Розробка конструкції магістрального оптичного кабелю модульної конструкції

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

• Перелік умовних позначень
• Вступ
• 1. Огляд конструкції магістральних оптичних кабелів
• 1.1 Класифікація оптичних кабелів і вимоги до них
• 1.2 Основні конструкції магістральних оптичних кабелів
• 1.3 Прокладка ок в кабельній каналізації
• 2. Магістральний оптичний кабель модульної конструкції
• 2.1 Конструкція кабелю типу оп
• 2.2 Умовне позначення кабелю
• 2.3 Основні техніко - експлуатаційні характеристики кабелю
• 2.4 Материали для ок
• 3. Термомеханічний розрахунок ок
• 3.1 Розрахунок термомеханічних зусиль
• 3.2 Розрахунок допустимих розтягуючи зусиль
• 3.3 Розрахунок мінімального радіусу вигину
• 4. Розрахунок маси ок
• 4.1 Маса оптичного волокна
• 4.2 Маса сталевого центрального силового елементу
• 4.3 Маса трубок оптичного модуля
• 4.4 Масса корделей
• 4.5 Маса гідрофобного заповнення в ом
• 4.6 Маса поліетілентерефталатной плівки
• 4.7 Маса алюмополімерної стрічки
• 4.8 Маса оболонки (ПЕ)
• 4.9 Маса всього волоконно-оптичного кабелю
• 5. Технологія виготовлення оптичного кабеля
• 5.1 Виготовлення оптичних волокон
• 5.2 Виготовлення оптичного модуля
• 5.3 Скручування
• 6. Техніко-економічне обгрунтування виготовлення волоконно-оптичного кабелю типу ОАП-С-ХЛ-32Е5
• 7. Охорона праці
• 7.1 Загальні питання охорони праці
• 7.2 Небезпечні шкідливі і виробничі чинники
• 7.3 Техніка безпеки у виробничому приміщенні
• Висновок
• Список джерел інформації


ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

Скорочення словосполучень:

ОВ - оптичне волокно;

ОК - оптичний кабель;

ОКТ - опорна кварцева трубка;

ОМ - оптичний модуль;

ПА - поліамід;

ПБТ(Ф) - полібутилентерефталат;

ПВХ - полівінілхлорид;

ПЕ - поліетилен;

ПЕВЩ - поліетилен високої щільності;

ПЕНЩ - поліетилен низької щільності;

ПЕСЩ - поліетилен середньої щільності;

ПОВ - полімерні оптичні волокна;

ПП - поліпропилен;

ЦСЕ - сентральний силовий елемент;

MCVD - модифікований метод хімічного паро фазного осадження;

NA - числові апертури;



ВСТУП

Останні два сторіччя домінуючим засобами "швидкого" зв'язку стали телеграф, телефон, лінії електропередач, супутники, де носіями інформації є електромагнітні хвилі.

Сучасні технології передачі даних по електричним кабелям дозволяють передавати інформацію з досить високими швидкостями (до десятків ГГц). Провідні системи (симетричні, коаксіальні, хвильоводні) мають ряд позитивних якостей:

- технологічність;

- відпрацьована технологія;

- досить високі швидкості передачі даних тощо.

Але мають і ряд недоліків:

- Використання дорогих кольорових металів;

- доволі низькі питомі характеристики;

- відносно слабка захищеність від зовнішніх електромагнітних впливів;

- доволі високе значення коефіцієнта згасання;

- необхідність використання великої кількості ретрансляторів при значній довжині лінії.

Ці проблеми вирішуються при застосуванні волоконно-оптичних кабелів, Які при цьому мають значно більшу пропускну спроможність відносно електричних, при тих самих масо-габаритних показниках. Використання оптичних кабелів особливо актуалізується у сучасних умовах сильного електромагнітного забруднення, зменшення запасів кольорових металів та збільшення їх вартості, зростання потреби у системах з високою пропускної спроможністю. Відзначаються тенденції збільшення об'ємів використання оптичних кабелів та заміни електричних на оптичні.

Таким чином можна відзначити надзвичайну актуальність робіт, присвячених питанням розробки оптичних кабелів, систем передачі, устаткування.

Метою даного проекту є розробка конструкції магістрального оптичного кабелю модульної конструкції, призначеного для прокладання в кабельній каналізації; визначення масо-габаритних показників; розрахунок механічних характеристик; розробка технології виготовлення такого кабелю.



1. ОГЛЯД КОНСТРУКЦІЇ МАГІСТРАЛЬНИХ ОПТИЧНИХ КАБЕЛІВ

1.1 Класифікація оптичних кабелів і вимоги до них

Оптичний кабель (ОК) - кабельний виріб, який містить одне або більше оптичних волокон (ОВ) або пучків ОВ в середині єдиної оболонки, поверх якої залежно від умов експлуатації може знаходитися відповідне захисне покриття, у тому числі броня, силові і несучі елементи. При необхідності ОК може мати в своєму складі також електричні провідники. ОК зв'язку класифікуються по багатьом критеріям, але найбільш поширеною є класифікація за умовами прокладання і експлуатації:

-для безпосереднього прокладання в ґрунті;

-для прокладання в каналах кабельної каналізації;

-для прокладання в тунелях;

-для підвішування на опорах;

-для прокладання через водні перешкоди;

-морські;

-внутрішні;

-для міжблочних сполук.

Дана класифікація визначає механічні характеристики і характеристики стійкості до зовнішніх впливаючих факторів (ЗВФ). Усі ОК в частині конструкції, розмірів, маси, а також оптичних, електричних, механічних характеристик і характеристик стійкості до ЗВФ повинні відповідати вимогам НД до конкретного типу ОК. Конструкція ОК повинна забезпечувати захист ОВ впродовж всього терміну служби ОК. Матеріали, що використовуються в конструкціях ОК, повинні поєднуватися між собою, бути екологічно чистими і не містити в своєму складі речовини, які можуть завдати шкоди довкіллю і обслуговуючому персоналу. Оптичні характеристики ОК визначаються оптичними характеристиками ОВ, що містяться в них. ОК може складатися з таких електропровідних елементів: провідники дистанційного живлення, силові елементи, екрани, водоблокуючі бар'єри, металеві оболонки і бронепокрови. В цьому випадку електропровідні елементи мають бути однорідними за якістю і без дефектів. Електричний опір ізоляції поліетиленового захисного шланга має бути не менше 2000 МОм·км. ОК, що містять електропровідні елементи, повинні витримувати напругу, прикладену між металевими елементами і землею, номінальним значенням 10 кВ змінного струму частотою 50 Гц або номінальним значенням 15 кВ постійного струму тривалістю 5 с. Відносно механічних характеристик, ОК мають бути стійкими до: розтягуванню, розчавлюванню, удару (численним ударам), циклічному вигину, вигину з натягом, осьовому крученню, пошкодженням при утворенні петлі, перемотуванню, пошкодженю пострілом, стиранню оболонки і маркіровки, вібрації. Механічні характеристики, їх чисельні значення і критерії стійкості мають бути вказані в НД для конкретного ОК. Що стосується дії зовнішніх чинників, ОК мають бути стійкими до: циклічної зміни температури, води і вологості, утворення водню, соляного туману і ядерного випромінювання. Характеристики стійкості до ЗВФ, їх чисельні значення і критерії стійкості мають бути вказані в НД для конкретного ОК.

