CAVO
CAVO (fr. cable; sp. cable; ted. Kabel; ingl. cable)
Per cavo s'intende, genericamente, qualunque tipo di grossa corda, che si adopera per lo più sulle navi. Per la fabbricazione e i principali usi dei cavi, v. canapa e corda. Degli usi navali si tratta alla voce attrezzatura navale. Per cavo aereo: v. teleferica; per cavo per ponti sospesi: v. ponte.
Cavo elettrico.
Chiamasi cavo elettrico un conduttore elettrico ricoperto di sostanza isolante e munito di rivestimento protettivo, destinato alla trasmissione delle correnti elettriche. In esso si distinguono tre parti essenziali: a) il conduttore; b) l'isolante; c) il rivestimento.
Il conduttore può essere unico, nel qual caso si avrà un cavo unipolare. Quando i conduttori riuniti sotto lo stesso rivestimento sono più d'uno, si ha un cavo multiplo. Ogni conduttore munito del suo isolante costituisce un'anima del cavo. In particolare un cavo a tre conduttori si chiama cavo tripolare (fig.1), e se usato per la trasmissione di correnti alternate trifasiche, cavo trifase. Normalmente i conduttori sono di rame elettrolitico ricotto, e possono essere formati da un solo filo cilindrico o da molti fili cordati insieme. così da conferire al conduttore maggiore flessibilità a parità di sezione. Generalmente le corde hanno formazioni regolari, sono costituite cioè da un filo centrale intorno a cui sono avvolte ad elica successive corone di 6, 12, 18, ecc. fili uguali di diametro. Il senso di avvolgimento di esse è alternativamente destrorso e sinistrorse.
L'isolante (dielettrico) che ricopre il conduttore può essere costituito da gomma, di solito mescolata ad altri ingredienti, o da guttaperca, o da miscele a base di bitumi, o da strati di carta impregnata di miscele oleo-resinose, o da strati di carta separati fra di loro da uno strato d'aria. La natura e lo spessore dell'isolante sono in relazione all'uso al quale è destinato il cavo.
Il rivestimento protettivo può essere costituito da treccia o spirale di cotone impregnato o no di materiale isolante, o da un semplice tubo di piombo applicato sull'isolante, o da un'armatura di ferro, o da un tubo di piombo combinato con l'armatura in ferro. Il piombo presenta la caratteristica d'essere impermeabile, pur essendo abbastanza flessibile; non ha però sufficiente resistenza meccanica. Esso viene applicato per trafilatura a caldo e sotto f0rtissima pressione, mediante le presse a piombo (fig. 2). Lo spessore del tubo varia da una frazione di millimetro fino a mm. 3 e più. Il piombo che si usa è commercialmente puro; in certi casi, perché risulti più duro, è legato con piccole percentuali di altri metalli (stagno, antimonio, cadmio, magnesio).
Quando sia necessaria una protezione meccanica più robusta si ricorre all'armatura con fili o nastri di ferro o d'acciaio (cavo armato). L'armatura con fili di ferro o d'acciaio viene usata specialmente quando il cavo debba avere notevole resistenza alla trazione, o quando il diametro esterno del cavo è così piccolo da scartare l'uso del nastro d'acciaio. Questa armatura è costituita da una corona di fili di ferro o d'acciaio a sezione circolare o poligonale avvolti con passo lungo sul cavo, previa interposizione d'una imbottitura di iuta catramata. Invece l'armatura viene formata con nastri di ferro quando ha soprattu̇tto lo scopo di proteggere il piombo del cavo da urti o abrasioni, come è il caso per i cavi interrati. Sul piombo viene prima applicata un'imbottitura di iuta e su questa si avvolgono a spirale i due nastri; le spirali sono un poco distanziate, e tali che un nastro ricopra gli intervalli lasciati scoperti dall'altro. L'armatura è protetta con fasciatura esterna di iuta catramata.
Per la loro funzione si debbono distinguere i cavi in due grandi categorie: i cavi per energia, destinati alla trasmissione di potenza elettrica usabile per scopi meccanici o termici (forza motrice, luce, riscaldamento), e i cavi telegrafici e telefonici, destinati alla trasmissione di correnti deboli quali sono quelle che si usano nella telefonia e telegrafia; le due categorie differiscono nella costruzione dell'anima, ma sono uguali nel rivestimento esterno. D'altra parte, a seconda dell'ambiente in cui vengono installati, i cavi possono essere aerei, sotterranei, o subacquei.
Cavi per energia. - I cavi di questa categoria sono caratterizzati dal fatto che i fattori che compongono la potenza elettrica da trasportare (intensità e tensione) hanno sempre valori notevoli dovendo la potenza essere usata nelle sue svariate forme di utilizzazione meccanica o termica.
La sezione dei conduttori, in relazione con l'intensità delle correnti da trasportare, può variare da circa 1 mmq. fino a 300-400 mmq. per i cavi tripolari e fino a 1000 mmq. per i cavi unipolari con un'intensità per millimetro quadrato che varia da un massimo di 6÷8 ampère circa nei cavi unipolari a piccole sezioni, fino a un minimo di 1 ampère e meno in quelli tripolari a grosse sezioni. La tensione di esercizio varia da qualche decina di volt fino a 70÷80 mila volt, e per alcuni tipi di cavo di più recente costruzione fino a 132 mila volt. Si chiamano generalmente cavi a bassa tensione quelli per tensioni fino a 1000 volt; a media tensione fino a 10.000 volt; ad alta tensione fin verso i 30 mila volt; oltre i 30.000 volt i cavi si chiamano ad altissima tensione.
La sezione dei conduttori può assumere diverse forme; la più comune è quella rotonda nei cavi multipli e con tensioni modeste; per ridurre le dimensioni complessive e quindi il costo del cavo, si dà talvolta ai conduttori la forma di settori di cerchio (cavi settorali; fig. 3), oppure si sovrappone a un conduttore rotondo centrale, già coperto del suo isolante, un altro conduttore in forma di corona circolare concetrica, debitamente isolata (cavo concentrico). Questo tipo di cavo è usato solo per correnti continue o monofasi a basso voltaggio. Come materiale isolante si usa la gomma in generale pura, ma mescolata con un certo numero d'ingredienti minerali e con un determinato quantitativo di zolfo necessario per la vulcanizzazione, per modificarne opportunamente le proprietà meccaniche ed elettriche. L'applicazione della gomma sul conduttore si può fare in tre modi diversi: il primo consiste nel formare un tubo di gomma sul rame mediante una trafila a caldo (applicazione a trafila; fig. 4). Un secondo metodo consiste nel pressare il conduttore di rame fra due nastri di gomma, che vengono a saldarsi insieme lungo due generatrici diametralmente opposte; la pressione necessaria per la saldatura viene esercitata da due dischi, fra cui scorre il conduttore; l'eccesso di nastro lungo le saldature viene tagliato via (applicazione a dischi; fig. 5). Il terzo metodo consiste nell'avvolgere sul conduttore un nastro di gomma a spirale. Dopo l'applicazione, il conduttore viene portato alla vulcanizzazione che modifica, migliorandole e stabilizzandole, le qualità meccaniche della gomma. Nei cavi multipli le anime così isolate vengono intrecciate fra loro ad elica con riempitivi di iuta o di carta per ottenere una sezione rotonda, e quindi fasciate con nastri tessili. Sul complesso delle anime viene applicato il tubo di piombo.
