Оптический кабель

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для создания оптических кабелей для систем связи и передачи данных.
Известен оптический кабель [Г. Мальке, П. Гессинг. Волоконно-оптические кабели. Перевод с немецкого. Изд. второе дополненное, 2001, LINGUA-9, Новосибирск, рис 9.21], содержащий стальную сварную трубку с внешним диаметром 2,5 мм с защитной полимерной оболочкой, внутри которой размещено, по меньшей мере, одно оптическое волокно с защитным полимерным покрытием и гидрофобным заполнителем.
Недостатком этого технического решения является относительно низкая эксплуатационная надежность, обусловленная относительно низкой гибкостью и стойкостью на растяжение.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является оптический кабель [RU 56007, U1, G02B 6/44, Н01В 7/00, 27.08.2006], содержащий стальную трубку, с расположенными внутри нее, по меньшей мере, одним оптическим волокном с защитным полимерным покрытием и гидрофобным заполнителем, причем трубка выполнена в виде повива из преформированных стальных проволок или стренг с кратностью шага повива не более 10.
Особенностями этого оптического кабеля является то, что количество преформированных стальных проволок или стренг составляет от 6 до 8 шт, что оптический кабель снабжен внешней полимерной оболочкой.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая эксплуатационная надежность, обусловленная относительно низкой стойкостью к растяжениям и перегибам.
Задачей, которая решается в предложенной полезной модели, является создание оптического кабеля, обладающего повышенной эксплуатационной надежностью в условиях, типичных для эксплуатации кабелей растягивающих воздействий и перегибов, например, при использовании в качестве воздушных линий передачи информации.
Одновременно с этой основной задачей решается и ряд дополнительных, таких как, повышение огнестойкости, улучшение прочности соединений кабеля на несущих конструкциях, прочности соединения внутренних элементов и т.п.
Требуемый технический результат заключатся в повышении эксплуатационной надежности.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в оптический кабель, содержащий внешнее полимерное покрытие и выполненную в виде повива из преформированных стальных проволок стальную трубку с расположенными внутри нее оптическим волокном с защитным полимерным покрытием, согласно полезной модели, между стальной трубкой и внешним полимерным покрытием введена двухслойная навивка из стойких к растяжению и сгибу нитей с противоположными направлениями навивки в слоях.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве нитей в двухслойной навивке используют нити из стеклопластика.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве нитей в двухслойной навивке используют нити из арамида.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве нитей в двухслойной навивке используют нити из кевлара.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве нитей в двухслойной навивке используют нити из углеродного волокна.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве нитей в двухслойной навивке используют нити из базальтового волокна.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве оптического волокна используют ленту (или склейку) из оптических нитей.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, внешнее полимерное покрытие выполнено двухслойным.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, внутренний слой внешнего полимерного покрытия выполнен из полиэтилена.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, внешний слой внешнего полимерного покрытия выполнен из полиуретана.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, навивка нитей в слоях двухслойной навивки выполнена с разными шагами навивки.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, направление повива преформированных стальных проволок, образующих стальную трубку, выполнено противоположным направлению повива во внутреннем слое двухслойной навивки и с разными шагами навивки при плотном прилегании внутреннего слоя двухслойной навивки к стальной трубке.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, во внешнее полимерное покрытие введен нитевой рипкорд.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве преформированных стальных проволок, образующих стальную трубку, используют стальную проволоку, плакированную алюминием.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, между преформированными стальными проволоками введена проволока из меди.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, стальная трубка оснащена размещенной поверх нее влагозащитной алюмополимерной лентой.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, стальная проволока в повиве из преформированных стальных проволок, образующих стальную трубку, выполнена деформированной с увеличенной площадью поверхности, примыкающей к соседним проволокам повива.
Полезная модель иллюстрируется чертежом:
на фиг. 1 - оптический кабель в разрезе;
на фиг. 2 - пример использования пластически деформированной проволоки (пример 8 проволок) при формировании стальной трубки в оптическом кабеле.
Оптический кабель содержит внешнее полимерное покрытие 1 и выполненную в виде повива из преформированных стальных проволок стальную трубку 2 с расположенными внутри нее оптическим волокном 3 с защитным полимерным покрытием 4
2
1
Кроме того, в оптическом кабеле между стальной трубкой 2 и внешним полимерным покрытием 1 имеется двухслойная навивка 5 из стойких к растяжению и сгибу нитей с противоположными направлениями навивки во внешнем слое 5 и внутреннем слое 5.
В качестве нитей в двухслойной навивке 5 используют, в частности, нити или из стеклопластика, или из арамида, или из кевлара, или из углеродного волокна, или из базальтового волокна.
В оптическом кабеле может быть использовано оптическое волокно 3 или из одной нити, или повив из нескольких оптических нитей, в частности, полимерное волокно с диаметром 900 мк или кварцевое волокно диаметром 200 мк.
1
2
Внешнее полимерное покрытие 1 может быть выполнено двухслойным, когда, например, внутренний слой 1 внешнего полимерного покрытия выполнен из полиэтилена, а внешний слой 1 внешнего полимерного покрытия выполнен из полиуретана.
1
Направление повива преформированных стальных проволок, образующих стальную трубку 2, может быть выполнено противоположным направлению повива во внутреннем слое 5 двухслойной навивки и с разными шагами навивки.
