1 как строятся сердечники оптических модулей

П.3.2. Сердечник оптического кабеля

Существуют 3 вида конструкции сердечника волоконно-оптического кабеля:

• повивная (рис. П.3.4а),
• с профилированным сердечником (рис. П.3.4б),
• с использованием одиночной трубки (рис. П.3.4в).

Рис. П.3.4. Основные конструкции сердечников ОК: а) повивная; б) с профилированным сердечником; в) с использованием одиночной трубки.

В повивной конструкции сердечник выполнен в виде повивов оптических модулей вокруг центрального упрочняющего элемента. При малом (менее 6) числе требующихся модулей для обеспечения устойчивой правильной скрутки вместе с ними скручиваются пластмассовые кордели — заполнители сплошного сечения.

Конструкция с профилированным сердечником состоит из полипропиленового стержня с продольными пазами. Стержень отливается вокруг металлического или диэлектрического центрального упрочняющего элемента. Пазы располагаются вокруг стержня спирально или с периодической сменой направления. ОВ с нанесенными на них первичными покрытиями свободно располагаются в углублениях.

Кабель с одиночной трубкой состоит из одной пластмассовой (полибутилентерефталат) трубки, содержащей ОВ с нанесенными на них первичными покрытиями. Внутри трубки ОВ располагаются свободно.

П.3.2.2. Упрочняющие элементы сердечника

Упрочняющие (армирующие) элементы включаются в конструкцию сердечника для увеличения упругости кабеля при растяжении. В сердечнике они могут располагаться двумя способами: вдоль центральной оси кабеля или распределенно по его сечению. Распределенными упрочняющими элементами являются, например, пластмассовые кордели, включаемые в повив вместе с оптическими модулями при малом числе последних.

В повивной конструкции и конструкции с профилированным сердечником упрочняющий элемент располагается вдоль центральной оси кабеля и носит название центральный силовой элемент (ЦСЭ). В качестве такого элемента может использоваться стальная проволока диаметром 2  3.5 мм, трос такого же диаметра из нескольких проволок более тонкого сечения ) или диэлектрический стержень (стеклопруток или арамидный пруток).

П.3.2.3. Гидрофобное заполнение сердечника

Свободное пространство внутри сердечника заполняется гидрофобным заполнителем (обычно используют пастообразные компаунды на основе высокомолекулярных соединений углеводородов). В случае если требуется конструкция кабеля без наполнителя, водонепроницаемость сердечника по длине может быть обеспечена с помощью водоблокирующей ленты.

П.3.2.4. Поясная изоляция

Сформированный сердечник скрепляется поясной изоляцией из синтетической полипропиленовой, терефталатной (лавсановой) ленты, накладываемой путем спиральной обмотки в один или два слоя.

П.3.3. Защитные покровы

П.3.3.1. Внутренняя (промежуточная) оболочка

Кабельный сердечник защищается от воздействия внешней среды оболочкойВ качестве материалов оболочек используются полиэтилен, поливинилхлорид, алюмополиэтилен, безгалогенные материалы, не распространяющие горение.

П.3.3.2. Упрочняющие элементы внешних защитных слоев

Упрочняющие элементы включаются в конструкцию защитных покровов кабеля для увеличения его упругости при растяжении и повышения механической прочности.

В конструкции кабеля с одиночной трубкой роль упрочняющего элемента играют высокопрочные, например, арамидные нити в оболочке, между сердечником и оболочкой может также размещаться повив высокопрочных нитей или лент.

Арамидные нити (или стеклопластиковые стержни) используются также в качестве силовых элементов воздушных оптических кабелей. Отдельный слой из таких нитей располагают между первым и вторым слоем оболочки. Защищенный таким образом кабель может выдерживать большие продольные нагрузки. Обычно таким способом усиливаются кабели, подвешиваемые в пролетах длиной до 1000 м. Кроме того, арамидные нити, хотя и менее устойчивы к механическим нагрузкам, чем стальные, являются диэлектрическими, и не представляют опасность в случае попадания электрического разряда молнии.

Рис. П.3.5. Поддерживающий силовой элемент («восьмерка»).

В кабелях воздушной подвески роль упрочняющего элемента играет несущий трос (повив стальной проволоки). На рис. П.3.5 показан способ усиления волоконно-оптических кабелей, предполагающий заключение стальной проволоки в отдельную оболочку, которая вместе с собственно кабелем образует «восьмерку». Такой кабель обычно используется для подвески в пролетах длиной 50  70 м. Такая конструкция очень экономична, однако, данный тип кабеля нельзя использовать на линиях электропередачи.

П.3.3.3. Бронепокровы

При больших внешних нагрузках кроме внутренней защитной оболочки может накладываться броневой покров, дополнительно защищающий кабель от механических воздействий.

Броня бывает ленточная, круглопроволочная (одноповивная или двухповивная) и в виде герметичной трубки. В кабелях, предназначенных для прокладки в кабельной канализации, трубах, коллекторах, на мостах и эстакадах используется стальная ленточная броня. Стальная гофрированная лента, покрытая с наружной стороны сополимером, накладывается продольно с перекрытием на внутреннюю оболочку ОК.

В кабелях для прокладки в грунтах, не подверженных мерзлотным деформациям, на переходах через неглубокие несудоходные реки и болота применяется одноповивная броня из круглых стальных оцинкованных проволок.

Для прокладки в сложных грунтах всех групп, в том числе и подверженных мерзлотным деформациям, а также на переходах через судоходные реки применяется двухповивная круглопроволочная броня. Два повива стальных проволок в этом случае могут быть разделены промежуточной полиэтиленовой оболочкой.

Пустоты в бронеповиве заполняются гидрофобным компаундом.

Внутренняя часть кабеля, прокладываемого под водой или в очень влажном грунте, может быть полностью заключена в герметизирующую металлическую трубку. Затем подводный кабель армируется одним или несколькими слоями стальной проволоки. Сверху наносятся несколько слоев полипропиленовых нитей и антикоррозийного состава.

П.3.3.4. Защитный шланг

Защитный шланг изготавливается из полиэтилена или негорючих безгалогенных материалов. Для дополнительной защиты бронированного кабеля в защитный шланг могут быть впрессованы две толстые стальные проволоки.

П.3.3.4. Вспарывающий корд

Ряд фирм-производителей включают (как правило, по требованию заказчика) в конструкцию кабеля вспарывающий корд.

2.1.12 Основные конструктивные элементы оптического кабеля

В оптических кабелях, представляющих собой сложную оптико-физическую систему в качестве направляющей среды передачи применяется кварцевое оптическое волокно (OB). Специфичность оптического волокна заключается не только в особенностях распространения по нему информационных сигналов, но и в конструкции самого ОВ, критичности ОВ к механическим нагрузкам (усилиям растяжения и сдавливания, изгибам, кручению и ударам), чувствительности ОВ к таким факторам, как перепады температур, химическое воздействие, влияние влаги и водорода. Параметры эластичности и механизмы отказа у ОВ другие, чем у медных жил электрических кабелей. По существу, совокупность внешних воздействующих механических, климатических и электромагнитных факторы и определяют особен­ности конструкций ОК различного назначения и использование в них конструктивных эле­ментов, обеспечивающих прокладку и эксплуатацию ОК в заданных интервалах воздейст­вия внешних факторов.

