ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ СВЯЗИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в конструкциях оптических кабелей при сооружениях волоконно-оптических линий связи, а именно для прокладки в телефонной канализации, трубах, блоках, коллекторах, грунтах всех категорий кроме скального и подверженного мерзлотным деформациям, в воде при пересечении рек и болот, для воздушной прокладки, в помещении.
Определяющими факторами применения линейных оптических кабелей на сетях связи являются условия их прокладки и эксплуатации, что и определяет особенности их конструкции. К основным конструктивным элементам оптических кабелей связи относятся оптические волокна, оптические модули, оптические сердечники, силовые элементы, гидрофобные материалы, броня и оболочка. Отдельные элементы могут отсутствовать исходя из назначения и условий применения оптических кабелей. Оптические кабели должны быть рассчитаны на возможность качественной передачи всех видов информации вне зависимости от условий применения и выдерживать циклическую смену температур от низкой до высокой рабочей температуры, избыточное гидростатическое давление, быть стойкими к воздействию атмосферных осадков, солнечного излучения (радиации), иметь защиты от продольного распространения влаги, при этом наружная оболочка оптического кабеля может быть выполнена из материала, не распространяющего горение, а гидрофобный материал, заполняющих оптический кабель, не должен влиять на параметры оптических волокон и
быть совместим с другими материалами оптического кабеля. /Гроднев И.И., Ларин Ю.Т., Теумин И.И. Оптические кабели. -М.:Энергоатомиздат, 1985./
Одним из основных недостатков известных оптических кабелей является возможность диффузии паров воды и свободного водорода в оптические модули.
Наиболее близким по технической сущности решением к первой полезной модели является конструкция оптического кабеля связи марки А-DSb2Y...(Портнов Э.Л. Оптические кабели связи: Конструкции и характеристики. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002, с.81-82, рис.4.9), которая включает в себя оптическое волокно, оболочку модуля из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), гидрофобный заполнитель, водоблокирующий материал, стальную гофрированную ленту, стальную оцинкованную проволоку и шланговую оболочку из ПЭВП.
К недостаткам известного оптического кабеля связи можно отнести сложность конструкции, достаточно узкий диапазон рабочих температур, а самое главное, что через пластмассовую трубку оптического модуля возможна диффузия паров воды и свободного водорода. Необходимо отметить, что водород и образованные им гидроксильные группы ОН проникают в оптическое волокно, что приводит к значительному повышению потерь передаваемой энергии. Следует также добавить, что пластмассовая трубка оптического модуля не обеспечивает надежную защиту оптических волокон от механических воздействий.
Наиболее близким по технической сущности решением ко второй полезной модели относится конструкция оптических кабелей связи марок ОПС и ОПУ (Портнов Э.Л. Оптические кабели связи: Конструкции и
характеристики. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002, с.99-101, рис.4.18), которая состоит из пластмассовой трубки со свободно уложенными оптическими волокнами (волокна в пучках) и межмодульным гидрофобным заполнителем, вокруг трубки - армированные стальные круглые оцинкованные проволоки, а затем наружная защитная оболочка, изготовленная из полиэтилена.
К недостаткам известного оптического кабеля связи можно отнести достаточно узкий диапазон рабочих температур, использование пластмассовой трубки для защиты оптического модуля, которая не исключает возможности диффузии паров воды и свободного водорода в процессе эксплуатации, как уже отмечалось, что водород и образованные им гидроксильные группы ОН проникают в оптическое волокно, что приводит к значительному повышению потерь передаваемой энергии и, соответственно, к ухудшению качества связи, а также не обеспечивается достаточная защита оптических волокон от механических воздействий.
Наиболее близким по технической сущности решением к третьей полезной модели относится конструкция самонесущего оптического кабеля связи (Портнов Э.Л. Оптические кабели связи: Конструкции и характеристики. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002, с.181-182, рис.5.19-ОК/Т-М6П). Оптический кабель связи самонесущий содержит центральный силовой элемент из стеклоопластикового стержня, вокруг которого скручены оптические модули, с общим числом одномодовых или многомодовых оптических волокон от 4 до 72 шт, и гидрофобным заполнителем, с промежуточной оболочкой из полиэтилена, и внешний силовой элемент - несущий стальной трос, при этом внешняя оболочка из полиэтилена классическая, выполненная в виде восьмерочной конструкции с перемычкой.
Необходимо отметить, что к общим недостаткам для всех вариантов оптического кабеля связи можно отнести значительные потери передаваемой энергии за счет диффузии паров воды и свободного водорода через пластмассовую трубку оптического модуля, так как водород и образованные им гидроксильные группы ОН проникают в оптическое волокно в процессе эксплуатации, не обеспечивается достаточная надежность защиты оптических волокон от механических воздействий, что в целом приводит к ухудшению качества связи, и уменьшению срока службы.
К недостаткам известных кабелей в традиционном модульном исполнении можно отнести также и узкий температурный диапазон их работы и монтажа кабеля.
