которые тянут трал или другие снасти. Кроме этого большие корабли бросают якорь там, где не должны этого делать и тоже наносят повреждения кабелю. Подводные течения, проливы и отливы вызывают перетирания, которые, со временем, рвут кабель. Судно оборудовано двумя азиподами, что дает возможность с легкостью маневрировать в пространстве, кроме этого им даже приятно управлять. Практически ничего не изменилось за несколько десятилетий, только лишь оболочка и начинки кабеля.
Кабель поднимают при помощи кранов, лебедок и блоков. Это может показаться самой обычной операцией, но это не так. Судно прибывает в ориентировочную точку повреждения, по координатам, полученным со спутника. Затем выпускает "мягкий крюк" и цепляет кабель со дна. Потом вниз опускается режущий крюк, пока корабль идет вдоль кабеля, его острые лезвия разрезают его, так как дефектный кабель нельзя поднять без разреза. После разреза судно перемещается, чтобы снова зацепить за одну сторону разрезанного кабеля и поднять его на борт. Подняв кабель, его закрепляют и тестировуют, чтобы убедится в исправности от места поломки. Конец кабеля запечатывают и выбрасывают за борт, закрепив буй, чтобы было легче найти. Другую сторону кабеля сматывают и проверяют, находя повреждение. В момент проведения каждой операции, судно автоматически подруливается, оставаясь на месте в заданной точке, благодаря спутниковой системе навигации (GPS), установленной на судне. В комплексе это единая система датчиков и рулей корабля, позволяющая судну сохранять устойчивость во время волнения или двигаться в заданном направлении. Все это контролируется компьютером. На борту есть и робот с дистанционным управлением «Atlas-1». Он способен двигаться на гусеничном ходу по морскому дну со скоростью 4 км/ч, отыскивать и откапывать кабель, а затем посылать на борт изображение высокого разрешения для принятия решения. Робот «Atlas-1» оснащен набором инструментов, различных камер и фонарей – это «глаза» пилота на морском дне.
На судне есть место со специализированными условиями и оборудованием, где спаивают микроскопические жилы оптоволоконного кабеля. Людей, которые там работают, называют «скоросшивателями», хотя на устранение повреждений им необходимо около суток. После всего этого кабель соединяется в муфту и тестируется между двумя узловыми станциями. Если тест передачи данных проходит успешно, кабель с особой осторожностью снова опускают в воду. Использование робота позволяет зарывать кабель на дне океана. Он подаёт мощную струю, которая формирует траншею. А уже в эту траншею затем опускается кабель.
Пока ещё не разработаны беспилотные аппараты для ремонта кабеля, всегда найдется тяжелая, но такая полезная работа для кабельного судна «Atlantic Guardian».
Технические данные кабельного судна «Atlantic Guardian»
:
Длина - 120 м;
Ширина - 18 м;
Водоизмещение - 3250 тонн;
Силовая установка - дизель-электрическая, мощность 9656 л. с.;
Скорость - 15 узлов;
Автономность - 50 суток;
Подводные волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) являются магистральными каналам передачи данных между континентами – 99% всего мирового Интернет-трафика между континентами проходит по подводным ВОЛС. Но используются они и для предоставления Интернет-доступа удаленным регионам, куда еще труднее протянуть наземные оптоволоконные линии. Несмотря на высокую стоимость подводной оптики (около $40 тыс. за 1 км сети), это направление очень активно развивается в России. Так, Дальний Восток скоро получит высокоскоростной Интернет благодаря ВОЛС «Сахалин-Магадан-Камчатка».
Подводные ВОЛС используются для передачи данных на значительные расстояния под водой. Таким образом, телефонные и Интернет сети между материками прокладываются по океанскому дну именно при помощи подводных ВОЛС. Такой вид связи в настоящий момент является наиболее эффективным и надежным, поскольку беспроводная связь на такие большие расстояния не может быть проведена. Кроме того, осуществлять передачу данных на достаточно высоких скоростях можно сегодня только по оптоволокну. Поэтому около 99% всего мирового Интернет-трафика между континентами проходит по подводным ВОЛС.
Предшественниками подводных оптоволоконных линий были подводные коаксиальные линии. Первый подводный оптоволоконный кабель связи был проложен еще в 1985 г. на Канарских островах. А первый подводный кабель, соединяющий Европу и Американский континент, был проложен в 1988 г. Это был первый трансатлантический телефонный оптический кабель (TAT-8). С тех пор общая протяженность таких волоконно-оптических линий связи в мире составляет более 1 млн км. В ХХ веке кабели прокладывались по морскому и океанскому дну, сегодня же их закапывают под поверхность, чтобы избежать повреждений от кораблей (в основном, от якорей) и подводных лодок, а также продлить срок эксплуатации. Вот почему на мелководье кабель закапывается как можно глубже. Траншеи для кабелей копаются при помощи мощной струи воды, редко (только на мелководье) – экскаваторами.
Подводные ВОЛС между материками
* Чем толще линии, тем выше пропускная способность.
Прокладка кабелей осуществляется специальными судами – кабелеукладчиками. Для подводных ВОЛС используются толстые оптические кабели, толщина которых составляет 7-10 см. Кроме того, они имеют защитную бронированную оболочку. Пропускная способность и надежность таких линий связи должны быть высокими, поскольку через один кабель может проходить весь Интернет-трафик 50-миллионной страны и больше.
Естественно, стоимость прокладки подводных ВОЛС достаточно высокая. Так, чтобы проложить 1 км оптического кабеля придется выложить $40 тыс. Таким образом, длинный трансатлантический кабель может стоить до $120 млн за 3 тыс. км. Но если считать те объемы трафика, которые проходят через подводные ВОЛС, то получается около $15-20 тыс. за 1 Мбит/с. Существенный недостаток таких сетей в том, что кабели сравнительно быстро изнашиваются, а ремонту они не подлежат – нужно прокладывать новые на место старых. Поэтому расходы на подводные ВОЛС столь значительны.
Российские подводные ВОЛС
Россия осуществила уже целый ряд проектов по подведению подводных волоконно-оптический линий. Так, в 90-х гг. ХХ в. были проведены линии «Дания-Россия №1», «Россия-Япония-Корея», «Италия-Турция-Украина-Россия». Правда, эти линии связи на данный момент уже достаточно изношены, да и скорость передачи данных у них сравнительно низкая – 560 Мбит/с.
В 2007 г. на Сахалине была проложена подводная ВОЛС между материковой частью РФ и о. Сахалин. Общая протяженность линии составляет 214 км. Пропускная способность сети равна 2,5 Гбит/с, а максимальная емкость кабельной системы – 40 каналов по 10G. Данная ВОЛС является частью проекта Хоккайдо-Сахалин – подводной волоконно-оптической линии между Японией и Россией. Этот проект играет большую роль не только для нашей страны, но и для всего мира, ведь данная магистраль позволила обмен трафиком между Европой и Азией, который ранее был возможен только через магистрали на дне Индийского океана. ВОЛС Хоккайдо-Сахалин имеет протяженность в 570 км и пропускную способность в 640 Гбит/с.
В нынешнем 2012 г. у четверки крупнейших операторов РФ появились глобальные планы на развитие отечественных подводных ВОЛС. Так, в мае текущего года операторы «Ростелеком», «ВымпелКом» (бренд «Билайн»), «МегаФон» и «Мобильные ТелеСистемы» подписали соглашение о совместном строительстве подводной волоконно-оптической линии «Сахалин-Магадан-Камчатка». 9-го июня началось исследование морского дна для прокладки кабелей. Ожидается, что уже в сентябре 2012 г. исследовательские работы будут закончены, после чего будет проведен тендер по выбору оборудования и начнется собственно прокладка кабелей.