1.2 Основні конструкції магістральних оптичних кабелів

Основним елементом ОК є ОВ, тому всі конструктивні елементи ОК повинні забезпечувати надійну роботу ОВ впродовж всього терміну служби кабелю.

Оскільки межі механічної міцності ОВ значно нижчі, ніж струмоведучих елементів електричних кабелів зв'язку, його обов'язково необхідно захищати. Для цього на ОВ наносять захисне покриття. Розрізняють первинне захисне покриття і вторинний захист.

Первинне захисне покриття ОВ наноситься безпосередньо на його оболонку. Воно виготовляється із лаків на акрилатній основі і є двошаровим. Перший (внутрішній) шар складається з м'якого акрилата. Він забезпечує захист ОВ. Другий (зовнішній) шар виготовляється з твердого акрилата і забезпечує захист шару м'якого акрилата.

Вторинний захист накладається поверх первинного. Найчастіше застосовуються наступні типи вторинного захисту:

-захист за допомогою вільного укладання ОВ в спеціальній трубці (оптичному модулі) або в пазу профільованого осердя;

-захист за допомогою жорстких покриттів;

-стрічкові конструкції.

Оптичний модуль (ОМ) є системою у вигляді пластмасової трубки, в середині якої розміщено одне або декілька ОВ.

При необхідності ОМ може бути заповнений гідрофобним заповнювачем. Трубки можуть виготовлятися з поліетилену (ПЕ), поліаміду (ПА), полібутилентерефталату (ПБТ) або полікарбонату. ОВ в ОМ розташовано вільно по гелікоїді. Таке розміщення ОВ дозволяє значно знизити вплив на нього зовнішніх навантажень, прикладених до ОК. Іншим способом захисту ОВ є вільне його укладання в паз (пази) профільованого елементу (осердя). Пази нарізаються по гелікоїді. ОВ вільно укладаються в пази і фіксуються шляхом обмотування профільованого елементу скріплюючою обмоткою. В результаті утворюється система, ідентична захисту за допомогою ОМ. Профільований елемент виготовляють з ПЕ або поліпропілену (ПП). При необхідності вільний простір може бути заповнений гідрофобним заповнювачем.

Жорсткі методи захисту ОВ використовують у випадках, коли виникає необхідність забезпечення малих радіусів вигину і достатньо високого рівня стійкості до роздавлюючих зусиль. При такому захисті покриття (жорсткий буфер) накладається безпосередньо на первинне захисне покриття. Матеріалом для жорсткого буфера служить ПА або ПБТ, інколи фторопласт.

Стрічкові елементи є груповим способом захисту декілька ОВ. Існує три основні типи отримання стрічкових елементів. Перший тип - «сендвіч» - є низка (до 20) ОВ, з'єднаних за допомогою стрічки, яка підклеюється до ОВ завдяки липкій речовині (адгезиву). Другий тип - це низка (до 12) ОВ, які з'єднані між собою за допомогою спеціального заповнення, як правило, з таким же складом, що і первинне захисне покриття. Третій тип є ув'язненням двох або чотирьох ОВ в капсулу з матеріалу, аналогічного по складу первинному захисному покриттю. Два останні типи стрічкових елементів (рисунок 1.1) застосовуються найчастіше. Стрічкові конструкції в основному використовуються у випадках, коли виникає необхідність в організації щільних пучків (більше 100) ОВ.

До складу ОК, окрім ОВ, можуть входити і інші елементи: провідники дистанційного живлення, сигнальні пари, силові елементи, корделі та інші елементи, які служать для заповнення вільних проміжків в кабелі з метою надання потрібної форми, механічної міцності, подовжній герметичності, тощо. Сукупність ОВ із захисним покриттям, електричних дротів, заповнювачів, можливо, з поясною ізоляцією, яка знаходиться під оболонкою, називається кабельним осердям. Кабельне осердя визначає типову конструкцію ОК. ОВ є головним елементом ОК і разом із захисним покриттям визначає його конструкцію. Залежно від типу захисного покриття ОВ розрізняють ОК:

-стрічкові;

-із вільним укладанням ОВ - модульні, з центральною захисною трубкою і з профільованим осердям;

-з жорстким вторинним покриттям.

Значно нижча, в порівнянні з основними елементами металевих кабелів, межа механічної міцності на розрив ОВ вимагає використання в конструкціях ОК таких специфічних елементів, як силові, які повинні брати на себе всі розтягуючи зусилля, що можуть прикладатися до ОК в процесі прокладання або технічної експлуатації.

В ОК модульного типу або повивного скручування декілька ОМ або профільованих елементів скручуються навколо центрального елемента, який одночасно є силовим елементом і називається центральним силовим елементом (ЦСЕ). ЦСЕ, як правило, виготовляються зі склопластикового стрижня або сталевого троса в ПЕ - оболонці. Діаметр ЦСЕ залежить від кількості і діаметру скручених біля нього елементів. У разі, коли в ОК використовується тільки одна захисна трубка, яка розміщується в центрі конструкції ОК, всі силові елементи виносяться за межі кабельного осердя.

Для захисту осердя ОК від вологи і інших зовнішніх впливів призначена неперервна металева або неметалічна трубка, розташована поверх осердя. На оболонку може накладатися броня з металевих стрічок, одного або декількох повивів металевих дротів, яка призначається для захисту від зовнішніх механічних і електричних впливів і в деяких випадках для протидії розтягуючим зусиллям (броня з дротів). Поверх металевої оболонки, обплетення або броні накладається захисний шланг - суцільна пресована трубка з пластмаси.

Конструкція ОК, в якій ОВ укладаються в одній захисній трубці значно більшого діаметру, ніж діаметр ОМ. Ця трубка розміщується в центрі конструкції ОК і утворює його осердя (рисунок 1.1). Всі силові елементи винесені за осердя. До переваг такої конструкції відносяться порівняно малі діаметри ОК, до недоліків - відносна складність ідентифікації і монтажу ОВ. Основною вимогою до кабелів для прокладки в кабельній каналізації є їх механічна стійкість до розтягуючих і згинальних навантажень, продавлювання, крученню, вологи. Прокладку цих кабелів здійснюють протяжкою будівельної довжини в труби, які можуть бути виконані з поліетилену, азбестоцементу або бетону. Довжина ділянок для прокладки ОК може становити від 100 до 500 м.



Рисунок 1.1 - Оптичний кабель з центральною захисною трубкою для прокладання в ґрунті

Основні конструкції ОК для прокладки в каналах кабельної канлізаціі, трубах і колекторах представлені на рисунку 1.2.