Известные оптические кабели имеют значительный вес и диаметр, соответственно, увеличиваются расходы на тару, транспортировку и хранение, а также не представляется возможным изготовление и наматывание на барабаны строительной длины более 5 км.
Техническим результатом предлагаемых конструкций оптического кабеля связи является полная влагонепроницаемость, надежная защита оптических волокон от взаимодействия с парами воды и свободного водорода, значительное уменьшение потерь передаваемой энергии, увеличение стойкости к механическим нагрузкам, расширение температурного диапазона работы от - 60°С до + 80°С и монтажа до - 30°С кабелей, а также уменьшение их диаметра и веса.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в оптическом кабеле связи, содержащем оптический модуль, состоящий из трубки, внутри которой расположены оптические волокна, внутреннее пространство заполнено гидрофобным заполнителем, поверх оптического модуля наложена защитная оболочка, трубка в оптическом модуле выполнена герметичной из нержавеющей стали.
Толщина стенки трубки оптического модуля должна быть выполнена в пределах, равным 0,15÷0,5 мм, а ее внутренний диаметр в зависимости от числа оптических волокон выбран в пределах, равным 2,0÷4,0 мм.
В качестве гидрофобного заполнителя в оптическом модуле использован тиксотропный гель.
По второму варианту конструкции оптического кабеля связи технический результат достигается тем, что в оптическом кабеле связи, содержащем оптический модуль, состоящий из трубки, внутри которой расположены оптические волокна, внутреннее пространство заполнено гидрофобным заполнителем, между оптическим модулем и защитной оболочкой расположены силовые элементы, трубка в оптическом модуле выполнена герметичной из нержавеющей стали.
Толщина стенки трубки оптического модуля должна быть выполнена в пределах, равным 0,15÷0,5 мм, а ее внутренний диаметр в зависимости от числа оптических волокон выбран в пределах, равным 2,0÷4,0 мм.
В качестве силовых элементов использована стальная оцинкованная проволока.
В качестве силовых элементов во втором варианте оптического кабеля связи могут быть использованы стеклопластиковые прутки или синтетические нити.
Силовые элементы во втором варианте оптического кабеля связи могут быть расположены в виде повива с шагом скрутки или параллельно трубки оптического модуля.
В качестве гидрофобного заполнителя в оптическом модуле использован тиксотропный гель.
По третьему варианту конструкции оптического кабеля связи технический результат достигается тем, что в оптическом кабеле связи, содержащем оптический модуль, состоящий из трубки, внутри которой расположены оптические волокна, внутреннее пространство заполнено гидрофобным заполнителем, и внешний силовой элемент в виде несущего стального троса, а внешняя оболочка выполнена в виде восьмерочной конструкции с перемычкой, трубка в оптическом модуле выполнена герметичной из нержавеющей стали.
Толщина стенки трубки оптического модуля должна быть выполнена в пределах, равным 0,15÷0,5 мм, а ее внутренний диаметр в зависимости от числа оптических волокон - выбран в пределах, равным 2,0÷4,0 мм.
В качестве гидрофобного заполнителя в оптическом модуле использован тиксотропный гель.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - первый вариант исполнения оптического кабеля связи;
на фиг.2 - второй вариант оптического кабеля связи, где в качестве силовых элементов использована стальная оцинкованная проволока;
на фиг.3 - второй вариант оптического кабеля связи, где в качестве силовых элементов использованы стеклопластиковые прутки;
на фиг.4 - второй вариант оптического кабеля связи, где в качестве силовых элементов использованы синтетические нити;
на фиг.5 - второй вариант оптического кабеля связи в продольном разрезе, где силовые элементы расположены в виде повива с шагом скрутки;
на фиг.6 - второй вариант оптического кабеля связи в продольном разрезе, где силовые элементы расположены параллельно трубки;
на фиг.7 - третий вариант оптического кабеля связи, где внешняя оболочка выполнена в виде восьмерочной конструкции с перемычкой.
Оптический кабель связи (фиг.1) включает в себя оптический модуль 1, представляющий собой герметичную трубку 2, выполненную из нержавеющей стали, внутри которой расположены оптические волокна 3, а внутреннее пространство заполнено гидрофобным заполнителем 4, поверх оптического модуля наложена защитная оболочка 5.
Второй вариант конструкции оптического кабеля связи (фиг.2) представляет собой оптический модуль 1, состоящий из герметичной трубки 2, выполненной из нержавеющей стали, внутри которой расположены оптические волокна 3, а внутреннее пространство заполнено гидрофобным заполнителем 4, между оптическим модулем 1 и защитной оболочкой 5 расположены силовые элементы 6.
В качестве силовых элементов 6 использована стальная оцинкованная проволока, также могут быть использованы стеклопластиковые прутки или синтетические нити (фиг.3, 4).