Invece della gomma si possono usare come isolanti sostanze bituminose, opportunamente vulcanizzate; rispetto alla gomma sono più economiche, ma sono adoperate solo in casi speciali.
I cavi isolati in gomma sono molto usati per le basse tensioni e per le installazioni interne, dove è necessaria una grande flessibilità, e là dove è necessario preservare il conduttore da una permanente umidità, come a bordo delle navi. La gomma viene usata anche in alcuni cavi subacquei di modesta lunghezza. Il tipo di isolante di gran lunga più usato nei cavi per energia è però la carta impregnata. Si usa carta di cellulosa pura, tagliata in nastri che vengono avvolti ad elica sul conduttore.
Nei cavi multipli, le varie anime isolate vengono intrecciate fra loro insieme con riempitivi di . carta per evitare spazî vuoti fra le anime; sul complesso così ottenuto viene applicato un altro strato di carta detto cintura (ingl. belt). Lo spessore della cintura è di solito eguale allo spessore dell'isolante di ogni anima.
Il cavo viene successivamente essiccato nel vuoto e a caldo entro speciali vasche; dopo di che nelle vasche viene immessa una miscela isolante a base di resine e di olî minerali che impregna la carta e riempie gli spazî vuoti fra i singoli strati. Per impedire che la miscela isolante scoli dal cavo, oppure che questo, isolato con carta, assorba di nuovo aria e umidità appena tolto dalle vasche, il cavo è portato alle presse che vi applicano il tubo di piombo. Cavi così costruiti sono impiegati per le basse, medie e alte tensioni, fino a 60.000 volt. Per tensioni più elevate si sono studiati cavi di tipo speciale.
Molto usati attualmente, entro i limiti da 25.000 volt a 60.000 volt tra le fasi, sono i cavi con schermo metallico: in essi sopra ogni anima isolata del cavo è avvolto strettamente un nastro metallico collegato al piombo. Le superficie metalliche collegate a terra assumono il potenziale zero e agiscono come schermi elettrostatici. Così la distribuzione del gradiente del potenziale nel dielettrico risulta più regolare, e tale da sollecitare più favorevolmente il dielettrico stesso; inoltre i riempitivi, che per loro natura costituiscono un isolante meno compatto e perciò meno sicuro, sono sottratti all'azione del campo elettrico e hanno una funzione puramente meccanica. Uguale vantaggio si ottiene ricorrendo ai cavi multipli; questi sono formati da più cavi unipolari e schermati, ognuno dei quali sia rivestito da un tubo di piombo, cordati insieme.
Per tensioni notevolmente superiori è necessario ricorrere a un tipo più recente, quello dei cavi a respirazione d'olio. Essi hanno la carta impregnata non di miscela oleo-resinosa, ma d'olio minerale fluido e posseggono per tutta la loro lunghezza dei canali ripieni dello stesso olio, comunicanti, a opportuni intervalli, con serbatoi di alimentazione a parete elastica. La fig. 6 mostra un cavo unipolare di questo tipo; il conduttore è ottenuto avvolgendo i fili di rame sopra un'elica metallica: all'interno di questa si ha appunto il canale per l'olio. Durante il riscaldamento del cavo, prodotto dal passaggio della corrente, l'olio si dilata e, percorrendo i canali, va a raccogliersi nei serbatoi; invece, durante il raffreddamento, l'olio del cavo si contrae e ne richiama altro dai serbatoi di alimentazione. Si ha quindi, in conseguenza delle oscillazioni della temperatura, una respirazione d'olio da parte del cavo, il quale rimane permanentemente bene impregnato, senza che vi sia il pericolo di sfiancare il tubo di piombo per la pressione interna, né il pericolo di penetrazione d'aria o d'umidità dall'esterno, o formazione di spazî vuoti nell'isolante del cavo. Un'installazione di tali cavi, completata con giunti di tipo opportuno che suddividono in tratti di data lunghezza i canali per l'olio, ha permesso d'elevare a valori altissimi (fino a 132 mila volt in sistema trifase) la tensione d'esercizio dei cavi. Questo tipo di cavo è d'invenzione prettamente italiana, ed è entrato nell'uso mondiale.
Numerose prove elettriche accompagnano le varie fasi della fabbricazione a titolo di controllo. Le più interessanti sono le prove di tensione, di bruciatura e di ionizzazione.
Cavi telefonici e telegrafici. - Si distinguon0 per il fatto che le correnti da trasportare e le tensioni usate hanno sempre valori molto bassi; l'energia non è trasmessa in modo continuo, ma ha il carattere di impulsi che vengono lanciati successivamente nel cavo. Il conduttore è formato in generale da un solo filo di piccolo diametro (da 3/10 a 15/10 di mm.); si possono avere però molti conduttori (sino a 2500 circa) nello stesso cavo (v. figura 7).
Dal punto di vista dell'isolamento distinguiamo i cavi con carta e aria (tipo Patterson) e i cavi di carta impregnata, i primi specialmente usati per cavi telegrafici e telefonici, i secondi per cavi telegrafici o di segnalazione, con tensioni relativamente elevate.
I più largamente diffusi sono i cavi isolati con carta e aria. In essi ogni conduttore è avvolto con uno o due nastri di carta, ma non strettamente, per modo che rimanga fra il conduttore e la carta uno strato di aria. Due conduttori, intrecciati a spirale, formano una coppia e servono al circuito, andata e ritorno, d'un utente. In un cavo può essere contenuto un vario numero di coppie, fino a 1250, disposte in corone concentriche. Sull'insieme, previa fasciatu̇ra con uno o più nastri di carta, avvolti alla loro volta da un nastro di tela, e accurata essiccazione in stufa, è applicato il tubo di piombo, e poi eventualmente l'armatura di protezione.
La capacità elettrostatica d'un conduttore risulta assai piccola in questi cavi, dato il valore minimo della costante dielettrica dell'aria, il che appunto si richiede, onde ottenere nella linea telefonica una costante di attenuazione piccola per quanto possibile, per poter allungare al massimo la distanza di trasmissione. Allo stesso intento conviene diminuire la resistenza ohmica del conduttore per quanto economicamente possibile, e aumentare l'induttanza. Un grande aumento dell'induttanza della linea si ottiene o in modo discontinuo, con bobine induttive, dette bobine Pupin, inserite in circuito a determinate distanze, oppure in modo continuo col metodo Krarup, avvolgendo sui conduttori nudi, per tutta la loro lunghezza, prima dell'applicazione dell'isolante, una o più spiraline di metallo magnetico, per lo più di ferro.