Конструкція кабелю (рис. 1.2 а) містить сердечник з армуючим елементом у вигляді сталевого троса або склопластикового стрижня, навколо якого скручені ОВ в полімерній оболонки накладеної у вигляді трубки. Можлива герметизація ОВ шляхом заповнення трубок желеподібним складом. Кількість ОВ може сягати від 2 до 72 і більше ОВ.

Поверх сердечника ОК накладають скріпляючий елемент з полімерної плівки або алюмополіетілена, полімерну оболонку, армуючий елемент і зовнішній захисний шланг. Межа міцності на розрив складає не менше 1500 H при відносному видовженні ОК не більше 0,5%. Кабель витримує вигин, як правило, радіусом 150 мм, вплив вібрацій при частоті 10 Гц, стійок до закручування на кут 3600.

На рисунку 1.2 б як приклад наведена багатопрофільна конструкція ОК з великою кількості ОВ фірми "Alcatel". У пазах профільованого модуля застосовується як укладання одного ОВ, так і багатоволоконна укладка. Причому в останньому випадку укладання ОВ може бути стрічковою.

Ці ОК мають сердечник у вигляді пластмасової трубки з стрічковим укладанням (до 96) ОВ. Трубка заповнена гідрофобним заповнювачем. В якості силового елемента використовуються дві групи периферійно розташованих склопластикових стрижнів. Для прокладання таких кабелів у кабельну каналізацію знайшов гідне місце метод вдування.

Рисунок 1.2 - Конструкція ОК для прокладки в трубах и колекторах:

а - модульної конструкції; б - з профильованим сердечником; в - з центрально розташованим модулем

1 - ОВ;

2 - трубка модуля;

3 - силовий елемент;

4 - заповнюючий компаунд;

5 - пластикова плівка;

6 - захисний шланг из полиетилену;

7 - профильований сердечник;

8 - водоблокуюча стрічка;

9 - стрічки з волокнами

На базі стрічкових оптичних кабелів для прокладання в кабельній каналізації можуть формуватися інші конструкції ОК, такі як розміщення ОМ в пазах профільованого осердя (рисунок 1.3). Подібна конструкція відрізняється підвищеною стійкістю до ударів і розчавлювання.

Таким чином, тип осердя визначає тип ОК. Поверх осердя накладаються захисні покриття (оболонка, броня, силові елементи або їх комбінація). Тип захисного покриття визначається умовами застосування ОК і відповідними факторами довкілля.

Рисунок 1.3 - Підвісний оптичний кабель з оптичним модулем в пазах профільованого елементу

1.3 Прокладка ок в кабельній каналізації

Можливість прокладки дуже великих довжин волоконно-оптичного кабелю може призвести до необхідності виконання розрахунку максимального натягу кабелю з тим, щоб мати впевненість у тому, що конкретна робота з прокладання буде успішно виконана, особливо в підземних кабельних каналізаціях. Такий максимальний натяг можна порівнювати з встановленими механічними характеристиками даного кабелю в ТУ. У тих випадках, коли ці значення виявляться близькими, можна розглядати питання про методи, що забезпечують можливість прокладки, таких як альтернативне застосування іншої конструкції кабелю, вкорочення траси, зміна траси або напрямку прокладання, використання проміжних лебідок або прийняття спеціальних заходів безпеки у конкретних місцях.

Нижче як приклад наведено розрахунок максимального натягу ОК згідно трасі кабельної магістралі, наведеною на рис. 1.4.

Розрахунки натягу кабелю виконувалися за формулами:

Т_п = Р₀ l K_T g,(1.1)

деТ_п - розтягуюче зусилля;

Р₀ - залежність від маси одиниці довжини кабелю;

l - довжина кабелю;

K_T - коефіцієнт тертя;

g - прискорення вільного падіння, дорівнює 9,81 м/см².

Т_б = Р₀ l (K_T cosб sinб) g, (1.2)

де б - кут, на який відхиляється траса.

Т_изг = Т_п exp (б₁ K_T ) (1.3)

Рисунок 1.4 - Схема траси кабельної магістралі



При цьому натягнення в кінці секції на прямолінійній ділянці Т₁ визначалося з виразу:

Т₁ = Т₀ + Т_n, (1.4)

де Т₀ - натяг ОК на початку секції;

Т_n - натяг ОК, отримане на довжині цієї ділянки.

Натяг ОК на секції з нахилом Т₁ визначалося з виразу:

Т₁ = Т₀ + Т_б, (1.5)

де Т_б - натяг ОК на ділянці з кутом нахилу;

а на секції з вигином б₁ визначалося за виразом:

Т₁ = Т₀ exp (б₁ K_T ) (1.6)

Сумарна величина натягу ОК визначалася як сума натягів на кожній секції від кінця однієї ділянки до кінця іншого. Результати розрахунків натягу ОК по маршруту А -- G (рис. 1.4) представлені в таблиці 1.1

У розрахунках було прийнято Р₀ = 0,92 кг/м, К_т = 0,55.

Цей приклад розрахунку сумарного натягу ОК показує, як визначається можливість прокладки кабелю по вибраному маршруту.

Після проведення розрахунків натягу ОК в залежності від рельєфу траси визначають перший колодязь, з якого починають прокладку кабелю. Якщо траса прямолінійна, має не більше одного-двох кутових колодязів, на ній відсутні вигини і зниження, то за одну протяжку можна затягнути в одному напрямку всю будівельну довжину кабелю. Якщо траса не прямолінійна, має більше двох кутових колодязів і т. д., необхідно визначити перший колодязь і провести прокладку кабелю від цієї криниці в двох напрямках. Бажано, щоб це був кутовий колодязь.

Барабан з віддаленою обшивкою встановлюють з боку траси прокладки так, щоб смотка йшла зверху. Барабан повинен вільно обертатися від руки. Кінець кабелю звільняють від кріплення до барабана, а також від захисного ковпачка. Кінець кабелю, з якого починають прокладку, очищують, зашпаровуючи, наприклад, в одному з пристосувань: ЧСК-12; ЧСК-12К; НКР. У кожному разі тяжіння кабелю проводиться за центральний силовий елемент і оболонку. З'єднання компенсатора кручення з заготівельним дротом здійснюють звичайним скручуванням. Скрутка не повинна виступати за габарити наконечника і компенсатора кручення.

