ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ СИММЕТРИЧНЫЙ ОГНЕСТОЙКИЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к высокочастотным симметричным огнестойким кабелям для передачи данных, обеспечивающих сохранение параметров передачи данных кабеля (волнового сопротивления и коэффициента затухания пар) в условиях воздействия пожара и после его окончания, и при одновременном воздействии синусоидальной вибрации и механических ударов одиночного действия.
Из «Уровня техники» известен огнестойкий симметричный кабель, содержащий, по крайней мере, пару скрученных изолированных медных токопроводящих однопроволочных или многопроволочных жил с изоляцией из кремнийорганической резины; индивидуальный экран каждой пары или общий экран пар, выполненный из фольгированного композиционного материала с контактным проводником из медной луженой проволоки; оболочку из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности или из полимерного безгалогенного материала (RU 123209 U1, 20.06.2012). Данный кабель сохраняет работоспособность в условиях воздействия открытого огня.
Недостатками известного устройства являются:
- конструкция кабеля не обеспечивает высокочастотную передачу данных;
- не нормируются частотные характеристики кабеля - волновое сопротивление пар;
- низкая стойкость кабеля к воздействию механических нагрузок (синусоидальной вибрации и механическому удару одиночного действия) в условиях пожара и после окончания его воздействия.
Наиболее близким аналогом по отношению к заявленной полезной модели является огнестойкий симметричный кабель КСБнг(A)-FRHF N×2×D, содержащий, по крайней мере, одну симметричную пару N с медными токопроводящими жилами диаметром D от 0,64 до 1,78 мм с изоляцией из огнестойкой кремнийорганической резины, скрученные совместно с полиимидной пленкой, с общим экраном из алюмолавсановой ленты и с контактным проводником из медной луженой проволоки, в оболочке из безгалогенной полимерной композиции (ТУ 16.К99-037-2009, ООО НПП «Спецкабель») [1]. Изоляция из кремнийорганической резины, при горении образует плотный керамический слой, создающий огнеупорный барьер, оболочка кабеля не содержит галогенов и не распространяет горение. Таким образом, известный кабель сохраняет работоспособность в условиях открытого огня. Однако, получаемый при спекании кремнийорганической резины защитный слой достаточно хрупкий и имеет низкие механические характеристики, например сопротивление разрыву, синусоидальным вибрациям или удару. Защитный слой из полиимидной пленки, расположенный поверх скрученной пары или пучка пар, не обеспечивает дополнительной зашиты кремнийорганической резины от механического воздействия. Таким образом, известный кабель не устойчив к механическим воздействиям, возникающим в условиях пожара.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель заключается в сохранении частотных характеристик (волнового сопротивления и коэффициента затухания пар) передачи цифрового сигнала по кабелю в условиях воздействия открытого пламени до 850°C и одиночного механического удара многократного действия в течение не менее 2-х часов, в ходе остывания до температуры 400°C в течение 1,5 часов и после воздействия открытого пламени в течение 300 часов.
Технический результат заключается в увеличении стойкости кабеля к воздействию открытого пламени с одновременным повышением механических нагрузок (вибрация и одиночные удары).
Достижение технического результата обеспечивает симметричный огнестойкий кабель, включающий сердечник, состоящий, по крайней мере, из одной экранированной пары, симметрично скрученных однопроволочных медных жил, каждая из которых изолирована кремнийорганической резиной, причем внешняя оболочка кабеля выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, при этом экран имеет два слоя, первый из которых выполнен из ламинированной алюминиевой фольги, наложенной на изоляцию из кремнийорганической резины слоем металла наружу, а второй слой выполнен в виде оплетки из медных луженых проволок.
Согласно заявленной полезной модели симметричный огнестойкий кабель включает сердечник, содержащий более одной скрученных между собой экранированных пар.
Согласно заявленной полезной модели на сердечник наложена обмотка из полиэтилентерефталатной пленки.
Согласно заявленной полезной модели на обмотку из полиэтилентерефталатной пленки наложен заполнитель из пластичного полимерного материала.
Согласно одному из вариантов заявленной полезной модели заполнитель из полимерного пластичного материала наложен на сердечник.
Сохранение частотных характеристик и стойкости кабеля к механическим воздействиям при пожаре и по его окончанию обеспечивается: армированием оплеткой экрана хрупкого керамического слоя, образованного при выгорании горючих веществ, входящих в состав изоляции из кремнийорганической резины. Преобразование изоляции экранированной пары при воздействии открытого пламени в защищенный армированный керамический слой позволяет сохранить работоспособность кабеля (волновое сопротивление и коэффициент затухания пар на частоте до 250 МГц) в условиях пожара и после него при одновременных механических воздействиях.