Таким образом, российские операторы и правительство намерены решить проблему с широкополосным Интернетом в таких отдаленных регионах РФ, как Камчатка и Магаданский край. Жители Дальнего Востока получат не только высокоскоростной дешевый Интернет, но также и дешевые цифровое телевидение и телефонию. Пропускная способность сети должна составить 8 Тбит/с, а общая протяженность кабелей – порядка 2 тыс. км. Провайдеры утверждают, что проект будет реализован в течение 2 лет. Пока неизвестно, насколько в действительности затянется строительство ВОЛС «Сахалин-Магадан-Камчатка», но, по словам экспертов рынка, операторам выгодно закончить данный проект, поэтому уже на протяжении ближайших нескольких лет на Дальнем Востоке все-таки появится скоростной Интернет.
Подводные ВОЛС в мире
Планета Земля уже опоясана оптоволоконными магистралями для передачи данных между континентами, для чего используются как наземные, так и подводные ВОЛС. Больше всего в мире трансатлантических подводных магистралей, соединяющих Северную Америку и Европу.
В частности, недавний глобальный проект, реализованный в 2011 г., позволил успешно передавать данные на скорости 100 Гбит/с на расстояние более 5 тыс. км. Данная трансатлантическая ВОЛС соединила Канаду и Британию. Протяженность подводных линий связи составила 5570 км. Это самая емкостная магистраль в Атлантике. Обеспечить такую высокую пропускную способность позволили современные технологии, используемые в оптоволоконных соединениях. Так, была использована технология когерентного приема.
Еще одна крупнейшая в мире подводная ВОЛС – транстихоокеанская оптоволоконная сеть PC-1. Это самая протяженная магистральная сеть, длина которой составляет 20890 км. Пропускная способность сети на начальном этапе была равна 180 Гбит/с, а позже, после модернизации 2006 г., увеличена до 640 Гбит/с. Данная ВОЛС имеет 4 опорные точки – 2 в США (Харбор Поинт и Грувер Бич) и 2 в Японии (Шима и Ажигаура). Таким образом две оптоволоконные линии соединяют континенты.
Подводные оптоволоконные линии на карте мира
В 2012 г. был реализован еще один проект по соединению США и Японии подводной магистралью. Финансировала строительство сети, получившей название Unity cable, компания Google. Кабели имеют протяженность почти 10 тыс. км. Их прокладывание началось еще в 2008 г. Пропускная способность сети составляет 4,8 Тб/с. Данная Подводная ВОЛС соединила город и порт Лос-Анджелес (США) с полуостровом Босо в префектуре Чиба (Япония).
Еще одна подводная телекоммуникационная система соединяет США и Китай, а также Южную Корею. Это магистраль Trans-Pacific Express. Общая протяженность оптоволоконных линий равна 18 тыс. км, а пропускная способность – порядка 4,8 Тб/с.
Стоит также упомянуть о магистрали Asia-America Gateway, соединяющей США и Азию через Гонконг и Гавайи.
Все материки нашей планеты обвивает глобальная подводная волоконно-оптическая сеть. Важность этих ВОЛС для развития Интернет-технологий и предоставления доступа в Интернет для простых людей сложно переоценить. Вот почему прокладываются все новые и новые подводные сети, их пропускная способность с каждым следующим проектом увеличивается. В одной статье невозможно описать каждую из подводных ВОЛС на Земле, поэтому мы перечислили только некоторые из них.
Развитие рынка подводных ВОЛС и перспективы данного направления
По мере того, как совершенствуются способы передачи данных по оптоволокну, развивается и область подводных оптических линий связи. В первых подводных ВОЛС примерно каждые 40-80 км на кабелях устанавливались специальные регенераторы, которые усиливали и восстанавливали форму сигнала. Без этого данные невозможно было передавать на тысячи километров. За годы существования оптоволокна были найдены способы уменьшить количество вспомогательного оборудования на линиях связи, в том числе и регенераторов. Сегодня благодаря усилителям сигнала и прочему специализированному оборудованию подводные регенераторы практически не используются. Но зато возник новый рынок – усилителей сигналов для подводных ВОЛС, который и сегодня успешно развивается.
Почему рынок подводных волоконно-оптических линий связи является перспективным? Дело в том, что проведение подводных линий связи – это трудоемкий, дорогостоящий и сложный процесс. Требуется специальное оборудование, начиная от судов-кабелеукладчиков и заканчивая каждым элементом линии. Это и кабеля, и муфты, и усилители сигнала, и защитные оболочки для кабеля, и многое другое. Поэтому на сегодняшний день в мире есть лишь несколько компаний, занимающихся производством оборудования и комплектующих для подводных оптоволоконных сетей.
А вот так выглядит подводный кабель в разрезе
Сегодня одними из самых успешных и крупных игроков на рынке подводных оптоволоконных линий являются Huawei Marine Networks, Nexans, Hibernia Atlantic. Так, именно компании Huawei и Hibernia Atlantic совместно реализовали сеть Ethernet LAN-PHY 10 Гбит/с в Атлантическом океане в 2006 г. Компания Huawei Marine сотрудничает и с производителем оптоволоконных кабелей для подводных линий компанией Nexans. Последняя предоставила оборудование для проекта Libya Silphium – прокладывания подводных ВОЛС по дну Средиземного моря между Ливией и Грецией.
Чтобы сделать процесс проведения подводных магистралей менее затратным и длительным, изобретаются новые технологии передачи данных, новые оптические кабели (более надежные и мощные), новое оборудование для очистки и усиления сигнала. Кроме того, все оборудование требует проведения тщательнейших тестов перед тем, как оно станет частью сети на дне океанов, ведь малейшая недоработка или брак может стоить десятков миллионов долларов в дальнейшем.
Еще одна проблема – разные условия пролегания подводных ВОЛС, требующие разных решений. Так, по береговой линии прокладываются одни кабели и используются одни технологии, между материками – несколько другие. Все это объясняется и глубиной прокладывания линий, и расстоянием между терминальными станциями, и давлением, и напряжением питания, и т.п.
Прокладывание подводных ВОЛС состоит из нескольких важных этапов: длительное и тщательное планирование (измерение глубин, прокладывание наиболее эффективных маршрутов, сравнение линии сети с судоходными маршрутами), подбор оптоволоконного кабеля (проведение множества тестов, зачастую также проведение тендера между производителями), закапывание кабеля (для чего также есть целый ряд способов), установка оборудования для энергоснабжения, установка усилителей, терминальных станций и проч., налаживание бесперебойной работы сети, введение в эксплуатацию.
Учитывая стоимость проведения подводных ВОЛС, а также уровень их востребованности в наше время, данное направление деятельности является чрезвычайно перспективным и многообещающим.
Касательно прокладки компанией Google собственного оптоволоконного кабеля связи по дну Тихого океана, который свяжет дата-центры компании в штате Орегон, США, с Японией. Казалось бы, это огромный проект стоимостью $ 300 млн. и длинной в 10 000 км. Однако, если копнуть немного глубже станет ясно, что данный проект является выдающимся только потому, что это будет делать один медийный гигант для личного использования. Вся планета уже плотно опутана кабелями связи и под водой их намного больше, чем кажется на первый взгляд. Заинтересовавшись этой темой я подготовил общеобразовательный материал для любопытствующих.