Во внешнее полимерное покрытие 1 может быть введен нитевой рипкорд, в качестве преформированных стальных проволок, образующих стальную трубку 2, может быть использована стальная проволока, плакированная алюминием, между преформированными стальными проволоками в повиве может быть введена проволока из меди, а стальная трубка может быть оснащена размещенной поверх нее влагозащитной алюмополимерной лентой. В качестве проволок могут быть использованы стренги и, кроме того, стальная проволока в повиве из преформированных стальных проволок, образующих стальную трубку 2, может быть выполнена деформированной с увеличенной площадью поверхности (фиг. 2), примыкающей к соседним проволокам повива. Для этого может быть использованам обжатая, пластически деформированная проволока, которая при производстве проходит через обжимные ролики.
Целесообразно применять кратностью шага повива преформированных стальных проволок не более 10, например 5-10, а предпочтительное количество преформированных стальных проволок составляет от 6 до 8.
Для изготовления трубки используют преформированную проволоку из стали с высокопрочным составом, которая используется при производстве канатов. Для этой цели могут быть использованы стренги, представляющие собой скрученные между собой стальные проволоки меньшего диаметра. 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 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 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 могут быть использованы известные оптические волокна, оптические нити и повивы из высокопрочных нитей.
Используется оптический кабель следующим образом.
Оптический кабель может быть использован для систем связи и передачи данных, в частности, для прокладки воздушных, подземных, подводных и внутридомовых линий, для прокладки полевых кабелей, в системах оптоволоконного мониторинга для измерения различных физических величин (температуры, давления, вибрации, деформации и т.п.), в системах противопожарного предупреждения и т.п.
2
1
Оптический кабель содержит внешнее полимерное покрытие 1 и выполненную в виде повива из преформированных стальных проволок стальную трубку 2 с расположенными внутри нее оптическими волокнами 3 с защитным полимерным покрытием 4, а также двухслойную навивку 5 из стойких к растяжению и сгибу нитей с противоположными направлениями навивки во внешнем слое 5 и внутреннем слое 5.
В оптическом кабеле может отсутствовать гидрофобный заполнитель, что позволяет его использовать даже в условиях открытого пламени, поскольку гидрофобный гель или другие герметизирующие материалы, непосредственно контактирующие с оптическим волокном, негативно влияют на его работоспособность и целостность при температурах свыше 150°С. Кабели без гидрофоба и других герметизирующих материалов могут использоваться в температурных режимах до +1000 градусов по Цельсию, при использовании специальных термостойких оптических волокон.
2
1
В оптическом кабеле используется двухслойная навивка 5 из стойких к растяжению и сгибу нитей с противоположными направлениями навивки во внешнем слое 5 и внутреннем слое 5. В случае использования высокотехнологичных и особо прочных материалов (на основе стеклопластика, арамида, кевлара, углеродного или базальтового волокна) увеличиваются прочностные характеристики на растяжение почти при тех же массогабаритных размерах кабеля, поскольку адгезия увеличивается за счет появления разнонаправленной рельефной поверхности как из однородных так и из разнородных материалов. Поэтому также, например, два пучка арамидных нитей накручены в разных направлениях с большим шагом (кратностью 20) вокруг стальной трубки 2, которая выполнена в виде повива из переформированных стальных проволок или стренг с кратностью шага повива не более 10. Тем самым получаем решетчатую поверхность, к которой прочно закрепляется материал двухслойная навивка 5 за счет внедрения в эту решетку.
Добавление в оптический кабель рипкорда виде нити из проволоки или полиэстера обеспечивает удобство разделки кабеля.
1
2
2
1
Использование в оптическом кабеле внешнего полимерного покрытия 1 с внутренним слоем 1 из полиэтилена и внешним слоем 1 из полиуретана оказывается полезным в ряде практических случаев, например, при использовании оптического кабеля в условиях существенных растягивающих нагрузок, когда возникает вопрос о монтаже кабеля с большим расстоянием между опорами. Для этой цели подходит исполнение кабеля с высокой прочностью на растяжение, но возникает проблема в его фиксации в зажимах опор, особенно в зажимах спирального типа. В этих условиях выгодно использовать материалы внешнего слоя 1 с высоким коэффициентом трения, хорошей адгезией и высокой стойкостью к истиранию, например, полиуретан, а внутренний слой 1 из полиэтилена высокой плотности, что придает оптическому кабелю повышенную стойкость к растягивающим нагрузкам.
Использование стальной проволоки, плакированной алюминием, придает стальной трубке 2 повышенную коррозионную стойкость и обеспечивает приобретение хороших электропроводящих свойств оптическому кабелю, а использование двух видов проволоки, например медной и стальной через одну в стальной трубке 2 обеспечивает при сохранении высокой растягивающей стойкости одновременно и высокую гибкость с хорошей электропроводностью.
Добавление алюмополимерной ленты поверх стальной трубки 2 увеличивает срок диффузии атомов водорода к оптическому волокну при нахождении кабеля на большой глубине под водой. Дает увеличение предотвращения поперечного распространения влаги.
Таким образом, благодаря введению между стальной трубкой 2 и внешним полимерным покрытием 5 двухслойной навивки 4 из стойких к растяжению и сгибу нитей с противоположными направлениями навивки в слоях, например, на основе стеклопластика, арамида, кевлара, углеродного или базальтового волокна, увеличиваются прочностные характеристики на растяжение оптического кабеля практически при тех же его массогабаритных размерах, что позволяет достигнуть требуемого технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационной надежности в условиях, типичных для эксплуатации кабелей растягивающих воздействий и перегибов.