國內(nèi)外海底光纜試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析與思考

海底光通信已成為國際社會(huì)主要的信息傳輸媒介，但由于海底環(huán)境復(fù)雜性，海底光纜一旦發(fā)生故障將對(duì)整個(gè)社會(huì)產(chǎn)生很大影響。海底光纜系統(tǒng)的安全性已越來越為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理人員和廣大用戶所關(guān)注。因此，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的提高，性能更優(yōu)、更能適應(yīng)使用環(huán)境的海底光纜將成為工程設(shè)計(jì)的首選。海底光纜系統(tǒng)試驗(yàn)與合理的設(shè)計(jì)和技術(shù)評(píng)定一樣十分重要，這是保證海底光纜系統(tǒng)的質(zhì)量、壽命和可靠性的唯一方法。本文收集整理了國內(nèi)外海底光纜的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并將其進(jìn)行對(duì)比分析，通過對(duì)比分析國內(nèi)的試驗(yàn)水平與國際存在的差距。

國際海底光纜試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

海底光纜試驗(yàn)的目的是在海纜典型的安裝、運(yùn)行、回收條件下來量化海纜的規(guī)定設(shè)計(jì)性能。國際海底光纜的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為ITU-TG.976《海底光纜系統(tǒng)試驗(yàn)方法》，其中規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)方法及條件與國內(nèi)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有所不同，這里對(duì)與國內(nèi)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相同的部分只做簡(jiǎn)單介紹，以下對(duì)與國內(nèi)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不同的部分進(jìn)行詳細(xì)闡述。

·傳輸性能

海底光纜制造和運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生機(jī)械應(yīng)力、溫度和外部壓力變化，需對(duì)海纜進(jìn)行試驗(yàn)來量化光學(xué)和電氣(如適用)傳輸性能。

海纜制造損耗——證明所組裝的海纜段長(zhǎng)衰減滿足系統(tǒng)裕度要求。在所制造的海纜分段長(zhǎng)上進(jìn)行傳輸試驗(yàn)。在生產(chǎn)階段系統(tǒng)地測(cè)量衰減情況。

成纜光纖應(yīng)變——證明殘余光纖應(yīng)變水平或余長(zhǎng)水平滿足海纜設(shè)計(jì)極限要求。

試驗(yàn)方法：可使用商用設(shè)備來測(cè)量光纖長(zhǎng)度(應(yīng)變)。通過與同等的海纜長(zhǎng)度測(cè)量相比較，確定光纖的長(zhǎng)度或余長(zhǎng)。

試驗(yàn)條件：最好在海纜溫度規(guī)范規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。

溫度穩(wěn)定性——證明海纜的光學(xué)特征不因海纜的運(yùn)輸、運(yùn)行或存儲(chǔ)溫度等因素而發(fā)生變化。確定規(guī)定的運(yùn)輸或存儲(chǔ)要求來確保上述目的的實(shí)現(xiàn)。

抗靜水壓試驗(yàn)——證明海纜(包括電氣和光學(xué)性能)能夠承受最大海床壓力。

試驗(yàn)方法：將一長(zhǎng)度海纜放置在壓力密封裝置中。光纖包出口的壓力終端用來密封海纜樣品端部。密封裝置內(nèi)的壓力增加到最大海床模擬壓力。在整個(gè)試驗(yàn)中監(jiān)控光纖衰減情況。要評(píng)估規(guī)定海纜設(shè)計(jì)的以下特征：

光纖衰減增加水平；

試驗(yàn)樣品結(jié)構(gòu)的外形；

試驗(yàn)樣品無滲水。壓力試驗(yàn)后樣品海纜的完整性可以通過合適的電壓試驗(yàn)來確認(rèn)。

試驗(yàn)條件：根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備的精度來確定海纜樣品長(zhǎng)度。最少試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間通常為大于等于30分鐘；如果海纜出現(xiàn)蠕變、附加損耗，試驗(yàn)應(yīng)延長(zhǎng)至24小時(shí)。

·機(jī)械性能

根據(jù)海纜的敷設(shè)、回收和修復(fù)以及建立已知的安全度，需對(duì)海纜進(jìn)行試驗(yàn)來量化其機(jī)械性能。

限制扭矩的張力試驗(yàn)——在敷設(shè)和回收海纜期間的已知安全度內(nèi)，證明海纜能夠承受最大預(yù)期張力。在海纜承受負(fù)荷期間和卸載負(fù)荷后，證明光纖不會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)變。海纜回收操作后，確定承受負(fù)荷的海纜是否可以再利用。

試驗(yàn)條件：將海纜固定，這樣確保海纜在拉伸過程中不會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，將海纜上的負(fù)荷增加到標(biāo)稱短暫拉伸負(fù)荷強(qiáng)度(NTTS)，并持續(xù)一段時(shí)間，通常持續(xù)時(shí)間至少為1小時(shí)。

