УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОКЛАДКИ ПОДВОДНОГО КАБЕЛЯ ПОДО ЛЬДОМ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано при строительстве подводно-кабельных магистралей связи.
Как известно, в зимнее время года подводный кабель прокладывают со льда через майну (прорубь) с помощью водолазов, в заранее открытую траншею. При достаточной прочности льда прокладка кабеля связи производится с барабана, установленного на санях, которые передвигаются вдоль трассы с помощью трактора или лебедки.
Известно устройство для прокладки кабеля подо льдом (В.И. Максимов, B.C. Ромбо. Строительство и монтаж сооружений связи / Радио и связь, 1981 г. стр. 30). Прототип.
Устройство содержит предназначенный для установки на льду барабан с кабелем, одним концом соединенный с блоком укладки, тяговым блоком и элементами спуска и подъема блока укладки через прорубь.
Недостатками такого устройства прокладки кабеля в зимнее время года является низкая производительность, большие затраты на разработку проруби по всей проектируемой трассе и сложность проводимых работ.
Целью полезной модели является упрощение процесса укладки кабеля.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для прокладки подводного кабеля подо льдом, содержит предназначенный для установки на льду барабан с подводным кабелем, причем один конец соединен с блоком укладки, тяговый блок, элементы спуска и подъема блока укладки через прорубь, при этом блок укладки выполнен в виде магнитопроводящего тела с положительной плавучестью, а тяговый блок - в виде электромагнита, выполненного с возможностью перемещения по поверхности льда.
Устройство (фиг. 1) состоит из подледного блока 1, выполненного в виде магнитопроводного стального контейнера; к нему прикрепляется трос-проводник 2, другой конец которого через прорубь 3 соединен с барабаном 4, на котором находится трос-проводник, установленный на берегу 5; тяговый блок 6, выполненный в виде мощного электромагнита, устанавливается на транспортном прицепе 7 и буксируется тягачом 8 по льду
На фиг. 2 показан подледный блок 1, который для уменьшения трения об лед 9 выполнен из пенопласта в термоупаковке; внутри блока, с наклоном в сторону движения, подо льдом закреплен магнитоуправляемый лист 10.
На фиг. 3 показан подледный блок 1, выполненный в виде пустотельного стального цилиндра, к продольной оси которого подвижно прикреплено, водило 11 для фиксации на нем троса-проводника 4 при движении его подо льдом 9.
При перемещении тягового блока тягачом по поверхности льда подледный блок притягивается электромагнитом ко льду и перемещается вместе с ним, буксируя при этом за собой трос-проводник, который разматывается с барабаном. При выходе тягача на другой берег водоема во льду прорубают вдоль берега прорубь и вытаскивают трос-проводник на лед, после чего присоединяют непосредственно к тягачу, а второй конец троса-проводника снимают с барабана и прикрепляют к нему прокладываемый подводный кабель. Тягач выходит на берег и тащит за собой трос-проводник. Таким образом, прокладываемый кабель выходит на другой берег.
Рассмотрим параметры электромагнита. Оптимальной формой магнита, предназначенного для буксировки троса-проводника, является, в соответствии с [Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. - М.: Энергия, 1972], стержневой магнит.
Приведем расчет такого электромагнита, размеры которого и размещение указаны на функциональной схеме фиг. 4.
Сила электрической тяги электромагнита определяется как [Агарьянц Р.А. Динамика, синтез и расчет электромагнитов. - М.: Наука. 1967].
где ω - количество витков в катушке электромагнита;
I - ток;
м
δ - магнитная проницаемость зазора в виде льда;
δ - величина зазора.
Без учета эффекта выпучивания поля в зазоре его магнитная проницаемость определяется [Ротерс. Электромагнитные механизмы. - М. -Л., 1949].
где d - диаметр сердечника электромагнита;
0
0
-7
µ - магнитная проницаемость льда; принимаем ее равной магнитной проницаемости вакуума, т.е. µ=4π·10 Гн/м. Подставив (2) в (1), имеем
эл
Анализ выражения (3) показывает, что при δ≈d зависимость электрической силы тяги магнита F обратно пропорциональная квадрату толщины льда δ.
4
Зададимся δ=1 м и определим количество ампер-витков в катушке электромагнита для получения тяги в 1 т = 10 Н. Решим выражение (3) относительно произведения ампер-витков
5
Подставив реальные величины для диаметра сердечника электромагнита d=1 м, имеем Ιω=1,07·10, т.е. можем выбрать I=100 Α, ω=1000 витков.
Таким образом, электромагнит с найденными параметрами обеспечит силу тяги в 1 т при толщине льда 1 м.
По формуле (2) можно найти силу тяги магнита с определенными выше параметрами при других толщинах льда. Результаты расчета приведены на графике фиг. 5. Из графика видно. Что электромагнит с типовыми параметрами обеспечивает достаточную для буксировки троса-проводника силу тяги при приемлемых толщинах льда.
Предложенное устройство прокладки применимо как для традиционного подводного кабеля, так и для волоконно-оптического. Устройство существенно снижает затраты, ускоряет прокладку и может быть использовано при значительных расстояниях - при прокладке через крупные реки и озера.