Основные конструктивные элементы ОК [13-17]:

• оптические волокна;
• оптические модули;
• оптический сердечник;
• силовые элементы;
• гидрофобный материал;
• броня;
• оболочка.

Отдельные элементы могут отсутствовать исходя из назначения и условий применения ОК. Оптическое волокно (ОВ) — это основной конструктивный элемент ОК, выполняющий роль направляющей среды передачи. Оптический модуль (ОМ) — самостоятельный конструктивный элемент оптической кабеля, содержащий одно и более ОВ, выполняет функции защитного элемента, уменьшает опасность обрыва ОВ и обеспечивает стабильность его работы при воздействии продольных и поперечных сил. ОМ могут быть следующих типов:

• трубчатые;
• профилированные;
• ленточные.

В трубчатом ОМ оптические волокна могут свободно укладываться без скрутки (рис. 2.4, а), либо путём скрутки вокруг центрального силового элемента (рис. 2.4, б), либо размещаться в плотном буферном покрытии (рис. 2.4, в). Плотный буферный слой увеличивает сопротивляемость ОВ к сжатию и изгибам. В профилированном ОМ в спиралеобразных пазах V-образного типа, образуемых в полимерном стержне, ОВ (одно или несколько) свободно укладываются по спирали. Силовой элемент в центре профилированного стержня обеспечивает необходимые механические параметры и стойкость к температурным изменениям (рис. 2.4, г). Рис. 2.4. Примеры конструкций оптических модулей: а), б) и в) — трубчатые; г) — профилированные: 1- трубка, 2 — воздух или гидрофобный компаунд, 3 — ОВ в защитном покры­тии; 4 — ЦСЭ, 5 — лента, 6 — стержень профилированного типа со спиралеоб­разными V-образными пазами; 7 — плотный буферный слой В ленточном оптическом модуле оптические волокна от двух и более размещаются линейный ряд, образуя линейный элемент (см. рис. 2.5. в). Фиксация ОВ в линейном элементе может осуществляться с помощью полимерного материала по длине элемента, выполняющего функцию вторичного защитного покрытия, или адгезивного слоя и наложенных поверх синтетических лент. Оптический сердечник ОК — формируется либо из одного ОМ, расположенного, как правило, в центре, либо из нескольких ОМ или пучков ОМ, скрученных вокруг центрального силового элемента (ЦСЭ). В первом случае оптический сердечник следует рассматривать как одномодульную конструкцию, во втором — многомодульную. Оптический сердечник повышает механическую прочность ОК, защищает ОВ от изги­бов и от нагрузок на растяжение и сдавливание, в пределах, не оказывающих влияния на пе­редаточные параметры. Центральный силовой элемент выполняет функцию защиты от механических нагрузок. Оптические сердечники могут содержать дополнительные элементы: элементы заполне­ния, не содержащие ОВ (кордели), медные жилы, пары или четверки из медных жил. Обыч­но повив оптического сердечника из элементов скрепляется нитями или скрепляющей лен­той. Конструкция оптического сердечника (ёмкость, тип ОМ и его место в сердечнике, мед­ные жилы, пары и четверки из медных жил, элементы заполнения) определяется функцио­нальным назначением и условиями применения ОК. Примеры конструкций оптических сердечников ОК, образованных из ОМ различного типа, для подвески или прокладки в грунте и внутри зданий приведены на рис. 2.5. Рис. 2.5. Примеры конструкций оптических сердечников подземных и подвесных ОК из ОМ различного типа а) трубчатый, б) профилированный, в) ленточный. 1 — центральный силовой элемент, 2 — оптический модуль трубчатого типа, 3 — защит­ное покрытие (трубка, скрепляющие полимерные ленты и т. п .), 4 — полимерная трубка, 5 — оптические волокна в защитном покрытии, 6 — оптический модуль профилированно­го типа, 7 — стержень профилированного типа, 8 — единичный блок (матрица) из ленточ­ных ОМ, 9 — ленточный оптический модуль Силовые элементы — обеспечивают требуемую механическую прочность ОК и величину деформации ОВ в заданных пределах. При выборе материалов для силовых элементов учитывают следующие факторы: модуль Юнга, соотношение механической прочности и массы, стабильность параметров во времени и в пределах заданных изменений температур, стойкость к коррозии, возможность прокладки и монтажа, а также условия работы ОК. В качестве материалов для силовых элементов могут применяться стальная, медная и алюминиевая проволоки, а также арамидные нити и стеклопластиковые стержни. Силовые элементы, размещенные в центре, обеспечивают большую гибкость, а на периферии — большую стойкость ОК к ударам и растягивающим нагрузкам. Гидрофобные материалы — препятствуют проникновению влаги в ОК, увеличивая срок службы ОВ. Как правило, это специальный гидрофобный компаунд, водоблокирующая лента (разбухающая при попадании воды) или их комбинации. Свободное пространство в модулях, пазах, а также между оптическими модулями и силовыми элементами заполняете гидрофобным компаундом. Оболочки ОК — защищают оптические сердечники ОК от внешних воздействий и механических повреждений. Тип оболочки выбирают с учетом механической стойкости к изгибам, кручению, поперечному сжатию, продольному растяжению и др.), стойкости к воздей­ствию окружающей среды (климатическим и химическим воздействиям, нераспростране­нию горения, выделению водорода и др.), физических характеристик материала (диаметр, масса и др.), а также удобства монтажа. Броня повышает механические свойства и улучшает защитные функции ОК. Наиболее часто она выполняется из круглых оцинкованных проволок или из проволок нержавеющей стали в виде одного или нескольких повивов. Например, в ОК для прокладки через судоходные ре­ки, как правило, используется броня из двух повивов, то же для шельфовых и прибрежных морских ОК, но только из проволок большого диаметра с более высокой прочностью. При­меняется также броня из продольно наложенной стальной гофрированной ленты (для защи­ты от грызунов). В диэлектрических ОК броня может быть выполнена из арамидных нитей, стеклопластиковых стержней и др.

2.2. Основные конструктивные элементы ок и материалы

ОК — это сложная опто-физическая система, в которой наиболее уязвимым элементом является кварцевой ОВ. Специфичность ОВ за­ключается не только в распространении по нему оптического излуче­ния, но в критичности его к механическим нагрузкам (растяжение, сдавливание, изгибы, скручивание, удары), чувствительности к пере­падам температуры, химическим воздействиям, влиянию влаги и во­дорода. Основные воздействующие факторы, которым должны проти­востоять ОК различного назначения и различных условий прокладки по данным [34], приведены в таблице 2.1.

Приведенные в таблице 2.1 воздействующие факторы и определя­ют особенности конструкций ОК различного назначения и использова­ния в них конструктивных элементов, обеспечивающих прокладку и эксплуатацию ОК в заданных интервалах воздействия внешних фак­торов.

Таблица 2.1. Основные факторы, воздействующие на оптический

средние — в лег­ких грунтах, в тон­нелях, коллекто­рах;

значительные -в остальных грун­тах;

очень значи­тельные — в веч-номерзлых грун­тах;

меньше средних — в кабельной ка­нализации. Изгибы, кручения, удары, вибрация. Воздействие гры­зунов.