Истоки межконтинентальной связи
Практика прокладывания кабеля через океан берет начало еще с XIX века. Как сообщает википедия , первые попытки соединить два континента проводной связью были предприняты еще в 1847 году. Успешно связать Великобританию и США трансатлантическим телеграфным кабелем удалось только к 5 августа 1858 года, однако уже в сентябре связь была утеряна. Предполагается, что причиной стали нарушение гидроизоляции кабеля и последующая его коррозия и обрыв. Стабильная связь между Старым и Новым светом была установлена только в 1866 году. В 1870 году был проложен кабель в Индию, что позволило связать напрямую Лондон и Бомбей. В эти проекты были вовлечены одни из лучших умов и промышленников того времени: Уильям Томсон (будущий великий лорд Кельвин), Чарльз Уитстон, братья Сименсы. Как видно, почти 150 лет назад люди активно занимались созданием по протяженности в тысячи километров линий связи. И на этом прогресс, понятное дело, не остановился. Однако, телефонная связь с Америкой была установлена только в 1956 году, а работы длились почти 10 лет. Подробно об укладке первого трансатлантического телеграфного и телефонного кабеля можно прочитать в книге Артура Кларка «Голос через океан» .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 (внезапно!)
- 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
Рабочая часть рассматриваемого нами кабеля, по большому случаю, ни чем особым от обычной оптики не отличается. Вся суть глубоководных кабелей заключена в защите этой самой рабочей части и максимального увеличения срока его эксплуатации, что видно из схематического рисунка справа. Давайте по порядку разберем назначение всех элементов конструкции.
Полиэтилен
- внешний традиционный изоляционный слой кабеля. Данный материал является отличным выбором для прямого контакта с водой, так как обладает следующими свойствами:
Устойчив к действию воды, не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой.
Мировой океан содержит в себе, фактически, все элементы таблицы Менделеева, а вода является универсальным растворителем. Использование такого распространенного в хим. промышленности материала как полиэтилен является логичным и оправданным, так как в первую очередь инженерам было необходимо исключить реакцию кабеля и воды, тем самым избежать его разрушения под воздействием окружающей среды. Полиэтилен использовался в качестве изолирующего материала в ходе прокладки первых межконтинентальных линий телефонной связи в середине XX века.
Однако, в силу своей пористой структуры полиэтилен не может обеспечить полной гидроизоляции кабеля, поэтому мы переходим к следующему слою.
Майларовая пленка
- синтетический материал на основе полиэтилентерефталата . Имеет следующие свойства:
Не имеет запаха, вкуса. Прозрачный, химически неактивный, с высокими барьерными свойствами (в том числе и ко многим агрессивным средам), устойчивый к разрыву (в 10 раз прочнее полиэтилена), износу, удару. Майлар (или в СССР Лавсан) широко используется в промышленности, упаковке, текстиле, космической промышленности. Из него даже шьют палатки. Однако, использование данного материала ограничено многослойными пленками из-за усадки при термосваривании.
После слоя майларовой пленки можно встретить армирование кабеля различной мощности, в зависимости от заявленных характеристик изделия и его целевого назначения. В основном используется мощная стальная оплетка для придания кабелю достаточной жесткости и прочности, а так же для противодействия агрессивным механических воздействиям из вне. По некоторым данным, блуждающим в сети, ЭМИ исходящее от кабелей может приманивать акул, которые перегрызают кабели. Так же на больших глубинах кабель просто укладывается на дно, без копания траншеи и его могут зацепить рыболовецкие суда своими снастями. Для защиты от подобных воздействий кабель и армируется стальной оплеткой. Используемая в армировании стальная проволока предварительно оцинковывается. Усиление кабеля может происходить в несколько слоев. Основной задачей производителя в ходе этой операции является равномерность усилия в ходе намотки стальной проволоки. При двойном армировании намотка происходит в разных направлениях. При не соблюдении баланса в ходе данной операции кабель может самопроизвольно скручиваться в спираль, образуя петли.
В результате этих мероприятий масса погонного километра может достигать нескольких тонн. «Почему не легкий и прочный алюминий?» - спросят многие. Вся проблема в том, что на воздухе алюминий имеет стойкую пленку окисла, но при соприкосновении с морской водой данный металл может вступать в интенсивную химическую реакцию с вытеснением ионов водорода, которые оказывают губительное влияние на ту часть кабеля, ради которой все затевалось - оптоволокно. Поэтому используют сталь.
Алюминиевый водный барьер , или слой алюмополиэтилена используется как очередной слой гидроизоляции и экранирования кабеля. Алюмополиэтилен представляет собой комбинацию из фольги алюминиевой и полиэтиленовой пленки, соединенных между собой клеевым слоем. Проклейка может быть как односторонней, так и двухсторонней. В масштабах всей конструкции алюмополиэтилен выглядит почти незаметным. Толщина пленки может варьироваться от производителя к производителю, но, к примеру, у одного из производителей на территории РФ толщина конечного продукта составляет 0.15-0.2 мм при односторонней проклейке.
Слой поликарбоната вновь используется для усиления конструкции. Легкий, прочный и стойкий к давлению и ударам, материал широко используется в повседневных изделиях, например, в велосипедных и мотоциклетных шлемах, также применяется в качестве материала при изготовлении линз, компакт-дисков и светотехнических изделий, листовой вариант используется в строительстве как светопропускающий материал. Обладает высоким коэффициентом теплового расширения . Применение ему было найдено и в производстве кабелей.
Медная, или алюминиевая трубка входит в состав сердечника кабеля и служит для его экранирования. Непосредственно в эту конструкцию укладываются другие медные трубки с оптоволокном внутри. В зависимости от конструкции кабеля, трубок может быть несколько и они могут быть переплетены между собой различным образом. Ниже четыре примера организации сердечника кабеля:
Укладка оптоволокна в медные трубки которые заполнены гидрофобным тиксотропным гелем, а металлические элементы конструкции используются для организации дистанционного электропитания промежуточных регенераторов - устройств, осуществляющих восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения.
В разрезе получается что-то похожее на это:
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.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. В случае прокладки кабеля между разными странами, необходимо получить разрешение на использование прибрежных вод той или иной страны, необходимо получить все необходимые разрешения и лицензии на проведение кабелеукладочных работ. После 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.
Собственно, из гифки процесс укладки становится предельно ясным.
Прокладка оптоволоконного 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.
И, в итоге, благодаря всему этому мы можем с комфортом и на высокой скорости смотреть в интернете фото и видео с котиками со всего мира.
В комментариях к статье о проекте Google пользователь
Техника молодёжи №1 1937 год
В первой половине XIX столетия появился электрический телеграф. Появление его было вызвано развитием машинной индустрии и гигантским расширением мирового рынка. Капитализм нуждался в надежной и быстрой связи. Телеграф быстро завоевал себе всеобщее признание и стал необходимейшим средством деловых сношений и международной спекуляции..
Естественно, вскоре встал вопрос о необходимости налаживания телеграфной связи между Старым и Новым Светом - между Европой и Америкой. На телеграфных линиях уже работали автоматические аппараты Уитстона и буквопечатающие - Юза, а сообщение из Америки в Европу еще осуществлялось на пароходах в 20 дней. При столь увеличившихся международных связях такая медлительность была совершенно нетерпима.
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. Понадобилось еще, однако, более двадцати лет упорных трудов и титанических усилий, связанных с преодолением необычайных трудностей, прежде чем люди смогли соединить телеграфной связью оба материка.
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.
