КАБЕЛЬНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПОДВОДНОГО СРЕДСТВА
CABLE OPTICAL LINE FOR UNDERWATER APPARATUS

Изобретение относится к способам прокладки оптических кабелей и предназначено для обеспечения живучести подводных средств, например подводных лодок, при системной интеграции комплексов их радиоэлектронного оснащения и автоматизированных систем управления техническими средствами.
Известна кабельная оптическая линия подводного средства, содержащая размещенные по ее концам в герметично отделенных друг от друга помещениях соединительные ящики и оконечные оптические кабели с оптическими соединителями, а также магистральный оптический кабель, проходящий этими помещениями (Усатенко С.И. Особенности проектирования волоконно-оптических судовых линий связи, Рис.2., Сборник докладов Первой научно-технической конференции молодых специалистов ЦНИИ «Морфизприбор» 22-25 апреля 2003 г., Санкт-Петербург 2003, с.164-169, Изд. ФГУП «ЦНИИ «Морфизприбор», Санкт-Петербург, Россия).
Недостатком известной кабельной линии является ограниченная живучесть подводного средства в аварийных ситуациях, связанных с пожарами в его помещениях, через которые транзитом проходят ее магистральные оптические кабели. При воздействии открытого огня оптические волокна через определенное время теряют свойство передавать оптические сигналы и связь между герметичными помещениями подводного средства с расположенным между ними аварийным помещением нарушается.
Электропитание ограниченного числа силовых аварийных технических средств, обеспечивающих живучесть подводного средства, осуществляется применением кабелей с магнезиальной изоляцией в медной оболочке (типа КМЖ). Однако в аварийных ситуациях нарушаются информационные связи между помещениями (отсеками), разделенными герметичными переборками, и автоматизированные системы управления не могут обеспечивать живучесть подводного средства. Также нарушаются информационные связи системно интегрированных комплексов радиоэлектронного оснащения, что препятствует выполнению в этих условиях основной задачи подводного средства.
Отрицательно влияют на живучесть подводного средства также относительно большие габариты отверстий в водонепроницаемых межотсечных конструкциях подводного средства, предназначенные для герметичных вводов проходящих через них транзитом магистральных кабелей оптической линии. Размеры отверстий для этих герметичных вводов, выполняемых в виде групповых кабельных коробок, определяются габаритами оболочек проходящих через них кабелей и обуславливают существенное ослабление механической прочности водонепроницаемых конструкций. Следствием этого является уменьшение живучести подводного средства при аварийных ситуациях при погружении.
Недостатком известной кабельной линии также является ее высокая стоимость и высокая трудоемкость монтажа. Этот недостаток обусловлен необходимостью применения продольно герметизированных магистральных кабелей, исключающих возможность затопления помещений подводного аппарата, смежных с помещениями, затопленными в аварийной ситуации. Такие кабели ввиду уникальности изготовления имеют чрезмерно высокую стоимость, технология их монтажа из-за прецизионности основных операций не отвечает специфике судостроительного предприятия.
Известна также кабельная оптическая линия подводного средства, содержащая размещенные по ее концам в герметично отделенных друг от друга помещениях, по меньшей мере, два соединительных ящика и, по меньшей мере, два оконечных оптических кабеля с оптическими соединителями, а также расположенный в забортном пространстве подводного средства, по меньшей мере, один магистральный оптический кабель (там же, где и аналог, фиг.3) - прототип.
Эта кабельная линия может обеспечить защиту от пожара за счет прокладки магистральных кабельных трасс в забортном пространстве. Однако, как и аналог, эта кабельная оптическая линия требует применения уникальных кабелей с продольной герметизацией н.н. кабелей с нормируемой продольной протечкой, так как при повреждении оболочки магистрального оптического кабеля происходит затопление герметичного помещения подводного средства забортной водой. Этим и обусловлен ее недостаток, то есть она не обеспечивает достаточную живучесть подводного средства. Этот недостаток вызван снижением надежности прочного корпуса подводного средства, обусловленной необходимостью выполнения в нем большого количества отверстий для прохода продольно герметизированных оптических кабелей с их защитными оболочками. Относительно большие радиальные размеры продольно герметизированных кабелей, в том числе обусловленные и необходимостью обеспечения нормируемой величины продольной протечки, требуют выполнения достаточно крупных отверстий в прочном корпусе, а наличие большого количества сварных швов в узлах подкрепления этих отверстий вызывает концентрацию механических напряжений в материале прочного корпуса при погружении подводного аппарата. Следствием этого является ограничение глубины его погружения.
