SELF SUPPORTING OPTICAL CABLE

Abstract: The cable has a core consisting of at least one optical conductor, and armouring elements twisted around the core. In order to achieve the object of configuring this cable with a small diameter and low weight in such a way that negative effects of the tensile loading of the cable are kept from the optical fibres even without substantial excess lengths of the optical fibres, it is proposed that all the armouring elements are twisted around the core with the same direction of twist and with a length of twist lK which is smaller than 100 times the mean twist diameter dK of the armouring layer, and that the optical conductors led in the core are twisted with the same direction of twist as the armouring elements in such a way that the length of twist lF of the optical conductors twisted in a layer having a mean diameter dF is dimensioned according to the equation <IMAGE> X being a dimensionless number between 1.3 and 4. <IMAGE>

Description: Selbsttragendes optisches Kabel Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten und allgemein bekannten Art. Derartige Kabel werden freihängend zwischen relativ weit beabstandeten Haltepunkten, beispielsweise Masten, aufgehängt. Man ist bestrebt, das Gewicht solcher Kabel klein zu halten und die Festigkeit gegen Zugbelastung bei mög- lichst geringer Dehnung zu vergrössern. Deshalb müssen Be- wehrungselemente im Kabel angeordnet sein, welche Zugbeanspruchungen aufnehmen, so dass diese nicht auf die empfind- lichen optischen Fasern übertragen werden können. Da gewisse Längungen des Kabels dabei unvermeidbar sind, hat man die optischen Fasern innerhalb der Kabelhüllen mit tberlangen, beispielsweise gewellt, geführt. Die Uberlängen mussten so gewählt werden, da2 die gröRtmögliche durch Zugkraft bedingte Kabellangung aufgefangen werden konnte. Utberlängen der optischen Fasern sind jedoch nur in begrenztem Ausmass vorsehbar, wenn erhöhte Dämpfungen wegen gekrümmter Führung der Fasern vermieden werden sollen. Infolgedessen muss man sich bemühen, die Kabeldehnungen möglichst klein zu halten. Das gelingt beispielsweise durch parallele, unverseilte oder allenfalls mit sehr langem Schlag um die Kabelseele verseilten Bewehrungselemente. Die Biegbarkeit eines solchen Kabels ist jedoch gering. Eine gute Biegefähigkeit erreicht man andererseits durch mit kleinerer Schlaglänge verseilte Bewehrungselementes wobei allerdings dicke und schwere Kabel mit zwei Lagen von mit gegensinnigem Drall verseilten Bewehrungselementen vorgesehen wurden, weil bei Zugbelastungen Verdrehungen des Kabels vermieden werden sollten, welche bei einlagig mit kurzem Schlag verseilten Bewehrungselementen entgegengesetzt zum Verseildrall entstehen. Derartige Verdrehungen von drehmomentfrei aufgehängten Kabeln waren gefürchtet, weil sie zusätzliche Längsdehnungen des Kabels und unzulassige mechanische Beanspruchungen der optischen Fasern verursachen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kabel der eingangs genannten Art bei geringem Durchmesser und kleinem Gewicht so zu gestalten, dass auch ohne erhebliche fiberlängen der optischen Fasern negative Auswirkungen der Zugbelastung des Kabels von den optischen Fasern ferngehalten werden. Die Lösung gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet¯ Im Gegensatz zur herrschenden Meinung wird also vorgeschlagen, die Bewehrungselemente einer einlagigen Armierung mit relativ kleiner Schlaglänge um die Kabel seele zu verseilen. Wenn optische Fasern in gleicher Richtung wie die Bewehrungselemente verseilt sind und wenn deren Schlaglänge auf die der Bewehrungselemente unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Verseildurchmesser erfindungsgemäss ab bestimmt werden, so lässt sich im Idealfall erreichen, dass sich die Wendel einer optischen Faser in Kabelrichtung infolge der Torsion des Kabels in gleichem Ausmass zugspannungsfrei streckt, wie sich Kabelmantel und Bewehrungselemente infolge der Zugkraft dehnen. In der Praxis braucht dieser Idealfall nur angenähert zu werden, wenn die optischen Fasern ohnehin mit gewisser Vber- länge geführt sind, wie beispielsweise bei optischen Fasern, die lose und frei beweglich in einer Schlauchhülle wendelförmig geführt sind. Es ist zwar grundsätzlich möglich, mit elementaren Mitteln die optimalen Verhältnisse für Schlaglänge und Verseildurchmesser der Bewehrungselemente und der optischen Fasern theoretisch zu ermitteln. Da aber dazu die physikalische Konstanten (Elastizitätsmodul) und geometrischen Daten aller Kabelaufbauelemente bekannt sein müssen, wobei insbesondere das Haftverhalten zwischen den Bewehrungselementen und der Kabelhülle schwer voraussagbar ist, empfiehlt sich eine experimentelle Bestimmung der günstigsten Werte. Auf grund von Messungen an verschiedenartig aufgebauten Kabeln wurden die im Anspruch 1 angegebener Bemessungsbereiche ermittelt. Bei Beachtung der dort angegebenen Kegeln ergaben sich leichte optische Kabel mit geringem Durchmesser, welche ohne Halteseile freihangend als Luftkabel geführt werden können. Vorteilhafte und fertigungstechnisch gut realisierbare Daten für die optischen Fasern ergeben sich bei Beachtung der Regeln nach Anspruch 2. Speziell für solche Kabel, bei denen die Bewehrungselemente aus Glasfaserschnüren und die Kabelhüllen aus plastomerem oder elastomerem Polyolefin bestehen, hat sich die Bemessungsregel nach Anspruch 3 als vorteilhaft erwiesen. Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher er lautet. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes optisches Kabel Fig. 2 zeigt eine Skizze zur Definition von Verseildurch messer und Schlaglänge. Innerhalb einer mit Bewehrungselementen 1 versehenen Kabel hülle 2 sind optische Fasern 3 angeordnet, welche innerhalb von Schlauchen 4 lose und mit gewisser ueberlänge geführt sind. Die Schläuche 4 und damit die optischen Fasern 3 sind in einer Lage mit dem mittleren Verseildurchmesser di versetzt und bilden die äusserste Verseillage der Kabelseele. Die Be- wehrungselemente 1 sind mit gleicher Drallrichtung um die Seele verseilt, wobei dK der mittlere Verseildurchmesser ist, also der Durchmesser des Kreises, auf welchem die Mittelpunkte der Bewehrungselemente liegen. Figur 2 lässt erkennen, was unter der Schlaglänge 1 eines Verseilelementes mit dem Verseildurchmesser d zu verstehen ist. 3 Patent ansprüche 4 Seiten Beschreibung 1 Zeichnung