Циклическая смена темпера­тур в диапазоне рабочих темпе­ратур.

Повышенная относительная влажность. Пониженное атмосферное давление. Плесневые гри­бы.

Импульсный ток молнии. Индуктиро­ванное на­пряжение от источников высокого на­пряжения.

средние — при подвеске на опо­рах ЭЛ.Ж.Д и низ­ковольтных ЛЭП, опорах городского электрохозяйства;

значительные -при подвеске на опорах высоко­вольтных ЛЭП. Вибрация. Пляска проводов. Ветер.

Циклическая смена темпера­тур в более значительном диапазоне ра­бочих темпера­тур.

Атмосферные осадки (дождь, снег, иней). Воздействие прямого сол­нечного излуче­ния.

Импульсный ток молнии. Термическое воздействие тока молнии.

Растягивающие и раздавливающие нагрузки — очень значительные. Высокое избыточ­ное гидростатиче­ское давление.

Прямое дли­тельное воз­действие воды. Циклическая смена темпера­тур в диапазоне рабочих темпе­ратур (меньше, чем для под­земных).

Распредели­тельные и станционные

близкие к сред­ним для распре­делительных;

очень незначи­тельные для стан­ционных. Изгибы и удары.

Прямое воздей­ствие огня при пожарах. Циклическая смена темпера­тур в диапазоне рабочих темпе­ратур (меньше, чем для под­земных).

Основные конструктивные элементы ОК\ оптическое волокно; оптические модули; оптические сердечники; силовые элементы; гид­рофобные материалы; броня; оболочка. Отдельные перечисленные элементы могут отсутствовать исходя из назначения и условий при­менения ОК.

Оптическое волокно — это основной конструктивный элемент ОК, выполняющий роль направляющей среды передачи. Типы и парамет­ры ОВ приведены в разделе 1.

Оптический модуль (ОМ) — самостоятельный конструктивный эле­мент ОК, содержащий одно и более ОВ, выполняет функции защитно­го элемента, уменьшает опасность обрыва ОВ и обеспечивает ста­бильность его работы при воздействии продольных и поперечных сил.

ОМ могут быть следующих типов: трубчатые; профилированные; ленточные.

В трубчатом ОМ оптические волокна могут свободно укладываться либо без скрутки (рис. 2.2,а), либо путем скрутки вокруг центрального силового элемента (рис.2.2,6), либо размещаться в плотном буферном покрытии (рис.2.2,в).

Плотный буферный слой увеличивает сопротивляемость ОВ к сжа­тию и изгибам.

В профилированном ОМ в спиралеобразных пазах V-образного ти­па, образуемых в полимерном стержне, ОВ (одно или несколько) сво­бодно укладываются по спирали. Силовой элемент в центре профи­лированного стержня обеспечивает необходимые механические параметры и стойкость к температурным изменениям (рис 2.2,г).

Рис. 2.2. Примеры конструкций оптических

модулей: а), б) и в) — трубчатых; г) — профилированного:

1 — трубка; 2 — водоблокирующие нити или гидрофобный

компаунд; 3 — ОВ в защитном покрытии; 4 — ЦСЭ; 5 — ленты;

6 — стержень про­филированного типа со спиралеобразным

V-образными пазами; 7 — плотный буферный слой

В ленточном оптическом модуле оптические волокна от двух и бо­лее размещаются в линейный ряд, образуя линейный элемент. Фикса­ция ОВ в линейном элементе может осуществляться с помощью по­лимерного материала по длине элемента, выполняющего функцию вторичного защитного покрытия (рис.2.3,а), или адгезивного слоя и наложенных поверх синтетических лент (рис.2.3,6).

Из оптических модулей ленточного типа может создаваться матри­ца (единичный блок) с определенным числом ОВ, который затем раз­мещается либо в полимерной трубке, либо в пазах спиралеобразного профилированного элемента (стержня).

Рис. 2.3. Примеры конструкций ленточного оптического модуля:

а) с полимерным защитным материалом; б) с дополнительным

за­щитным покрытием из адгезивного слоя и синтетических лент:

1 — ОВ в защитном покрытии; 2 — полимерный материал;

3 — адгезивный слой; 4 — синтетическая лента

В линейных оптических кабелях отечественного производства в ос­новном применяются ОМ со свободной укладкой ОВ (рис.2.2,а).

Трубки ОМ изготавливаются из полибутилентерефталата (ПБТ), поликарбоната, полиамида.

Оптический сердечник формируется из одного центрального ОМ, либо из нескольких ОМ или пучков ОМ, скрученных вокруг центрально­го силового элемента (ЦСЭ), принимающего на себя механические нагрузки при прокладке ОК.

Оптический сердечник повышает механическую прочность ОК, за­щищает ОВ от изгибов и от нагрузок на растяжение и сдавливание, в пределах, не оказывающих влияния на передаточные параметры. Оп­тические сердечники могут содержать дополнительные элементы: элементы заполнения, не содержащие ОВ (кордели), медные жилы, пары или четвертки из медных жил. Обычно повив оптического сер­дечника из элементов скрепляется нитями или скрепляющей лентой. Конструкция оптического сердечника (емкость, тип ОМ и его место в сердечнике, медные жилы, пары и четвертки из медных жил, элемен­ты заполнения) определяются функциональным назначением и усло­виями применения ОК. ЦСЭ принимает на себя нагрузку при проклад­ке ОК.

Примеры конструкций оптических сердечников ОК, образованных из ОМ различного типа, для подвески или прокладки в грунте и внутри зданий приведены на рис.2.4.

Гидрофобные заполнители. В качестве гидрофобных заполните­лей (ГЗ), защищающих ОК от распространения влаги, преимуществен­но применяют гидрофобные гелеобразные компаунды. Заполнители на основе порошкообразных материалов, нити и ленты (выполняются, в основном, на основе распушенной целлюлозы, разбухающей при контакте с водой и образующей «пробку» для дальнейшего ее распро­странения) применяют значительно реже.

ГЗ, используемые в качестве заполнителей оптических модулей, помимо задачи защиты ОВ от воздействия влаги выполняют также функцию амортизатора для ОВ при механических воздействиях на ОК, а также функцию смазки, уменьшающей трение между ОВ и стенкой оптического модуля. Они отличаются диапазоном рабочих температур и назначением: внутримодульные заполнители, применяемые для за­полнения модулей с ОВ, и межмодульные заполнители, применяемые для заполнения свободного пространства в сердечниках ОК и в бро-непокровах, выполняемых из стальных проволок или стеклопластиковых стержней.

Внутримодульные заполнители характеризуются значительно бо­лее высоким предъявляемыми к ним требованиями и имеют меньшую вязкость по сравнению с межмодульными заполнителями.

Основным материалом для скрепления элементов сердечника ОК повивной скрутки является полиэтилентерефталатная лента, обеспе­чивающая фиксацию элементов конструкции сердечника до наложе­ния полимерной оболочки и предотвращающая вытекание из сердеч­ника гидрофобного заполнителя.

