ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемые полезные модели относятся к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей, предназначенных для обеспечения связи между элементами волоконно-оптических линий передачи информации, и могут быть использованы в сетях связи общего пользования, телефонии, кабельном телевидении, сетях передачи данных и т.п.
Известные волоконно-оптические кабели традиционных конструкций [1,2,3] и предназначенные для прокладывания непосредственно в грунт, по подземным и/или наземным сооружениям и/или подвешиваемые между наземными сооружениями (домами), по опорам (столбам), преимущественно содержат оптические волокна, заключенные либо в полимерные модули, скрученные вокруг центрального силового элемента, либо в центральную полимерную трубу, а в качестве упрочняющих или силовых элементов и/или брони используют отдельные стальные проволоки или проволоки, свитые в трос или повив проволок. Причем, для защиты от действия внешних факторов эксплуатации и хранения (влага, солнечный свет, высокие и низкие температуры, разнообразные механические нагрузки, пожар, а также их сочетания), кабель, обычно содержит герметичную наружную защитную полимерную оболочку, а свободное пространство внутри кабеля, обычно заполняется гелеобразным герметизирующим гидрофобным компаундом, либо сухими водоблокирующими водонабухающими элементами в виде лент, или нитей, или порошка. Для уменьшения влияния на эксплуатационную надежность кабелей коррозии металлических элементов из стальной проволоки, чаще всего применяют оцинкованную проволоку.
Известно, что наружное покрытие стальных изделий алюминием обладает значительно более высокой механической и коррозионной стойкостью в сравнении с покрытием цинком той же толщины [4,5]. В случае сравнительно толстого наружного слоя на протяженных стальных элементах, таких как проволока, собственные механические и весовые характеристики алюминия или его сплавов позволяют решать задачи облегчения конструкций без потери механической прочности параметров исходных цельно стальных и, тем более, стальных оцинкованных аналогов. Высокая электрическая проводимость алюминия в сравнении с цинком позволяет с помощью алюминиевого покрытия решать дополнительные задачи электрической безопасности оптических кабелей [6]. Покрытие стальной проволоки алюминием имеет разные промышленные реализации [4,5,7,8]. Примеров применения в конструкциях волоконно-оптических кабелей внутри или под наружной защитной полимерной оболочкой кабеля стальной проволоки, покрытой алюминием вместо стальной проволоки, покрытой цинком, нам неизвестно.
Поставленная задача, состояла в разработке новых волоконно-оптических кабелей, имеющих, при сравнении с традиционными, более высокие механические свойства при сохранении или улучшении весогабаритных параметров с одновременным увеличением коррозионной стойкости.
Технический результат достигается за счет использования в силовых элементах и защитных элементах (броне) волоконно-оптических кабелей стальной проволоки с алюминиевым покрытием. Силовой элемент в предполагаемых кабелях может иметь разное расположение и различное выполнение.
В первом из вариантов заявляемых полезных моделей волоконно-оптический кабель, содержащий расположенные соосно центральный силовой элемент, по меньшей мере, один слой (повив) из оптических модулей, промежуточную полимерную оболочку, броню и наружную защитную полимерную оболочку, отличается тем, что каждый из оптических модулей состоит из жесткой полимерной трубки, содержащей внутри не менее одного оптического волокна, а броня выполнена не менее чем из одного слоя (повива) стальных проволок, покрытых алюминием.
В этом варианте полезной модели дополнительно предусмотрены конструкции, где силовой элемент выполнен из анизотропного композитного материала на основе стеклопластика или из стальной проволоки в полимерной оболочке, или из стального троса в полимерной оболочке. Также возможно выполнение силового элемента из покрытой алюминием стальной проволоки в полимерной оболочке, или из троса в полимерной оболочке, свитого из покрытых алюминием стальных проволок. Для кабелей с количеством оптических волокон сравнимым с количеством модулей, лишние модули могут быть заменены на кордели-заполнители.