В 1847 тоду английский инженер Джон Бретт получил от французского (правительства концессию на постройку подводной телеграфной линии между Францией и Англией, но он не сумел закончить работы в срок и концессию потерял. Она была возобновлена в 1849 году, причем Бретт на этот раз обязался открыть сообщение к 1 сентября 1850 года. Потребность в быстрой электрической связи между обеими странами была так велика и установление этой связи сулило такие большие барыши, что Бретту без особого труда удалось учредить акционерное общество и собрать необходимый капитал для своего предприятия. Изготовленный в Англии кабель состоял из двух медных проволок, каждая шириной в 2 миллиметра. Проволоки были обтянуты для изоляции толстой гуттаперчевой оболочкой.
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, как говорится, нет худа без добра. Этот несчастный случай, как это ни странно, содействовал дальнейшему улучшению и усовершенствованию техники прокладки подводных кабелей. Электротехники, обследовавшие обнаруженный у рыбака кусок кабеля, который уже побывал на дне океана, нашли, что гуттаперчевая изоляция слишком тонка, что кабель не защищен от механических повреждений и что, вообще, в его структуру необходимо внести существенные изменения.
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. Он состоял из четырех медных проволок, из которых каждая была окружена гуттаперчевой оболочкой толщиной в шесть миллиметров. Все медные проволоки вместе с пятью круглыми просмоленными и пропитанными салом пеньковыми шнурами были скручены в один кабель, обвитый уже общим пеньковым просмоленным шнуром. Сверху был наложен еще один пеньковый слой, и все это для прочности и защиты от механических повреждений было обвито десятью железными оцинкованными проволоками диаметром в семь миллиметров. Насколько этот кабель отличался от первого, видно хотя бы из того, что он весил 166 тонн, в то время как вес первого кабеля не превышало первого, видно хотя бы из того, что 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». Прежде чем приступить к выполнению грандиозного предприятия, Филд связался с виднейшими экспертами по телеграфии, которые должны были разрешить ряд важнейших и неясных еще тогда технических вопросов. 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. Английское правительство, кровно заинтересованное в успехе предприятия Филда, удовлетворило его просьбу, и 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. То« легко "прошел через громадную цепь, и с этой стороны больше сомнений не было.
Одновременно Филд выяснял характер и направление будущей «трассы» трансатлантического кабеля. В этом отношении большую услугу оказал ему лейтенант Мори, руководивший по заданию американского правительства исследованием глубинных течений Атлантического океана и температурного режима его нижних слоев. Мори сообщил, что среди океана находится обширная подводная возвышенность, тянущаяся между Ирландией и Ньюфаундлендом. Конечно, по этой возвышенности, удобнее всего уложить кабель. Мори указал также, что по его многочисленным наблюдениям наиболее благоприятным временем года, когда океанские равнины бывают спокойными, является начало августа.
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.
6 августа 1857 года из Валенсии (в Ирландии) двинулась по направлению к Ньюфаундленду флотилия судов, нагруженная кабелем. Сначала все шло хорошо. Суда. медленно продвигались вперед, прокладывая кабель со скоростью трех с половиной километров в час, но вскоре в (каких-нибудь десяти километрах от берега по недосмотру матроса кабель оборвался. Так как было еще не глубоко, то к концу следующего дня удалось извлечь оборвавшийся конец из воды, соединить его с остальным кабелем и двинуться дальше.
11 августа во время сильного волнения произошел второй разрыв «кабеля, когда уже было проложено около 540 километров. На этот раз ввиду больших глубин извлечь оборвавшийся конец со дна океана не удалось. Оставшегося кабеля уже не хватило для прокладки между обоими материками. Суда вернулись обратно в Англию, и дело пришлось начать сызнова.
Перебрали весь старый кабель, вырезали из него все плохие места и приготовили новый кусок кабеля длиной в 1 350 километров.
Но истинная причина неисправности выяснилась спустя много лет и заключалась она в недостаточно тщательной спайке (весь кабель состоял примерно из двух тысяч отдельных кусков и имел столько же спаек).
Около этого же времени перестал действовать второй подводный кабель из Суэца в Индиго длиной более 5 тысяч километров.
Все это вынудило английское правительство временно прекратить выдачу дальнейших концессий на устройство подводного телеграфа между Америкой и Европой. Была назначена специальная комиссия для выработки норм изготовления и прокладки кабелей. Комиссия закончила свои работы в апреле 1861 года, и ее заключения послужили основанием для всей дальнейшей подводной телеграфии.
Тем временем все тот же 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. Между-проволокой и внутренней гуттаперчевой оболочкой, так же как и между остальными слоями гуттаперчи, прокладывали слой особого состава, тесно связывавший вместе проволоку и оболочку и устранявший появление воздушных пузырьков. Сама проволока была изготовлена из лучшей меди, чем раньше, и была в два раза толще прежней. 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.
3 июля 1865 года «Грейт Истерн» в сопровождении двух английских военных кораблей вышел в море, предварительно соединив конец кабеля со специальной телеграфной станцией, устроенной на прибрежных утесах Валенсии. Эта станция была соединена со всей ирландской и европейской сетью, и, таким образом, в течение всего своего рейса «Грейт Истерн» мог пересылать в Европу телеграфные сообщения о ходе работ. На борту корабля находились первоклассные научные и технические силы, которые тщательно следили за укладкой кабеля. Между прочим, в качестве электротехника на «Грейт Истерн» находился знаменитый английский физик Вильям Томсон (лорд Кельвин), который впоследствии сконструировал специальный приемный аппарат для трансатлантического телеграфа.
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.
Такая же история повторилась через пять дней, когда было пройдено уже 1300 километров. Только впоследствии выяснилось, что никакой злой воли тут не было, а порча кабеля происходила исключительно по техническому недосмотру-наружная стальная проволока в некоторых местах отогнулась, и при быстром вращении металлического цилиндра эти отогнувшиеся концы вдавливались в кабель.
По этой же причине кабель испортился в третий раз. Это случилось 2 августа, когда «Грейт Истерн» прошел уже около двух третей своего пути. Когда стали поднимать обратно кабель с глубины 4 тысяч метров, он от сильного натяжения оборвался и утонул. Капитан «Грейт Истерн» Андерсон, обладавший большим опытом прокладки кабелей с Средиземном море, решил на этот раз не уступать кабеля океану, а извлечь его из 4-километровой глубины на поверхность воды и, спаяв его с оставшимся на корабле концом, продолжать прокладку.
В воду опустили длиннейшие канаты, к которым были привязаны якоря с открытыми лапами. Пароход направили поперек линии прокладки кабеля в надежде, что волочившиеся по дну океана якоря зацепят кабель и поднимут его на поверхность. Несколько раз якоря действительно ловили кабель, поднимали его наверх, но каждый раз канат не выдерживал громадной тяжести, - и кабель вместе с державшими его якорями погружался обратно в океан. Наконец, когда истощились запасы канатов и якорей, а пресной воды и угля оставалось ровно столько, чтобы добраться до Англия. «Грейт Истерн» взял курс на Валенсию.
После того как 2 августа из-за порчи кабеля было прекращено телеграфное сообщение с «Грейт Истери», в Англии не имели никаких сведений об экспедиции. Страна была охвачена тревогой за судьбу отважного экипажа. Это совершенно естественное человеческое чувство сопровождалось, как это водится в капиталистических странах, отвратительной биржевой игрой и спекуляцией. Акции трансатлантического телеграфного общества стремительно падали в цене, их исподволь скупали по дешевке ловкие дельцы, понимавшие, что благодаря накопленному за Долгие годы неудач техническому опыту кабель будет в скором времени проложен.
