ГлавнаяНовостиСтатьиПартнеры

НАШИ СТАТЬИ

Роль силового элемента в конструкции оптического кабеля

      В процессе изготовления, прокладки и эксплуатации оптический кабель подвергается воздействию различных нагрузок, в том числе и растягивающих. Силовые элементы оптического кабеля предназначены для придания ему стойкости к их воздействию. Модуль упругости материала, из которого изготавливается оптический модуль, не всегда обеспечивает достаточную его стойкость к воздействию растягивающих нагрузок. В таких случаях в состав оптического модуля вводят силовой элемент. Модульная конструкция оптического кабеля предполагает скрутку оптических модулей вокруг центрального силового элемента, который определяет геометрическое место элементов сердечника кабеля. В результате функциональный узел "заготовка скрутки" приобретает стойкость к воздействию растягивающих нагрузок, возникающих на протяжении всего технологического процесса изготовления кабеля, а также при его дальнейшей прокладке и эксплуатации. Выносной силовой элемент применяется в подвесных конструкциях оптических кабелей для придания им стойкости к растягивающим нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации кабеля. Особенность выносного силового элемента в том, что конструктивно он разнесен с заготовкой скрутки и функционирует как бы отдельно от нее. Это обеспечивает простое и надежное крепление подвесного кабеля без риска ухудшения передаточных характеристик оптического волокна. Однако несимметричность конструкции делает ее достаточно сложной в изготовлении, а при эксплуатации ухудшает обтекание ее воздушным потоком.

      Иногда функции силовых элементов оптического кабеля выполняют элементы другого назначения. Так бронепокровы являются распределенным силовым элементом, защищающим от растягивающих нагрузок. Они обеспечивают стойкость волоконно-оптического кабеля к воздействию растягивающих нагрузок при наиболее тяжелых условиях прокладки и эксплуатации. Отличительная черта бронепокрова в том, что сам по себе он не может противостоять большим растягивающим нагрузкам. Основным требованием к силовым элементам оптического кабеля, безусловно, является стойкость к воздействию растягивающих нагрузок. Реализуется оно выбором материала силового элемента и его конструкции. Модуль упругости материала силового элемента должен обеспечивать удлинение кабеля не более 0,3% при приложении максимально допустимой растягивающей нагрузки без сохранения остаточной деформации. Выполнение этого условия позволяет оптическому волокну находиться в свободном (не напряженном) состоянии во всем диапазоне растягивающих нагрузок.

      Не менее важное требование к силовым элементам оптических кабелей - стабильность размеров при изменении температуры, осуществляемое выбором материала с возможно меньшим (по абсолютной величине) температурным коэффициентом линейного термического расширения. Увеличение длины силового элемента оптического кабеля повлечет за собой уменьшение избыточной длины волокна в свободной защитной оболочке или возникновение растягивающей нагрузки на волокно в плотной защитной оболочке. И наоборот, уменьшение длины силового элемента оптического кабеля приведет к увеличению избыточной длины волокна в свободной защитной оболочке или возникновению сжимающей нагрузки на волокно в плотной защитной оболочке.  Таким образом, при изменении температуры в пределах допустимого диапазона рабочих температур для данной марки кабеля, геометрические размеры силовых элементов не должны меняться сильнее, чем на сотые доли процента.

      Традиционно силовые элементы оптических кабелей изготавливались из проводящего материала (стали). Существенным недостатком этих 50 материалов является как их подверженность коррозии, так и воздействие на них грозового разряда. Коррозионная стойкость является исключительно важным свойством силового элемента. При разрушении силового элемента в результате коррозии (которое может произойти всего за несколько месяцев) весь спектр внешних растягивающих нагрузок будет приложен к защитной оболочке кабеля и оптическим модулям, которые не обладают достаточно высоким модулем упругости. Силовой элемент по сути перестает выполнять свои функции.

      Существуют различные способы защиты силового элемента от коррозии. Один из них — применение специальной обработки материалов. Широко используется также нанесение на силовые элементы специальных защитных покрытий: ламинирование, оцинковывание. Наиболее эффективным способом, применяющимся практически на всех ведущих кабельных предприятиях, является заполнение пространства вокруг силового элемента водоблокирующим материалом. Причем наибольший эффект достигается при совмещении этого способа с одним из перечисленных ранее.

      Достаточно важным вопросом является проблема электромагнитной совместимости волоконно-оптического кабеля. Так, например, токи растекания, возникающие в результате грозового разряда, могут привести к механическому разрушению оптического кабеля или отдельных его элементов (бронепокрова, промежуточной и внешней защитных оболочек). Оптический кабель с броневым покровом и центральным силовым элементом из проводящего материала образует двусвязную проводящую коаксиальную направляющую систему, способную к распространению электромагнитного сигнала на большие расстояния. Высоковольтный импульс, который может быть вызван например попаданием грозового разряда, распространяется на десятки километров и может временно нарушить работоспособность оптического кабеля и даже вывести из строя приемо-передающую аппаратуру. Наиболее актуален вопрос электромагнитной совместимости для подвесных оптических кабелей, последствия попадания грозового разряда в которые особенно велики. Одно из решений данной проблемы заключается в применении только диэлектрических материалов, в том числе и силовых элементов.

      В последнее время интерес потребителей к оптическим кабелям с диэлектрическими силовыми элементами связи значительно повысился. В связи с этим возникла необходимость разработки новых силовых элементов, обладающих как высокими механическими, так и хорошими диэлектрическими свойствами. В полностью диэлектрическом оптическом кабеле в качестве материала для центрального элемента используется стеклопластиковый элемент, состоящий из высокопрочных стекловолокон, связанных термостойкой смолой, устойчивой к старению. В недиэлектрических кабелях может быть также использован стальной элемент. Если диаметр имеющегося стеклопластикового или стального элемента недостаточен для сердечника кабеля, то тогда для требуемого увеличения диаметра может быть наложена, например, прочно сцепляющаяся полиэтиленовая защитная оболочка. В качестве силового элемента, предотвращающего нагрузки на растяжение, используются волокна из арамида и/или стекловолокна. Такие волокна обеспечивают легкое гибкое, но устойчивое к нагрузке на растяжение защитное покрытие виде обмотки. Не последнюю роль в выборе типа силового элемента оптического кабеля играет его стоимость. Как правило, чем лучшим набором свойств обладает силовой элемент, тем выше его стоимость (наиболее дорогой материал - это арамидные нити, затем идет стеклопластик, а самый дешевый - сталь). Поэтому тип силового элемента выбирается на этапе конструирования оптического кабеля исходя из условий его изготовления, прокладки и эксплуатации.


Авторство: www.greencord.ru

Оптический Мэйнстрим 2010