最小扭矩拉伸試驗(yàn)——在已知的安全度范圍內(nèi)，證明海纜在敷設(shè)和回收期間能夠承受最大的預(yù)期拉力。證明在承受負(fù)荷或負(fù)荷卸載后，光纖不會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)變。

試驗(yàn)條件：將海纜固定，但其一端可以自由扭轉(zhuǎn)，海纜承載負(fù)荷至少要達(dá)到敷設(shè)深度的張力水平，并且要持續(xù)一段時(shí)間，通常持續(xù)時(shí)間至少為1小時(shí)。

負(fù)荷達(dá)到故障點(diǎn)的拉伸試驗(yàn)——在已知的安全度范圍內(nèi)，證明海纜在敷設(shè)和回收期間能夠承受最大的預(yù)期拉伸負(fù)荷。證明海纜在低于額定拉伸強(qiáng)度條件下不會(huì)發(fā)生故障。

機(jī)械疲勞試驗(yàn)——證明海纜能夠承受周期性負(fù)荷，相當(dāng)于在纜船上對(duì)海纜進(jìn)行修復(fù)的負(fù)荷。

試驗(yàn)方法：使用錨固裝置對(duì)海纜樣品末端進(jìn)行端接，然后將其安裝到拉伸裝置(最好含有過滑輪)上。海纜拉伸負(fù)荷在低負(fù)荷和高負(fù)荷之間進(jìn)行循環(huán)，模擬在最深設(shè)計(jì)深度和最惡劣的天氣條件下纜船運(yùn)動(dòng)(波動(dòng)原因產(chǎn)生的)對(duì)懸掛海纜的影響。在整個(gè)試驗(yàn)中監(jiān)控光纖衰減和拉伸負(fù)荷。記錄所模擬的設(shè)計(jì)深度和天氣條件。對(duì)于具體的海纜設(shè)計(jì)要評(píng)估海纜的以下特征：

光纖衰減增加水平；

所試驗(yàn)海纜樣品的外形和夾層粘結(jié)力水平。

試驗(yàn)海纜應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，這樣末端效應(yīng)可以忽略不計(jì)并可以保證測(cè)量精度；多根光纖可以連接在一起來增加路徑長(zhǎng)度。循環(huán)次數(shù)應(yīng)模擬所預(yù)期的船只修復(fù)時(shí)間和預(yù)期海浪循環(huán)時(shí)間。

過滑輪試驗(yàn)——在海纜敷設(shè)、鉤掛和回收期間，證明海纜在最大預(yù)期拉伸負(fù)荷條件下能夠承受卷繞過滑輪的正常彎曲。

試驗(yàn)條件：以恒定的速度和負(fù)荷將海纜通過過滑輪進(jìn)行循環(huán)，并以相當(dāng)于海纜最大敷設(shè)負(fù)荷的低負(fù)荷力進(jìn)行30～50次的海纜往返移動(dòng)。然后將負(fù)荷增到相當(dāng)于海纜在最深的設(shè)計(jì)深度和最惡劣天氣條件下承受的回收拉力；然后至少進(jìn)行3次額外的海纜往返移動(dòng)。同時(shí)應(yīng)闡述過滑輪的直徑，通常為2.5m～3.0m。

·操作性能

在較為廣闊的溫度范圍內(nèi)的海纜運(yùn)輸和儲(chǔ)存期間，需對(duì)海纜進(jìn)行試驗(yàn)來量化其操作性能，同時(shí)要考慮到可能的碰撞和沖擊。

抗壓扁試驗(yàn)——證明海纜能夠承受因存儲(chǔ)在纜池中或因船上設(shè)備而產(chǎn)生的壓扁力，如牽引/錨固工具。

試驗(yàn)條件：模擬作用在單位長(zhǎng)度海纜上的最大負(fù)荷力，將該負(fù)荷力施加到海纜的試驗(yàn)部分，持續(xù)至少1小時(shí)，然后將負(fù)荷釋放。最大負(fù)荷力以纜線裝滿纜船上纜池的重量為依據(jù)，通常纜池為10m深，或最大負(fù)荷由船上機(jī)械設(shè)備提供，以負(fù)荷大的為準(zhǔn)。

注意：如果發(fā)現(xiàn)永久性的機(jī)械損傷，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)。

抗沖擊試驗(yàn)——證明海纜在敷設(shè)或制造操作期間能夠承受受到的碰撞和沖擊。

抗卷繞試驗(yàn)——在海纜設(shè)計(jì)的溫度范圍內(nèi)，證明海纜能夠承受工廠到船、纜池到纜池或船到岸的操作。

試驗(yàn)條件：海纜樣品在室溫下進(jìn)行50次卷繞，然后樣品在設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)的低溫和高溫條件下進(jìn)行50次卷繞。