Claims: Self-supporting optical cable with a core consisting of several optical conductors (5) each of which comprises a sleeve (4) and, laid therein with overlength, an optical fibre (3); with armouring elements (1) stranded around the core which are stranded in a single layer around the core with equal twist, in which the conductors (5) laid in the core are stranded with the same twist as the armouring elements (1) and form a coil of conductors (5), characterised in that all the armouring elements (1) are stranded around the core with a length of twist l K which is smaller than 100 times the mean diameter d K of the armouring layer, and that the length of twist l F of the optical conductors stranded in a layer with the mean diameter d F is dimensioned according to the equation. (d F /d K )² = x · l F /l K , where x is a non-dimensional number between 1.3 and 4, so that under a tensile force the coil extends free of tensile stress substantially to the same extent, in the cable direction due to the torsion of the cable and the contact between cable jacket (2) and core, as cable jacket and armouring elements (1) expand as a result of the tensile force. Cable according to claim 1, characterised in that the length of twist l K of the armouring elements comes to 20 to 60 times the mean strand diameter d K . Cable according to one of claims 1 or 2, characterised in that the non-dimensional number x, if armouring elements formed as fibre glass cords are used, which are surrounded by a jacket of plastomeric or elastomeric polyolefin plastics material, has a value between 1.45 and 3.2.

Inventors: HAAG, HELMUT, DIPL.-PHYS., NOTHOFER, KLAUS, DIPL. -ING.
Applicants: AEG KABEL AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: G02B6
IPC codes: G02B6