Силовые элементы. В качестве центрального силового элемента ОК повивной скрутки используют стеклопластиковый стержень, а так­же стальную проволоку или трос с полимерным покрытием. Для изго­товления ОК, предназначенных для прокладки в грунт, в качестве цен­трального силового элемента преимущественно используются стеклопластиковый стержень, с целью повышения стойкости ОК к внешним электромагнитным воздействиям.

Рис. 2.4. Примеры конструкций оптических сердечников подземных и подвесных ОК из ОМ различного типа: а) трубчатого; б) профилированного; в) ленточного: 1 — центральный силовой элемент; 2 — оптический модуль трубча­того типа; 3 — защитное покрытие (трубка, скрепляющие полимерные ленты и т.п.); 4 — полимерная трубка; 5 — оптические волокна в защит­ном покрытии; 6 — гидрофобный заполнитель; 7 — оптический модуль профилированного типа; 8 — стержень профилированного типа; 9 — единичный блок (матрица) из ленточных ОМ; 10 — ленточный оптический модуль

Стеклопластиковые прутки арамидные нити (наиболее широко из­вестные торговые марки арамидных нитей — «кевлар» и «тварон») применяют, в основном, в качестве силовых элементов диэлектриче­ских ОК, предназначенных для подвески на опорах ЛЭП, опорах кон­тактной сети и автоблокировки электрифицированных железных до­рог, а также для ОК, предназначенных для прокладки в условиях сильных электромагнитных воздействий.

Силовые элементы, расположенные в центре ОК, обеспечивают большую гибкость, а на периферии большую стойкость ОК к ударам и растягивающим нагрузкам.

Бронепокровы. Для защиты ОК от механических повреждений на кабельный сердечник накладывается броня из круглых оцинкованных или из нержавеющей стали проволок в виде одного или нескольких слоев. Например, в ОК для прокладки через судоходные реки, в рай­онах с пучением грунта, используется двухслойная круглопроволочная броня. Применяется также броня из продольно наложенной стальной гофрированной ленты, обеспечивающая защиту от грызунов, механи­ческих воздействий и поперечной диффузии влаги (лента Zetabon). Стальная лента изготавливается из низкоуглеродистой стали и имеет хромовое покрытие, которое наносится электролитическим путем. На ленту с обеих сторон наносится полимерное покрытие. В процессе нанесения наружной оболочки полимерное покрытие стальной ленты расправляется, образуя надежное сцепление между стальной лентой и наружной полимерной оболочкой.

В диэлектрических ОК, не содержащих металлические элементы броня может быть выполнена из высокопрочных арамидных нитей и стеклопластиковых прутков.

Защитные оболочки. Поверх бронепокровов накладываются внешние пластмассовые оболочки, запрещающие ОК от внешних воз­действий и влаги. Между бронепокровом и пластмассовой оболочкой для предотвращения распространения влаги по ОК вводится гидро­фобный заполнитель или водоблокирующая лента. Для изготовления оболочек ОК чаще всего применятся полиэтиленовые композиции, в которые вводят различные компоненты, способствующие повышению стойкости материала к старению, к солнечной радиации и др. В част­ности, повышение стойкости полиэтилена к солнечной радиации обес­печивается за счет введения газовой сажи в объеме около 3%, в связи с чем наружные полиэтиленовые оболочки ОК имеют преимуществен­но черный цвет. Одним из недостатков полиэтилена является его го­рючесть, поэтому ОК с полиэтиленовыми оболочками используются только для наружной прокладки. Применять их для кабелей, прокла­дываемых внутри зданий, в коллекторах и туннелях, нельзя по сооб­ражениям пожаробезопасности. Для прокладки внутри помещений, коллекторах, туннелях исходя из требований пожаробезопасности ис­пользуются ОК с оболочками из полиэтиленовых композиций, не под­держивающих горение, а также с оболочками из поливинилхлоридного пластиката.

1 как строятся сердечники оптических модулей

Существуют 3 вида конструкции сердечника волоконно-оптического кабеля:

повивная (рис. П.3.4а),

с профилированным сердечником (рис. П.3.4б),

с использованием одиночной трубки (рис. П.3.4в).

Рис. П.3.4. Основные конструкции сердечников ОК: а) повивная; б) с профилированным сердечником; в) с использованием одиночной трубки.

В повивной конструкции сердечник выполнен в виде повивов оптических модулей вокруг центрального упрочняющего элемента. При малом (менее 6) числе требующихся модулей для обеспечения устойчивой правильной скрутки вместе с ними скручиваются пластмассовые кордели — заполнители сплошного сечения.

Конструкция с профилированным сердечником состоит из полипропиленового стержня с продольными пазами. Стержень отливается вокруг металлического или диэлектрического центрального упрочняющего элемента. Пазы располагаются вокруг стержня спирально или с периодической сменой направления. ОВ с нанесенными на них первичными покрытиями свободно располагаются в углублениях.

Кабель с одиночной трубкой состоит из одной пластмассовой (полибутилентерефталат) трубки, содержащей ОВ с нанесенными на них первичными покрытиями. Внутри трубки ОВ располагаются свободно.

П.3.2.2. Упрочняющие элементы сердечника

Упрочняющие (армирующие) элементы включаются в конструкцию сердечника для увеличения упругости кабеля при растяжении. В сердечнике они могут располагаться двумя способами: вдоль центральной оси кабеля или распределенно по его сечению. Распределенными упрочняющими элементами являются, например, пластмассовые кордели, включаемые в повив вместе с оптическими модулями при малом числе последних.

В повивной конструкции и конструкции с профилированным сердечником упрочняющий элемент располагается вдоль центральной оси кабеля и носит название центральный силовой элемент (ЦСЭ). В качестве такого элемента может использоваться стальная проволока диаметром 2  3.5 мм, трос такого же диаметра из нескольких проволок более тонкого сечения ) или диэлектрический стержень (стеклопруток или арамидный пруток).

П.3.2.3. Гидрофобное заполнение сердечника

Свободное пространство внутри сердечника заполняется гидрофобным заполнителем (обычно используют пастообразные компаунды на основе высокомолекулярных соединений углеводородов). В случае если требуется конструкция кабеля без наполнителя, водонепроницаемость сердечника по длине может быть обеспечена с помощью водоблокирующей ленты.

П.3.2.4. Поясная изоляция

Сформированный сердечник скрепляется поясной изоляцией из синтетической полипропиленовой, терефталатной (лавсановой) ленты, накладываемой путем спиральной обмотки в один или два слоя.

П.3.3. Защитные покровы

П.3.3.1. Внутренняя (промежуточная) оболочка

Кабельный сердечник защищается от воздействия внешней среды оболочкойВ качестве материалов оболочек используются полиэтилен, поливинилхлорид, алюмополиэтилен, безгалогенные материалы, не распространяющие горение.

П.3.3.2. Упрочняющие элементы внешних защитных слоев

Упрочняющие элементы включаются в конструкцию защитных покровов кабеля для увеличения его упругости при растяжении и повышения механической прочности.

В конструкции кабеля с одиночной трубкой роль упрочняющего элемента играют высокопрочные, например, арамидные нити в оболочке, между сердечником и оболочкой может также размещаться повив высокопрочных нитей или лент.