Во втором варианте заявляемых полезных моделей волоконно-оптический кабель состоит из расположенных соосно центрального элемента, выполненного из жесткой полимерной трубы, содержащей внутри не менее одного оптического волокна, брони и наружной защитной полимерной оболочки. Кабель по этой модели отличается тем, что броня выполнена не менее чем из одного слоя (повива) стальных проволок, покрытых алюминием.
Для кабеля по первым двум вариантам заявляемых полезных моделей для условий эксплуатации кабеля в пожароопасных зонах, предусмотрено изготовление полимерных элементов преимущественно из пожаростойких самозатухающих полимерных композиций, в том числе, на основе безгалогенных полиолефинов с кислородным индексом не менее 40 или на основе поливинилхлорида с кислородным индексом не менее 30.
В третьем варианте заявляемых полезных моделей волоконно-оптический кабель состоит из жесткой полимерной трубы, содержащей внутри не менее одного оптического волокна, наружной защитной полимерной оболочки и внешнего силового элемента. Кабель по этой модели отличается тем, что внешний силовой элемент расположен внутри названой оболочки и выполнен из покрытой алюминием стальной проволоки или из троса, свитого из покрытых алюминием стальных проволок, при этом кабель в поперечном сечении имеет форму восьмерки.
В четвертом варианте заявляемых полезных моделей волоконно-оптический кабель состоит из центрального диэлектрического гибкого стержня, поверх которого расположен повив из оптических модулей, внешнего силового элемента и наружной защитной полимерной оболочки. Этот кабель в поперечном сечении имеет форму восьмерки и отличается тем, что каждый из оптических модулей состоит из полимерной трубки, содержащей внутри не менее одного оптического волокна, а внешний силовой элемент расположен внутри наружной оболочки и выполнен из покрытой алюминием стальной проволоки или из троса, свитого из покрытых алюминием стальных проволок.
Кабель по третьей и четвертой моделям для эксплуатации в холодных регионах, может выпускаться с применением полимеров, имеющих температуру хрупкости не выше -60°С.
По всем вариантам моделей для условий эксплуатации, отличающихся высокой вероятностью проникновения влаги в кабель, он может выполняться так, что свободное пространство внутри кабеля заполнено гидрофобным компаундом или водоблокирующими элементами в виде нитей, или лент, или порошка.
Кабели по первым двум вариантам полезных моделей предназначены преимущественно для прокладывания непосредственно в грунт, а так же в кабельную канализацию. Не смотря на применяемые средства механизации и автоматизации при прокладывании таких кабелей, постоянной является проблема облегчения конструкций кабеля при сохранении эксплуатационной надежности кабеля и выполненной на его основе линии связи. При всевозрастающих потребностях промышленности и населения в каналах и объемах передаваемой информации постоянно наращивается количество оптических волокон, располагаемых в одном кабеле. Последнее также требует облегчения кабельных конструкций. При этом замена оцинкованной стальной проволоки в броне кабелей на более легкую и более прочную и коррозионно-стойкую стальную проволоку с алюминиевым покрытием, позволит часть веса и объема кабеля высвободить для размещения дополнительных оптических волокон.
Кабели по третьей и четвертой заявляемым моделям, предназначены преимущественно для подвески между столбами или между домами, а также иными сооружениями. Для этого, предусмотренный в конструкциях этих кабелей наружный силовой элемент представляет собой трос или проволоку для подвески кабеля и совмещен с кабелем в одно целое. При этом, благодаря размещению силового элемента кабеля вне области расположения оптических волокон, предотвращается не только механическое повреждение волокон при больших ветровых нагрузках на кабель, но и проникновение воды, которая может распространяться вдоль троса или проволоки при нарушении оболочки силового элемента в процессе монтажа кабеля. Такой кабель обычно растягивают между отдельными точками закрепления. В этих точках кабель закрепляется именно за силовой элемент. Очень важно при этом, снижение собственного веса, как силового элемента, так и всего кабеля в целом, при сохранении высокой коррозионной стойкости силового элемента. Последнее обеспечивается заменой традиционной оцинкованной проволоки на проволоку покрытую алюминием.
