Телеграфные кабели под водой

электрокабель под водойРусский офицер, дипломат, криптограф и литограф барон П. Л.Шиллинг был первым, кто в начале XIX века начал решать проблему создания изолированных кабелей для подземной и подводной прокладки. Его плодотворная идея заключалась в пропитке обмотки из нескольких слоев шелковой или хлопчатобумажной пряжи слоем озокерита, а сами проводники он предложил делать из тонких медных проволок, покрывать каучуком и затем вплетать в пеньковые веревки.

Мы рассказывали в прошлом номере, как в XIX веке пробовали провода изолировать в стеклянных трубках смолой, прокладывать в деревянных лотках под землёй, в чугунных трубах, натягивать в траншее и потом заливать асфальтом. В Индии телеграфную линию построили из стальных прутков диаметром в сантиметр, длиной 60 м, и изолировали в черепичных полутрубах, засыпанных песком со смолой.

Однако наиболее реальными были разработки с использованием для изоляции соков тропических деревьев — из которых получали каучук и гуттаперчу. В 1847 году Немецкий инженер В.Сименс, чьё имя тесно связано с Россией, разработал технологии изоляции проволоки гуттаперчей и защиты её от разрушения свинцовой оболочкой.

К 1849 г. вызрел проект телеграфного кабеля через пролив Па-де-Кале между Францией и Англией. За дело взялись англичане, братья Бретт, организовавшие «Генеральную океаническую и подземную электропечатающую телеграфную Компанию», и добились понимания французских властей и английских предпринимателей из компании «Гутта-Перча», которая изготовила кабель.

электромонтаж под водойБыл снаряжен специальный быстроходный пароходик «Голиаф», с кабелем, намотанным на барабан диаметром 2 метра и длиной 5 метров, весом 5 тонн. 28 августа 1850 года «Голиаф» отправился из Дувра в сторону мыса Гри-Не, разматывая за собой кабель, настолько лёгкий, что он не хотель тонуть, пришлось подвешивать свинцовые грузила. К вечеру достигли французского берега, подключили приёмный телеграфный аппарат и передали приветствие Джона Бретта президенту Франции Луи Бонапарту. Сквозь хаос помех прошло лишь несколько отрывочных слов. Позже выяснится, что в высокопроводящей водной среде кабель изменяет свои свойства и искажает сигнал. А на следующий день французский рыбак вообще оборвал кабель своим якорем. И всё же возможность телеграфной связи через пролив была подтверждена.

Через год Бретты решили проложить новый кабель, и главным проектировщиком, исполнителем и финансистом стал инженер Томас Кремптон. По конструкции кабель Кремптона был четырёхжильный — медные проводники по 1,5 мм, изолированные гуттаперчей толщиной в 2,5 мм, скручивались, покрывались пенькой и снаружи — бронёй из 10 стальных проволок диаметром по 7,5 мм. Наружный диаметр кабеля 35 мм, вес — 4,5 кг на 1 м. На этот раз кабель проложили удачно, и телеграфная связь между Англией и континентом стала реально действующей.

Развитие подводного телеграфа шло трудным путём, но весьма активно: линии были проложены между Корсикой и Сардинией, а затем и Италией, соединили Англию с Ирландией, Бельгию и Голландию.

И тогда американец Сайрус Уэст Филд задумал пересечь телеграфным кабелем Атлантический океан.

Уже был известен «закон квадратов Томпсона», согласно которому скорость телеграфирования по кабелю обратно пропорциональна квадрату его длины, что можно компенсировать, увеличением диаметра токопроводящей жилы, оптимальное сечение которой необходимо было тщательно рассчитать. Но сам Филд и, что удивительно, Уайтхауз, Морзе и Фарадей не придали этому должного значения.

Поэтому единственную жилу кабеля сделали из семи тонких медных проволок, свитых воедино и изолированных тремя слоями гуттаперчи. Сердечник кабеля обматывался затем слоем пеньки и покрывался бронёй из восемнадцати наложенных в один слой по спирали стальных проволок. Наружный диаметр кабеля — 16 мм, вес 620 г/м, общий вес достигал 2500 тонн, что превышало грузоподъёмность существовавших в то время кораблей. По оплошности фирм-изготовителей бронирование половин кабеля (по 2000 км каждая)— спиральное наложение проволок — оказалось сделанным в противоположных направлениях…

Однако, 5 августа 1857 года прокладка началась. Американский корабль «Ниагара»должен был проложить кабель от Ирландии, а английский «Агамемнон», присоединив к его концу свой кабель посреди Атлантики и завершить прокладку. Но кабель вытравливался слишком быстро, в конце концов оборвался — и 620 километров его навеки ушли в океанскую пучину. Но до обрыва по кабелю поддерживалась связь с землёй — значит в принципе, она была возможна!

Эпопея прокладки трансатлантического кабеля на глубину до 4500 м продлилась ещё 10 лет, понадобилось пять экспедиций. Для его изготовления 4 км кабеля в 1858 году проволочили 30 000 км медной и 500 000 км стальной проволоки. Жила была скручена из семи проволок, после чего покрывалась тремя слоями гуттаперчевой изоляции. Конструкция брони: семь тонких стальных проволок скручивались между собой в стренгу, затем 18 таких стренг накладывались на подушку из пропитанного джута. Линия была проложена — но вскоре перестала действовать — видимо, из-за пробоя изоляции слишком высоким питающим напряжением — 2000 В.

Кабель, разработанный в 1860 х годах заметно отличался от предшественников: сечение было увеличено втрое, уменьшилось сопротивление и ёмкость — соответственно увеличилась скорость прохождения телеграфной передачи. Изоляция была выполнена не из трех, а из четырех слоев гуттаперчи, причем сама токопроводящая жила и каждый слой гуттаперчи покрывались влагозащитным клейким компаундом. Изолированную жилу обматывали слоем просмоленного джута и покрывали броней, на сей раз из одиночных стальных проволок, также покрытых слоем пропитанного джута в 3 мм. Прочность на разрыв возросла в 2—4 раза.

Наконец, экспедиция летом 1866 года оказалась успешной, а в сентябре подняли со дна кабель, затонувший ранее, он также соединил материки. Вскоре ещё 4 подводных линии пересекли Атлантику, а затем Тихий и Индийский океаны, Средиземном море.

В дальнейшем конструкция подводных кабелей совершенствовалась за счёт увеличения диаметра, количества жил и структуры повива, а также разработки более эффективной изоляции. Например, в 1910 г. была получена парагутта — специальным образом обработанная смесь из гуттаперчи, резины и воска, не уступающая гуттаперче по механическим свойствам и превосходящая её по электрическим. Потери сигнала в таких кабелях уменьшились раз в 20. Новый этап начался с изобретением полиэтилена в 1933 г.

Но к этому времени подводные и подземные телеграфные кабели начали терять самостоятельное значение, уступая место телефонным как более универсальным.

Однако именно они не только впервые соединили в мировую систему разобщенные сети электросвязи, сыграли существенную роль в развитии политико-экономических и культурных отношений, в военном деле. И именно при их разработке появились первые кабельные изделия как таковые, теоретическая база конструирования и технологические процессы производства современных кабелей для задач силового обеспечения и связи.