Таблиця 1.1 - Результати розрахунків натягу ОК

Секція	Длина (м)	Натяг (кН)	Нахил (радіани)	Натяг (кН)	Відхилення (радіани)	Натяг (кН)	Сумарний натяг (кН)
А-В	250	н/д	0,10	1,47	н/д	н/д	1,47
в В	н/д	н/д	н/д	н/д	1,57	3,49	3,49
В-С	160	н/д	0,17	4,51	н/д	н/д	4,51
С-D	100	5,01	н/д	н/д	н/д	н/д	5,01
D-Е	20	5,11	н/д	н/д	н/д	н/д	5,11
в Е	н/д	н/д	н/д	н/д	0,79	7,87	7.87
E-F	60	8,16	н/д	н/д	н/д	н/д	8,16
в F	н/д	н/д	н/д	н/д	0,52	10,88	10,88
F-G	200	н/д	0,13	11,65	н/д	н/д	11,65
Примітка: У тих випадках, коли в кожному каналі прокладено не по одному кабелю, величина натягу може сильно зростати, тому, слід враховувати цей фактор і застосовувати при розрахунках поправочні коефіцієнти. Коефіцієнти змінюються в залежності від числа кабелів, матеріалів, з яких виконані кабель і його оболонка, геометричних розмірів кабелю і каналу кабельної каналізації, гнучкості кабелю і т. д. Значення можуть становити близько 1,5-2 для двох кабелів, 2-4 для трьох і 4-9 для чотирьох.

Прокладку кабелю роблять за допомогою лебідки з обмежувачем тяжіння, обертаючи її рівномірно без ривків. З протилежного боку кабель розмотують з барабана вручну. Розмотування барабана тяжінням кабелю неприпустима. Під час прокладки необхідно стежити за проходженням кабелю через кутові колодязі. Кабель повинен проходити по центру поворотного колеса і фіксуватися притискними роликами. Середня швидкість прокладки кабелю складає 5-7 м / хв. Варіанти схем прокладки ОК наведено на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 - Прокладка ОК в кабельної каналізації вручну: а -- вид сбоку; б -- вид зверху

1 -- труба спрямовуюча ТНГ;

2 -- барабан з кабелем;

3 -- пристрій УРКР;

4 -- воронка канальна БКП;

5 -- ролик верхній;

6 -- ролик нижній;

7 -- лебідка дротяна ручна ЛПР;

8 -- панчіх кабельний ЧСК-12;

9 -- компенсатор кручення ККР;

10 -- розпірка РГВ;

11 -- блок кабельний БЛК

Під час прокладки необхідно забезпечувати необхідний радіус вигину на вході і виході каналу (рис. 1.5 і 1.6);



Рисунок 1.6 - Прокладка кабелю в каналізації кабельною машиною

1-- коліно;

2-- кабель;

3-- запобіжна втулка (воронка);

4-- блок;

5 -- штанга;

6 -- сережка;

7 -- панчоха;

8 -- карабін;

9 -- компенсатор кручення;

10 -- заготівка.

Якщо через складний рельєф траси тягове зусилля лебідки перевищує допустиме значення, в транзитних колодязях виробляють підтяжку ОК із зусиллям не більше 600 ... 700 Н. Підтяжка може здійснюватися вручну в проміжних точках. При цьому робітники, які виконують підтяжку, повинні бути заздалегідь підготовлені і мати навички з визначення для себе допустимого зусилля. При підтяжці кабелю не можна упиратися ногами в стінки колодязя або його арматуру. Не можна також допускати перегинів кабелю в руках. Необхідно стежити, щоб не утворилася петля і кабель рівномірно йшов у протилежний канал. Для забезпечення синхронності підтяжки ОК необхідна службовий радіозв'язок для подачі команд.

Якщо з міркувань обмеження навантаження неможливо виконати прокладку великих будівельних довжин волоконно-оптичного кабелю при розташуванні тягне пристроєм лише на одному кінці, то може знадобитися застосування методу розділення поздовжнього навантаження. Залежно від умов прокладку можна виконати або статичними, або динамічними методами.

Самий елементарний статичний метод відомий як "метод вісімки". У цьому випадку необхідно, щоб барабан з кабелем був розташований у проміжному пункті, а кабель змотувався з барабана в одному напрямку даного маршруту за допомогою звичайного методу протяжки з одного кінця. Після цього залишившийся кабель знімається з барабана і укладається на землі у вигляді вісімки. Потім лебідка переміщається на інший кінець секції і прокладання цього кабелю виконується за допомогою розглянутого методу протяжки з одного кінця. Цей метод вимагає наявності необхідного місця для розміщення кабелю, що укладається вісімкою.

Більш складним є метод поділу динамічного навантаження, він вимагає і більшого обсягу обладнання, та його встановлення. Однак його перевагою є можливість прокладки кабелю в одному напрямку безпосередньо з барабана. У цьому випадку на проміжних пунктах використовуються спеціальні кабельні лебідки, а максимальне навантаження, що припадає на кабель, залежить від відстані між цими проміжними пунктами. Необхідно враховувати той факт, що при використанні проміжних лебідок всі зусилля, що діють при прокладці, переходять на оболонку кабелю; при цьому слід враховувати конструкцію конкретного кабелю, що прокладається за допомогою цього методу. Системи проміжних або розподілених лебідок вимагають хорошого узгодження, синхронізації і зв'язку між проміжними пунктами в процесі проведення робіт. Проміжні лебідки типу кабестана можуть викликати додатково перекручування кабелю. Після закінчення прокладки кабелю його кінець біля наконечника (панчохи) обрізають і герметизують поліетиленовим ковпачком.

Оптичні кабелі викладають за формою транзитних колодязів, укладають їх на консолі відповідного ряду в найближчих до кронштейна струмках (бажано на перше консольне місце) і закріплюють перев'язкою. Кабель, що викладається, не повинен перехрещуватися з іншими кабелями, що йдуть в тому ж ряду, і затуляти собою отвори каналів.

Запас кабелю, що залишається в колодязі для монтажу муфти, згортають кільцями діаметром 1000 - 1200 мм, укладають до стіни і прикріплюють до кронштейнів. При подальшому монтажі муфти в монтажно-вимірювальній машині запас кабелю після викладення складає 8 м, а при монтажі муфти в колодязі (залежно від типу колодязя) - 3 - 5 м.

Після викладення кабелю знімають всі протівоугони, що направляють воронки, інші пристрої і встановлюють їх на наступній ділянці траси. Потім проводять контрольні вимірювання загасання ОВ, яке повинне бути в межах встановленої километричні норми. Після перевірки прокладеної довжини кабелю поліетиленові ковпачки на його кінцях повинні бути відновлені.



2. МАГІСТРАЛЬНИЙ ОПТИЧНИЙ КАБЕЛЬ МОДУЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

2.1 Конструкція кабелю типу ОП

Кабелі типу ОП призначені для прокладки в кабельній каналізації, блоках, трубах, захисних поліетиленових трубах (в т.ч. методом пневмопрокладки), в умовах підвищеної вологост, і за відсутності загрози пошкодження гризунами.