Questi perfezionamenti, accoppiati all'uso di amplificatori termoionici, hanno consentito di prolungare notevolmente le distanze di trasmissione. I cavi usati per queste lunghissime trasmissioni sono formati in generale a bicoppie e cioe: due coppie vengono cordate fra loro ad elica in modo da formare un gruppo di 4 conduttori, che si chiama "bicoppia". Ogni bicoppia permette tre differenti comunicazioni telefoniche contemporanee. Per il funzionamento contemporaneo dei varî circuiti, senza mutui disturbi per induzioni (incrocio di conversazioni), occorre che le caratteristiche elettriche dei singoli conduttori siano, oltre che uniformi lungo la linea, perfettamente bilanciate fra loro. Per questa ragione la fabbricazione dei cavi telefonici a bicoppie esige grande uniformità nei materiali, e una serie di delicate misure elettriche su ogni coppia del cavo. Nei cavi isolati in carta ed aria, l'isolamento fra conduttori ha sempre un valore molto elevato; invece è bassa la rigidità dielettrica, causa la presenza dell'aria che, sotto tensione, si ionizza e diventa conduttrice; quando vi è pericolo che i conduttori d'un cavo possano essere soggetti a sovratensione, provocata, per esempio, dall'induzione di un cavo per energia con percorso parallelo, è preferibile ricorrere ai cavi telefonici o telegrafici isolati in carta impregnata. In questi cavi ogni conduttore è isolato con due o pïù nastri di carta avvolti strettamente sul conduttore, in modo da non lasciare spazio di aria; il fascio dei conduttori viene essiccato nel vuoto e impregnato di miscela isolante, come un ordinario cavo per energia. La capacità d'un conduttore in questi cavi risulta più elevata, circa il doppio del corrispondente cavo in carta e aria. La costante di attenuazione perciò è più forte, talché non si possono installare linee molto lunghe di cavi in carta impregnata.
Cavo telegrafico militare. - Per i collegamenti telegrafici campali delle grandi unità (armate, corpi d'armata, e talvolta anche divisioni) fin dal periodo prebellico venne adottato un tipo di cavo, detto cordoncino telegrafico volante, per il suo speciale rivestimento protettivo e isolante, che ne consente la posa con una relativa celerità. Esso è costituito da una treccia di 12 fili di mm. 0,4 ognuno di rame stagnato, rivestita di una spirale di seta e di quattro altri strati alternati di gomma pura e mista, più uno strato di tela vulcanizzata e una intrecciatura di protezione di cotone imbevuta di vernice isolante. Il diametro esterno è di 5 mm. e il suo peso è di 40 kg. per km. La velocità media di stendimento in terreno piano, lungo strade con siepi e alberi, è di 3÷4 km. all'ora. Questo cavo, oltre che per i collegamenti telegrafici, viene pure adoperato con grande vantaggio per i collegamenti telefonici campali di pertinenza delle compagnie telegrafisti del genio, fino ai comandi di reggimento. Quando la posa è effettuata in condizioni normali, una linea a doppio filo assicura una corrispondenza telefonica forte e chiara sino a una distanza massima di 35 km.
Cavo telegrafico sottomarino. - Notizie storiche. - I primi tentativi per installare cavi telegrafici sottomarini furono fatti dal prof. Soemmering in Russia sul principio del sec. XIX. Verso il 1840 O'Shangnessy a Calcutta e Wheatstone in Inghilterra fecero esperienze di trasmissione subacquea servendosi di fili isolati mediante canapa incatramata. Nel 1843 Morse lanciava l'idea di riunire l'America con l'Inghilterra. Nel 1845 il Cornell immergeva nell'Hudson un cavo con due conduttori, isolati con caucciù e protetti da tubi di piombo. Nel 1848 Armstrong posò un cavo in guttaperca. Contemporaneamente il Siemens posava dei fili in guttaperca nel porto di Kiel. Nel 1850 venne posato un cavo Dover-Calais, con esito disgraziato, dal Brett. Nel 1851 fu posato ivi un altro cavo con esito felice. Seguirono i cavi Irlanda-Inghilterra (1852), Olanda-Inghilterra (1853), Dover-Ostenda (1853), Spezia-Corsica-Sardegna-Bona (1854-1856), Varna-Balaclava (1855). Nel 1856 si forma la "Atlantic Telegraph Company" per la posa d'un cavo atlantico. Nel 1858 il Niagara e l'Agamemnon si recano in mezzo all'Atlantico, giuntano il cavo che distendono l'uno verso Terranova e l'altro verso Valentia. Il cavo risultò difettoso e, pochi mesi dopo la posa, rimase inutilizzato. Ciò nonostante, negli anni immediatamente seguenti, cavi sottomarini erano distesi in tutti i mari europei. Nel 1865 si ebbe un grandioso, disgraziato tentativo di posa d'un cavo transatlantico con il Great Eastern, tentativo che fu ripreso nel 1866 con la stessa nave ed ebbe esito felice. Da allora l'industria dei cavi sottomarini non ebbe più limiti nelle sue realizzazioni. Nel 1886 la società italiana Pirelli iniziò in Italia la fabbricazione di cavi sottomarini destinati alle comunicazioni attraverso il Mediterraneo e il Mar Rosso. Nel 1924 essa ha eseguito la costruzione e la posa d'un cavo transatlantico Anzio-Capo Verde, e nel 1927 quella del cavo Anzio-Barcellona-Malaga. L'Italia, che alla fine del 1923 possedeva 3685 miglia nautiche di cavi sottomarini, nell'autunno 1930 aveva una rete di 15.561 miglia nautiche (fig. 8). Di questa rete, 11.755 miglia nautiche di cavo sono di proprietà della Compagnia italiana dei cavi telegrafici sottomarini (Italcable), e collegano direttamente l'Italia al Nord e al Sud America, alla Spagna, al Portogallo, al Belgio, ecc.
Descrizione. - Un cavo sottomarino è sempre costituito dalle seguenti parti: l'anima, destinata alla trasmissione dei segnali; l'imbottitura, l'armatura e il rivestimento esterno, che costituiscono la protezione dell'anima (fig. 9). L'anima comprende il conduttore e l'isolante. Il conduttore è sempre in rame ricotto, costituito da fili cordati in numero variabile da 7 a 12, o di diametro uguale, o con un filo più grosso centrale rivestito da fili più sottili. Oltre certe dimensioni, e in determinati tipi di cavo, il conduttore è formato da piattine avvolte ad elica intorno a un filo centrale. Il rame deve essere purissimo, non presentare tracce di altri metalli che ne aumenterebbero la resistenza elettrica e lo renderebbero fragile. Il diametro esterno del conduttore varia da mm. 2,44 a 6,03, e la resistenza elettrica alla temperatura del mare profondo (circa 2÷4 gradi centigradi in Oceano) varia in conseguenza da ohm 8,46 a ohm 1,00 per miglio nautico.
