...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь - Попов Георгий Леонтьевич (онлайн книга без txt) 📗
Вечная мерзлота — не единственная "смертельная" опасность для "медной магистрали". Знаете ли вы, как часто на земле бывают грозы? Ежедневно до 45 тыс. гроз! И 8 млн раз сверкает молния!
Известно, что воздух — плохой проводник электричества. Поэтому молния чаще всего ударяет в какой-либо высокий предмет, а также в металлические предметы, которые хорошо проводят электрический ток. Во все времена удары молнии приносили много бед людям. Сила атмосферных разрядов буквально поражает воображение. Ток в молнии может достигать сотен тысяч ампер (в обычной электрической лампе он не превышает 0,5 А). Во время разряда воздух в молниевом канале разогревается до 30000 °C (температура на Солнце — в 5 раз меньше!).
Не обходит молния стороной и кабель, особенно в районах интенсивной грозовой деятельности. Попадая прямо в кабель, молния может разорвать ленточную броню, расплавить свинцовую оболочку, обуглить изоляцию, наконец, просто испепелить куски кабеля. При этом "очаги поражения" можно обнаружить не только в месте удара молнии, но и на значительном расстоянии — до десятка километров в каждую сторону от места удара молнии в кабель. Поистине — грозная стихия. Известны случаи, когда молния "била" не непосредственно в кабель, а в землю на значительном расстоянии от него, и все же кабель повреждался: возникала могучая электрическая дуга, которая и служила причиной повреждения.
С давних пор люди пытаются защитить себя от молнии.
В мифологии существует легенда о том, как древнеримский языческий бог полей и лесов козлоногий Фавн научил второго царя Рима Пуму Помиилия искусству отводить гнев громовержца Юпитера от храмовых кровель. У дверей храмов ставили высокие шесты, обитые медью. Их сверкающие вершины притягивали стрелы Юпитера, ибо сами имели сходство с огнем, и грозные молнии спокойно уходили по металлу в землю, не причиняя вреда строениям. Но затем богиня памяти Мнемозина заставила людей забыть, зачем им нужны дорогие шесты, окованные медью, перед зданиями дворцов и храмов.
Такова легенда. Но только ли легенда? В истории культуры сохранились сведения, что свыше 3 000 лет назад в Древнем Египте у храмов стояли высокие мачты, обитые медью. Такие же мачты стояли и около знаменитого храма царя Соломона в Иерусалиме. Просуществовав тысячу лет, он ни разу не был поврежден молнией, хотя находился в месте, которое известно частыми грозами.
Но прошли века, и в мракобесной средневековой Европе умение людей отводить молнию было предано забвению. Лишь в середине XVIII в. громоотвод был заново изобретен американским ученым Б. Франклином.
В наши дни ни одно строение не обходится без громоотвода (а, может, правильнее — молниеотвода?). А как же кабель? Кабель тоже снабжают своеобразным молниеотводом. Им служит медный или стальной трос, прокладываемый в земле над кабелем и отводящий токи молнии в землю. "От греха подальше", — говорят в шутку связисты. Применяют и другие меры, чтобы защитить кабель от ударов молнии. Но увы… Статистика повреждения кабелей во время грозы неумолимо свидетельствует о том, что не до конца еще научился человек побеждать силы природы. Да, нелегко битам путешествовать по "медным рельсам", когда повсюду опасности и препятствия!
Вы решили проехать по городу на трамвае? Из его окон не разглядеть городские кабельные трассы, они скрыты от взоров, располагаются глубоко в земле, в подземной канализации. Только наметанный глаз обратит внимание на множество обозначенных крышками кабельных колодцев, в которых соединяются нити различных кабелей.
Трамвай и кабель… Казалось бы, между ними не существует никакой связи. Между тем именно трамвай является "злейшим врагом" городских кабелей связи. Также, как и электровоз — для междугородных кабелей. В эту "компанию" следует зачислить и метрополитен.