Рисунок 2.1 - Оптичний кабель модульної конструкції типу ОаП - С

1 Центральний силовий елемент із сталі

2 Оптичне волокно

3 Оптичний модуль з гідрофобним заповненням

4 Кордельне заповнення

5 Заповнення гідрофобним компаундом

6 Поліетилентерефталатна плівка

7 Захисний шар із алюмополімерної стрічки

8 Зовнішня оболонка із поліетилену

2.2 Умовне позначення кабелю

ОаП - С - ХЛ - 32 Е5 1,5

О - волоконно-оптичний кабель

а - виконання з алюмополімерним захисним шаром

П - зовнішня оболонка із поліетилену

С - центральний силовий елемент - сталевий трос з поліетиленовим покриттям

ХЛ - тип температурного виконання від -40 до +60

32 - кількість оптичних волокон

Е - одномодове оптичне волокно в відповідності з рекомендаціями ITU - T G, 652B

5 - повив сердечника складається з п'яти елементів

1,5 - допустиме розтягуючи зусилля, кН.

2.3 Основні техніко-експлуатаційні характеристики кабелю

Всі основні техніко - експлуатаційні характеристики кабелю типу ОП приведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Основні техніко-эксплуатаційні характеристики кабелю

Основні технічні характеристики
Кількість оптичних волокон	Від 2 до 144
Температура оточуючого середовища	від мінус 40 до 60
Допустиме розтягуюче зусилля, кН	Від 1,5 до 3,5
Допустиме розчавлюючи зусилля, Н/10см	Не менш за 3000
Строк придатності	Не менш ніж 35 років
Строк зберігання: в приміщенні під навісом	Не більше ніж 15 років Не більше ніж 10 років
Зовнішній діаметр, Dнар мм	Від 8,8 до 12,5
Маса кабелю, кг/км	Від 60 до 220
Мінімальний радіус вигину	20Dнар

2.4 Матеріали для ОК

Оптичне волокно

Оптичне волокно - основний елемент, виконаний у вигляді тонкого скляного волокна циліндрової форми, по якому здійснюється передача хвиль довжиною декілька мікрон, що відповідає діапазону частот Гц. Волокно, як правило, має двошарову конструкцію і складається з серцевини і оболонки з різними показниками заломлення і . Скляні волокна мають як скляне ядро, так і скляну оптичну оболонку. Скло, використовуване в даному типі волокон, складається з надчистого діоксида кремнію або плавленого кварцу. У скло додають домішки, щоб отримати необхідний показник заломлення. Германій і фосфор, наприклад, збільшують показник заломлення, а бор і фтор, навпаки, зменшують його. В порівнянні з іншими видами волокон пластикові мають обмежені можливості з погляду загасання і смуги пропускання. Пластикові і PCS волокна не мають захисних оболонок навколо оптичної оболонки.

Види оптичних волокон:

- Полімерні оптичні волокна (ПОВ)

- Кварц-полімерні оптичні волокна

- Волокна з багатокомпонентних силікатних стекол

- Волокна, прозорі в середньому інфрачервоному діапазоні

- Кварцеві оптичні волокна

Фарби (чорнила) для оптичних волокон.

Використовується, в основному, «чорнило» ультрафіолетового затвердіння, що наноситься на оптичне волокно для їх колірного кодування. «Чорнило» забезпечує стійкість колірного забарвлення протягом всього терміну служби оптичного кабелю, не робить впливу на характеристики передачі оптичного волокна, стійкі до хімічних матеріалів, вживаних в конструкціях оптичного кабелю. «Чорнило» прозоре для оптичного випромінювання, що забезпечує можливість використання системи юстирування LID в автоматичних апаратах для зварки оптичного волокна і можливість підключення до оптичного волокна оптичних телефонів для організації службового зв'язку по оптичному волокну в процесі будівництва і експлуатації.

У оптичному модулі розміщується як правило до 12 оптичних волокон, для їх забарвлення використовується «чорнило» переважно наступних кольорів: блакитний, жовтогарячий, зелений, брунатний, сірий, білий, червоний, чорний, жовтий, фіолетовий, рожевий, бірюзовий.

Таблиця 2.2 - Основні характеристики «чорнил»

Параметр	Одиниця вимірювання	Значення
Міцність на розтягування	МПа	25?30
Подовження (еластичність)	%	2?4
Модуль пружності при 2,5% еластичності	МПа	1450?1650
Випаровуваність	%	1
Температура спалаху	?С	>93
В'язкість при 25 ?С	МПас	1700?2500

Полібутілентерефталат (ПБТ)

Твердий безбарвний полімер молярна маса (27-40)·10³; коефіцієнт полідисперсності Mw/Mn?2, Mw и Mn - молярна маси відповідно.

На відміну від поліетилентерефталату ПБТ - полімер, що швидко кристалізується; максимальний ступінь кристалічності 60%. Володіє високою міцністю, жорсткістю і твердістю, стійкий до повзучості, хороший діелектрик. ПБТ володіє хорошими антифрикційними властивостями. Коефіцієнт тертя у ПБТ значно менше, ніж у поліeкапроаміда і поліформальдегіду.

На відміну від поліамідів у ПБТ завдяки незначному водопоглинанню зберігаються в умовах підвищеної вологості високі електроізоляційні і механічні властивості. При тривалому контакті з водою і водними розчинами солей (напр. NahCO₃, Na₂CO₃, NaHSO₃, KCl) ПБТ піддається гідролітичній деструкції: швидкість процесу при кімнатній температурі мала, але зростає при підвищених температурах (800C).

Таблиця 2.3 - Характеристики полібутілентерефталата

Щільність (при 23°C), г/см3	1,310
Водопоглинання за 24 ч (23°C), % по масі	0,06
Рівноважне влагосодержаніє (23°С, 50%-ная відносна вологість повітря) % по масі	0,2
Межа текучості при розтягуванні, Mпа	46-60
Відносне видовження %	50-250
Модуль пружності при розтягуванні, Mпа	(25-28)·103
Напруга, що вигинає, при значенні прогину, рівному 1,5 товщини зразка, МПа	75-90
Твердість за Бринелем, МПа	140-160
Твердість за Роквелом (шкала M)	104
Твердість за Шором (шкала D)	79-80
Ударна в'язкість по Шарпі, кДж/м2: зразок без надрізу зразок з надрізом	Не руйнується 2,5-5,5
T розм'якшення при вигині (нагрузка 1,82 МПа), °С	60
Температурний коефіцієнт об'ємного розширення °C-1 (від -40 до 40°C)	0,7·10-4
ДНпл, кДж/кг	48-50
с, Oм·м	2·1016
tgд (при 1 МГц)	0,017-0,023
Кисневий індекс %	22-23

ПБТ розчиняється в сумішах фенолу з хлорованими аліфатичними вуглеводнями у м-крезолі, не розчиняється в аліфатичних і перхлорірованних вуглеводнях, спиртах, ефірах, жирах, рослинних і мінеральних маслах і різних видах моторного палива. При 600°C обмежено стійкий в розбавлених кислотах і розбавлених лугах. Деструктіруєтся в концентрованих мінеральних кислотах і лугах. По стійкості до дії хімічних реагентів і розтріскування під напругою перевершує полікарбонати.