Еще до возвращения «Грейт «Истерн» в Англию компания решила изготовить новый кабель и с прежней энергией продолжать усилия по организации телеграфного сообщения между Старым и Новым Светом. А возвращение «Грейт Истерн» еще более укрепило позицию сторонников продолжения работ.
Компания изготовила новый кабель, значительно улучшенный по сравнению с прежний. «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.
Человеческая воля и техника победили стихию. 9 августа пароход «Прейт Истерн» в сопровождении двух других судов - «Албани» и «Медвея»- отправился в океан к тому месту, где был брошен конец предыдущего кабеля. Несмотря на наличие достаточного количества материалов и специальных машин для подъема кабеля, это предприятие оказалось весьма трудным и сложным. Несколько раз удавалось зацеплять якорями кабель и поднимать его вверх, но кабель неизменно разрывался и снова падал в воду.
Только 2 сентября после долгих усилий все три парохода одновременно подцепили кабель и осторожно стали его поднимать. На этот раз громадная тяжесть кабеля была распределена между тремя пароходами, и его удалось благополучно извлечь на поверхность. Тотчас же в Европу, где уже более трех недель не имели никаких сведений о «Грейт Истерн», была передана радостная весть о благоприятном ходе работ. Итак, кабель, покоившийся около года на дне океана, прекрасно работал. Его спаяли с кабелем, имевшимся на «Грейт Истерн», и корабль снова направился ж Ньюфаундленду, которого он благополучно достиг 8 сентября. Таким образом, за каких-нибудь полтора месяца две телеграфных линии были проложены через Атлантический океан между Европой и Америкой.
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. .Минин эта начинается в Лиссабоне, затем идет через острое Мл деру и острова Зеленого мыса и заканчивается в Пернам-буко в Бразилии. Еще один кабель в этом же направлении был закончен постройкой в 1884 году.
После мировой империалистической войны между Америкой и Европой действовало 20 подводных кабелей. Не смотря на такое большое количество проводов и на установившееся между обоими материками радиосообщение, телеграфный обмен настолько увеличился, что потребовалось уложить еще два усовершенствованных кабеля. Они были обмотаны тонкой лентой из пермаллоя-особого сплава железа с никелем, позволяющего в несколько раз увеличить скорость передачи сигналов по кабелю.
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. Еще в XIX веке Индия была соединена подводным кабелем с Австралией, но лишь 31 октября 1902 года было завершено соединение Канады с Австралией "кабелем длиной около Я тысяч километров. До этого телеграмма из Канады в Австралию должна была пройти через Атлантический океан до Англии, а отсюда - дальше на восток через Красное море иди восточный берег Африки, подвергаясь дюжине переприемов в различных странах.
Так телеграфная сеть поистине опутывала весь земной шар. В 1898 году длина всех телеграфных линий достигла 318 тысяч километров. А в 1934 году цифра эта увеличилась. 643 тысячи километров телеграфных линий было в этом году во всех странах.
Материалы: Техника молодёжи №1 1937 год
Оригинал взят у pro_vladimir в Кабель, порвали кабель
Вильям Томсон (лорд Кельвин) – выдающийся английский физик (1824-1907 гг.)
В историю телеграфа Томсон оказался вовлечённым в результате своих исследований токов неустановившегося режима. Что происходит в ничтожную долю секунды между моментом подключения батареи к цепи и моментом, когда ток достигает своей полной величины? - задавался Томсон вопросом в 1853 году.
Трудно представить себе исследование, которое на первый взгляд имело бы меньшее практическое значение. Однако именно оно привело к пониманию возможности связи с помощью электричества, а спустя три десятка лет – и к открытию радиоволн. Если бы Томсон смог получить хотя бы пять процентов выгоды от практического использования выведенных им уравнений, он стал бы самым богатым человеком на земле. Томсон показал, что ток может достигать своего установившегося значения двояко, в зависимости от электрической характеристики цепи. Точную аналогию этого даёт качание маятника, погруженного в какую-либо среду, создающую сопротивление. Если трение велико, маятник будет медленно опускаться и не перейдёт за точку покоя; наоборот, если трение незначительно, маятник, прежде чем перейти в состояние покоя, проделает ряд колебаний с затухающей амплитудой. Такое же явление происходит и с электрическим током, хотя в 50-х годах прошлого века подтвердить это экспериментально было не так-то легко. В наши дни с подобным явлением мы десятки раз встречаемся в быту. Включая, например, в сеть электрический прибор, мы одновременно слышим щелчок в радиоприёмнике. Это проявляется процесс установления тока в сети.
Год спустя Томсон занялся исследованием режима работы телеграфного кабеля . Нетрудно понять результаты его исследований и оценить их значение, даже если не знаешь математики. Суть этой сложной проблемы заключалась в определении времени, необходимого для того, чтобы посланный сигнал достиг приёмника на противоположном конце кабеля. Многие ошибочно полагают, будто электрический ток идёт по проводу со скоростью света, равной 300000 километров в секунду. В действительности же только при определённых условиях возможно приближение к такой скорости. В большинстве случаев ток течёт по проводам в несколько раз медленнее, чем распространяется свет.
Скорость тока в кабеле уменьшается тем сильнее, чем больше его ёмкость. К счастью для телеграфной связи, на заре её, при появлении первых наземных линий это явление не имело никакого практического значения. Их ёмкость была настолько мала, что сигналы проходили по ним без сколько-нибудь заметной задержки. Но когда были проложены подводные кабели через Па-де-Кале и Северное море, эта задержка послужила источником многих волнений. Основной причиной была окружающая кабель морская вода, обладающая токопроводящей способностью. Проникая сквозь бронепокровы вплоть до изоляции, она значительно увеличивала его электрическую ёмкость.
От скорости прохождения электрической волны по кабелю зависит в известной мере скорость телеграфной передачи. Исследования Томсона привели к появлению его знаменитого "закона квадратов", согласно которому скорость телеграфирования по кабелю обратно пропорциональна квадрату его длины. Другими словами, если увеличить длину кабеля, например, в десять раз, то скорость передачи уменьшится в сто раз. Ясно, что такое открытие имело исключительно важное значение для подводного телеграфирования на дальние расстояния.
Компенсировать уменьшение скорости передачи по мере возрастания длины линии можно было только увеличением диаметра токопроводящей жилы.
В то время когда решался вопрос прокладки первого трансатлантического телеграфного кабеля, нужно было, следуя этому закону, рассчитать оптимальное сечение токопроводящей жилы. Однако многие специалисты того времени в области телеграфа не придали этому значения. Напротив, нашлись учёные, которые пытались доказать несостоятельность этого закона. В их числе оказались Уайтхауз, Морзе, Фарадей и другие. Поэтому немудрено, что первый атлантический телеграфный кабель имел такие же шансы на успех, как мост, построенный инженерами, не понимающими законов сопротивления материалов.
Будучи только одним из директоров компании, Томсон не имел достаточной власти, чтобы настоять на своём. Он был в трудном положении, так как оказался не главным действующим лицом во время первого акта разворачивающейся драмы. Томсону оставалось лишь критиковать, на что главный режиссёр мог и не обращать внимания.
В связи с решением проложить кабель в течение лета 1857 года, у составителей проекта совершенно не оставалось времени для проведения необходимых испытаний кабеля. Доля ответственности за это падает на Сайруса Филда, кипучая энергия которого подгоняла и без того быстро развивающиеся события. Прибыв на место действия, Томсон обнаружил, что вся техническая документация на кабель уже направлена изготовителям и изменять что-либо слишком поздно. Результаты оказались плачевными. Проверяя готовый кабель, Томсон был поражён, обнаружив, что качество меди в его секциях различно, а поэтому электропроводность одних участков кабеля чуть ли не в два раза больше электропроводности других. Однако теперь оставалось лишь настоять на том, чтобы следующие секции кабеля изготовлялись из однородной и качественной меди.
