具有接地單元的水下連接組件的製作方法
2023-12-02 17:11:41
具有接地單元的水下連接組件的製作方法
【專利摘要】一種水下連接組件包括水下設備和光纜節段。該光纜節段被配置為藉助第一海接地電極耦合至第一海接地，並且該水下設備被配置為藉助第二海接地電極耦合至第二海接地。在使用中，第一海接地電極和第二海接地電極放置在相互分離的位置。
【專利說明】具有接地單元的水下連接組件
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於在水下通信系統(諸如潛艇光學遠程通信系統)中使用的水下連接組件。
【背景技術】
[0002]在水下通信系統中，電纜通常鋪設在水中以便將第一終端站連接至第二終端站。在這樣的系統中，電纜可以被用於在這兩個終端站之間運送大量的數據，同時從這些終端站向被浸沒的放大器輸送功率。這樣的電纜通常被稱為幹線電纜或者簡稱幹線。
[0003]在潛艇光學遠程通信系統中，存在可能需要將若干陸地站或海上平臺連接至幹線的狀況。通常，這通過使用附加節段的電纜以便將陸地站連接至幹線來完成。電纜節段通常藉助支路單元連接至幹線。
【發明內容】
[0004]在許多場合中，電纜節段是通常允許供電路徑的重配置的有中繼(repeatered)節段。通過有中繼節段，通常意在指代如下的水下光纜節段，在該水下光纜節段中，沿著光纜的長度使用一個或多個中繼器，以便放大作為在該節段中傳播一定距離的結果而可能已經被衰減的光信號。
[0005]這些附加節段然後通常經由功率饋送裝備的電纜終端配電裝置隔間(cubicle)在陸地站中安全地被終止。
[0006]另一方面，在其中附加節段的長度不足以證明使用放大器是合理的、或者其中網絡被意圖用於將海上平臺互連至陸地站而不需要放大的一些狀況中，可以使用無中繼節段。
[0007]在節段上不存在中繼器時，通常由直接連接至該節段的陸地站或海上平臺來提供為了在該節段上操作所需要的功率。
[0008]因為呈現在幹線電纜上的電壓通常是高電壓(上至12到15KV)，所以合意的是避免如下的狀況，在這些狀況中呈現在幹線上的該電壓可能施加至該節段的終端，甚至是在電纜維護操作期間支路單元被重配置為切斷時。
[0009]為了避免幹線上的電壓通過支路單元以及將支路單元連接至終端站的節段而被施加至終端站的情形，一種已知的解決方案是提供從支路單元的支路電纜(所述節段連接至該支路電纜)到海接地的永久連接。這通常在支路單元處或者接近支路單元完成，通常藉助於海電極。這個解決方案然而呈現一個缺點，因為常常海電極到海床的牢固且持久的接觸可能不總是被確保，因此導致這種海接地的失敗。這種失敗的一個原因可能是海電極有缺陷和/或它從支路單元隔離。在這種情況中，支路單元從海接地斷開並且可能不太可能保證系統的安全。通常當在終端站(陸地站或海上平臺)處執行維護操作時，支路單元被配置使得沒有電連接存在於幹線電纜與終端站之間，以便避免在終端站處出現不想要的高電壓。[0010]然而，如果在這種維護操作期間支路單元發生故障，則來自幹線的電壓可能通過該節段而施加至終端站。因此，如果接地連接失效，則上文所提到的來自幹線的高電壓(10KV或更高)可能出現在終端站處。這可能是危險的，因為在這樣的情況中，操作人員可能與終端站接觸例如執行維護操作(經常被稱為電極探測(electooding))，這可能導致人員受傷和/或對陸地或海上平臺的顯著損壞(例如，如果高電壓的意外存在產生了火花)。
[0011]本公開內容的一些實施例的特徵是如下的水下連接組件，該水下連接組件包括水下設備和光纜節段，該光纜節段被配置用於向終端站運送電信號和光信號並且從終端站運送電信號和光信號，其中該光纜節段被配置為藉助第一海接地電極耦合至第一海接地，並且該水下設備被配置為藉助第二海接地電極耦合至第二海接地，並且其中在使用中，第一海接地電極和第二海接地電極被放置在相互分離的位置。
[0012]根據一些特定的實施例，在使用中，第一海接地電極和第二海接地電極藉助海接地單元而相互分離，其中該海接地單元被配置為維持第一海接地電極和第二海接地電極相互分離。