Гідрофобний заповнювач

Як гідрофобні заповнювачі переважно застосовують гідрофобні гелевидні компаунди. Заповнювачі на основі порошкоподібних матеріалів, нитки і стрічки (виконуються, в основному, на основі розпушеної целюлози, що розбухає при контакті з водою і створюючою "пробку" для подальшого її розповсюдження) застосовують значно рідше.

Гідрофобні компаунди, використовувані як заповнювачі оптичних модулів, окрім задачі захисту ОВ від дії вологи виконують також функцію амортизатора для ОВ при механічних діях на ОК, а також функцію мастило, що зменшує тертя між ОВ і стінкою оптичного модуля.

Гідрофобні заповнювачі відрізняються діапазоном робочих температур і призначенням: внутрішньомодульні заповнювачі, вживані для заповнення модулів з ОВ, і міжмодульні заповнювачі, вживані для заповнення вільного простору в осерді ОК і в бронепокровах, що виконуються із сталевих дротів або склопластикових стержнів.

Внутрішньомодульні заповнювачі характеризуються значно вищими вимогами, що пред'являються до них, і мають меншу в'язкість в порівнянні з міжмодульними заповнювачами.

Гідрофобні заповнювачі марки TFC фірми MWO GMBH. Гідрофобні заповнювачі марки TFC - надчисті, тиксотропні продукти з низькою в'язкістю і високою прозорістю. Вони виготовляються двох типів: ТFС 1529 і TFC 1129 (таблиця 2.4).

Заповнювач типу TFC 1529 - нестікаючий компаунд, має стабільні характеристики до -40°С. Вільний від силіконових масел.

Заповнювач типу TFC 1129 - нестікаючий компаунд із стабільними характеристиками до -60°С. Вільний від силіконових масел.



Таблиця 2.4 - Основні технічні характеристики заповнювачів марок ТFС 1529 і ТFС 1129

Параметр	Одиниця виміру	TFC 1529	TFC 1129
В'язкість при 25 °С	мПа - с	7000.. 8000	6200.. 6800
Конусна пенетрация при:+25°С- 40°С	мм / 10	300..400200..260	300..400250..320
Масловідділення, 24 г при 80 °С	%	Немає	Немає
Летючість, 24 г при 80 °С	%	< 0,2	< 0,2
Щільність, при 25 °С	г/см3	0,83	0,82
Температура спалаху	°С	> 220	> 230

Гідрофобні заповнювачі фірми Henkel KGaA. Гідрофобні заповнювачі марок Macroplast CF 250, 300 і 320 використовуються для заповнення модулів з ОВ. Заповнювачі цих марок можуть вводитися в ОК при нормальній температурі, краплепадання відсутнє при температурі до 100 °С. Заповнювачі не надають дії на ОВ, сумісні з полімерними матеріалами ОК, залишаються в'язкими при температурі до - 80 °С, не містять силікону і неорганічних заповнювачів.

Гідрофобний заповнювач марки Macroplast CF 290 призначений для заповнення міжмодульного простору і захищає елементи ОК від дії вологи. Виготовляється на основі вуглеводнів і синтетичних полімерів. Колір заповнювача янтарний.

Гідрофобні заповнювачі фірми BPLC (Франція). Гідрофобні нетоксичні заповнювачі Naptel призначені для внутрішньомодульного (Naptel 308) і міжмодульного (Naptel 851, 842, 827, 867) заповнення ОК. Виробляються на основі поліізобутилену з додаванням воску (таблиця 2.6, таблиця 2.7). Виготовляються у вигляді гомогенного в'язкого гелю білого кольору.



Таблиця 2.5 - Основні технічні характеристики заповнювача Macroplast CF 290

Параметр	Одиниця виміру	Значення
Конусна пенетрація при:+ 22°С- 10 °С- 20 °С	мм / 10	240215175
Масловшддшлення, 24 г при 150 °С	%	5
Щільність при 20 °С	г / см3	- 0,88
Температура спалаху	°С	> 230

Таблиця 2.6 - Основні технічні характеристики гідрофобного заповнювача Naptel 308

Параметр	Одиниця виміру	Значення
Температура каплепадіння	°С	> 250
В'язкість при 20 °С:2 об/хв5 об/хв10 об/хв	0,1 Па с	15000070000...9000040000... 54000
Щільність при 20 °С	г / см3	0,89..0,90
Температура спалаху	°С	> 200
Діелектричні втрати при 20°С, 50 Гц, 5000 В/см	--	< 10-4
Електричний опір при 20 °С (від 50 Гц до 1 МГц)	Ом см	> 1016
Відносна діелектрична проникність при 20 °С	--	< 3

Таблиця 2.7 - Основні технічні характеристики гідрофобних заповнювачів Naptel 851,842, 827, 867

Параметр	Одиниця виміру	851	842	827	867
Температура каплепадіння	°С	90	80	70	90
В'язкість при 120 °С	сСт	75..90	175..225	75..100	100..150
Температура спалаху	°С	175	230	200	220
Діелектричні втрати при 23 °С	--	10-4	10-4	10-4	10-4
Електричний опір при 23 °С	Ом см	1016	1016	1016	1016
Відносна діелектрична проникність при 23 °С	--	2,3	2,3	2,3	2,3

Тиксотропний гель

Водоблокуючі тиксотропні компаунди Optiflll 5300, 5270 призначені для заповнення в середині модуля, а компаунд Optiflll 5209 і компаунди Insojell - для міжмодульного заповнення ОК. Робочий діапазон температур від - 60 до +150 °С. Компаунди Optiflll виготовляються у вигляді гелю з синтетичних матеріалів і на основі мінеральних масел з інертними заповнювачами.

Поліетилентерефталат (лавсан)

Основним матеріалом для скріплення елементів осердя ОК повивного скручуванняє поліетилентерефталатна стрічка, що забезпечує фіксацію елементів конструкції осердя до накладення полімерної оболонки і запобігає витіканню з осердя гідрофобного заповнювача.

Плівка поліетилентерефталатна марки ПЕТ - Е виготовляється відповідно до ГОСТ 24234 - 80 і призначається для скріплення конструктивних елементів ОК (таблиця 2.8). Вона може експлуатуватися при температурі від - 65 до + 155°С.

Таблиця 2.8 - Основні технічні характеристики плівки марки ПЕТ - Е

Параметр	Одиниця виміру	Значення для плівки завтовшки, мкм
		12	20	25	35	50	70	100	125	175	190	250
Щільність	г / см3	1,390..1,400
Межа міцності, не менше	МПа	172	172	172	177	177	177	177	177	177	157	157
Відносне подовження при розриві, не менше	%	70	70	70	70	80	80	100	100	100	100	100
Питомий об'ємний електричний опір, не менше	Ом м	1014
Електрична міцність при 23°С, 50 Гц, не менше	кВ / м	220	220	220	170	170	140	140	120	90	90	80

Полиэтилен

Поліетилен - твердий термопластичний полімер білого кольору; макромолекули мають лінійну будову з невеликою кількістю бічних розгалужень. ПЕ неполярний полімер, що володіє високими електроізоляційними властивостями.

