ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, к конструкциям оптических модулей и кабелей, использующихся в системах связи и передачи информации и, в частности, в геодезических исследованиях, в системах противопожарного предупреждения и пр.
Известны конструкции оптических модулей со свободной укладкой оптических волокон (OВ) внутри полимерной трубки. Они используются в большинстве выпускаемых оптических кабелей (ОК), так называемой модульной конструкции [1].
Эти модули выполняются из полимерных материалов с низким коэффициентом температурного расширения (КТР), например, из полиизобутелентерефтолата или поликарбоната; внутренне пространство трубок заполнено гидрофобным гелем, в котором находятся одно или несколько оптических волокон в тонком лаковом покрытии. Модули обычно имеют диаметр от 1,8 до 3 мм. В ОК используют одномодульную конструкцию, в которой модуль располагается по оси кабеля, или многомодульную, когда несколько модулей скручены вокруг центрального упрочняющего элемента. Для создания необходимой механической прочности изделия ОК упрочняют броней из стальных проволок.
Недостатком полимерных модулей и ОК на их основе являются большие габариты и вес. Это вызвано тем, что при производстве модуля происходит усадка экструдируемых трубок и, как следствие, изгиб OВ, находящихся внутри трубки. Поэтому практически невозможно выполнить полимерный малогабаритный модуль с удовлетворительными параметрами передачи OВ, т.к. изгиб OВ сопровождается возрастанием затухания OВ. Полимерный модуль и ОК к тому же имеет ограниченный рабочий температурный диапазон эксплуатации в области низких температур из-за температурных усадок, приводящих к дополнительному изгибу OВ и возрастанию затухания.
В результате конкретные конструкции ОК после наложения внешних защитных оболочек имеют внешний диаметр 12-20 мм, в вес до 500 кг/км.
С другой стороны известен ОК, содержащий стальную сварную трубку имеющую внешний диаметр 2,5 мм, с расположенными внутри ее по меньшей мере одним оптическим волокном с защитным полимерным покрытием и гидрофобным заполнителем [2] и защитную полимерную оболочку.
Данное техническое решение является наиболее близким из числа известных к предлагаемому по совокупности признаков.
К недостаткам этого технического решения следует отнести не большую стойкость на растяжение, плохую гибкость и низкую стойкость к многократным перегибам кабеля, что снижает его эксплуатационные возможности.
Поставленная задача состояла в разработке конструкции малогабаритного оптического кабеля, характеризующегося повышенной стойкостью к продольным, поперечным нагрузкам, высокой гибкостью и стойкостью к многократным перегибам, способным функционировать в широком диапазоне температур.
Технический результат достигается тем, что в оптическом кабеле, содержащем стальную трубку, с расположенным внутри нее по меньшей мере одним оптическим волокном с защитным полимерным покрытием и гидрофобным заполнителем, трубка выполнена в виде повива из преформированных стальных проволок или стренг с кратностью шага повива не более 10.
Предпочтительное количество преформированных стальных проволок или стренг составляет от 6 до 8.
Для упрочнения трубки в ней может быть выполнен сварной шов, расположенный по винтовой линии.
Оптический кабель может также бать снабжен внешней полимерной оболочкой.
Полезная модель иллюстрируется чертежем, на котором показан оптический кабель в разрезе.
На фиг.1 изображен кабель, в котором трубка выполнена из стальных проволок, а на фиг.2 - из стренг.
Кабель содержит оптическое волокно 1 с защитным полимерным покрытием, гидрофобный заполнитель 2, которые размещены в стальной трубке 3 из стальных проволок или стренг, и внешнюю оболочку 4 из полиэтилена.
Далее приводятся сведения, подтверждающие промышленную примнимость полезной модели.
Для изготовления трубки используют преформированную проволоку из стали с высокопрочным составом, которая используется при производстве канатов. Временное сопротивление проволоки лежит в пределах 160-220 кг/км2.
Для этой цели могут быть использованы стренги, представляющие собой скрученные между собой стальные проволоки меньшего диаметра. Общий диаметр стренг выбирается равнозначным.
Преформирование проволок является известным приемом при изготовлении канатов и бронировании оптических кабелей и заключается в создании деформации кручения и изгиба с выбранным радиусом обеспечивающим устойчивый геликоидальный вид каждой из проволок.
Преформированные проволоки в предлагаемом техническом решении имеют относительно малый шаг с кратностью не более 10 (кратность шага-это отношение шага повива к диаметру трубки) и образуют стальную трубку из плотно примыкающих друг к другу проволок. При этом трубка отличается высокой продольной и поперечной прочностью и повышенной гибкостью.
Выбор количества проволок или стренг в пределах 6-8 и кратность шага повива не более 10 определяется необходимостью обеспечения устойчивости повива проволок от схлопывания при изготовлении трубки и эксплуатации. С другой стороны выбор числа проволок и их диаметра определяется требуемым числом волокон для размещения их внутри трубки вместе с гидрофобным заполнителем.
В конструкции кабеля использованы известные оптические волокна и гидрофобный заполнитель, обычно применяемые при изготовлении оптических кабелей.
В предлагаемом оптическом кабеле трубки можно изготавливать так, как изготавливают стальные канаты на машинах фонарного или сигарного типов [3]. Аналогичные технологии используют и при бронировании оптических кабелей.
Другая известная технология предусматривает формирование стальной трубки при перевиве проволок с каната на оптический модуль [4].
Были изготовлены образцы предлагаемого кабеля. Их испытания показали, что предлагаемое техническое решение позволяет решить поставленную задачу-улучшение эксплуатационных характеристик, позволяет получить гибкий прочный к действию растягивающих нагрузок и малогабаритный кабель, работающий в широком диапазоне температур. Кабель сохраняет при этом высокую прочность к поперечным нагрузкам.
По сравнению с оптическим кабелем, содержащим сплошную стальную трубку, трубка из повива стальных канатных преформированных проволок. имеет высокую прочность и гибкость; в тоже время размеры кабеля могут быть весьма небольшими при том же количестве оптических волокон, которое можно поместить внутри трубки вместе с гидрофобным заполнителем.
Литература:
1. Г. Мальке, П. Гессинг. Волоконно-оптические кабели. Глава 9. Перевод с немецкого. Издание второе дополненное 2001 г. LINGUA-9, Новосибирск.
2. Г. Мальке, П. Гессинг. Волоконно-оптические кабели. Рис 9.21. Перевод с немецкого. Из. Второе дополненное 2001 г. LINGUA-9, Новосибирск.
3. М.А.Букштейн. Производство стальных канатов. Государственное научно-техническое из-во литературы по черной и цветной металлургии. Москва 1963 г.
4. А.Г.Ионов, Смирнов Ю.В. Новый метод бронировании оптических кабелей. Перспективные конструкции. Y Международная конференция по электротехническим материалом, стр.127, 2004 г.