L'isolante è costituito da una miscela di varì tipi di guttaperca delle migliori qualità, applicata con uniforme spessore radiale intorno al conduttore. A 24 gradi centigradi una buona guttaperca ha una resislenza alla trazione di oltre 500 kg. per cm2, che si riduce del 25% a 45 gradi quando essa diventa plastica; a 120 gradi fonde. Di conseguenza, dopo la fabbricazione dell'anima, la guttaperca non deve mai sopportare una temperatura superiore ai 35 gradi centigradi. La resistenza elettrica della guttaperca aumenta con la pressione e, al contrario di quanto si verifica nei buoni conduttori, diminuisce con l'aumento della temperatura. La miscela viene applicata sul conduttore allo stato plastico, con apparati speciali, detti covering, formati da due tamburi giranti in senso inverso, che comprimono la miscela contro le trafile. Un apparato refrigerante consolida la miscela appena l'anima esce dalle covering, permettendo di avvolgerla senza deformarla sulle bobine. Su ogni bobina vengono avvolte circa 3 miglia nautiche d'anima. Fra i varî fili della corda di rame, fra questa e la guttaperca, e alcune volte fra i varî strati di guttaperca, è usata, come adesivo e riempitivo, una miscela di catrame vegetale - guttaperca e resina - detta chatterton. Il peso di guttaperca applicato sull'anima varia generalmente da 130 a 450 libbre per miglio nautico.
Protezione dell'anima. - La protezione è essenzialmente costituita da una imbottitura di filati di iuta, e da una armatura di fili di ferro o di acciaio. Prima di ricevere l'imbottitura, l'anima, se è destinata ad essere immersa in acque non molto profonde (se in mari freddi al di sotto di 2000 metri, a profondità anche maggiori se in mari più caldi, come per es. il Mediterraneo), viene ricoperta da un nastro di ottone sottile (1/10 di mm.), avvolto a spirale sopra un altro nastro di cotone tannato (imbevuto cioè in una soluzione di terra cattù), destinato a impedire qualsiasi azione chimica tra il metallo e la guttaperca. Sopra il nastro d'ottone viene avvolto un altro nastro di cotone imbevuto in ozokerite o altra miscela adesiva e preservativa. Il nastro d'ottone ha lo scopo di preservare la guttaperca da deterioramenti provocati da animaletti marini (teredo) che possono forarla e penetrare fino al conduttore. Nel caso in cui l'anima sia destinata agli approdi, dopo il rivestimento con un nastro d'ottone, essa viene ricoperta a mezzo di una pressa idraulica, con un tubo di piombo dello spessore di circa 1 millimetro.
Imbottitura. - Sull'anima rivestita in tal modo viene avvolto, in uno o più strati, del filato di iuta, destinato a riempire simmetricamente intorno all'anima tutto lo spazio compreso fra questa e i fili d'armatura, e a proteggerla, imbottendola, dall'armatura stessa. La quantità di iuta adoperata è in relazione al tipo di armatura, e sarà tanto maggiore quanto più rilevante sarà il diametro dei fili d'armatura. La iuta deve essere di ottima qualità, non cordata, e presentare allo stato naturale una definita resistenza alla tensione. Viene immunizzata contro i parassiti che pullulano nelle acque marine con prolungate immersioni in soluzione tannica calda e, quando è ancora umida, viene bobinata e avvolta a spirali sull'anima.
Armatura. - La mobilità dei cavi sul fondo a causa del moto ondoso del mare e delle correnti, le offese esterne per materiali o apparati di navi e galleggianti, dediti alla navigazione e alla pesca (ancore, reti, grappini, ecc.), sono cause che richiedono una protezione tanto più sensibile, quanto minore è la profondità d'immersione. La natura del fondo (roccioso, ghiaioso, sabbioso o fangoso), il suo andamento più o meno accidentato, il regime delle correnti determinano il tipo d'armatura. Di conseguenza si hanno armature da costa, intermedie e da fondo.
Se si devono raggiungere notevoli profondità, non sono necessarie misure contro le erosioni dovute al movimento del mare e contro le cause esterne, ma l'armatura deve invece conferire al cavo una rilevante resistenza alla trazione per sopportare i notevoli sforzi durante la posa, e, più ancora, durante il salpamento nell'eventualità di riparazioni. Mentre per i cavi da costa occorrono diametri notevoli dei tondini per resistere alle erosioni e al taglio, e quindi s'impone l'uso del ferro dolce, nel caso dei cavi da fondo si richiede minor peso di materiale, ma in compenso elevatissima resistenza alla trazione, e quindi acciaio. Si passa dai cavi da costa ai cavi da fondo usando tipi intermedî, dove, riducendo il diametro dei fili di ferro dei cavi da costa, si cerca di ottenere un miglioramento nella resistenza alla trazione, necessario per raggiungere profondità sempre più elevate. I fili di ferro e d'acciaio. zincati e catramati, sono applicati su̇ll'imbottitura con le armatrici.
Nei nuovi cavi caricati prende favore, anche per vantaggi di indole elettrica, la pratica di rivestire con filato di iuta catramata ogni filo di armatura. Naturalmente il costo del cavo è assai aumentato, ma l'efficienza dell'imbottitura è incomparabilmente superiore.
Conservazione e imbarco dei cavi sottomarini. - Il cavo, dopo fabbricato, viene colto in vasche di ferro o di muratura, contigue alle macchine armatrici. Dalle vasche, appoggiandosi su carrucole, il cavo viene direttamente filato sulle navi posacavi. Per questa ragione tutte le fabbriche in cui si armano i cavi sottomarini sorgono lungo le banchine dei porti marittimi o fluviali. Il passaggio da terra a bordo viene effettuato a mezzo di filovie.
Il cavo è sottoposto a continue prove d'isolamento, resistenza, capacità, ecc., dalla prima formazione dell'anima fino a 30 giorni dopo la posa.
Navi posacavi e per riparazioni. - Bisogna distinguere le "navi posacavi" propriamente dette (fig. 10), da quelle destinate alla riparazione. Le prime hanno per compito specífico l'esecuzione della posa, e debbono disporre d'un piccolo numero di vasche di grande capacità. Le seconde debbono invece avere un numero maggiore di vasche di minori dimensioni, dove i cavi possano essere distribuiti separatamente tipo per tipo. A seconda dei mari e delle profondità, variano le dimensioni delle navi per riparazioni. Le macchine di propulsione delle navi posacavi, anche più moderne, sono sempre due, a triplice o a quadrupìice espansione, capaci d'imprimere alla nave una velocità di navigazione di 12÷14 miglia orarie. In generale, nelle navi moderne, le vasche sono tutte situate a pruavia del locale macchine. Risultano così facilitate le operazioni di passaggio da vasca a vasca nel corso della posa, il passaggio del cavo dalle vasche alle macchine di posa e salpamento, viene assicurato un migliore equilibrio) nella nave man mano che le vasche stesse si esauriscono, ecc.
La forma caratteristica delle estremità permette di distinguere le navi posacavi da qualunque altra classe di bastimenti. Esse infatti sono costituite da due strutture che, spostandosi alla linea del dritto di proprio e a quella della ruota di poppa, si raccordano alla linea della coperta, in modo da terminare lo scafo con due robuste mensole che portano i puleggioni di prua e di pappa sui quali si svolge il cavo. Il puleggione di prua è sempre multiplo, a diverse pulegge indipendenti per permettere la sospensione delle due estremità d'un cavo, ed eventualmente anche quella di qualche fune di manovra.