[0013]本公開內容的一些實施例涉及一種潛艇光學遠程通信系統，該潛艇光學遠程通信系統包括如本文中的特徵的水下連接組件。
[0014]根據一些特定的實施例，該潛艇光學遠程通信系統包括水下石油和天然氣通信網絡。
[0015]為了舉例說明而不是限制的目的，在附圖的幫助下在下列描述中以及在權利要求中更詳細地描述了本發明的這些和進一步的特徵以及優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1a和Ib是已知水下設備的兩種連接配置的示例性示意表示。
[0017]圖2是根據一些實施例的水下連接組件的示例性示意表示。
[0018]圖3a和3b是圖2的水下連接組件的各種連接場景的示例性示意表示。
[0019]圖4是被配置用於在圖2的連接組件中使用的海接地單元的某個細節上的示例性不意表不O
【具體實施方式】
[0020]將注意到，為了簡單，附圖旨在主要示出對於理解本公開內容相關的連接元件。有關領域的技術人員將認識到，沒有示出其他的連接元件，例如被用於傳輸光信號的光纖和/或被用於運送電功率的電力電纜，儘管這些元件可能存在並且對於本文所記載的設備的操作是必要的。
[0021]在圖1a和Ib中，示出了已知水下設備的兩種配置的示例性示意表示。這些圖中的相似元件具有相似的參考標號。水下設備可以是例如潛艇支路單元。在下列的描述中，通過非限制性示例的方式對潛艇支路單元做出參考。
[0022]圖1a示出了被耦合至幹線電纜(或幹線)11的水下支路單元10。終端站12 (例如陸地站或海上平臺)藉助支路電纜(或電纜節段)13耦合至支路單元10。電纜節段可以是光纜，包括(儘管未示出)用於運載光信號的光纖以及用於運送電功率的電力電纜。在圖1a的場景中，示出了支路單元10的第一配置，其中幹線11耦合至埠 A和埠 B，並且支路電纜13藉助海接地電極14連接至海接地。然而，如上文所提到的，可能發生海接地14沒有與海接地進行可靠接觸的情形。在這種條件下，如果由於差錯或故障，支路單元10將幹線電壓切換到支路電纜13上，這個電壓將變為出現在終端站12處，這將引起對於在終端站處操作(例如執行維護工作)的人員的顯著危險，或者將導致對終端站12處的裝備的顯著損壞。
[0023]圖1b示出了支路單元10的配置的不同場景，其中耦合至埠 A和埠 B的幹線11以及支路電纜13都藉助海接地電極14連接至海接地。
[0024]其他的配置也是可能的，但是本文沒有描述，因為它們被考慮為對於理解本說明書不相關。
[0025]圖2示出了根據本公開內容的一些實施例的水下連接組件的示例性示意表示。連接組件2包括水下設備，通過非限制性示例的方式，該水下設備可以是耦合至幹線21的支路單元20。終端站22 (例如陸地站或海上平臺)藉助下文將進一步描述的一組支路電纜(或電纜節段)23和24耦合至支路單元20。這些電纜節段可以是光纜，包括(儘管未示出)用於運載光信號的光纖以及用於運送電功率的電力電纜。
[0026]如在該圖中所示出的，終端站22與支路單元20之間的耦合包括:在一端處連接至終端站22並且在另一端處藉助第一海接地電極25連接至第一海接地的第一支路電纜23 ；以及在一端處連接至支路單元20並且在另一端處藉助第二海接地電極26連接至第二海接地的第二支路電纜24。如在該圖中所示出的，第一海接地電極25和第二海接地電極26相互分離，由此這兩個接地電極之間不存在電接觸。
[0027]在圖2的特定場景中，幹線21耦合至埠 A和埠 B，並且支路電纜24藉助第三海接地電極27連接至第三海接地。
[0028]利用這種布置，假如海接地電極27對海接地沒有進行可靠的接觸，如在圖1a的情況中所討論的危險以及損壞的風險將不再存在，因為即使由於差錯或故障，支路單元20將幹線電壓切換到支路電纜13上，這個電壓將不被耦合至終端站22，因為存在第二海接地電極26，第二海接地電極26將在支路電纜24的端部提供安全的接地連接。此外，第一支路電纜23與第二支路電纜24之間存在物理分離，以及在支路電纜23的端部處存在第一海接地電極25，確保了進一步的保險性和安全性的因素。