Устройство кабеля было простым. Его единственная жила состояла из семи тонких медных проволок, свитых воедино и изолированных тремя слоями гуттаперчи. Если бы появилось отверстие или какое-либо иное повреждение в одном из слоев, другие два слоя обеспечили бы достаточную изоляцию. Авария могла произойти, как предполагалось, только в том совершенно невероятном случае, если бы все три слоя изоляции оказались повреждёнными в одном месте.
Изолированный таким образом сердечник кабеля обматывался затем слоем пеньки и покрывался бронёй из восемнадцати наложенных в один слой по спирали стальных проволок. Наружный диаметр кабеля составлял 16 миллиметров, а его вес 620 килограмм на 1 километр. Это обстоятельство сейчас же выдвинуло новую серьёзную проблему, поскольку общий вес кабеля достигал 2500 тонн, что превышало грузоподъёмность существовавших в то время кораблей.
Изолирование токопроводящей жилы кабеля производила компания "Гутта-Перча", а его бронирование из-за ограниченности срока выполнялось двумя фирмами – "Гласс, Эллиот и К°" и "Ньюолл и К°". Вследствие оплошности, что характерно вообще для предприятий подобного рода, бронирование обеих половин кабеля (т. е. спиральное наложение стальных проволок) оказалось сделанным в противоположных направлениях. Это обстоятельство вызвало дополнительные трудности. Ведь когда дело дойдёт до соединения двух половин кабеля посреди океана, заниматься перебронированием одной из них несколько поздновато, особенно если учесть, что длина каждой из половин равна 2000 километров.
На изготовление кабеля ушло всего шесть месяцев – срок крайне непродолжительный; к июлю 1857 года кабель был уже готов, и можно было выходить в море.
Руководить прокладкой должен был Уайтхауз. Но в последний момент этот джентльмен, сославшись на плохое здоровье, остался на берегу. Тогда дело, а с ним и все неполадки легли на плечи Томсона. Надо отдать должное благородству учёного, который согласился взять на себя эту нелёгкую задачу, причём без какого-либо материального вознаграждения. Уродливое дитя оказалось подброшенным к его порогу, но он сделал всё для того, чтобы спасти ему жизнь.
________________________________________ _______________________
В то время как шли приготовления к новой экспедиции, профессор Томсон тоже не бездействовал. Занимаясь своей обычной работой в университете, он одновременно продолжал изучать проблему телеграфной связи через Атлантику. Опытным путём он определил, что эффективность прохождения сигнала по кабелю значительно возрастёт, если к его приёмному концу подключить достаточно чувствительный детектор.
Когда к одному концу кабеля прикладывается электрический импульс (допустим, "точка" или "тире"), он появляется на другом конце не в виде мгновенного повышения напряжения. Первая реакция приёмного устройства на этот импульс – плавноподнимающаяся волна электричества; требуется некоторое время, чтобы она достигла своей максимальной величины. Если с помощью чувствительного прибора уловить самое начало этой волны, то ждать, когда кривая достигнет наивысшей точки, не нужно: сигнал будет приниматься немедленно и сразу же можно будет послать следующий. Так можно избежать искажения сигналов на приёмном конце линии, посылаемых обычным нажатием на ключ Морзе.
Проведем такую аналогию. Вода, находящаяся за дамбой, образует вертикальную стену, которую можно сравнить с первоначальным моментом импульса, посылаемого по кабелю при нажатии на ключ. Момент посылки импульса соответствует моменту внезапного разрушения дамбы: уровень воды тотчас же начинает спадать. В точке, находящейся на значительном расстоянии от дамбы, первым указанием на то, что вода хлынула за её пределы, явится почти незаметная волна; потребуется определённое время для того, чтобы она достигла своей максимальной величины. Но как только вы увидите эту первую едва заметную волну, вы тотчас поймёте, что произошло.
Следовательно, задача, которую ставил перед собой Томсон, состояла в создании чрезвычайно чувствительного детектора, который был бы способен уловить первоначальный момент появления импульса. Но Уайтхауз, обладая исключительной способностью делать не то, что нужно, занял противоположную позицию. Он продолжал настаивать на усилении импульса на передающем конце кабеля с тем, чтобы даже нечувствительные приборы, такие, как его собственный патентованный самописец, могли читать посылаемые сигналы. Последствия занятой им позиции мы увидим позже. Решение проблемы приёма сигналов было найдено, как ни странно, благодаря моноклю Томсона. Непроизвольно вращая в руке монокль, Томсон заметил, что световые блики, отражённые от стёкол, быстро бегают по комнате. Это навело его на мысль о создании зеркального, впоследствии широко известного, гальванометра.
История с моноклем Томсона кажется более достоверной, чем история с яблоком Ньютона, хотя есть все основания считать, что последняя действительно имела место. Открытия, совершённые благодаря случайным наблюдениям, никогда не бывают случайностями. Открытия обычно совершают те, кто долго и упорно думает над какой-либо проблемой и чей ум, следовательно, находится в состоянии особой восприимчивости. Сколько философов до Ньютона видело, как падает яблоко! Сколько бактериологов до Флеминга замечало непонятную плесень на культурах…! Зеркальный гальванометр Томсона, отличающийся исключительной чувствительностью и простотой конструкции, произвёл огромное впечатление на его современников.
Зеркальный гальванометр Томсона
Впоследствии выяснилось, что главной причиной поражения было упрямство Уайтхауза. Как только из Ньюфаундленда стали поступать сигналы, Уайтхауз в Валенсии сейчас же включил в цепь своё патентованное автоматически записывающее устройство. Этот прибор, удовлетворительно работающий на коротких расстояниях, был совершенно не способен регистрировать слабые и искажённые сигналы, проходящие по далеко не совершенному кабелю. Мало того, чтобы усилить посылаемые из Ирландии сигналы, Уайтхауз, вопреки возражениям Томсона, настоял на применении огромных индукционных катушек своей конструкции, имеющих полтора метра в длину; в цепи развивалось напряжение, по крайней мере, в 2000 вольт. Такое напряжение окончательно добило и без того слабый по своей конструкции кабель; оно вызвало пробой его изоляции и в конце концов полностью вывело кабель из строя. К сожалению, это поняли слишком поздно.
Лишь через девять дней с востока на запад удалось передать одно-единственное слово, а на двенадцатый день, т. е. 16 августа, стало, наконец, возможным передать текст приветствия королевы Виктории президенту Бьюкенену, которое состояло из 99 слов. Для передачи текста потребовалось шестнадцать с половиной часов, т. е. примерно столько, сколько требуется теперь для доставки сообщений через океан авиапочтой.
___________
Очередная проблема заключалась в создании кабеля новой конструкции. Теперь любая опрометчивость или поспешность были нетерпимы – слишком хорошо знали им цену. Всё подвергалось тщательному контролю; десятки образцов кабеля новых конструкций проходили всесторонние испытания. Наконец, был выбран такой кабель, который удовлетворял всем требованиям проекта.
Его токопроводящая жила была втрое больше жилы кабеля 1858 года. Значительно более мощной стала броня. Кабель мог выдерживать разрывные нагрузки в восемь тонн, т. е. на пять тонн больше, чем предыдущий кабель. Наружный диаметр нового кабеля был более 25 миллиметров. Хотя он весил в воздухе примерно 1000 килограммов на один километр (вдвое больше своего предшественника), при погружении в воду его вес значительно уменьшался. Восемнадцать километров такого кабеля могли вертикально висеть в воде, не разрываясь от собственного веса.