Presso la macchina di posa, a poppa, e talvolta anche presso la macchina di salpamento a prua, è una cabina dove sono conservati tutti gli apparecchi per il controllo della posa stessa. Nel centro della nave (fig. 11) è installato un gabinetto elettrico fornito del ricco assortimento di apparati elettrici necessario per controllare la buona conservazione del cavo imbarcato e la regolare esecuzione delle operazioni di posa o di riparazione. La macchina di posa è costituita da due tamburi di diverso diametro. Su un tamburo s'avvolge il cavo in più spire prima di raggiungere il mare, sull'altro agiscono i freni che regolano la velocità della posa. Allo stesso asse comune dei due tamburi è collegato un potente argano a vapore per poter ricuperare il cavo filato o anche per poterlo filare alla velocità desiderata. In ausilio ai freni ad attrito sul tamburo, nelle macchine moderne sono disposti anche freni idraulici o aerodinamici automatici. Perfettamente analoga alla macchina di posa è la macchina di salpamento, installata a prua. A poppavia delle macchine di posa o a pruavia della macchina di salpamento è sistemato il dinamometro, che indica la tensione a cui il cavo è sottoposto. Ogni nave posacavi porta sempre in vasche o stive appositamente destinate una larga dotazione di cavi per grappinaggio e per manovra, di grappini, di boe di segnalazione, di ancore speciali (fig. 12), di materiale vario per l'esecuzione di particolari lavori a mare e sui cavi. I grappini, destinati ad afferrare il cavo, sonn di vario tipo a seconda del fondo su cui devono essere usati.
Posa dei cavi di approdo o di atterraggio. - La posa del cavo di approdo è fatta generalmente con appositi palloni (fig. 13) o altri galleggianO, che sostengono il cavo sino alla riva, venendo, fra questa e la nave, distese in precedenza delle robustissime funi di manovra (cavi di manilla e acciaio), in modo da stabilire un vero e proprio va e vieni fra la nave e la terra. A posa ultimata, quando la testa del cavo ha raggiunto il casotto, si tolgono i galleggianti e il cavo scende sul fondo.
I casotti di approdo servono per stabilire la giunzione dei cavi sottomarini alle linee di collegamento con le stazioni terrestri. È necessario che non solo durante la posa, ma anche in occasione di qualsiasi incidente sul cavo questo possa essere isolato da ogni altro collegamento e verificato indipendentemente. Perciò ai casotti di approdo si hanno in generale tutte le sistemazioni e gli apparecchi necessarî per l'esecuzione di misure e per il controllo delle caratteristiche elettriche del cavo.
Posa in alto mare. - Posata la testa d'approdo, la nave salpa e si mette in rotta. Il cavo esce dalle vasche e, passando attraverso apposite guide, si avvolge sul tamburo della macchina di posa, da qui passa al dinamometro, poi alla puleggia di poppa, da cui scende in mare a una velocità variabile secondo la profondità del fondo e la velocità della nave, sino a un massimo di 8 miglia orarie.
La tensione del cavo è regolata mediante i freni della macchina di posa, secondo le- indicazioni fornite dal dinamometro che la misura, e dall'indicatore d'imbando, in modo da filare, oltre alla lunghezza corrispondente al percorso della nave, anche l'eccesso (imbando) necessario per mantenere la tensione entro i limiti opportuni per non deformare il cavo, per seguire le accidentalità del fondo, per consentire l'eventuale ricupero del cavo. L'indicatore d'imbando è un contatore collegato a un filo d'acciaio che viene posato simultaneamente al cavo, ma a tensione massima, in modo da svolgersi esattamente con la stessa velocità della nave, il cui cammino è quindi misurato dalla lunghezza del filo stesso. Un analogo contatore è collegato alla macchina di posa per misurare la lunghezza del cavo che viene posato. Le indicazioni simultanee dei due contatori dànno l'esatta conoscenza dell'imbando.
La legge per la regolazione dei freni della macchina di posa è dovuta agli studî di lord Kelvin (1855) e di Werner Siemens (1877), ed è fondata sull'ipotesi che a regime normale la discesa del cavo si possa considerare come risultante di due movimenti uniformi: quello di rimorchio del cavo da parte della nave alla velocità di questa e quello di scorrimento del cavo lungo il suo asse alla velocità leggermente superiore determinata dall'imbando.
La considerazione dell'equilibrio dinamico nei due movimenti impone la conoscenza delle resistenze di attrito incontrate dal cavo nel suo movimento lungo l'asse, e in una direzione perpendicolare all'asse stesso.
Esperienze fatte dal Longridge e dal Brooks sin dal 1851 hanno accertato che l'una è proporzionale alla velocità, l'altra al quadrato della velocità, a seconda delle costanti che variano con i tipi di cavo, e che ogni casa costruttrice determina in base alla sua pratica esperienza. Si arriva così a due equazioni distinte, una fra le componenti del peso unitario del cavo e la reazione nel senso normale all'asse del cavo, l'altra fra la componente del peso, la reazione lungo l'asse del cavo e la tensione di ritenuta unitaria applicata a mezzo della macchina di posa.
Con l'uso degli scandagli acustici, come p. es. quelli dell'Hughes e del Boehm, o ultrasonori come quelli del Langevin, la profondità a cui si posa il cavo è conosciuta molto tempo prima che il cavo effettivamente raggiunga il fondo. È così permesso di regolare la velocità della nave, la tensione del cavo e l'imbando, in relazione alle esigenze meccaniche della posa, all'andamento effettivo del fondo e alle eventualità di ricupero.
Caratteristiche elettriche dei cavi. - La capacità e la resistenza d'un cavo definiscono con il loro prodotto la costante di tempo: KR. Dette k e r la capacità e la resistenza per miglio nautico, l la lunghezza del cavo, K e R la capacità e la resistenza totale del cavo stesso, avremo:
Se invece di misurare i successivi intervalli di tempo in secondi dall'inizio dell'invio della corrente da un'estremità del cavo all'arrivo all'altra estremità, i detti intervalli di tempo t si misurano in frazioni
di secondo, si può calcolare il rapporto fra la corrente trasmessa Cr, lanciata da un'estremità, e la corrente ricevuta Cs all'altra estremità del cavo stesso messo a terra, con la formula (lord Kelvin):
Questa formula è valida solo nel caso di cavo non collegato ad apparati, con perfetto isolamento, e libero da qualsiasi induttanza.
La relazione predetta è generale, può essere espressa in curva, e vale per qualsiasi cavo che abbia le caratteristiche suddette (fig. 14). Per trovare il tempo t necessario per ricevere su un cavo di costante KR, libero di apparati e impedenze terminali, una corrente uguale a una certa frazione
della corrente trasmeśsa, basterà moltiplicare il valore
dato dalla curva, per la costante KR. Attribuendo a detta frazione il valore di corrente necessaria per sensibilizzare gli apparati riceventi, si può determinare il tempo richiesto per la ricezione di un segnale.