При этом продольно герметизированные кабели, отвечающие специфике применения в оптических кабельных линиях подводного средства, чрезмерно дороги, а их монтаж в условиях строительства этого подводного средства исключительно сложен и трудоемок.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение живучести подводных средств с забортной прокладкой трасс их магистральных оптических кабелей путем уменьшения количества и размера отверстий в прочном корпусе при снижении стоимости и упрощении монтажа кабельных оптических линий за счет использования магистральных оптических кабелей с ненормируемой продольной протечкой.
Это достигается тем, что в кабельной оптической линии подводного средства, содержащей размещенные по ее концам в герметично отделенных друг от друга помещениях, по меньшей мере, два соединительных ящика и, по меньшей мере, два оконечных оптических кабеля с оптическими соединителями, а также расположенный в забортном пространстве подводного средства, по меньшей мере, один магистральный оптический кабель, по изобретению ввод кабельной оптической линии в упомянутые герметичные помещения подводного средства выполнен через расположенные на прочном корпусе подводного средства герметичные разъемы. В полости каждого герметичного разъема волокна оптического кабеля выведены из его наружной оболочки, загерметизированы с образованием пробки, включающей в себя направляющие и расположенный параллельно им пучок указанных оптических волокон, которая отделяет полость герметичного разъема от полости соответствующего помещения подводного средства. При этом пробка вместе с оптическими волокнами и направляющими разрезана поперек них на попарно взаимно сочленяемые в этих направляющих части. В качестве магистральных оптических кабелей использованы кабели с ненормируемой продольной протечкой.
Кроме того, в полости герметичного разъема размещен монтажный запас длины оптических волокон.
Выполнение вводов кабельной оптической линии в герметичные помещения подводного средства через расположенные на прочном корпусе снаружи подводного средства обеспечивает повышение живучести подводного средства. Выполнение герметичных разъемов, в полости каждого из которых волокна оптического кабеля освобождены от его наружной оболочки, позволяет обеспечить технологическую подготовку этой кабельной оптической линии к монтажу за счет размещения монтажного запаса длины оптических волокон в полости герметичных разъемов.
Герметизация оптических волокон с образованием пробки позволяет защитить помещения подводного средства от воздействия давления забортной среды.
Направляющие пучка оптических волокон в пробке позволяют обеспечить идентичный порядок распределения оптических волокон при сборке разъема на подводном средстве.
Разрез пробки вместе с оптическими волокнами и направляющими на попарно взаимно сочленяемые в этих направляющих части позволяет повысить плотность укладки оптических волокон в герметичном разъеме при герметизации отсечки между пространством внутренних помещений подводного средства и полостью герметичного разъема и внутренних полостей негерметизированных оптических кабелей.
Применение магистральных оптических кабелей с ненормируемой продольной протечкой (негреметизированных кабелей) заменяет операции отделения оптических волокон от герметика, которые из-за требований продольной герметичности должны обладать высокой адгезией к этому герметику, более производительными операциями с оптическими волокнами, свободно перераспределяемыми при укладке в разъеме после удаления оболочки кабеля, что позволяет сформировать их пучок пробке и тем самым снизить стоимость и упростить монтаж кабельных оптических линий.
Во время эксплуатации подводного средства при повреждении оболочки магистрального оптического кабеля наличие пробки обеспечивает отсечку от проникновения забортной воды во внутренние помещения подводного средства при малых поперечных размерах пучка оптических волокон даже при больших количествах этих оптических волокон (до сотни и более). Это реализуется при использовании относительно простых конструктивных мер подкрепления прочного корпуса. Поэтому наличие относительно небольшого количества небольших герметизированных пробками отверстий практически не сказывается на механической прочности и надежности прочного корпуса, а следовательно, на живучести подводного средства при воздействии повышенного давления забортной среды.