________________________________________ ________________________________________ __
К концу мая 1865 года было изготовлено 4200 километров кабеля. Его общий вес составлял 4500 тонн, т. е. почти в два раза больше веса кабеля 1858 года, на прокладку которого потребовались тогда два самых больших судна в мире. Теперь, благодаря счастливой случайности, единственным в мире кораблём, способным поднять такой груз, оказался безработный в то время легендарный "Грейт Истерн". Сама судьба, видимо, предоставляла ему возможность проявить себя в столь почётном деле и завоевать славу, в которой ему так долго было отказано.
Великолепный, но несчастный корабль спустили на воду семь лет назад. Он не имел коммерческого успеха и был почти заброшен вследствие бездарности его владельцев и в результате махинаций его блестящего, но беспринципного строителя – Джона Скотта Рассела.
Наши гуманитарии всё клепки на нём искали и не могли найти:
http://pro-vladimir.livejournal.com/250885.html "Невезучий гигант"
Кликабельно. И видно, что всё всё в заклепках.
________________________________________ _________________________________
Из всех творений Брюнеля "Грейт Истерн" был последним и самым замечательным. Будучи в пять раз больше самого большого судна в мире, он отнюдь не представлял собой образец гигантомании в области инженерного искусства, как утверждали некоторые. Брюнель был первым инженером-кораблестроителем, понявшим, что с увеличением размеров судна повышается его экономичность, увеличивается грузоподъёмность, причём в гораздо большей степени, чем потребность в соответствующем увеличении мощности его двигателей: первая – грузоподъёмность – зависит от куба линейных измерений судна, вторая – от их квадрата. Поняв это, Брюнель воплотил свои математические расчёты в жизнь. Он сконструировал корабль, который был достаточно велик, чтобы нести на себе, помимо полезного груза, необходимое количество угля и других запасов, обеспечивающих рейс из Англии в Австралию и обратно. А лет за десять до этого многие учёные теоретики доказывали невозможность создания парового судна, которое могло бы располагать запасами угля, достаточными даже для рейса через Атлантику.
Немного о коренных усовершенствованиях, которым подверглась конструкция кабелей 1865-1866 гг., по сравнению с конструкцией кабелей 1857-1858 гг. Ведь кабель – главное действующее лицо десятилетней трансатлантической телеграфной эпопеи.
Семь лет, с 1858 по 1865, не прошли для кабельной техники даром. Был накоплен и освоен огромный опыт, позволивший в корне изменить конструкцию кабеля, поднять на совершенно новую ступень уровень его производства и испытаний, повысить требования к материалам и к качеству сращивания отдельных строительных длин. За этот период компания "Гутта-Перча" успешно изготовила 44 подводных кабеля общей длиной около 17000 км, а фирма "Гласc, Эллиот и К°" – 30 подводных кабелей.
Был успешно проложен кабель через Средиземное море. Линия длиной 2500 км соединила телеграфом остров Мальту с Александрией. Другая линия, длиной 2250 км, пересекла Персидский залив и явилась последним эвеном телеграфной цепи, соединившей Англию с Индией.
К составлению технических условий на кабель 1865 г. были привлечены научные учреждения. Задачу сформулировали так: изготовить кабель настолько совершенный, насколько способен на это человеческий опыт.
Каковы же существенные различия кабелей 1865-66 и 1857-58 гг? Диаметр семи медных проволок, из которых скручивалась токопроводящая жила, был увеличен с 0,71 до 1,25 мм (каждой). Благодаря этому сечение жилы, а следовательно, и её электропроводность возросли в три раза. Совершенно иначе накладывалась изоляция. Хотя толщина её и осталась практически неизменной, примерно 2,8 мм, она состояла теперь не из трёх, а из четырёх тонких слоев гуттаперчи. Сама токопроводящая жила и каждый слой гуттаперчи покрывались специальным влагозащитным клейким компаундом, так называемой "мастикой Чаттертона", состоящей из трёх частей гуттаперчи, одной части смолы и одной части гудрона.
Изолированный сердечник кабеля обматывался слоем просмолённой пеньки и покрывался бронёй, на сей раз из 10 одинарных стальных мягких неоцинкованных проволок диаметром по 2,25 мм. Новым явилось то, что каждая бронепроволока была покрыта слоем пропитанной пеньки до диаметра примерно 8 мм. Делалось это с двоякой целью: во-первых, для защиты стальных проволок от коррозии и, во-вторых, для того, чтобы уменьшить вес кабеля при погружении в воду. Действительно, увеличение на 11-12 мм наружного диаметра кабеля лишь незначительно сказалось на повышении его веса, ибо удельный вес самой пеньки (примерно 0,65 г/см³) значительно меньше удельного веса меди (8,9 г/см³) и стали (7,8 г/см³), из которых были сделаны проволоки жилы и брони.
Наружный диаметр кабеля равнялся 28 мм, т. е. почти вдвое превышал диаметр кабеля 1857-1858 гг. Вдвое больше весил новый кабель в воздухе, однако в воде его вес лишь на 20 % превышал вес кабеля-предшественника. Благодаря усилению конструкции в целом разрывная прочность кабеля 1865-1866 гг. по сравнению с кабелем 1857-1858 гг. повысилась в два с лишним раза – с 3 до 7 т. Береговые концы кабеля (ирландский длиной 55 км и ньюфаундлендский длиной 9 км) имели усиленную, двойную, броню для защиты от повреждений при трении о камни во время приливов и отливов и от случайных ударов корабельных якорей. Поверх секций глубоководного бронированного кабеля накладывались подушка из пропитанной пеньки и вторая значительно более мощная броня. При этом впервые были введены три варианта брони для кабеля, прокладываемого от береговой станции до места начала укладки основной глубоководной линии: тяжёлая броня, средняя броня и лёгкая броня. Такая градация типов брони подводных кабелей связи принята и в настоящее время.
Наиболее тяжёлая броня в береговом кабеле 1865 г. состояла из 12 пучков, каждый из которых был скручен из трёх стальных проволок диаметром 8 мм. На береговой кабель 1866 г. наложили 10 одиночных стальных проволок диаметром 10 мм. Наружный диаметр этого кабеля (57 мм) был вдвое больше диаметра глубоководного кабеля.
Не совсем полно осветил А. Кларк и начало операций по прокладке трансатлантического кабеля в 1865 и 1866 гг. Оба раза кабель был изготовлен на заводе в Гринвиче. Однако "Грейт Истерн" не мог принять весь груз кабеля, находясь в русле Темзы. Поэтому его поставили в 25 км южнее Темзы в более глубоких водах залива Медуэй. Кабель перевезли на "Грейт Истерн" на вспомогательном судне. Два береговых конца погрузили каждый на свое вспомогательное судно. В частности, ирландский береговой конец прокладывали в 1865 г. "Каролина", а в 1866 г. "Уильям Керри". В бухте Валенсия один конец кабеля со вспомогательного судна при помощи лодочного понтона доставляли на берег и в здании оконечной станции подключали к сухопутной телеграфной сети. После этого вспомогательное судно, удаляясь от берега, укладывало кабель по направлению к "Грейт Истерну", на котором затем производилось сращивание концов обоих кабелей – глубоководного и берегового.