[0029]另外作為附加的保險性和安全性的因素，第一海接地電極25和第二海接地電極26相互電分離，並且相互以方便的距離放置在分離的位置，以便消除或者大幅減少這兩個海接地電極之間通過水的電耦合的風險。方便的距離的示例可以是10米或更遠。
[0030]圖3a示出了支路單元30中的第一場景，其中幹線的第一節段31a通過埠 A、埠 C以及支路電纜節段34耦合至海接地電極36，幹線的第二節段31b通過埠 B耦合至海接地電極37，並且終端站32通過支路電纜節段33耦合至海接地電極35。
[0031]圖3b示出了支路單元30中的第二場景，其中幹線的第一節段31a通過埠 A耦合至海接地電極38，幹線的第二節段31b通過埠 B、埠 C以及支路電纜節段34耦合至海接地電極36，並且終端站32通過支路電纜節段33耦合至海接地電極35。
[0032]此處再一次地，對兩個物理分離的海接地電極36和37的使用，關於上文所提到的對於人員的風險以及對裝備的損壞，提供了顯著的保險性和安全性的因素。
[0033]優選地，支路電纜23和支路電纜24的各自端部併入海接地單元28中。海接地單元旨在維持第一海接地電極25與第二海接地電極26之間的物理分離，以便在這兩個電極之間提供安全的隔離。
[0034]圖4示出了圖2的連接組件中的海接地單元的示例性示意表示。如該圖中所示出的，海接地單元40併入了第一支路電纜節段(例如耦合至終端站的節段)的端部41以及第二支路電纜節段(例如耦合至支路單元的節段)的端部43。第一支路電纜節段的端部41耦合至第一接地電極42，第一接地電極42在一端處固定至海接地單元40，並且第二支路電纜節段的端部43耦合至第二接地電極44，第二接地電極44在另一端處固定至海接地單元40，從而在第一接地電極42與第二接地電極44之間確保了一個距離，該距離足夠避免或者大幅減少這兩個海接地電極之間通過水的電耦合的風險。
[0035]優選地，海接地單元40包括放置在第一支路電纜節段的端部41與第一接地電極42之間的元件45 (例如電阻器)，以促進從陸地站或海上平臺對該支路的連續性監控。這個元件可以安裝在海接地單元40的內部。
[0036]本發明的各種實施例可以被組合，只要這樣的組合是相容的和/或互補的。
[0037]進一步地，將注意到，對與所要求保護的裝置相對應的結構的列舉不是窮舉的，並且本領域的技術人員理解:不偏離本發明的範圍，等效的結構能夠替換所記載的結構。
[0038]本領域的技術人員應當意識到，本文的任何框圖表示了體現本發明原理的說明性電路的概念性視圖。
【權利要求】
1.一種水下連接組件，包括水下設備和光纜節段，所述光纜節段被配置用於向終端站運送電信號和光信號或者從終端站運送電信號和光信號，其中所述光纜節段被配置為藉助第一海接地電極耦合至第一海接地，並且所述水下設備被配置為藉助第二海接地電極耦合至第二海接地，並且其中在使用中，所述第一海接地電極和所述第二海接地電極放置在相互分離的位置。
2.根據權利要求1所述的水下連接組件，其中在使用中，所述第一海接地電極和所述第二海接地電極藉助海接地單元而相互分離，其中所述海接地單元被配置為維持所述第一海接地電極和所述第二海接地電極相互分離。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的水下連接組件，其中所述水下設備是潛艇支路單元。
4.一種潛艇光學遠程通信系統，包括權利要求1至權利要求3中的任一項所述的水下連接組件。
5.根據權利要求4所述的潛艇光學遠程通信系統，包括水下石油和天然氣通信網絡。
【文檔編號】G02B6/44GK103827720SQ201280046651
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月19日 優先權日:2011年9月29日
【發明者】P·奧桑, J·謝努瓦, J-F·瑪瑟魯, A·科爾迪耶 申請人:阿爾卡特朗訊