При данной совокупности существенных признаков в целом обеспечивается новый эффект - высокопроизводительный монтаж на подводном средстве изготавливаемой в цеховых условиях кабельной оптической линии, проходящей через небольшое число относительно малых отверстий в прочном корпусе. Благодаря этому повышается эффективность использования и живучесть подводных средств, например подводных лодок, в аварийных ситуациях за счет использования относительно простых технологических средств, обеспечивающих выведение внутренних информационных связей за пределы их прочного корпуса.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображена схема прокладки кабельной оптической линии на подводном средстве, на Фиг.2 - ввод оптических кабелей в прочный корпус подводного средства через герметичный разъем, на Фиг.3 - увеличенный фрагмент пробки с направляющими, на Фиг.4 - пробка в процессе разрезания, на Фиг.5 - забортная часть герметичного разъема с введенными в него оптическими кабелями в процессе сборки и на Фиг.6 - концевая часть кабельной оптической линии с оконечными кабелями и оптическими соединителями.
Кабельная оптическая линия 1 проложена по трассе, проходящей между герметично отделенными друг от друга отсеками (помещениями) 2, 3, 4 и 5 подводного средства 6, с прочным корпусом 7 (Фиг.1). Помещения 2, 3, 4 и 5 разделены герметичными переборками - водонепроницаемыми разъемными конструкциями 8.
Кабельная оптическая линия содержит магистральные оптические кабели 9, расположенные в забортном пространстве 10 (между прочным корпусом 7 и легким корпусом 11) плавучего средства 6, размещенные по ее концам в помещениях 2, 3, 4 и 5 соединительные ящики 12, а также оконечные кабели 13 с оптическими соединителями 14. Оптические соединители 14 подсоединены к аппаратуре 15 радиоэлектронного вооружения, а также автоматизированных систем управления подводного средства (Фиг.1).
В качестве магистральных оптических кабелей 9 использованы продольно негерметизированные оптические кабели (так называемые кабели с ненормируемой продольной протечкой), которые состоят из оптических волокон 16 и наружных оболочек 17 (Фиг.1, 2, 4 и 5).
Ввод кабельной оптической линии в помещения 2, 3, 4 и 5 подводного средства выполнен через герметичные разъемы 18 с уплотнительными конструкциями 19, размещенные на прочном корпусе 7.
В полости каждого герметичного разъема 18 волокна магистральных оптических кабелей 9 выведены из их наружных оболочек 17 и размещены пучком 20, параллельным направляющим 21, выполненным в виде трубок (Фиг.3, 4 и 5).
Волокна магистральных оптических кабелей 9 герметизированы заливкой полимеризующимся герметиком, образуя пробку 22, включающую в себя направляющие 21 и расположенный параллельно им пучок 20 оптических волокон вместе с этими направляющими 21. В сборе герметичного разъема 18 пробка 22 отделяет его полость от полости помещения соответственно 2, 3, 4 или 5 (Фиг.4).
Пробка 22 вместе с оптическими волокнами 16 и направляющими 21 разрезана поперек этих направляющих 21 на попарно взаимно сочленяемые части 23 и 24 (Фиг.2, 4).
Части 23 и 24 в сборе пробки 22, отделяющей полость герметичного разъема 18, в которую введены оболочки магистральных оптических кабелей 9, от полости помещений, соответственно 2, 3, 4 или 5, сочленены центрирующими штырями 25, введенными в направляющие 21 (Фиг.3).
Герметичный разъем 18 установлен на прочном корпусе 7, в его отверстии, снабжен крышкой 26 и крепежной гайкой 27, и, со стороны помещения, соответственно 2, 3, 4 или 5, имеет сальниковое отверстие 28, закрываемое сальниковой гайкой 29 для вывода пучка оптических волокон 16.
В полости герметичных разъемов 18 размещены бухты 30 для укладки монтажного запаса длины оптических волокон 16.