Д. Шарле
________________________________________ ________________________________________ ______
К концу августа оставшиеся в океане корабли решили изменить тактику. Они отошли на сотню – другую километров к востоку, в места несколько меньшей глубины, и поиски кабеля начались в тридцатый раз. Вновь кабель был обнаружен. На этот раз его лишь приподняли над грунтом и удерживали в таком положении до тех пор, пока "Грейт Истерн" не отошёл на некоторое расстояние и не подцепил его в другом месте. Теперь, когда кабель был зацеплен в двух точках, натяжение стало не таким большим, как раньше. После двадцати четырёх часов терпеливого и медленного подъёма кабель, наконец, оказался на борту.
Сейчас же конец кабеля разделали и завели в аппаратную для проверки, возможна ли ещё по нему связь с Ирландией. Не исключена была вероятность, что где-нибудь в кабеле имеется повреждение (как-никак он целый год пролежал под водой) и титанические усилия по его вылавливанию окажутся напрасными.
Молча ждали люди подтверждения своих надежд. Это был, пожалуй, самый напряжённый момент из всех, которые когда-либо переживали на "Грейт Истерне"… Привычная тишина аппаратной стала ещё глубже, - пишет Генри Филд, - лишь монотонно тикал хронометр. Прошло почти четверть часа, а ответа всё не было. Вдруг оператор сорвал с себя шапку, швырнул её на палубу и во всю глотку заорал: «Ура-а!» Свист, крики, шум, многократные «ура!», пальба из ракетниц были естественным и столь понятным проявлением радости, которое в эту минуту могли себе позволить эти мужественные люди…
Сцена, разыгравшаяся на другом конце кабеля, была менее бурной, но не менее волнующей. Её неплохо описали в журнале "Спектейтор":
День и ночь, в течение целого года, дежурные телеграфисты были на посту. Они наблюдали за маленьким лучом света на шкале зеркального гальванометра, с помощью которого принимались сигналы , и дважды в сутки проверяли кабель – его электропроводность и состояние изоляции по всей длине в две тысячи четыреста километров… Наблюдения за световым лучом велись, конечно, не потому, что ждали сообщений. Цель наблюдений заключалась в контроле за состоянием кабеля. Иногда, правда, из глубины океана начинали поступать какие-то дикие, бессвязные сигналы. Но это был лишь результат проявления магнитных бурь и токов земли, которые быстро отклоняли луч гальванометра, воспроизводили самые удивительные слова, а подчас даже целые предложения, лишённые всякого смысла. И вот однажды, в воскресное утро, ведущий наблюдение за гальванометром мистер Мэй заметил странное поведение сигналов. Как подсказывал ему опыт, такие сигналы обычно предшествовали началу сеанса телеграфной передачи. И в самом деле, через несколько минут неустойчивое мигание сменилось связным текстом. Вместо торопливой нечленораздельной речи безграмотного Атлантического океана кабель начал передавать чёткие сообщения. Слова «Кэннинг – Глассу», прозвучавшие после долгого перерыва, во время которого доносилось лишь угрюмое бормотание океана, должна быть, напоминали первые разумные слова, произнесённые человеком, к которому после бреда вернулось сознание.
________________________________________ ____________________________________
Насколько качественно была сделана эта работа, можно судить по результатам испытаний, которые провёл в Валенсии главный электрик Латимер Кларк. Несколько недель спустя после прокладки второго кабеля он отдал распоряжение соединить в Ньюфаундленде концы обоих кабелей. Образовалась электрическая цепь длиной более семи тысяч километров, по которой, несмотря на огромную протяжённость, Кларк вёл передачу сигналов, используя в качестве источника энергии всего лишь батарейку, сделанную из серебряного дамского напёрстка с несколькими каплями кислоты. У нас нет, к сожалению, никаких данных о том, что думал доктор Уайтхауз об этом последнем опровержении его теории "большой силы тока"; что же касается полутораметровых индукционных катушек, то им теперь оставалось только собирать пыль.
Гуманитариям не рассказывайте только, а то они расстроятся.Там же у них удавы в попугаях помноженные на чебурашку.
________________________________________ _______________________________________
Еще один забавный момент из книги.
"Последнее сообщение прошло по кабелю в 13 часов 30 минут 1 сентября. По иронии судьбы, это была телеграмма Сайрусу Филду, полученная им на банкете, устроенном в его честь в Нью-Йорке, в которой Филда просили сообщить американскому правительству, что компания готова обеспечить передачу правительственных телеграмм в Англию…
После этого кабель замолчал. Континенты, как и прежде, оказались оторванными друг от друга. Атлантический океан поглотил месяцы напряжённого труда, 2500 тонн кабеля, 350000 фунтов стерлингов.
Нетрудно представить себе реакцию общественности. Те, кто больше всех восхвалял проект, казалось, стыдились теперь своего прежнего энтузиазма. Говорили даже, что предприятие с трансатлантическим телеграфом было своего рода аферой со стороны Филда. Бостонская газета спрашивала – "Не мистификация ли это?", а один английский писатель даже утверждал, что кабель вовсе никогда и не прокладывался."
Особенно вот это:
Бостонская газета спрашивала – "Не мистификация ли это?", а один английский писатель даже утверждал, что кабель вовсе никогда и не прокладывался."
Прям кого-то напоминает.
________________________________________ __________________________
Итак, прокладка первой трансатлантической телеграфной кабельноq линии потребовала в общей сложности десяти лет (1857-1866 гг.). Было организовано пять экспедиций: в 1857 г., две экспедиции в 1858 г., в 1865 и 1866 гг. (см. карту на первом форзаце книги).
Первая длилась неделю, с 6 по 13 августа 1857 г., и прекратилась после потери 550 км кабеля. Прокладка велась американским судном "Ниагара" в одном направлении – с востока на запад.
Вторая попытка, начатая 26 июня 1858 г., закончилась на четвёртый день после трёх обрывов кабеля (снова было потеряно около 450 км кабеля).
Третья попытка, повторенная через месяц после провала второй, длилась неделю (с 29 июля по 5 августа 1858 г.) и увенчалась успехом. Линия была проложена, но проработала она только 27 дней, после чего ввиду несовершенства изоляции кабеля и особенно мест сращивания навсегда вышла из строя. Прокладка линии в обоих случаях велась двумя судами – "Агамемноном" и "Ниагарой" – одновременно и начиналась от средней точки трассы, расположенной в океане на полпути от Ирландии к Ньюфаундленду (её примерные координаты 49° северной широты и 31° западной долготы).
При четвёртой и пятой попытках, в 1865 к 1866 гг., кабель прокладывал "Грейт Истерн" от Ирландии к Ньюфаундленду. Четвёртая попытка, начатая 23 июля 1865 г., закончилась 2 августа обрывом кабеля после преодоления двух третей пути. Наконец, пятая попытка, длившаяся ровно две недели, с 13 по 27 июля 1866 г., ознаменовалась полным успехом.
Через месяц, в конце августа, была доведена до Ньюфаундленда и пущена в эксплуатацию линия прокладки 1865 года.
________________________________________ ________________________________________ ______
Раньше телеграммы, посланные в Индию, приходили туда через неделю, передаваемые по наземным линиям телеграфистами разных национальностей, и порой так искажались, что их просто невозможно было понять.
___________________________________________________________________________________
Там же много чего написано про пропускную способность кабеля.
Это если кому совсем интересно:
http://coollib.com/b/324937/read Владимир Кучин Популярная история - от электричества до телевидения (3-я полная редакция)
Всё спрятано в книгах (сатанинский смех).
Это вот они всё двигали куда-то.
Типа схема.
Типа, видео, как оно работало.
Гуманитарии будут ждать переменного тока и уверять, что нельзя по одному проводу ничего передать. Странные они.
Отрезок прибрежного кабеля из Керченского пролива.