Телеграфные кабели

| Категория реферата: Остальные рефераты
| Теги реферата: шпоры по физике, мировая экономика
| Добавил(а) на сайт: Tolstoj.

Представляет интерес техническая сторона Кука, а именно возможность передать за 10 минут 250 знаков по линии длиной 650 км. Следовательно, по линии электромагнитного телеграфа можно было передавать информацию в пять раз быстрее, чем по линии такой же длины хорошо освоенного к тому времени оптического телеграфа.

Новым средством связи заинтересовались прежде всего железнодорожные компании.

Паровозы развивали скорость уже до 60 км/ч. Естественно, железнодорожная администрация нуждалась в средстве связи, обеспечивающим передачу сообщений между станциями быстрее, чем двигался паровоз, с целью предупреждения несчастных случаев.

В октябре 1832 г. , в то самое время, когда Шиллинг провел свою первую публичную демонстрацию своего электромагнитного чуда связи, Сэмюэл Морзе
(1791-1872) впервые узнал об удивительном воздействии электрического тока на магнитную стрелку. Тогда же как и Шиллинг ему понадобился не один год всепоглощающего труда на пути к триумфу.

В отличие от Шиллинга Морзе с самого начала стремился создать не показывающий (требующий постоянного наблюдения дежурных телеграфистов), а самозаписывающий телеграф. Первые опыты были не очень удачными- аппарат произвел запись сигналов так не четко, что прочитать ее с трудом смогли сами изобретатели. В течение четырех месяцев был усовершенствован аппарат, и за это время Морзе придумал принципиально новый код- сочетания точек и тире- знаменитую « азбуку Морзе», которой человечество пользуется уже почти полтора столетия. Несмотря на удачно проведенный опыт ( передача велась на расстоянии 15 км), Морзе пришлось пять лет добиваться согласия Конгресса
США на строительство первой телеграфной линии. К концу мая 1844 г.
Воздушная телеграфная линия Вашингтон-Балтимор начала действовать.

Начиная с середины 40-х годов прошлого столетия телеграф быстро распространяется по всему миру. После неудач, связанных с прокладкой первых подземных линий, связь во всех странах осуществлялась преимущественно (на
97-99%) по воздушным линиям. Короткие кабельные вставки в воздушные линии прокладывались главным образом в железнодорожных тоннелях, при пересечении озер и рек, в редких случаях в городах. Рост телеграфного обмена опережал рост линий. Поэтому на столбовых линиях подвешивалось не по одному, а по несколько (3-5, а на отдельных участках даже8-10) неизолированных проводов из малоуглеродистой стальной проволоки.

Уже к началу широкого распространения телеграфа для организации одной телеграфной связи требовался всего один провод. Начав с четырехстрелочного, а затем пятистрелогного, Уинстон и Кук уже в 1840 г. перешли на двухстрелочный, а затем на однострелочный аппарат, для цепи которого требовалось всего два провода. Но также как в аппарате Морзе, один из них можно было упразднить, использовав в качестве второго (обратного) провода землю. Первым доказал эту возможность К.А. Штенгейль, его поддержал
Б.С.Якоби, так как удельная проводимость земли (в пределах 10-3-10-1 см/м) достаточно для прохождения через землю электрического тока. Вот почему практически с самого зарождения телеграфные линии как воздушные, так и кабельные «работали» по однопроводной схеме. Вторым проводом в каждой цепи служила земля или вода (в случае подводной прокладки).

Кабели связи- изделие заводского производства, пригодное для прокладки в любых условиях: в грунте, под водой, на открытом воздухе, в помещении- и предназначенное для передачи любых символов информации. Электрический кабель связи состоит из двух или более (до нескольких тысяч) изолированных жил (проводников), скрученных между собой по определенной системе и заключенных в общую металлическую или неметаллическую оболочку. Для передачи электрического тока служат металлические обладающие высокой электропроводностью проволоки; их называют жилами, более точно токопроводящими жилами. Чтобы токопроводящие жилы не касались одна другой, каждую из них изолируют. Скручивают все вместе они составляют основу кабеля, его сердечник. Наконец, для защиты кабеля от влияния окружающей среды служит сплошная оболочка. Многие кабели имеют поверх оболочки дополнительный защитный броневой покров.

Чем отличается провод от кабеля? Провод состоит либо из одной как голой, так и изолированной проволоки, либо из нескольких изолированных скрученных вместе жил. Провод, как правило, не предназначен для прокладки под водой и в земле, чем он и принципиально отличается от кабеля. Для защиты от внешних воздействий могут служить легкая, неметаллическая оболочка, обмотка или оплетка из волокнистых материалов: хлопчатобумажной пряжи, шелковой нити, синтетических волокон. Разумеется длительное время она не могла предохранять изоляцию от влаги.

Исходя из этого, мы можем сказать, что Шиллингом был изобретен не кабель, провод.

Шиллинг, вероятно, первый применил в качестве изоляционного материала эластичную смолу каучук ,- начав с пропитки шелковой изоляции жил и защитной обмотки каучуковым соком. В дальнейшем судя по записям самого
Шиллинга, он поверх шелковой изоляции накладывая вручную (магнитного способа еще не было) сырую невулканизированную каучуковую массу. Каучук того времени слабо предохранял изоляцию от увлажнения. При повышении температуры в летнее время он терял свои свойства, размягчался, становился липким, клейким, текучим. Применялся и другой способ. Проволоку, обмотанную пряжей, пропитывали в нагретом масле, содержащей пчелиный воск, сало, смолу и другие компоненты, например битум, льняное масло ( испытывались различные смеси), после чего вторично обматывали пряжей и обматывали массой

В 1840 г. Уитстоном было продолжена в Англии телеграфная линия длиной в
30 км. в чугунных трубах. Были предложения вместо стальных использовать асфальтовые или глиняные трубы и прокладывать их на глубине 0,9 м.