Транзитные кабельные оптические линии (соединяющие несмежные герметичные помещения), в зависимости от технологии изготовления, могут быть исполнены в двух вариантах. Например, кабельные оптические линии, соединяющая аппаратуру 15 помещения 2 с аппаратурой помещения 4 и аппаратуру 15 помещения 3 с аппаратурой помещения 5 проходят только через забортное пространство. А кабельная оптическая линия, соединяющая аппаратуру 15 помещения 5 с аппаратурой помещений 4 и 3, проходит транзитом через герметичный разъем 18, вводящий кабельную линию в герметичное помещение 4. Этот вариант предпочтительно использовать при конструктивном выполнении многоволоконных магистральных оптических кабелей в виде жгутов, затянутых в защитную оболочку (трубу), обеспечивающую их механическую защиту от повреждений во время эксплуатации подводного средства. Изделия этого конструктивного исполнения, благодаря отсутствию требований к продольной герметизации, могут изготавливаться непосредственно на судозаводе при строительстве подводного объекта.
Изготовление кабельной оптической линии производят в цеховых условиях. На монтажном участке собирают герметичные разъемы 18 без крышек 26 герметизируя их уплотнительные конструкции 19 при вводе магистральных оптических кабелей 9. На расстоянии от уплотнительной конструкции 19, обеспечивающем доступ монтажного инструмента, удаляют оболочку 17 магистрального оптического кабеля 9, укладывают освободившиеся от этой оболочки 17 волокна 16 в пучок 20, параллельно направляющим 21 и заливают полимеризующимся компаундом в форму пробки 22 с размерами, соответствующими отверстию сальника 28.
После полимеризации компаунда фрезой 31 разрезают пробку 22 (Фиг.4) на сочленяемые части 24 и 25.
Сочленяемая часть 23 в цеховых условиях монтируется с корпусом герметичного разъема 18 (Фиг.5). Сочленяемую часть вводят 23 в отверстие сальника 28 и герметично закрепляют ее в нем. Укладывают избыточную длину монтажного запаса оптических волокон 16 в бухты 30, закрепляют их в полости герметичного разъема 18 и герметизируют этот разъем 18 крышкой 26.
Также в цеховых условиях монтируют сборки, состоящие из соединительных ящиков 12 с введенными в них отрезанным от магистральных оптических кабелей 8 пучками оптических волокон 16 с сочленяемыми частями 24.
При строительстве подводного средства транспортируют на него полученные сборки.
Сборки, смонтированные из магистральных оптических кабелей 9, введенных в герметичные разъемы 18 монтируют укладывая магистральные оптические кабели 9 по трассам кабельных линий в забортном пространстве 10. При этом устанавливают корпуса герметичных разъемов 18 в отверстия прочного корпуса 7.
Сборки с соединительными ящиками 12 транспортируют в помещения 2, 3, 4 и 5 подводного средства, где подключают их оконечные кабели 13 к аппаратуре 15 (Фиг.6).
Окончательно монтируют кабельные оптические линии 1 вводя в направляющие 21 центрирующие штыри 25 и сочленяя попарно соответствующие друг другу части 23 и 24. При этом, благодаря идентичному порядку распределения оптических волокон 16 в пучках 20, в месте сочленения концов каждого разрезанного оптического волокна 11 их сердечники автоматически оказываются взаимно юстированными, что исключает потери энергии при передаче оптического сигнала по кабельной линии. Затягивают гайку 29 уплотняя пучок оптических волокон 16, выходящий из разъема 18 и на этом монтаж кабельной оптической линии 1 завершается.
Предложение позволяет при аварийной ситуации, связанной с пожаром в помещении, например 3, личному составу в остальных помещениях более эффективно бороться за живучесть, а за счет отсутствия повреждения магистральных кабельных трасс комплексов радиоэлектронного вооружения и систем автоматического управления, частично сохранить боеспособность подводного средства.
Благодаря относительно невысокой стоимости и монтажной технологичности кабельных оптических линий, выполненных согласно изобретению, по сравнению с типовыми кабельными оптическими линиями подводных средств, построенными на кабелях с продольной герметизацией, предложение позволяет повысить эффективность использования и живучесть подводных лодок при их эксплуатации с учетом аварийных ситуаций.