Катит по рельсам трамвай… "Дорога Трама" (Tram’s Way — так называли первый рельсовый путь, построенный английским инженером Дж. Утрамом) причудливой лентой извивается по городу, встречаясь много раз на пути с подземными коммуникациями. В их числе и кабели связи. Постоянный ток, вращающий электромотор трамвая (он поступает из контактной сети через дугу трамвая), "отработав", возвращается по рельсам к тяговой подстанции (с тем чтобы снова попасть в контактную сеть). Однако часть токов растекается с рельсов в землю (вспомните, рельсы не так уж тщательно изолированы от земли). Эти токи блуждают в земле (их так и называют — блуждающие), проникая в металлическую оболочку или броневой покров кабеля, если поверх оболочки наложена броня. В тех местах, где блуждающие токи втекают в кабель, не происходит ничего страшного. Зато там, где токи вытекают из кабеля, они разрушают его, унося с собой в землю частицы металла. Так творят эти "бродяги" свое черное дело. В местах повреждения образуются углубления, а иногда и дыры.
Катит по рельсам трамвай. Мчится по рельсам электровоз. Гремит, несется по рельсам голубой экспресс метрополитена. И все они "уносят с собой" частицы металла из оболочки или брони кабеля. И "уносят" немало! Так, ток в 1 А, стекая со свинцовой оболочки кабеля, может разрушить в течение года 35–36 кг свинца, а со стальной брони — до десятка килограмм стали. Увы, за преступления подобного рода некому предъявить обвинение.
Процесс разрушения кабеля блуждающими токами называется электрокоррозией. Конечно же, с ней, как и с любым другим нежелательным явлением, борются. Для предотвращения коррозии кабель в наиболее "опасных" местах соединяют проводом с рельсами, чтобы блуждающие токи не стекали в землю, а уходили снова в рельсы; подключают к кабелю так называемый протектор — цилиндр из легко разрушающихся сплавов (токи, перетекая на этот цилиндр, уносят металл из него, а не из кабеля); компенсируют стекающие с кабеля токи встречным током от специальной малогабаритной электрической станции.
Не слишком ли дорогой ценой приходится расплачиваться за то, чтобы биты благополучно достигли конечной цели своего путешествия? Затрачиваются немалые средства на проектирование "медной магистрали" (а оно включает в себя и изыскательские работы по выбору будущей трассы кабеля, которые проводятся зачастую в нелегких условиях: труднопроходимая тайга, топкие болота и т. п.). Кабельным заводам приходится изготавливать поистине "драгоценную" продукцию (1 км междугородного кабеля стоит не менее тысячи рублей, а протяженность магистрали может составлять тысячи километров). Строительные организации выполняют дорогостоящие работы по сооружению магистрали. Построенную кабельную магистраль нужно обслуживать. Для этого создают огромный штат работников, "населяющий" многочисленные эксплуатационные предприятия и организации.
Кабель "капризен" в эксплуатации. Его "рвет" на куски вечная мерзлота, "испепеляет" молния, "съедает" коррозия. Еще один "вечный враг" кабеля — влага. Проникая в кабель, она ухудшает изоляцию проводников. Чтобы поставить заслон на ее пути, приходится нагнетать в кабель газ под избыточным давлением, а для этого нужны компрессоры, газопроводы и прочее специальное оборудование. На кабель влияют электромагнитные поля радиостанций, линий электропередач, электрифицированных железных дорог. Симметричные пары в кабеле сами оказывают такое же влияние друг на друга.
На изготовление "медных рельсов" расходуется один из самых дефицитных металлов — медь, запасы которой в природе весьма ограничены. Любопытные данные приводит Д.Л. Шарле: во всем мире уже "закопано" в землю около 15 млн т меди, а добывается ее во всех странах капиталистического мира лишь 7–7,5 млн т в год. А ведь медь идет не только на производство кабелей связи.
Шли годы. Проходили десятилетия. Уже минуло столетие, но по-прежнему кабели связи — подземные и подводные, речные и морские, городские и междугородные — продолжают подобно паутине опутывать нашу планету. И по-прежнему биты продолжают свои путешествия по "медным рельсам"!