Полезные модели с первой по четвертую иллюстрируются соответствующими рисунками.
На рис.1 волоконно-оптический кабель, изображенный в разрезе, содержит оптическое волокно 1, заключенное в жесткую полимерную трубку 2, центральный силовой элемент 3, промежуточную полимерную оболочку 4, броню в виде слоя стальных проволок, покрытых алюминием 5, наружную оболочку 6, свободное пространство в кабеле заполнено гидрофобным компаундом 7.
На рис.2 волоконно-оптический кабель, изображенный в разрезе, содержит центральный элемент выполненного из жесткой полимерной трубы 1, содержащей внутри оптические волокна 2, броню в виде слоя стальных проволок, покрытых алюминием 3, наружную оболочку 4, свободное пространство в кабеле заполнено гидрофобным компаундом 5.
На рис.3 в разрезе изображен волоконно-оптический кабель, который в поперечном сечении имеет форму восьмерки и содержит внутри наружной защитной полимерной оболочки 1 внешний силовой элемент 2, выполненный из троса, свитого из покрытых алюминием стальных проволок и жесткую полимерную трубу 3, внутри которой расположены оптические волокна 4, а свободное пространство заполнено гидрофобным компаундом 5.
На рис.4 в разрезе изображен волоконно-оптический кабель, имеющий в поперечном сечении форму восьмерки. Данный кабель содержит внутри наружной защитной полимерной оболочки 1 центральный диэлектрический гибкий стержень 2, поверх которого расположен повив из оптических модулей, каждый из которых выполнен из полимерной трубки 3, содержащей внутри оптические волокна 4, а внешнего силовой элемент свит из покрытых алюминием стальных проволок 5. свободное пространство в кабеле заполнено гидрофобным компаундом 6.
Ниже приводятся сведения, подтверждающие промышленную применимость полезной модели.
При изготовлении кабеля всех модификаций используются промышленно выпускаемые материалы, соответствующие нормативно-технической документации на них.
Кабель изготавливается по известной технологии, традиционно применяемой в отраслях промышленности, выпускающих волоконно-оптические кабели. В частности, скрутку оптических модулей осуществляют на классическом типе машин однонаправленной скрутки, в которых отдающее устройство вращается вокруг оси кабеля. Наложение стальной проволочной брони осуществляется на бронировочной машине стандартного типа с откруткой. Наложение полимерной оболочки на скрученную заготовку кабеля осуществляют на экструзионных линиях с диаметром шнека свыше 80 мм.
Проведенные испытания габаритных весовых и механических параметров выпущенных опытных образцов волоконно-оптических кабелей с применением стальной проволоки покрытой алюминием в сравнении образцами серийных волоконно-оптических кабелей с применением стальной оцинкованной проволоки подтвердили преимущество предлагаемого технического решения.
Библиография
1 Волоконно-оптические системы передачи. Справочник. И.И.Гроднев, А.Г.Мурадян. Изд.: «Радио и связь». 1993 г.
2 Оптические кабели связи российского производства. Справочник. А.С.Воронцов и др. Изд.: «ЭКО-ТРЕНДЗ». 2003 г.
3 Кабели оптические. Заводы-изготовители. Общие сведения. Конструкции, оборудование, техническая документация, сертификаты. Ю.Т.Ларин, А.А.Ильин, В.А.Нестерко. Изд. ООО «Престиж» 2007 г.
4 Интернет-страница группы компаний ООО "Технологические системы защитных покрытий". http://www.tspc.ru/about/lit/sprametac/
5 Интернет-страница Компании «ЮрпромКонсалтинг». http://www.alumecotech.ru/ru/tehnologiya.html
6 Патент на изобретение РФ 2147384, Заявка: 96122563/09 от 26.11.1996.
7 Патент на изобретение РФ 2237743 Заявка: 2002125583/02 от 26.09.2002.
8 Патент на изобретение РФ 2202648 Заявка: 2001114299/02 от 29.05.2001.