Розрізняють три види поліетилену:

1) Поліетилен низької щільності (високого тиску) ПЕНЩ виходить в результаті реакції полімеризації при температурі 130 - 140 єС і тиском 250 - 300 МПа.

2) Поліетилен високої щільності (низького тиску) ПЕВЩ виходить в результаті реакції полімеризації при температурі 70 - 140 С і тиском 0,3 - 70 МПа.

3) Поліетилен середнього тиску.

Завдяки низькій щільності, високій в'язкості, подовженню при розриві і хорошій оброблюваності він використовується для виробництва оболонок сердечників оптичних кабелів. Для різних видів оболонок оптичних кабелів зазвичай використовують поліетилен низької щільності (ПЕНЩ). Проте, при необхідності забезпечення більшої міцності і опору деформації при високих температурах, застосовують і твердіші різновиди поліетилену - поліетилен середньої щільності (ПЕСЩ) і високої щільності (ПЕВЩ). Це підвищує вартість кабелю, проте ПЕВЩ істотно збільшує зносостійкість оболонки. Також низький (у 1000 разів менше ніж у ПЕСЩ) коефіцієнт дифузії молекул води через ПЕВЩ забезпечує ізоляцію металевих силових елементів понад 2000 МОм/км. Відомо, що саме по опору ізоляції можна судити про порушення оболонки ліній телекомунікації. Для цього повинен бути високий захист кабелю від проникнення вологи, що сприяє дальності виявлення порушення оболонки.

У сьогодення час широкого поширення набув лінійний ПЕНЩ, отриманий в газовій фазі. У відмінності від звичайного ЛПЕНЩ має менше число розгалужень, тому має вищі механічні властивості: модуль пружності і стійкість до стирання, а так само менший tgд.



Таблиця 2.9 - Характеристики поліетилену

Параметри	ПЕНЩ	ПЕВЩ	ЛПЕНЩ
Молек. маса, М	30 - 400 тыс	50 - 800 тыс	80 - 110 тыс
Кількість груп СН3 на тис С	12 - 25	2 - 4	н/д
Розмір кристалітів, 10-10 м, А	50 - 200	50 - 500	н/д
Ступінь кристалізації, %	30 - 50	50 - 80	н/д
Щільність, кг/м3	918 - 930	940 - 960	н/д
Тпл , ?С	103 - 110	124 - 135	115 - 123

ПЕ вигідно відрізняється від інших термопластов поєднанням високої міцності з достатньою еластичністю і здатністю працювати в широкому інтервалі температур (от -120 до 100 ?С). Діапазон, що рекомендується, для використання поліетилену складає від -60 до +79?С; при цьому допускається короткочасне нагрівання до 90?С за умови, що в цьому випадку кабель не піддаватиметься підвищеному тиску. Точка плавлення поліетилену знаходиться в діапазоні температур від 110 до 130?С. Як і решта полімерів, при пониженні температури поліетилен стає твердішим. При температурі біля -65?С поліетилен стає крихким.

Для ПЕ характерна мала зміна електричних властивостей в широкому діапазоні температур і частот. Тангенс кута діелектричних втрат ПЕ в інтервалі температур від -45 до +115 ?С и частот 10 - 50 кГц знаходиться в межах (2 - 4)·10^-4. Електричні властивості ПЕ погіршуються із збільшенням ступеня його окислення і за наявності домішок. Властивості ПЕ можна модифікувати змішенням його з іншими полімерами і сополімерами. Так, при змішенні ПЕ з поліпропіленом підвищується нагрівостійкість, при змішенні з бутілкаучаком або етіленпропіленовим каучаком - ударна в'язкість і стійкість до розтріскування.

ПЕ володіє низькою газо- і паропроникнісю і малопроникнистю для води і водяної пари. Хімічна стійкість ПЕ залежить від М, ММР і особливо від щільності; з її збільшенням химостійкість ПЕ зростає. Найбільш високими химостійкость володіють ПЕНД і ПЕСД. ПЕ не реагує з лугами, з розчинами солей, органічними кислотами і навіть з концентрованою соляною і плавиковою кислотами. ПЕ руйнується при 20 ?С 50%-ій HNO₃, а так само з рідкими і газоподібним хлором і фтором. ПЕ не розчиняється, але набухає в органічних розчинниках при 20 ?С; вище 80 ?С розчиняється в багатьох розчинниках, особливо добре у вуглеводнях і галогенпроїзводних. ПЕ можна хлорувати, сульфохлоріровать, бромувати, фторувати. Ці реакції використовуються на практиці для модифікації властивостей ПЕ. Кабелі з такою оболонкою можна використовувати в умовах підвищеної вологості і за наявності хімічних речовин в навколишньому просторі.

При дії на ПЕ тепла, ультрафіолетових променів, кисню повітря відбувається старіння, яке виражається в погіршенні физико-механичних і електроізоляційних властивостей. Щоб загальмувати цей процес, полімер стабілізують введенням антиоксидантів (ароматичних амінів, алкилфенолов, фоcфітов і ін.) і світлостабілізаторов (сажа, і похідні бензофінолів, ін.). Тому поліетилен, призначений для використання на відкритому повітрі, зазвичай чорного кольору. Зміст антиоксидантів 0,03-0,05% по масі.

При виготовленні виробів з ПЕ спостерігається їх усадка. Значення термічної усадки при охолоджуванні виробів від 115 до 20 ?С змінюються в наступних межах: лінійна від 5,1 до 0%, об'ємна от 15,3 до 0%.

ПЕ практично нешкідливий і не виділяє в навколишнє середовище небезпечних для здоров'я людини речовин. Шкідливу дію можуть надавати лише продукти його розкладання.

ПЕ є горючим матеріалом. Його кисневий індекс складає 18,4. Для підвищення КИ ПЕ в нього вводять спеціальні добавки - антіпірени. Існуючі композиції самозатухающего кабельних ПЕ містять 5% триоксиду сурми, хлорованого парафіну. В результаті КИ складає 26. В результаті застосування декаброма діфінілоксида, трігидрад алюмінію і соди CaCO₃КИ досягає 28-32.

Введення антиоксидантів і антіпіренов приводить до зміни физико-хімічних властивостей. Зокрема підвищується відносна діелектрична проникність, а значить зростає ємкість.

Для зменшення діелектричної проникності в кабельну конструкцію на основі ПЕ вводять повітря. Отримують пористу ізоляцію.

Іноді використовується багатошарова оболонка з поліетилену, із ламінуємого алюмінію, відома за технологією виготовлення мідних кабелів.

Напруга, що викликає руйнування, при 20?С дорівнює 10 МПа. Поліетилен, вживаний для ізоляції, можна розтягнути на 400%, перш ніж він порветься, а поліетилен, використовуваний для виготовлення кабельних оболонок, - на 500%; його руйнуюча напруга складає не менше 12 МПа.