Б.С. Якоби 1841 г., прокладывая линию между Зимним дворцом и зданием главного штаба в Петербурге, использовал токопроводящие жилы из обоженной мягкой медной проволоки диаметром 3 мм. Они изолировались путем обмотки хлопчатобумажной пряжей в два слоя с последующей пропиткой специальной мастикой из воска, сала и смолы хвойных деревьев- канифоли. Изолированные жилы затягивались в последовательно соединенные узкие гильзы. Первый опыт оказался неудачным, гильзы не защищали изоляцию от влаги.

Стремясь уменьшить утечку тока, Б.С. Якоби принял оригинальное решение- он выбрал стеклянные трубы. Но и этот опыт оказался неудачным вследствие хрупкости.

В Англии была проложена подземная линия в деревянных пропитанных креозотом брусках, в которых были выдолблены канавки прямоугольной формы.
Желоба вмещали до 5-10 проводов и ложили деревянную крышку, а позднее закрывались стальной оцинкованной пластиной. На замощенных улицах города провода протягивались в трехдюймовых трубах газопровода

В Париже в 1855-1857 гг. был опробован следующий вид подземной прокладки.
Десять голых проволок в траншее глубиной 1,2 и шириной 0,9 м. Туго натягивались на длине 60-80 м. Их положение фиксировалось посредством железных гребенок с зазором между зубьями в 2,5 см. Дно траншеи застилалось плотной бумагой, ее стенки укреплялись досками и в ней периодически устанавливались вертикальные бруски. Полученная таким образом форма заливалась из 65% асфальта и 35% промытого гравия. Когда залитая масса отвердевала, железные гребенки и доски извлекались наружу и оставались изолированные одна от другой жилы. Любопытно, что в качестве токопроводящих жил использовалась не медная, а стальная оцинкованная проволока диаметром 4 мм. Изоляцией служила хлопчатобумажная пряжа, пропитанная лаком на основе смолы «шеллак».

Занимательной кабельной техникой можно назвать описание изготовления и прокладки 25-километрового подземного участка Алипур-Раджхат телеграфной линии Калькутта-Кедгери в Индии. Для изготовления токопроводящих жил были взяты стальные прутки длиной 4 м. и диаметром 9,6 мм. Каждый пруток закреплялся на бамбуковых шестах высотой 0,9м и обматывались в ручную узкими (шириной 6,3 мм) лентами пропитанного мадрасского полотна, наложенными во взаимно противоположных направлениях подобно хирургической повязке, так что верхний виток ленты перекрывал нижний на половину его ширины. Смола для пропитки приготавливалась таким способом, что не затвердевала в холодном состоянии. Руководитель прокладки линии директор
Ост-Индской телеграфной компании О. Шоннеси считал, что подобная четырехслойная изоляция «защищает от воды и грязи, не боится червей и насекомых». Двадцать индийцев изолировали в день 600м. прутков.
Следовательно, производительность одного человека составляет 30 м в день.
Современные изолировочные машины накладывают на медную проволоку диаметром
0,5-0,7 мм. двухслойную обмотку из бумажных лент такой же, как в индийских проводах, ширины скоростью 30 м/мин. При этом одна работница обслуживает 4-
6 машин.

По 15 изолированных прутков сваривались последовательно, образуя 60- метровый отрезок, и пучками по 10 штук доставлялись на слонах к месту прокладки. Механической защитой пучка проводов служили черепицы полуцилиндрической формы, накладываемые одна на другую. Образованный таким образом черепичный желоб после прокладки проводов заполняли смесью из трех весовых частей песка и одной части смолы. Песок тщательно очищали от загрязнений, промывали для удаления глины и солей и, наконец, высушивали на железном листе, нагреваемом пламенем. Песок смешивался со смолой в железном котле, подогреваемом на костре. По мере расплавления смолы смесь перемешивали, а затем черпаком на длинной ручке заливали в отверстие черепичного желоба. После заливки и охлаждения массы траншею с проводом засыпали глиной, утрамбовывали и поверхность ее выравнивали.

Вернемся к Б.С Якоби. В период использования стеклянных трубок, он заметил, что каучуковые соединительные втулки на линии 1842 г. хорошо сохранились. Медные проволоки для новой линии обматывались двумя слоями узкой каучуковой ленты. Изолированные каучуком провода зарывались в землю на глубину 0,5 м без каких-либо защитных труб. Но и этот способ оказался не надежным.

Так была проиграна кабелями их первая битва за существование. Впрочем, проиграна временно и не полностью. Парадоксально, но факт: свой плацдарм кабели сумели отстоять не на земле, а … в воде

II.Морские кабели.

В 1735 году французские ученые во время экспедиции в Южную Америку обратили внимание на сок пятнистых деревьев, который получали, делая надрезы на коре. Этим соком покрывали пироги, и они становились непроницаемы для воды. Древесное молоко на воздухе быстро сгущалось и темнело, превращаясь в твердые эластичные комочки.

Со временем в Европу стали завозить готовые каучуковые изделия-гелогии, бутылки. Однако как доставить сок, что бы использовать его на листе, ни кто не знал. Лишь в 1819г.

шотландский химик Ч. Макинтош растворил каучуковую смолу, применив каменноугольное масло «нафта»- отход при переработке каменного угля в светильный газ. Вскоре были найдены и другие растворители, в частности скипидар. Привезенный из Бразилии каучук, затвердевший в дороге, превращали снова в сок, который использовался для пропитки и покрытия тканей.

Заинтересовались новым материалом и электротехники. Но оказалось, что каучук плохо переносит колебания температуру.