Per distinguere le successive emissioni, non è necessario spaziare le trasmissioni dei successivi impulsi tra di loro sino a che il cavo sia completamente libero dall'impulso trasmesso in precedenza. Perché un segnale risulti intelligibile, basta un valore di
Esso può essere tanto più basso, quanto più rapida è la variazione di
ossia quanto più ripida è la curva. Viene così ad essere determinato il numero approssimativo di lettere che in media possono essere trasmesse in una data unità di tempo. La velocità v in lettere al minuto sarà data da:
Per cavi che utilizzano apparati sensibili ai 10 microampère, con trasmissione in duplex, con voltaggi massimi di 60 volt, e alfabeto Morse a tre polarità, la costante di velocità varia generalmente da 500 nei cavi ad anima più scarsa a 750 nei cavi ad anima più ricca. Naturalmente la teoria che abbiamo esposta non ha valore se non per paragonare cavi con circuiti di ricevimento e trasmissione che si trovino in condizioni assolutamente analoghe.
Funzionamento in duplex. - Il funzionamento in duplex ha per scopo la simultanea trasmissione e ricezione dei segnali da entrambe le estremità del cavo, facendo sì che in ciascuna stazione il segnale trasmesso non disturbi l'apparato di ricezione. Tale condizione si ottiene generalmente anche per i cavi, mediante un'applicazione del ponte di Wheatstone, secondo lo schema che viene indicato nella figura 15.
Le linee artificiali per i cavi sono assai più complesse di quelle per le linee terrestri. In esse si realizza una distribuzione di capacità e di resistenza quanto più possibile eguale a quella cyhe si ha nel cavo immerso in mare.
Prese di terra. - A facilitare la realizzazione del duplex e a mantenerlo più stabile, le prese di terra per la linea artificiale e per la batteria di segnalazione vengono portate quanto più è possibile in alto mare. Ciò spiega perché i cavi d'approdo quasi sempre siano formati da tre conduttori.
Per ragioni analoghe anche nei cavi caricati si è seguita la stessa pratica, e le batterie di segnalazione e l'apparato ricevente hanno anch'essi prese di terra indipendenti e in alto mare. In particolare, per questi cavi che avendo una notevole induttanza magnetica sono specialmente sensibili alle variazioni del campo magnetico terrestre, fu necessario realizzare per l'apparato ricevente una condizione di indifferenza a tali disturbi. Perciò le prese di terra dei cavi caricati sono molto più estese di quelle dei cavi ordinarî. In generale sono effettuate in acque profonde oltre 100 braccia, e quindi anche a una distanza d'un centinaio di miglia dagli approdi.
Metodi per aumentare la velocità di trasmissione nei cavi sottomarini (cavi caricati). - La velocità di trasmissione dei segnali, nei cavi sottomarini, è: 1) una funzione della sensibilità degli apparati riceventi, a essi collegati; 2) una funzione della distanza fra i due estremi d'una sezione di cavo, e precisamente, per uno stesso tipo di cavo, essa varia in ragione inversa del quadrato della lunghezza del cavo-stesso; 3) una funzione delle caratteristiche elettriche del cavo, resistenza e capacità.
Per il 1° caso gli sforzi delle ditte fabbricanti apparati cablografici hanno teso e tendono a rendere sempre più sensibili gli apparati riceventi, ricorrendo anche all'amplificazione dei segnali (v. oltre: Amgplificatori).
Per il 2° caso si tende a spezzare le lunghe sezioni di cavo con stazioni (relais) intermedie, in modo che il passaggio da una sezione all'altra si verifichi con ritrasmissione automatica elettromeccanica.
Nel 30 caso si agisce o sulla resistenza, aumentando la sezione del conduttore di rame, o soprattutto cercando di ridurre nei limiti del possibile il fattore capacità, introducendo, nella costruzione dei cavi, elementi che neutralizzino in parte il fattore stesso.
I casi 2° e 3° sono spiegati dalla formula già enunciata:
Per variare la costante di tempo (krl2), in un dato tipo di cavo, si è giunti a introdurre lungo il conduttore un materiale induttivo opportunamente disposto, chiamato "permalloy" (v. oltre), da permeability, permeabilità" e alloy "lega", che produce fenomeni d'induttanza tali da compensare l'influenza della capacità dell'anima in esame, provocando nelle correnti di segnalazione un incremento d'intensità (in un determinato periodo di tempo molto superiore a quello che si osserva nei cavi normali. I cavi aventi le anime così costituite sono chiamati "cavi caricati" o loaded.
Siano V il potenziale e C la corrente lungo un'anima avente resistenza ohmica unitaria r, capacità elettrostatica unitaria k, induttanza distribuita
dispersione unitaria (inversa della resistenza d'isolamento) g.
Applicando le leggi dí Ohm e di Lenz la caduta di potenziale
in un tratto infinitesimo di lunghezza dx è data dalla relazione:
Analogamente, la variazione subita dalla corrente lungo lo stesso tratto è data dalla relazione
Dalle suddette relazioni, quando sia conosciuta la legge con cui variano con il tempo potenziale e corrente, è possibile determinare il potenziale e la corrente in ogni punto dell'anima.
Nel caso di variazioni sinusoidali del potenziale Vx e della corrente Cx in un punto qualunque dell'anima, in cui cioè:
(dove p = 2 π n è il periodo corrispondente alla frequenza n, e i ha il solito significato di immaginario caratteristico dello spostamento di fase, dovuto alla derivazione d'una funzione sinusoidale del tempo), le predette equazioni diventano:
Da esse ponendo
si ottengono facilmente le seguenti:
Queste due equazioni, integrate, permettono di calcolare la tensione V2 e la corrente Cx ogni punto del cavo, in funzione della tensione V0, della corrente C0 all'origine, e dell'impedenza caratteristica del cavo Z0
Nel caso di un cavo sufficientemente lungo, caso in cui le caratteristiche degli apparati
non hanno più influenza, l'ultima equazione si trasforma nella seguente:
che dà la corrente in arrivo in un cavo di lunghezza l, nel caso di correnti di una determinata frequenza n. La costante di propagazione può essere scomposta nella forma complessa:
dove α e β possono essere determinate dalle equazioni precedenti con il procedimento di uguagliare separatamente i coefficienti delle parti reali e delle parti immaginarie, e sono dette rispettivamente: "costante di attenuazione" e "costante di lunghezza d'onda". Infatti si può scrivere successivamente
in cui e− α x r esprime la legge con cui la corrente si attenua, e il fattore (cos βx + i sen βx), assumendo uguali valori per valori di x differenti di
la corrente, se non esistesse l'attenuazione, assumerebbe gli stessi valori. Per questa ragione
è detta la lunghezza d'onda caratteristica del cavo. Nel caso di un cavo ordinario dove praticamente L = o e g = o,
e quindi tanto l'attenuazione quanto la lunghezza d'onda variano con la frequenza. Nei cavi caricati, quando le quantità
sono sufficientemente grandi rispetto a g ed a r, si ha:
e praticamente
dalle quali risulta che in un cavo caricato normale dove g è per costruzione piccolissimo, l'attenuazione con opportuna scelta del valore di L/l può essere notevolmente ridotta rispetto a quella del cavo normale.
Allq stesse condizioni teoricamente si arriverebbe se si ponesse, come indicato da Heaviside,
allora si avrebbe:
ma l'attenuazione sarebbe assai maggiore, sino a raggiungere il valore doppio di quello ottenuto nei cavi fortemente caricati.