Арамидные нити (или стеклопластиковые стержни) используются также в качестве силовых элементов воздушных оптических кабелей. Отдельный слой из таких нитей располагают между первым и вторым слоем оболочки. Защищенный таким образом кабель может выдерживать большие продольные нагрузки. Обычно таким способом усиливаются кабели, подвешиваемые в пролетах длиной до 1000 м. Кроме того, арамидные нити, хотя и менее устойчивы к механическим нагрузкам, чем стальные, являются диэлектрическими, и не представляют опасность в случае попадания электрического разряда молнии.

Рис. П.3.5. Поддерживающий силовой элемент («восьмерка»).

П.3.3.3. Бронепокровы

При больших внешних нагрузках кроме внутренней защитной оболочки может накладываться броневой покров, дополнительно защищающий кабель от механических воздействий.

Броня бывает ленточная, круглопроволочная (одноповивная или двухповивная) и в виде герметичной трубки. В кабелях, предназначенных для прокладки в кабельной канализации, трубах, коллекторах, на мостах и эстакадах используется стальная ленточная броня. Стальная гофрированная лента, покрытая с наружной стороны сополимером, накладывается продольно с перекрытием на внутреннюю оболочку ОК.

В кабелях для прокладки в грунтах, не подверженных мерзлотным деформациям, на переходах через неглубокие несудоходные реки и болота применяется одноповивная броня из круглых стальных оцинкованных проволок.

Для прокладки в сложных грунтах всех групп, в том числе и подверженных мерзлотным деформациям, а также на переходах через судоходные реки применяется двухповивная круглопроволочная броня. Два повива стальных проволок в этом случае могут быть разделены промежуточной полиэтиленовой оболочкой.

Пустоты в бронеповиве заполняются гидрофобным компаундом.

Внутренняя часть кабеля, прокладываемого под водой или в очень влажном грунте, может быть полностью заключена в герметизирующую металлическую трубку. Затем подводный кабель армируется одним или несколькими слоями стальной проволоки. Сверху наносятся несколько слоев полипропиленовых нитей и антикоррозийного состава.

П.3.3.4. Защитный шланг

Защитный шланг изготавливается из полиэтилена или негорючих безгалогенных материалов. Для дополнительной защиты бронированного кабеля в защитный шланг могут быть впрессованы две толстые стальные проволоки.

П.3.3.4. Вспарывающий корд

Ряд фирм-производителей включают (как правило, по требованию заказчика) в конструкцию кабеля вспарывающий корд.

Конструктивные элементы оптических кабелей.

Основные элементы. Высокая чувствительность ОВ к механическим воздействиям и факторам окружающей среды в процессе изготовления, прокладки и эксплуатации требует особого подхода к конструированию ОК. Следует учитывать необходимость предохранения ОВ от растяжения и изгибов, упрочнения ОК силовыми элементами защиты его от внешних механических воздействий.

Высокая надежность ОК обеспечивается соответствующим подбором материалов и расчетами конструктивных элементов ОК. Правильно разработанные конструкции ОК обладают высокой механической прочностью, позволяющей прокладывать их как обычные металлические кабели. Кроме того, конструкция ОК должна гарантировать и поддерживать характеристики передачи ОВ в течение всего срока службы ОК, который должен составлять не менее 25…30 лет.

В ОК, как следует из вышесказанного, кроме ОВ содержатся следующие конструктивные элементы;

— заполнители в виде сплошных пластмассовых нитей;

— силовые (упрочняющие) элементы (стальные, медные и алюминиевые проволоки, а также арамидные нити и стеклопластиковые стержни), воспринимающие на себя продольную нагрузку на разрыв;

— армирующие элементы, повышающие стойкость ОК при механических радиальных воздействиях;

— наружные защитные покрытия — оболочки (металлопластмассовая с металлическими лентами или металлическим слоем, пластмассовая, пластмассовая с силовыми элементами, пластмассовая с впрессованными силовыми элементами с металлической лентой, бронированная оболочка кабеля)), предохраняющие от проникновения влаги, паров вредных веществ и внешних механических воздействий;

— изолированные медные жилы для питания различных устройств на линии;

— гидрофобные компаунды, препятствующие проникновению влаги в ОК.

Модуль. При изготовлении оптических кабелей ОВ в процессе их укладки подвергаются воздействию поперечных сил, которые их деформируют и смещают в поперечном направлении, что приводит в конечном итоге к изменению передаточных характеристик ОВ. Поэтому для снижения отрицательных влияний поперечных деформаций ОВ снабжают индивидуальным защитным покрытием в виде модуля.

Модуль является одним из основных конструктивных элементов, из которых формируется сердечник ОВ.

Под модулем понимается самостоятельный элемент ОК, содержащий одно или несколько ОВ.

Мягкая оболочка

Жесткая оболочка

Оптическое волокно

Рисунок 2.9 — Оптическое волокно в двойной защитной оболочке

Модули бывают трех типов: трубчатые, профильные и ленточные.

Защитное покрытие

Оптическое волокно

Рисунок 2.10 — Оптическое волокно в трубчатом защитном покрытии

Трубчатые модули в свою очередь разделяются на плотные (рис. 2.9) и свободные (рис. 2.10). Первые применяются в кабелях внутренней прокладки.

Свободные трубчатые модули наравне с профильными составляют основу кабелей наружной прокладки.

В плотных модулях в качестве сплошного защитного покрытия используются как твердые, так и мягкие оболочки.

Жесткая внутренняя оболочка с высоким модулем упругости придает ОВ жесткость, а мягкая внутренняя оболочка с низким модулем упругости обеспечивает поперечную сжимаемость, т.е. уменьшает любые смещения, обусловленные упругой деформацией при изготовлении ОВ.

Профильный модуль представляет пластмассовый стержень с V-образными или прямоугольными пазами на периферии, в которых расположены одно или несколько ОВ (рис. 2.11). Указанная конструкция модуля позволяет отдельным ОВ оставаться в ненапряженном состоянии при удлинении ОК под воздействием внешних сил.

Защитное покрытие

Оптическое волокно

Рисунок 2.11. — Конструкция ОК со свободным поддержанием ОВ. уложенных по спирали в пазах фигурного стержня

Центральный силовой элемент

В свободных трубчатых и профильных модулях ОВ должны быть длиннее трубки и профилированного стержня на 0,3…0,5%, чтобы при воздействии на ОК растягивающей нагрузки она не передавалась на ОВ.

Ленточный модуль представляет плоскую ленту с параллельно уложенными на определенном расстоянии друг от друга ОВ. Для ленты используется обычные ОВ с первичным покрытием порядка 250 мкм.

При создании самой ленты используются два основных метода фиксирования ОВ. Один из них — метод вторичного покрытия (рис. 2.12а), а другой — метод, использующий липкие ленты (рис. 2.12б). Обычно в одной ленте содержится от 2 до 24 ОВ. ОВ в модулях должны иметь различную расцветку. При большом числе ОВ в модуле их группируют в пакеты по 8 или 12, обматывая цветной нитью.

Сердечник. ОК классифицируются на одномодульные и многомодульные в зависимости от того, содержит ли кабель один модуль (в центре) или несколько (в повиве).

