ПОЛЕВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ СВЯЗИ

Полезная модель относится к технике электросвязи и может быть использована в качестве полевого кабеля для построения полевых линий связи, линий дистанционного управления радиостанциями средней мощности, четырех- и двухпроводных абонентских линий, предназначенного для эксплуатации в полевых условиях на поверхности грунта, в грунте и подвеске на местных предметах, а также в стационарных условиях.
Известен провод (кабель) электрический, конструкция и технические возможности которого описаны в патенте на полезную модель №67323 U1 [1]. Этот кабель содержит несколько, по меньшей мере, три токопроводящие жилы, каждая из которых выполнена многопроволочной и состоит из медных луженых проволок, экран, выполненный из медных проволок, и оболочку, под которой расположен экран, при этом изоляция токопроводящих жил и оболочки выполнены из поливинилхлоридного пластиката на безсвинцовой основе.
Основными недостатками известного кабеля являются недостаточное количество токопроводящих жил, большое взаимное влияние друг на друга передаваемых по ним сигналов и резкая зависимость его электрических свойств и технических параметров от погодных условий («сухо», «сыро»), что ограничивает возможность использования такого кабеля для развертывания отдельных абонентских и соединительных линий связи в полевых условиях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является выбранный в качестве прототипа полевой электрический кабель связи, конструкция и технические возможности которого описаны в патенте РФ на полезную модель №182154 U1 от 06.08.2018 г., МПК Н01В 11/02. Опубликовано в БИПМ №22, 2018 [2].
Полевой электрический кабель связи по прототипу содержит шесть токопроводящих жил, каждая из которых выполнена многопроволочной и состоит из медных луженых проволок, экран, выполненный из алюминиевой фольги, оболочку из композиции полиэтилена, одну контактную медную луженую проволоку, четыре обмотки из полиэтилентерефталатной (ПЭТФ) пленки, хлопчатобумажная нить, грузонесущий элемент, выполненный в виде оплетки из двадцати четырех высокомодульных технических нитей и защитный шланг из морозостойкого и светотермостойкого поливинилхлоридного пластиката, при этом четыре из шести токопроводящих жил скручены в звездную четверку с шагом скрутки не более 65 мм, причем противоположно расположенные токопроводящие жилы в четверке образуют рабочую пару, а остальные две токопроводящие жилы образуют служебную пару, токопроводящие жилы четверки помещены в первую обмотку из ПЭТФ пленки, поверх которой наложена одна контактная медная луженая проволока номинальным диаметром не более 0,23 мм, поверх контактной проволоки наложен экран из алюминиевой фольги номинальной толщиной не менее 0,1 мм и шириной не более 9,0 мм, поверх экрана наложена с перекрытием вторая обмотка из ПЭТФ пленки общей номинальной толщиной не менее 0,2 мм, служебные токопроводящие жилы расположены диаметрально противоположно относительно оси четверки, рядом с одной из служебных токопроводящих жил помещена хлопчатобумажная нить, четверка изолированных токопроводящих жил и две служебные токопроводящие жилы образуют сердечник кабеля, помещенный в оболочку из композиции полиэтилена номинальной толщиной 0,7 мм, поверх которой наложен грузонесущий элемент, выполненный в виде оплетки из двадцати четырех высокомодульных технических нитей, поверх грузонесущего элемента наложена четвертая обмотка из ПЭТФ пленки, кабель помещен в защитный шланг из морозостойкого и светотермостойкого поливинилхлоридного пластиката номинальной толщиной 1,2 мм, при этом каждая из шести токопроводящих жил состоит из семи скрученных между собой, с шагом скрутки не более 14 мм, медных луженых проволок номинальным диаметром не более 0,23 мм, изолированных сплошным слоем из композиции полиэтилена низкой плотности толщиной 0,45 мм для рабочих пар и толщиной 0,25 мм для служебной пары, пространство внутри четверки токопроводящих жил заполнено изоляцией из полиэтилена низкой плотности.
Основные недостатки кабеля по прототипу заключаются в конструктивном выполнении рабочих пар, где используется «звездная» скрутка четверок изолированных токопроводящих жил с постоянным шагом, что не позволяет обеспечить требуемые значения параметров защищенности от взаимных влияний между цепями кабеля при передаче информации с повышенными скоростями и необходимые дальности связи.
Целью полезной модели является повышение защищенности цепей кабеля от взаимных влияний между ними и пропускной способности организуемых с его помощью кабельных линий связи.