Техническая сущность группы полезных моделей поясняется следующими иллюстрациями:
фиг. 1 - вид поперечного сечения кабеля с четырьмя парами токопроводящих жил;
фиг. 2 - вид продольно сечения кабеля с четырьмя парами токопроводящих жил.
Кабель включает следующие конструктивные элементы:
1 - токопроводящая жила из круглой медной проволоки;
2 - изоляция из кремнийорганической резины;
3 - экран из ламинированной алюминиевой фольги;
4 - экран в виде оплетки из круглых медных луженых проволок;
5 - обмотка лентой из полиэтилентерефталатной пленки с числом экранированных пар 2, 4, 14;
6 - заполнитель из пластичного полимерного материала с числом экранированных пар 2, 4;
7 - внешняя оболочка из полимерной композиции, не содержащей галогенов.
Конструктивные элементы, входящие в состав кабелей, имеют характеристики, приведенные в Таблице 1.
Технология изготовления кабеля согласно заявленной полезной модели включает следующие операции.
Однопроволочные токопроводящие жилы 1 изготавливают из медной круглой проволоки. На каждую токопроводящую жилу 1 накладывают изоляцию 2 из кремнийорганической резины (например, смесь силиконовая резиновая ЮНИСИЛ Профф РС 20-8465). Изоляцию 2 накладывают методом экструдирования совмещенного с процессом вулканизации на кабельных линиях непрерывной вулканизации. Скрутка изолированных жил 2 производится на крутильной машине. Поверх скрученной пары накладывают двухслойный экран 3, 4, выполненный из ламинированной алюминиевой фольги, наложенной поверх изоляции 2 слоем металла наружу и оплетки медными лужеными проволоками. По одному из вариантов осуществления изобретения, сердечник выполнен из двух или более экранированных скрученных пар (до 14 пар). Поверх сердечника, для кабелей с числом пар 2, 4, 14 накладывают обмотку лентой из полиэтилентерефталатной пленки 5 (например, полиэтилентерефталатная пленка ПЭТ-Э, 50×40). На кабели с числом пар 2, 4 на экструзионной линии накладывают внутреннюю оболочку (заполнитель) 6 (например, безгалогенный и огнестойкий наполнитель WK-40/HFFR). Наружную оболочку 7 из полимерного материала, не содержащего галогенов и не поддерживающего горения (например, безгалогенная полимерная композиция ConGuard S-6645) накладывают на экструзионной линии.
-2
Предлагаемая конструкция обеспечивает сохранение работоспособности кабеля и передачу цифровых и аналоговых сигналов на частоте до 250 МГц в течение всего времени (120 минут) при воздействии открытого пламени с температурой 800±50°C одновременно с механическим ударом одиночного действия (1 раз в 5 минут), а после пожара к воздействию синусоидальной вибрации с параметрами: ускорением 3,3×10 g и частотой 6,4 Гц в течение 300 часов.
Согласно вариантам реализации заявленной полезной модели возможно выполнение трех типов кабелей с волновым сопротивлением пар 75 Ом, 100 Ом и 120 Ом.
-2
Проведенные испытания по оценке сохранения частотных характеристик кабеля в условиях воздействия пламени (температура 860±20°C), механического удара (1 раз в 5 минут) и вибрации (с ускорением 3,3×10 g и частотой 6,4 Гц) показали, что кабель сохраняет работоспособность в течение 300 часов. После воздействия открытого пламени волновое сопротивление пар снижается не более, чем на 1,23%, а коэффициент затухания пар, пересчитанный на длину 100 м кабеля, на частоте 100 МГц увеличивается на 11,84%, а на частоте 250 МГц увеличивается на 6,04%, что позволяет кабелю длительное время пропускать высокочастотные сигналы даже в условиях пожара. Результаты оценки работоспособности кабелей приведены:
- Протокол №003-13ПБ от 28.01.2013 г.: испытания макетного образца кабеля на огнестойкость с механическим ударом;
- Протокол исследовательских испытаний кабеля №038-12 ВП от 27.12.2012 г.: оценка сохранения частотных характеристик в условиях воздействия пламени, механического удара и вибрации.
Разработанный высокочастотный симметричный огнестойкий кабель обеспечивает возможность передачи высокочастотных сигналов в системах связи, в сооружениях и на объектах вооружения и военной техники при наружной и внутренней групповой прокладке в условиях пожара и после его ликвидации.
Литература
[1] ТУ 16.К99-037-2009. Кабели симметричные для систем безопасности, огнестойкие. Технические условия, КСБсг(A)-FRHF N×2×D, ООО НЛП «Спецкабель», г. Москва, 2009 г., 39 л.