Липкое вещество

Первичное покрытие

Оптическое волокно

Вторичное ленточное покрытие

Рисунок 2.12. — Способы фиксирования ОВ в ленточных модулях

В одномодульных ОК сердечником является сам модуль. В многомодульных ОК сердечник скрепляется поясной изоляцией из синтетической полипропиленовой, тефталатной (лавсановой) ленты, накладываемой путем спиральной обмотки в один или два слоя.

Для защиты от воздействий растягивающих усилий в процессе производства и прокладки кабеля внутри повива расположен центральный силовой элемент (ЦСЭ), вокруг которого скручиваются модули и который воспринимает растягивающие усилия. ЦСЭ служит стальная проволока, тонкий стальной трос либо стеклопластиковый стержень.

Модули скручиваются вокруг ЦСЭ в необходимых количествах. Если число модулей менее 6, то для обеспечения устойчивой правильной скрутки вместе с модулями скручиваются пластмассовые кордели-заполнители сплошного сечения. Если по ОК организуется служебная связь или дистанционное питание, роль корделей-заполнителей выполняют изолированные медные жилы (одиночные или скрученные в пары или четверки).

Силовые элементы. В конструкцию ОК для устранения появления больших напряжений вводят силовые (упрочняющих) элементы.

Конструктивно упрочняющий элемент выполняется в виде корделя из сплошного материала или жгута из тонких волокон (проволок). Использование жгута в качестве упрочняющего элемента обеспечивает достаточную гибкость ОК.

Упрочняющий элемент

Защитная оболочка

Оптическое волокно

Рисунок 2.13. Конструкция ОК с центральным расположением упрочняющего элемента

Возможны два варианта конструктивных решений в расположении упрочающих элементов (УЭ) в ОК. В первом варианте УЭ располагается в центре сердечника кабеля (рис. 2.13), во втором варианте УЭ размещается на периферии. В первом варианте УЭ обеспечивает лучшую гибкость ОК, во втором — гибкость ОК меньше, но более эффективно противостоит радиальным усилиям и ударам.

Защитные покровы. Для защиты ОВ от воздействий внешней среды и механических повреждений в процессе прокладки ОК и его эксплуатации кабельный сердечник защищается наружной оболочкой.

В общем случае в конструкциях ОК используются 4 варианта оболочек: полиэтиленовая, алюмополиэтиленовая, поливинилхлоридная и из безгалогенного материала, не распространяющего горения.

Полиэтиленовая оболочка используется, главным образом, в бронированных кабелях наружной прокладки, алюмополиэтиленовая оболочка — в небронированных ОК, прокладываемых в пластмассовых трубах методом пневмопротяжки.

Конструктивно алюмополиэтиленовая оболочка формируется из алюминиевых лент толщиной 0,12…0,2 мм, покрытой с одной или с обеих сторон пленкой полимера. Пленка и оболочка свариваются и в результате получается экран, образующий монолитную конструкцию, обладающую значительно меньшей влагонепроницаемостью, чем обычная полиэтиленовая оболочка.

В кабелях, прокладываемых в пожароопасных местах, применяется оболочка из поливинилхлорида или безгалогенного материала, не распространяющих горения и практически не выделяющего при горении дыма и других токсичных веществ.

При больших внешних нагрузках на ОК в его конструкцию вводятся броневые покровы. Броня бывает 3 видов: ленточная, одноповивная (одинарная) круглоопроволочная и двухповивная (двойная) круглопроволочная.

В ОК для прокладки в кабельной канализации, трубах, коллекторах, тоннелях, на мостах и эстакадах используется стальная ленточная броня. Стальная гофрированная лента толщиной 0,15…0,25 мм, покрытая с наружной стороны полимером, накладывается продольно с перекрытием на внутреннюю оболочку ОК.

В ОК для прокладки в грунтах, не подверженных мерзлотным деформациям, на переходах через неглубокие несудоходные реки, озера и болота применяется одноповивная броня из круглых стальных оцинкованных проволок различного диаметра.

В ОК для прокладки в сложных грунтах всех групп, в том числе и подверженных мерзлотным деформациям, а также на переходах через глубокие судоходные реки применяется двухповивная круглопроволочная броня. В указанной броне оба повива стальных проволок могут быть разделены промежуточной полиэтиленовой оболочкой. В основном броня обеспечивает стойкость ОК к такому внешнему механическому воздействию, как растяжение.

На броню накладывается защитный шланг, который изготовляется из полиэтилена или негорючего безгалогенного материала. В защитный шланг могут быть впрессованы для механического усилия две толстые проволоки.

Особые требования к защитным покровам предъявляются к ОК для воздушной подвески. В связи с тем, что подвесные кабели не содержат металлических элементов и изготовляются полностью диэлектрическими, их защитный покров состоит из полиэтиленовой оболочки, двух повивов арамидных нитей или повив стеклопластиковых стержней и защитного шланга из полиэтилена.

Типовые конструкции оптических кабелей. В настоящее время в зависимости от назначения, условий прокладки и эксплуатации разработаны и производятся ОК различных типов и конструкций. Среди большого их многообразия можно выделить четыре типа ОК (рис. 2.14):

— многоповивные, или кабели повивной скрутки;

— кабели пучковой скрутки

— кабели с профильным несущим сердечником;

Рисунок — 2.14.- Типы конструкций кабелей: а) — повивной скрутки, б) — пучковой; в) с профильным сердечником; г) — ленточный

ОК повивной скрутки (рис. 2.14,а) выполнен в виде повивов из оптических модулей, скрученных вокруг ЦСЭ, которые эффективны при числе модулей до 20. Типовая конструкция повивного ОК содержит от 6 до 8 оптических модулей и имеет наружный диаметр порядка 12 мм.

В тех случаях, когда вокруг ЦСЭ скручивается один повив с числом модулей меньше 6, промежутки между ними заполняются пластмассовыми корделями сплошного сечения с диаметром, равным диаметру модуля. Для заполнения можно использовать и изолированные медные жилы.

ОК пучковой скрутки состоят из пучков ОМ, скрученных вокруг ЦСЭ (рис. 2.14,б). Пучок представляет собой полимерную трубку, внутри которой размещается профильный сердечник с продольными пазами, в которые свободно уложены ОВ. Кабели этого типа содержат от 25 до 500 модулей, их внешний диаметр составляет 15…25 мм.

ОК с профильным несущим сердечником состоит из сердечника, представляющего собой несущий пластиковый элемент с винтообразными пазами, в которых свободно уложены ОВ в первичном защитном покрытии или оптические модули (рис. 2.14,в). Диаметр профилированного сердечника с пазами составляет 6… 12 мм в зависимости от числа волокон.

Сердечник ленточных ОВ собран из отдельных плоских лент с параллельно уложенными на определенном расстоянии друг от друга ОВ (рис. 2.14,г).

Для ленты обычно используются обычные ОВ с первичным покрытием диаметром порядка 250 мкм. Обычно в одной ленте содержит от 2 до 24 волокон. Сложенные ленты образуют сердечник кабеля. Уплотняющие элементы в указанной конструкции расположены в оболочке. Благодаря плотной укладке ОВ, конструкция кабеля имеет небольшой диаметр (например, ОК из 144 ОВ имеет внешний диаметр 12 мм).