Поставленная цель достигается тем, что в полевом электрическом кабеле связи, содержащем шесть изолированных токопроводящих жил, каждая из которых выполнена многопроволочной и состоит из медных луженых проволок, экран, выполненный из алюминиевой фольги с полимерным покрытием, одну контактную медную луженую проволоку, две обмотки из полиэтилентерефталатной (ПЭТФ) пленки, оболочку из композиции полиэтилена, отличительную хлопчатобумажную нить, грузонесущий элемент и защитный шланг из морозостойкого и светотермостойкого поливинилхлоридного пластиката, дополнительно введены второй экран из алюминиевой фольги с полимерным покрытием, вторая контактная медная лужена проволока, при этом четыре из шести токопроводящих жил скручены парной скруткой с различными рассогласованными по величине и направлению относительно друг друга шагами скрутки пар, величина которых выбирается в пределах от 45 до 65 мм, образуя «витую пару», причем первые две противоположно расположенные токопроводящие жилы из четырех образуют первую витую экранированную рабочую пару с шагом скрутки 45 мм, третья и четвертая токопроводящие жилы образуют вторую витую экранированную рабочую пару с шагом скрутки 65 мм, каждая рабочая пара помещена в экран из алюминиевой фольги номинальной толщиной не менее 0,1 мм с полимерным покрытием, пятая и шестая токопроводящие жилы образуют служебную пару, токопроводящие жилы служебной пары симметрично расположены в углублениях между экранированными рабочими парами, поверх экранов рабочих пар в продольном направлении проложены две контактные медные луженые проволоки с номинальным диаметром не более 0,23 мм, рядом с одной из токопроводящих жил служебной пары помещена отличительная хлопчатобумажная нить, две витые экранированные рабочие пары и две токопроводящие жилы служебной пары, образующие сердечник кабеля, и грузонесущий элемент, выполненный из четырех пучков высокомодульных технических нитей, помещены в первую обмотку из ПЭТФ пленки, поверх которой наложена оболочка из композиции полиэтилена, поверх которой наложена вторая обмотка из ПЭТФ пленки, поверх которой наложен защитный шланг из морозостойкого и светотермостойкого поливинилхлоридного пластиката номинальной толщиной 1,2 мм, при этом каждая из четырех токопроводящих жил рабочих пар и две токопроводящие жилы служебной пары состоит из семи скрученных между собой, с шагом скрутки не более 14 мм, медных луженых проволок номинальным диаметром не более 0,23 мм, изолированных сплошным слоем из композиции полиэтилена низкой плотности толщиной 0,45 мм.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что предлагаемый полевой электрический кабель связи отличается наличием новых признаков, а именно: второго экрана из алюминиевой фольги, второй контактной медной луженой проволоки, конструктивным выполнением токопроводящих жил рабочих пар кабеля с использованием конструкции на основе применения парной (взамен четверочной) скрутки изолированных токопроводящих жил с различными рассогласованными по величине и направлению относительно друг друга шагами скрутки пар, величина которых выбирается в пределах от 45 до 65 мм, по типу «витая пара», помещением каждой рабочей пары в экран из алюминиевой фольги и симметричным расположением служебных токопроводящих жил в углублениях между экранированными рабочими парами, выполнением грузонесущего элемента из четырех пучков высокомодульных технических нитей, что позволило обеспечить повышение защищенности цепей кабеля от взаимных влияний между ними и увеличение дальности связи при передаче информации с высокими скоростями.
Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию «уровень техники», а применение известных проводниковых и изоляционных материалов для изготовления кабеля подтверждает возможность практической реализации и промышленную применимость полевого электрического кабеля связи.
На чертеже приведено конструктивное исполнение предлагаемого полевого электрического кабеля связи, на котором обозначено:
1 - изолированная токопроводящая жила (ТПЖ) рабочих пар;
2 - экран из алюминиевой фольги с полимерным покрытием первой рабочей пары;
3 - первая витая экранированная рабочая пара;
4 - экран из алюминиевой фольги с полимерным покрытием второй рабочей пары;
5 - вторая витая экранированная рабочая пара;
6 - первая контактная медная луженая проволока;
7 - вторая контактная медная луженая проволока;
8 - изолированная токопроводящая жила служебной пары;
9 - сердечник кабеля;
10 - грузонесущий элемент, выполненный из четырех пучков высокомодульных технических нитей;
11 - первая обмотка из полиэтилентерефталатной (ПЭФТ) пленки;
12 - оболочка из композиции полиэтилена;
13 - вторая обмотка из ПЭТФ пленки;
14 - отличительная хлопчатобумажная нить;
15 - защитный шланг из морозостойкого и светотермостойкого поливинилхлоридного пластиката.