Il problema della pratica realizzazione delle conclusioni suddette fu studiato segnatamente dal Buckley, che determinò l'effettivo valore dell'induttanza da distribuirsi, e stabilì le modalità costruttive per ottenere un effetto utile rispetto ai cavi ordinarî.
Elmen e Arnold riuscirono a trovare il metallo che presentava la voluta permeabilità in una lega costituita dal 21,5% di nichel e da 78,5% di ferro, che chiamarono, come si è detto, permalloy.
In particolare il permalloy presentava, anche con campi debolissimi, una permeabilità di 13.000, unità c. g. s., che saliva rapidissimamente a 87.000 producendo un'induzione magnetica rappresentata da 4300 linee per centimetro quadrato. Essendo questo valore troppo elevato, il permalloy doveva essere sottoposto a un trattamento tale che ne riducesse la permeabilità e la suscettività magnetica, nei limiti fissati dal Buckley. Nel 1924 lo Smith e il Carnett brevettarono un'altra lega, sempre a base di nichel e di ferro, ma in cui una lieve aggiunta di rame e di manganese permetteva di conseguire un sensibile aumento della resistenza elettrica contro le correnti parassite, e una notevole riduzione delle perdite per isteresi. Detta nuova lega fu detta mumetal, dalla lettera greca μ, simbolo della permeabilità. Ad essa fece seguito la Western Electric con il chrome permalloy, in cui è adoperato come correttivo il cromo, ottenendo più o meno gli stessi risultati del mumetal.
Mentre l'applicazione del permalloy venne fatta con nastri dello spessore di circa un decimo di millimetro, quella del mumetal e del chrome permalloy, oggi usata, viene fatta applicando fili (del diametro di mm. 0,27) avvolti a spirale su un ordinario conduttore (fig. 17). Speciale cura va posta nella costruzione della cordicella di rame e nell'avvolgimento del materiale magnetico, per evitare che nel trattamento termico le deformazioni che si verificano per effetto della differente dilatabilità dei metalli sottopongano detto materiale a tensioni meccaniche anormali, riducendone la permeabilità. Il trattamento termico per ridurre la permeabilità ai limiti voluti, è fatto usando forni elettrici a induzione. Questi forni sono controllati automaticamente per mezzo di pirometri.
Fra il permalloy e il conduttore viene applicata, sotto pressione, una speciale miscela di chatterton, che ha la proprietà di conservarsi plastica anche alle basse temperature del fondo marino, e che, riempiendo tutti gli interstizî, trasmette uniformemente la pressione idrostatica in tutti i sensi. In tali condizioni un aumento di pressione, pur producendo una temporanea diminuzione della permeabilità, non altera in definitiva l'induttanza del conduttore stesso. La guttaperca è infine applicata sul conduttore con metodo analogo a quello seguito per le anime ordinarie.
Se le caratteristiche elettriche fossero veramente costanti a tutte le frequenze di segnalazione, il calcolo preventivo della corrente di segnalazione potrebbe essere impostato seguendo i metodi che il Malcolm indicò sin dal 1917. Ma invece, quando furono effettivamente costruiti i primi cavi caricati, si riscontrò quale enorme variazione avevano tutte le caratteristiche elettriche del cavo, variando la frequenza di segnalazione.
La resistenza ohmica del conduttore viene aumentata da quella dovuta alle correnti parassite e alle perdite per isteresi, le quali sono rispettivamente funzione lineare e quadrata della frequenza. L'induttanza varia sensibilmente, e in diversa misura, con l'intensità della corrente. La costante dielettrica diminuisce con la frequenza, mentre aumenta enormemente la dispersione traverso la guttaperca.
Cavi parzialmente caricati. - Poiché le perdite dovute alle correnti parassite sono enormi, si vede come convenga ridurre queste perdite dovute all'induttanza distribuita specialmente in prossimità dei terminali, dove le correnti di trasmissione sarebbero troppo attenuate. Negli ultimi cavi si è perciò provveduto a modificare le caratteristiche dei cavi stessi, riducendo l'induttanza, per lunghezze simmetriche a partire dal centro del cavo, sino ad annullarla completamente alle estremità. Le estremità sono allora costituite da conduttori a sezione molto grossa, in modo che, in conformità ai risultati delle esperierize condotte dall'Heurtley, le perdite nei tratti terminali del cavo siano quanto più possibile ridotte. La verifica dell'intero cavo parzialmente caricato è eseguita con gli stessi criterî d'approssimazione che prima abbiamo accennati. A questo tipo appartengono il Bay Roberts-Horta, posato dalla Western Union nel 1928, e il La Panne-Lisbona, posato dalla Italcable nel 1930.
Apparati di ricezione. - La loro origine data dal 1858, quando lord Kelvin perfezionò il galvanometro di sua invenzione per usarlo sul cavo, allora in preparazione, fra Valentia e Halifax.
Il galvanometro così modificato (galvanometro parlante) consisteva in un piccolo magnete permanente, mobile, che portava uno specchietto sospeso da fibre di seta ed era circondato da una bobina di filo sottilissimo fissa, nella quale circolava la corrente giungente dal cavo.
Le prime esperienze furono soddisfacenti. Le correnti positive e negative applicate al cavo, a seconda che si trattava di trasmettere punti o linee, facevano oscillare all'estremità opposta il piccolo specchio, il cui movimento era amplificato facendogli riflettere un pennello di luce a destra e a sinistra, su una scala opportunamente disposta.
In tal modo lord Kelvin riuscì a trasmettere segnali a una velocità di circa 15 lettere per minuto. Le tensioni elettriche eccessive che furono usate sul cavo del 1858 abbassarono rapidamente l'isolamento del cavo stesso, che presto cessò di funzionare. Il galvanometro di Kelvin continuò ad essere adoperato su tutti i cavi esistenti sino al 1867, quando per l'esercizio del nuovo cavo transatlantico che doveva sostituire quello del 1858, lo stesso lord Kelvin ideò il cabloscillografo, generalmente conosciuto col nome di syphon recorder (fig. 18).
Questo apparecchio è in realtà un galvanometro D'Arsonval, con una bobina mobile sospesa nel campo fisso d'un magnete permanente, che trascina nelle sue oscillazioni un sifoncino di vetro, di cui una estremità pesca in una vaschetta d'inchiostro, mentre dall'altra estremità, che s'apre a un livello inferiore della prima, fa scorrere l'inchiostro su una zona scorrente di carta cilindrata. Questo strumento è quello che ancora oggigiorno è usato non solo in cablografia, ma anche come registratore quando occorre ricevere deboli correnti a rapidissime variazioni di polarità.
Naturalmente il syphon recorder d'oggi è assai diverso da quello ideato da lord Kelvin, e da quegli altri tipi usati per quasi settant'anni su tutti i cavi del mondo. Sui cabloscillografi di costruzione recente, una corrente di o,25 milliampère è abbastanza sufficiente per registrare sulla zona un'ampia oscillazione, anche quando vengono trasmessi 2400 segnali elementari al minuto.