Устройство волоконно-оптического кабеля: обзор структурных элементов и готовых конструкций

На сегодняшний день существует порядка пятидесяти различных конструкций оптических кабелей (ОК) для всевозможных условий их прокладки: в грунт, в кабельную канализацию, на подвес и так далее. Ведь именно от условий нахождения оптического кабеля и зависит его конструкция. В этой статье мы разберём из каких элементов и материалов состоит оптический кабель и какую роль каждый из них выполняет.

Устройство оптоволоконного кабеля

Разберем материалы оптического кабеля, которые используются при его создании в настоящее время.

Оптическое волокно

Оптическое волокно само по себе довольно хрупкое и более уязвимое к повреждениям по сравнению с медным проводом. Все элементы, из которых состоит оптический кабель, защищают оптическое волокно от всех внешний воздействий: климатических, механических и так далее.

Водоблокирующие материалы

Разберем материалы, которые препятствуют проникновению влаги в оптический кабель и дальнейшей ее кристаллизации — когда вода превращается в лед. Лед увеличивается в объеме примерно на 10%, что может стать причиной образования макроизгибов и обрывов ОВ внутри оптического кабеля.

Гидрофобные заполнители

Это специальные продукты нефтепереработки, которые ведут себя нейтрально (инертно) на всем протяжении срока эксплуатации оптического кабеля, то есть не вступают в химическую реакцию как с самим оптическим волокном, так и с другими конструктивными элементами ОК. Сам заполнитель находится непосредственно внутри конструкции оптического кабеля.

Гели имеют широкие температурные характеристики (рабочие температуры) от –60°С до +85°С.

Гидрофобные заполнители делятся на два класса:

1. Внутримодульные заполнители (filling).
2. Межмодульные заполнители (flooding).

Внутримодульные гели, применяются для заполнения модулей с ОВ. К таким гелям предъявляются более высокие требования, они имеют меньшую вязкость по сравнению с межмодульными. Внешне гель схож с желе. В России такие заполнители не производятся.

Межмодульные гели используются для заполнения свободного пространства в сердечниках ОК и в бронепокровах (броня из стальных проволок или стеклопластиковых прутков). В России производятся.

Водоблокирующие ленты и нити

Это сухие материалы (полимеры) пропитанные специальным составом — водоблокирующим абсорбентом (superabsorbent polymer). При взаимодействии воды с нитями или лентой образуется химическая реакция, в результате которой на поверхности появляется гель. Обратного эффекта превращения геля в абсорбент не происходит. Оптический кабель, содержащий в себе водоблокирующие ленты и нити, обычно называют «сухим кабелем».

Водоблокирующие нити могут применятся как для межмодульного, так и модульного заполнения. Водоблокирующие ленты и нити в России не производятся.

Оптические модули

Оптический модуль — это полимерная или стальная трубка, в которой находятся оптические волокна. Полимерные трубки изготавливаются из полибутилентерефталата (ПБТ) или из пропилена.

ПБТ обладает высокой жесткостью и твердостью и лучшей стойкостью к раздавливанию, чем полипропилен.

Полипропилен более гибкий и мягкий материал, что дает свои удобства при монтаже.

Материалы для изготовления оптических модулей в России не производятся.

Микромодули

Это уменьшенный в своих габаритах обычный оптический модуль. Микромодули применяются в микрокабелях, которые в свою очередь прокладываются в микро-трубочной канализации. Микрокабель более подвержен внешним механическим воздействиям, чем «обычный» оптический кабель, поэтому прокладывается в защитных полиэтиленовых трубах.

Кордели

Кордель («пустышка») обеспечивает геометрию скрутки оптического кабеля, то есть заполняет свободное внутреннее пространство в ОК (пространство свободное от оптических модулей).

Упрочняющие нити

Упрочняющие нити применяются в основном в конструкциях подвесных кабелей, их основное назначение — обеспечение необходимых показателей растягивающий нагрузки ОК. Нити могут быть арамидными и стеклопластиковыми.

Арамидные нити

Арамидные нити в оптическом кабеле изготавливаются из волокон термостойких ароматических полиамидов. Арамид — легкий и прочный материал (лучший модуль упругости по сравнению со стеклонитями), он не горит и не плавится, может контактировать с открытым огнем в течении 50 секунд без потери своих свойств.

Стеклонити

Стеклонити производятся из элементарных нитей из Е-стекла, скрученных в определенном направлении, с заданным числом оборотов на метр длины. Стеклонити имеют меньший запас на разрыв, максимальные нагрузки для ОК со стеклонитями — не более 15 кН. У арамидных же нитей ограничений практически нет.

Арамидные нити разрешены для подвеса на ЛЭП 35 кВ и выше «ФСК ЕЭС», стеклонити запрещены.

В последнее время идет разработка альтернативных силовых элементов — базальтовых волокон и высокопрочных нитей из полиэтилена для использования их в конструкции ОК.

Базальтовые нити получают из однокомпонентного дешевого сырья (базальта) при одностадийном технологическом процессе. Из одного килограмма сырья получается один килограмм базальтового волокна. За такими экологически чистыми технологиями — будущее!

Исходным материалом для высокопрочных нитей на основе полиэтилена служит сверхвысокомолекулярный волокнообразующий полиэтилен. Прочность нитей в 20 (. ) раз выше, чем у нитей из стали аналогичного диаметра при несопоставимом весе.

Главное преимущество использования арамидных и стеклонитей в подвесных оптических кабелях — это их допустимый коэффициент вытяжки. То есть на протяжении всего срока эксплуатации кабеля он вытянется на относительно допустимую величину. Что нельзя сказать, например, о высокопрочных нитях из полиэтилена и базальтовых волокон, которые пока что не могут обеспечить требуемый коэффициент вытяжки.

Арамидные нити и стеклонити для производства оптических кабелей в России не производятся.

Материалы для бронепокровов

Для защиты от механических повреждений применяют различные виды брони оптоволокна.

Стальные проволоки

В производстве оптических кабелей, как правило, используется оцинкованная стальная проволока. Проволока подразделяется по назначению на проволоку общего назначения и канатную проволоку.

Канатная проволока имеет лучшие характеристики: повышенная степень прочности на разрыв, устойчивость к деформации по сравнению с проволокой общего назначения. Стальные проволоки всех назначений производятся в России.

Стеклопластиковые прутки

Для придания конструкции ОК диэлектрических свойств используется броня в виде стеклопластиковых прутков, которые в том числе обеспечивают высокие разрывные характеристики. Стеклопластиковые прутки производятся по технологии пултрузии (протяжки).

Стальная ленточная броня

Стальная ленточная броня представляет собой гофрированную стальную ленту с полимерным покрытием. Полимерный материал наносится на ленту для обеспечения её сцепления с внешней оболочкой кабеля в процессе производства и для защиты от сползания оболочки кабеля в процессе его прокладки.

Гофрированная стальная лента обеспечивает увеличение стойкости кабеля к раздавливанию и растяжению, а также защищает ОК от грызунов.

Центральный силовой элемент (ЦСЭ)

Центральный силовой элемент представляет собой стеклопластиковый пруток. До него в качестве ЦСЭ использовалась металлическая проволока.