Полевой электрический кабель связи содержит четыре изолированных токопроводящих жилы (ТПЖ) 1 рабочих пар, скрученных парной скруткой с различными рассогласованными по величине и направлению относительно друг друга шагами скрутки пар, величина которых выбирается в пределах от 45 до 65 мм, причем первые две противоположно расположенные токопроводящие жилы 1 из четырех образуют первую 3 витую экранированную рабочую пару с шагом скрутки 45 мм, помещенную в экран 2 из алюминиевой фольги номинальной толщиной не менее 0,1 мм с полимерным покрытием. Третья и четвертая противоположно расположенные токопроводящие жилы 1 образуют вторую 5 витую экранированную рабочую пару с шагом скрутки 65 мм, помещенную в экран 4 из алюминиевой фольги номинальной толщиной не менее 0,1 мм с полимерным покрытием.
Пятая и шестая изолированные токопроводящие жилы являются токопроводящими жилами 8 служебной пары. Токопроводящие жилы 8 служебной пары симметрично расположены в углублениях между первой 3 и второй 5 экранированными рабочими парами. Поверх экрана 2 первой витой экранированной рабочей пары 3 и экрана 4 второй витой экранированной рабочей пары 5 в продольном направлении проложены соответственно первая 6 и вторая 7 контактные медные луженые проволоки. Рядом с одной из токопроводящих жил 8 служебной пары помещена отличительная хлопчатобумажная нить 14. Первая 3 и вторая 5 витые экранированные рабочие пары и две токопроводящие жилы 8 служебной пары образуют сердечник кабеля 9. Грузонесущий элемент 10 выполнен из четырех пучков высокомодульных технических нитей. Сердечник кабеля 9 и грузонесущий элемент 10 помещены в первую обмотку 11 из ПЭТФ пленки, поверх которой наложена оболочка 12 из композиции полиэтилена, поверх которой наложена вторая обмотка 13 из ПЭТФ пленки, поверх которой наложен шланг 15 из морозостойкого и светотермостойкого поливинилхлоридного пластиката номинальной толщиной 1,2 мм.
Каждая из четырех изолированных токопроводящих жил 1 первой 3 и второй 5 витых экранированных рабочих пар и две изолированные токопроводящие жилы 8 служебной пары выполнены многопроволочными, состоят из семи скрученных между собой, с шагом скрутки не более 14 мм, медных мягких проволок номинальным диаметром не более 0,23 мм, изолированных сплошным слоем из композиции полиэтилена низкой плотности толщиной 0,45 мм.
В качестве медных проволок для изолированных токопроводящих жил 1 рабочих пар и изолированных токопроводящих жил 8 служебной пары может быть использована медная мягкая проволока марки ММ по ГОСТ 2112-79 или медная луженая проволока по ТУ 16.505.850-75.
Изоляция токопроводящих жил 1 рабочих пар и токопроводящих жил 8 служебной пары выполнены с использованием композиции полиэтилена марок 102-01К - 102-05К и 153-01К - 153-05К, сорта 1 по ГОСТ 16336-2013. При этом выбор величины шагов скрутки изолированных токопроводящих жил 1 рабочих пар 3, 5 и токопроводящих жил 8 служебной пары производится по критерию максимального ослабления взаимных влияний.
Экраны 2 и 4 выполнены в виде обмотки с зазором не более 25% с контактным проводником из медной луженой проволоки. В качестве алюминиевой фольги для экранов 2 и 4 может быть использована мягкая алюминиевая фольга марки А5 по ГОСТ 25905-2018.
Экраны 2 и 4 рабочих пар предназначены для защиты от внешних и внутренних электромагнитных влияний при передаче информации по токопроводящим жилам кабеля.
Первая 6 и вторая 7 контактные медные луженые проволоки могут быть выполнены с использованием медных мягких проволок номинальным диаметром 0,23 мм марки ММ по ГОСТ 2112-79 или ТУ 16.505.850-75.
Компоновка сердечника 9 производится на основе применения парной скрутки. Шаг скрутки сердечника 9 принимается равным в пределах 110. При этом направление скрутки сердечника 9 должно быть противоположным направлению скрутки рабочих пар кабеля. Шаги скрутки рабочих пар должны быть отличными как один от другого, так и от шага скрутки сердечника 9. Шаги скрутки рабочих пар принимаются равными в пределах от 45 до 65 мм.
Грузонесущий элемент 10 выполнен из четырех пучков высокомодульных технических нитей НСВМ-58,8 по ГОСТ 28007-88.