Alfabeto cablografico. - Per trasmettere i segnali sul cavo, è necessario usare potenziali positivi, negativi e nulli. Escluso il codice Morse, basato su un'unica polarità con segnali lunghi e brevi, fu da lord Kelvin creato un codice cablografico, ancora oggi in uso, che permette velocità assai superiori a quelle ottenibili col codice Morse, e consente al cavo di mantenersi in condizioni elettriche più prossime a quelle di equilibrio (fig. 19).
Apparati di trasmissione. - L'apparato più elementare è costituito dalla chiave a doppio tasto che oggi è usata per modesti scambî di comunicazioni. Quando occorra trasmettere notevoli volumi di traffico, sono adoperati trasmettitori automatici come nella telegrafia terrestre.
I segnali da trasmettere, a mezzo di perforatori, vengono riportati su una zona di carta pergamenata, nella quale i fori sono eseguiti su tre linee parallele; i fori centrali servono per la traslazione della zona, quelli in alto corrispondono ai punti, e quelli in basso alle linee, nelle varie combinazioni dell'alfabeto cablografico. La zona così perforata passa quindi nel trasmettitore automatico mosso a una determinata velocità, controllata da un motorino elettrico sincrono, o da un diapason che ha un definito numero di oscillazioni al minuto, oppure da altro apparecchio equivalente. Due soccorritori comandati dal trasmettitore automatico compiono le funzioni corrispondenti ai due tasti della chiave.
Soccorritori cablografici (relais). - La necessità di collegare elettricamente fra di loro due cavi sottomarini, permettendo il diretto passaggio dei segnali da un cavo all'altro senza alcun intervento manuale, ha suggerito l'uso di speciali soccorritori che potessero compiere automaticamente tale operazione. Sostituendo al sifoncino portato dalla bobina del cabloscillografo un contatto mobile destinato a chiudere un circuito locale sulle due polarità d'una batteria collegata a due contatti fissi, si è riusciti a comandare automaticamente due soccorritori locali destinati alla trasmissione. Attualmente quello che gode il generale favore è il soccorritore Heurtley, il cui contatto mobile è costituito da un sottile filo di platino iridiato che oscilla fra due perni di argento. Il tipo più moderno può lavorare sino a 6000 segnali elementari al minuto.
Amplipcatori (fig. 20). - Per aumentare la velocità del cavo oltre quella permessa dal più sensibile cabloscillografo, sono stati ideati apparati cablografici, nei quali la piccolissima oscillazione della bobina mobile percorsa dalla corrente proveniente direttamente dal cavo produce, a mezzo di dispositivi termo-elettrici, variazioni di resistenza che squilibrano un ponte di Wheatstone, sulla cui diagonale è inserito il cabloscillografo o il soccorritore ricevente. Il più noto è l'amplificatore Heurtley, in cui la variazione di resistenza è provocata dallo spostamento relativo di due fili finissimi di platino, rivestiti d'argento, normalmente percorsi da una corrente locale che li mantiene a una data temperatura. Uno dei fili è collegato rigidamente alla bobina mobile del soccorritore; l'altro è fisso. Quando non giungono segnali dal cavo, la bobina non oscilla, e nulla è registrato nella diagonale del ponte. Quando giunge un segnale, il filo mobile si allontana o si avvicina al filo fisso. Influenzandosi reciprocamente i due fili, varia la reciproca temperatura, e di conseguenza il ponte viene squilibrato, e nella sua diagonale l'apparato registra il segnale.
Rigenerazione dei segnali (rigeneratori). - I segnali, percorrendo il cavo, vengono deformati per effetto delle caratteristiche elettriche del cavo stesso. La resistenza ne diminuisce l'ampiezza, la capacità ne altera la forma. Poiché tanto gli amplificatori quanto i soccorritori cablografici non possono far altro che amplificare o ripetere i segnali che ricevono, senza migliorarli, per la perfetta ritrasmissione dei segnali da cavo a cavo vennero ideati apparecchi capaci di ridare ai segnali la stessa forma d'origine. Detti apparecchi furono chiamati rigeneratori.
Risulta fondamentale come gli apparati di trasmissione alla partenza, e quelli di rigenerazione all'arrivo, debbano marciare alla stessa velocità e come quindi occorra realizzare un permetto sincronismo fra gli apparati suddetti. Poiché i segnali hanno bisogno d'un tempo di propagazione per percorrere un cavo da un'estremità all'altra, deve esistere necessariamente una differenza di fase fra il segnale alla partenza alla stazione trasmettitrice e quello riprodotto dal rigeneratore. I sistemi di sincronismo in uso cercano di mantenere costante questa differenza di fase.
Il primo rigeneratore telegrafico fu ideato per scopi affini, ma non identici, dal Baudot, ed è ancora usato sotto tale forma nella telegrafia terrestre. Su esso la sincronizzazione è ottenuta a mezzo d'un correttore elettromeccanico di velocità.
Alla correzione elettromeccanica della differenza di fase, ideata dal Baudot ed effettuata a mezzo di particolari impulsi lanciati di tanto in tanto per mantenere il sincronismo, si sostituì il sistema Picard, nel quale si adoperano gli stessi segnali, per provocare la correzione.
Altro metodo più recente e di maggior efficacia è quello di ottenere il sincronismo agendo con i segnali sull'elettrodiapason che comanda il motorino del rigeneratore, o di lanciare sul cavo una corrente alternata di frequenza diversa da quella dei segnali, che, raccolta ed amplificata, mette in moto gli organi di trasmissione (sistema Pernot e Rich).
Cablografia multipla. - Per poter utilizzare le alte velocità di trasmissione consentite dalle caratteristiche elettriche dei cavi, si è sentito il bisogno di ricorrere alla trasmissione multipla dei segnali, usando sistemi analoghi e quelli adoperati nella telegrafia terrestre.
Fu realizzata così, anche sui cavi sottomarini, la telegrafia multipla che il Baudot e il Siemens avevano adottata sulle linee terrestri, e che in cablografia prese il nome di canalizzazione.
Bibl.: V. Hoskiaer, Electric Testing of telegraph cables, Londra 1873, id., Laying and repairing of electric telegraph cables, Londra 1878; W. Thomson (poi lord Kelvin), Mathematical and physical papers, II, Cambridge 1884; Wunschendorff, Traité de télégraphie sousmarine, Parigi 1888; Wilkinson, Submarine Cables: laying and repairing, Londra 1896; E. Jona, Cavi telegrafici sottomarini, Milano 1896; C. Bright, Submarine Telegraphy, Londra 1898; American School of Correspondence, Submarine Telegraphy, Chicago; H. W. Malcolm, The theory of the submarine telegraph and telephone, Londra 1917; Fischer e Darby, Submarine cable testing (student's guide to), Londra 1920; G. M. Baines, Beginner's manual of Submarine cable testing and working, 4ª ed., Londra 1921; Thomas, Télégraphie electrique, Parigi 1922; O. Heaviside, Electromagnetic Theory, II, Londra 1925; Carson, Electric circuit theory and the operational calculus, New York 1926; Kempe, Handbook of electrical testing, Londra 1927; J. A. Fleming, The propagation of electric currents, Londra 1927; F. J. Brown, The Cable and Wireless Communications of the World, Londra 1928; J. de Giuli, Telegrafia sottomarina (cablografia), Milano 1930.