Центральный силовой элемент обеспечивает жесткость скрутки кабеля. Этот элемент особенно важен при воздействии на оптический кабель отрицательных температур — ЦСЭ не дает конструкции кабеля растянуться или сжаться, в следствии этого в ОВ не возникают дополнительные изгибные потери.

Силовой элемент может быть покрыт слоем полиэтилена. Это сделано для того, чтобы увеличить внешний диаметр ЦСЭ без увеличения диаметра самого стеклопластикового прутка. Такой способ иногда используют в оптических кабелях с числом оптических модулей больше шести штук.

Оболочка оптического кабеля

Внешняя оболочка защищает сердечник оптического кабеля от всевозможных внешних воздействий и механических повреждений, например, от солнца, дождя. Основной материал для её изготовления — полиэтилен.

Почему цвет оптических кабелей для внешней прокладки именно черного цвета? Ответ на этот вопрос очень простой: в оболочке кабеля (в черном полиэтилене) присутствуют добавки из сажи (около 3%). Сажа является отличным ультрафиолетовым стабилизатором, поэтому она предотвращает разрушение самого полиэтилена (оболочки ОК) при воздействии на него солнца (ультрафиолетового излучения).

Виды полиэтиленов, используемых для оболочки ОК:

• Полиэтилены высокой плотности (низкого давления), они же ПЭВП (НDPE). Очень прочен, обладает высокой механической и химической стойкостью, но в отрицательных температурах более хрупкий, склонен к появлению трещин, сложнее в монтаже.
• Полиэтилены низкой плотности (высокого давления), они же ПЭНП (LDPE). Эластичен, легко монтируется, но не стоек к УФ-излучению, а это значит, что внешняя оболочка из такого материала буквально «стечет» в жаркую погоду и разрушится в месте крепления к подвесной арматуре. Крайне не рекомендуется использовать такой вид полиэтилена при производстве оптического кабеля.
• Полиэтилены средней плотности, они же ПЭCП (MDPE). Такие полиэтилены объединяют в себе преимущества двух предыдущих полиэтиленов (ПЭВП, ПЭНП) — они не трескаются при отрицательных температурах и не «стекают» в жаркую погоду. Оптимальный материал для изготовления внешних оболочек ОК.

В полиэтиленовые композиции также добавляют различные полимерные компаунды, благодаря которым кабель получает полимерную оболочку, стойкую к распространению горения.

Различают несколько видов полимерных компаундов, каждый из которых обеспечивает свой уровень пожарной безопасности оптических кабелей.

Конструкции оптического кабеля

Разберем некоторые типовые конструкции волоконно-оптического кабеля для разных условий прокладки на примере продукции завода Инкаб.

Конструкция сердечника оптического кабеля

Вне зависимости условий применения кабеля определяющим его технические и экономические характеристики, является сердечник оптического кабеля.

Существует два способа по защите оптических волокон от механических воздействий в процессе изготовления, прокладки и эксплуатации кабелей, в одном из которых элементы кабельного сердечника могут спокойно перемещаться за счет наличия пустот между элементами, в другом применением демпфирующих слоев между элементами.

В настоящее время существует пять типов компоновки кабельного сердечника:

— кабели повивной скрутки;

— кабели пучковой скрутки;

— кабели с «профильным» сердечником;

— кабели с центральной трубкой.

а — повивной скрутки; б — пучковой скрутки; в- с профильным сердечником; г — ленточный; д — центральной трубки; 1 — одно- или многоволоконный модуль; 2 — упрочняющий элемент; 3 — оболочка кабеля; 4 — пучок из многоволоконных оптических модулей; 5 — оптическое волокно; 6 — лента с несколькими оптическими оптических модулей; 5 — оптическое волокно; 6 — лента с несколькими оптическими волокнами; 7 — пучок оптических волокон; 8 — центральная трубка; 9 — профильный сердечник

Рисунок 6 ? Компоновки кабельного сердечника

Скрутка оптических модулей в сердечник вокруг несущего элемента кабельного сердечника, может быть выполнена одним из следующих двух типов:

По спиральной скрутке модули (волокна) свиваются в одном направлении и с одинаковым углом по отношению к продольной оси кабеля.

При SZ скрутке одно направление скрутки, например, по часовой стрелки через определенное число витков меняется на противоположное направление (против часовой). В точки смены направления скрутки волокна параллельны оси кабеля. Для того чтобы предотвратить распространение влаги по длине кабеля, свободное пространство между элементами сердечника заполняется специальным гидрофобным компаундом (гелем).

Для предотвращения нежелательного воздействия компаунда на силовые элементы и / или оболочку кабеля сердечник кабеля изолируется от последующих внешних элементов несколькими слоями тонкой пластмассовой пленки.

Упрочняющие элементы волоконно-оптического кабеля

Упрочняющие элементы в оптических кабелях могут располагаться в сердечнике, оболочке или одновременно в обеих частях. Упрочняющие элементы независимо от места расположения наиболее часто изготавливаются из стали, арамидной пряжи, стеклопластиковых стержней и синтетических высокопрочных нитей. Площадь поперечного сечения этих материалов должна быть достаточна, чтобы максимальное удлинение кабеля для установленной нагрузки вызывало растяжения волокон, которое они получили при их испытании на прочность в процессе изготовления.

Выбор материалов для упрочняющих элементов зависит от допустимого радиуса изгиба кабеля, допустимых механических нагрузок, диапазона температур, в котором должен эксплуатироваться кабель.

Оболочка кабеля

Оболочка оптического кабеля связи должна защищать сердечник кабеля от механических, тепловых и химических воздействий, а также от влаги. Так как в оптическом диапазоне отсутствуют помехи со стороны контактных сетей переменного тока и ЛЭП, то не имеет смысла делать оболочку ОКС металлической. Оптические кабели при наземной прокладке в подавляющем большинстве случаев имеют пластмассовые оболочки.

Наибольшее применение среди пластмассовых оболочек получили полиэтиленовые и поливинилхлоридные.

Полиэтиленовая оболочка предназначена для кабелей наружной прокладки. Номинальная толщина полиэтиленовой оболочки составляет 2,0 мм. В случае ее применения для внутренней прокладки требуется принятие специальных противопожарных мер.

Подвесные кабели имеют специальную обработку наружной поверхности оболочки для борьбы с гололедообразованием, поэтому подвесные кабели особой осторожности в обращении с целью предотвращения трения оболочки кабеля с различными поверхностями при его прокладке. Для защиты кабеля от повреждений грызунами используют слоистую оболочку, армированную гофрированной стальной лентой, и для водонепроницаемости ламинированную алюминием.

Поливинилхлоридная оболочка применяется для кабелей наружной прокладки в агрессивных средах и при внутренней прокладке в производственных зданиях. При прокладке кабеля в местах большого скопления людей применяются оболочки из галогенно содержащих не воспламеняющихся полимеров.

Похожие публикации:

1. Biovoice bvr 20m thermopack что это такое
2. Какой из приведенных ниже источников дает только инфракрасное излучение
3. Как работает ловитель лифта
4. Как проверить датчик влажности на исправность