В качестве полиэтилентерефталатной пленки для первой 10 и второй 12 обмоток может быть использована пленка марки Э по ГОСТ 24234-80.
Для оболочки 11 из композиции полиэтилена может быть использована пленка полиэтиленовая марки Тс по ГОСТ 10354-82.
Отличительная хлопчатобумажная нить 14 выполнена с использованием хлопчатобумажных нитей по ГОСТ 6309-93 и предназначена для определения номеров токопроводящих жил кабеля.
Защитный шланг 15 может быть выполнен с использованием поливинилхлоридного пластиката марки 0-55 по ГОСТ 5960-72.
Защитный шланг 15 из поливинилхлоридного пластиката является водонепроницаемым и обеспечивает защиту полевого электрического кабеля связи от различного внешнего воздействия, в том числе от воздействия солнечной радиации, низких температур, дождя, инея и росы. Толщина защитного шланга 14 составляет не менее 1,2 мм.
Для повышения удобства пользования и эксплуатации полевой электрический кабель связи изготавливают строительными длинами по 50, 100 и 200 метров, при этом оба конца строительной длины кабеля армируют соединительными кабельными полумуфтами (ПК), которые обеспечивают соединения между собой строительных длин кабелей одинаковой марки в любой последовательности, а также с комплектующими изделиями по назначению. При этом на контакты полумуфт должны быть выведены токопроводящие жилы и экран.
В качестве перспективного соединителя может быть использован соединитель типа 8Р8С (RJ45) в защищенном корпусе, так как такие соединители вносят наименьшие потери.
Кабельные полумуфты обеспечивают однозначное соединение строительных длин кабелей в кабельную линию в любой последовательности с сохранением постоянства номера контактов рабочей пары по всей длине линии при любом количестве строительных длин. При сочленении строительных длин кабеля обеспечивается непрерывность цепи экрана кабельной линии.
В нерабочем положении строительные длины предлагаемого полевого электрического кабеля связи обычно находятся на барабане, имеющем приспособление для его развертывания в полевых условиях, что способствует удобству развертывания кабеля и повышению скорости прокладки линий связи.
Технический эффект от предлагаемой полезной модели заключается в повышении защищенности цепей кабеля от взаимных влияний между ними, в повышении переходного затухания на ближнем конце между парами кабеля и защищенности на дальнем конце, пропускной способности организуемых с его помощью кабельных линий связи, в обеспечении возможности эксплуатации кабеля в различных климатических условиях, достигаемых за счет введения второго экрана из алюминиевой фольги, попарного объединения изолированных токопроводящих жил в две экранированные рабочие пары и применения парной (взамен четверочной) скрутки изолированных токопроводящих жил с различными рассогласованными по величине и направлению относительно друг друга шагами скрутки пар, величина которых выбирается в пределах от 45 до 65 мм, по типу «витая пара», помещением каждой рабочей пары в экран из алюминиевой фольги и симметричным расположением служебных токопроводящих жил в углублениях между экранированными рабочими парами, выполнением сердечника кабеля с различными шагами скрутки по отношению к скруткам рабочих пар и грузонесущего элемента из четырех пучков высокомодульных технических нитей.
Кроме того, в предлагаемом кабеле связи обеспечивается повышение защиты передаваемой по нему информации от переходных влияний между парами кабеля и от внешних помех за счет помещения рабочих пар в экраны из алюминиевой фольги. При этом в предлагаемой полезной модели обеспечивается переходное затухание на ближнем конце между рабочими парами кабеля на частоте 100 МГц на длине 100 м не менее 60 дБ, что значительно выше показателей в аналогичных кабелях (43 дБ), в том числе и в прототипе. Отсюда следует, что пропускная способность повышается и увеличивается дальность связи по кабельным линиям связи, организованным с помощью предлагаемого кабеля. При этом обеспечивается возможность передачи (приема) информации со скоростью 2048 кбит/с.
Испытания опытных образцов предлагаемого полевого электрического кабеля связи показали, что он обеспечивает многократное развертывание (свертывание) линий связи в полевых условиях, надежную работу при температуре окружающей среды от минус 50 до плюс 55 градусов и воздействии влаги.
Источники информации.
1. RU, патент №67323 U1, МПК Н01В 7/00, Н01В 9/00, Н01В 11/00, БИПМ №28 от 10.10.2007.
2. RU, патент на полезную модель №182154 U1, МПК Н01В 11/02, БИПМ №22 от 06.08.2018 (прототип).
3. Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи: Учебник для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1988, с. 243-258, 522-525.