Силовые элементы 6 оптического кабеля связи могут быть расположены в виде повива с шагом скрутки (фиг.5) или параллельно трубки 2 (фиг.6).
Третий вариант конструкции оптического кабеля связи (фиг.7) включает в себя оптический модуль 1, состоящий из герметичной трубки 2, выполненной из нержавеющей стали, внутри которой расположены оптические волокна 3, а внутреннее пространство заполнено гидрофобным заполнителем 4, и внешний силовой элемент 7 в виде несущего стального троса, при этом внешняя оболочка 5 выполнена в виде восьмерочной конструкции с перемычкой.
Необходимо отметить, что для всех трех вариантов оптического кабеля связи толщина t стенки герметичной трубки 2 из нержавеющей стали для оптического модуля 1 выполнена в пределах 0,15÷0,5 мм, а ее внутренний диаметр d в зависимости от числа оптических волокон
выполнен, равным 2,0÷4,0 мм. Внутренний диаметр d герметичной трубки 2 оптического модуля 1 варьируются в зависимости от числа оптических волокон.
Выполнение толщины t стенки герметичной трубки 2 из нержавеющей стали для оптического модуля 1 менее 0,15 мм приведет к уменьшению механической прочности, а выполнение толщины t стенки трубки 2 более 0,5 мм - к необоснованному увеличению диаметра, веса и, соответственно, к ухудшению гибкости кабеля.
Следует также отметить, что геометрические размеры герметичной трубки 2 из нержавеющей стали для оптического модуля 1 функционально связаны между собой и определены расчетным и экспериментальным путем, выходя за минимальные и максимальные пределы указанных размеров, ухудшаются характеристики оптического кабеля связи.
Защитная оболочка 5 для всех вариантов исполнения оптического кабеля может быть выполнена из материала, не поддерживающего горение.
Следует добавить, что оптические волокна во всех трех вариантах могут быть собраны в пучки и скреплены нитями 8 разной цветовой гаммы.
Использование всей совокупности предлагаемых конструкторских решений совместно с тиксотропным гелем в качестве гидрофобного заполнителя 4 в оптическом модуле 1 позволило значительно расширить температурный диапазон работы от - 60°С до + 80°С и монтажа до - 30°С оптического кабеля связи, что касается традиционного модульного исполнения с компаундом - температурный диапазон работы кабеля от -40°С до + 60°С и монтажа до - 10°С.
Сравнительные данные предлагаемых вариантов оптического кабеля связи (типа ОКЛс - 1 вариант, ОКБс - 2 вариант, ОКТс - 3 вариант) по сравнению с выпускаемыми ООО «Сарансккабель-Оптика» в настоящее время (типа ОКЛ, ОКБ, ОКТ) приведены в таблице.
Таблица
Типкабеля
Количество оптическихволокно,шт
Наружныйдиаметр,мм
Масса1 км кабеля, кг
Рабочийдиапазон температур,°С
Допустимое растягивающее усилие, кН
Допустимое раздавливающее усилие кН/см
Температурапрокладки,°С
ОКЛс (1 вариант)
до 48
до 7,6
до 59
-60-+80
1,0
1,5
до-30
ОКЛ
до 144
14,5...20,0
до 250
-40-+60
1,5
0,5
до-10
ОКБс(2 вариант)
до 48
до 10,8
до 240
-60-+80
7,0
1,5
до-30
ОКБ
до 144
13;7...25,0
до 1200
-40-+60
3,0
1,0
до-10
ОКТс(3 вариант)
до 48
7,6×14,2
до 150
-60-+80
3,5
1,5
до-30
ОКТ
до 144
9,4×17,7
от 160
-40-+60
3,5
0,5
до-10
Сравнительные данные показывают значительное снижение веса и диаметра кабелей, что удешевляет расходы на тару, транспортировку и хранение. Строительная длина 4 км кабеля предлагаемой конструкции типа ОКЛс наматывается на барабан 10 типа, а традиционный кабель типа ОКЛ аналогичной длины на барабан 16а. Возможность изготовления стандартного оптического кабеля связи большой волоконности (более 96 шт) строительных длин более 2 км ограничивается в настоящее время из-за его большого диаметра и вместимости барабанов.
Кабели предлагаемой конструкции, а, именно, состоящие из оптического модуля, выполненные из герметичной трубки 2 из нержавеющей стали, внутри которых расположены оптические волокна 3, а их внутреннее пространство заполнены тиксотропным гелем, позволили обеспечить полную влагонепроницаемость и защиту оптических волокон от взаимодействия с парами воды, уменьшить потери передаваемой энергии, соответственно, улучшить качество связи, в три раза увеличить стойкость к механическим нагрузкам, значительно уменьшить диаметр и вес кабелей, а также расширить их температурный диапазон работы от - 60°С до + 80°С и монтажа до - 30°С, все указанные преимущества выгодно отличают предлагаемые конструкции по сравнению с традиционно используемыми в настоящее время оптическими кабелями связи.