У поліетилені немає ніяких пластифікаторів, які могли б мігрувати в інші матеріали. Проте при постійному зіткненні з полівінілхлоридом (ПВХ), гумою і тому подібне в поліетилен можуть проникати невеликі кількості пластифікаторів. Тому в деяких випадках поліетилен потрібно захищати від міграції пластифікаторів.

Таблиця 2.10 - Показники ПЕ

Показник	ПЕВД	ПЕНД	ПЕСД
Міцність, МПа: при розтягуванні при вигині при зрізі	10 - 17 17 - 20 14 - 17	18 - 45 20 - 40 20 - 36	18 - 40 25 - 40 20 - 37
Межа текучості, МПа	9 - 17	25 - 35	28 - 38
Модуль пружності при вигині, МПа	120 - 260	650 - 750	800 - 1250
Ударна в'язкість зразка з надрізом, кДж/м2	не ламається	2 - 150	7 - 150
Питомий опір, Ом·м	1015	1015	1015
Питомий поверхневий опір, Ом	1015	1015	1015
е при 1 МГц	2,2 - 2,3	2,2 - 2,4	2,3 - 2,4
tgд, при 1 кГц-1 МГц	(2 - 3)·10-4	(2 - 4)·10-4	(2 - 4)·10-4
Епр, МВ/м при h = 1мм	45 - 55	45 - 55	45 - 55
Питома теплоємність при 20-25 ?С, кДж/(кг·?С)	1,9 - 2,5	1,9 - 2,1	1,7 - 1,9
ТКЛР, ?С-1 (0-100?С)	(2,1 - 5,5)·10-4	(1 - 2,5)·10-4	(1 - 1,5)·10-4
Водопоглинання за 30 суток, % при 20?С	0,02	0,005	<0,01
Тривала робоча тем-ра, ?С	90	90	90



Таблиця 2.11 - Основні технічні характеристики поліетіленов по ГОСТ 16336-77

Параметр	Одиниця вимірювання	102-10К	153-10К	178-10К
Щільність	г/см3	Не нормується
Показник текучості розплаву	г/10 мин	0,24?0,36	0,21?0,39	1,05?1,95
Межа текучості при розтягуванні	МПа	> 11,3	> 11,3	>9,3
Межа міцності	МПа	> 14,7	> 13,7	> 11,7
Параметр	Одиниця вимірювання	102-10К	153-10К	178-10К
Відносне подовження при розриві	%	>600	>600	>600
Стійкість до розтріскування	ч	>500	>500	>2,5
Стійкість до термоокислювального старіння	ч	>8	>8	>8
Стійкість до фотоокислювального старіння	ч	500	500	500

Алюмінієва стрічка з полімерним покриттям

Використовуються для виготовлення алюмополіетіленових оболонок ОК, що забезпечують захист кабелю від поперечної дифузії вологи через полімерні оболонки. Застосовуються при виготовленні ОК, призначених для експлуатації у воді (що прокладаються в затоплюваною водою кабельної каналізації, болотах, через водні перешкоди і тому подібне). Наявність у ОК комбінованої оболонки спрощує також проведення трассопошукових робіт.

Така стрічка використовується в конструкціях ОК з поліетиленовими оболонками для захисту від поперечної дифузії вологи. Основні технічні характеристика алюмополімерной стрічки представлені в таблиці 2.15.



Таблиця 2.12 - Основні технічні характеристики стрічки Dozakl

Параметр	Одиниця вимірювання	Значення
Товщина алюмінієвої стрічки	мм	0,10...0,15
Товщина поліетиленового покриття	мм	0,045... 0,050
Розривне зусилля	МПа	50
Відносне подовження	%	<22

Матеріали для силових елементів ОК

Як центральний силовий елемент ОК повівной скручування використовують сталевий дріт або трос з полімерним покриттям. Сталевий дріт використовується в бронепокровах ОК, що прокладаються в ґрунт (зокрема в скельний ґрунт і ґрунт, схильний до мерзлотних явищ). Застосування її забезпечує вищу стійкість ОК до розтягуючих і роздавлюючих зусиль при менших габаритах і вартості ОК в порівнянні з ОК, виконаним на основі діелектричних силових елементів, а також спрощує трассопоіськові роботи.

Сталь (польск. stal, від нім. Stahl) -- сплав заліза з вуглецем (і іншими елементами), що деформується, вміст вуглецю в якому не перевищує 2,14 %, але не менше 0,02 %. Вуглець до сплавам заліза міцність і твердість, знижуючи пластичність і в'язкість.

Враховуючи, що до сталі можуть бути додані легуючі елементи, сталлю називається сплав заліза, що містить не менше 45% заліза, з вуглецем і легуючими елементами (легована, високолегована сталь).

Характеристики сталі:

Щільність сталі -- (7,7 - 7,9) 10? кг/м?;

Питома вага сталі -- (7,7 - 7,9) г/cм?;

Питома теплоємність сталі при 20° C -- 0,11 ккал/град (462 Дж/град);

Температура плавлення сталі -- 1300 - 1400 ° C;

Питома теплота плавлення сталі -- 49 кал/град;

Коефіцієнт теплопровідності сталі -- 39 ккал/мчасград (45,5 Вт/(мК);

Для троса використовується стальна катана проволока без покриття, яка виконується за ГОСТом 7372-79



3. ТЕРМОМЕХАНІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ОК

3.1 Розрахунок термомеханічних зусиль

Розрахунок проводиться наближеними методами. Припускаємо, що при всіх впливах кабель працює в області пружних деформацій.

Метою цього розрахунку є визначення термомеханічних зусиль у оптичному кабелі, що виникають при зміні температур у допустимих межах.

При нагріванні відносне видовження елементів кабелю розраховується за формулою.

, (3.1)

де - температурний коефіцієнт лінійного розширення елементів кабелю, ;

- різниця між температурою навколишнього середовища і максимальною робочою температурою кабелю, дорівнює 40.

Таблиця 3.1 - Результати розрахунку термомеханічних сил

Назва елементів кабелю	Назва матеріалу	Модуль Юнга, Е, 109, Па	Відносне видовження, , 10-6	Площа поперечного перетину, S, 10-6, м2	Розрахована термомеханічна сила, Н
Центральний силовий елемент	Сталь	210	5,6	1,13	132,89
Плівка	ПЕТФ	2,5	2376	1,11	6,59
Алюмополімерна стрічка	Алюміній	70	96	2,26	15,19
Модуль	ПБТФ	2,2	6000	2,17	2,87 10-5
Назва елементів кабелю	Назва матеріалу	Модуль Юнга, Е, 109, Па	Відносне видовження, , 10-6	Площа поперечного перетину, S, 10-6, м2	Розрахована термомеханічна сила, Н
Алюмополімерна стрічка	Поліетилен	200	100	1,04	2340
Оболонка				50,87	114,46103
Кордель				5,31	11,92 103
Полімерне покриття				1,41	3,17 103
Сумарна термомеханічна сила, Н	132,05 103

Розрахуємо розтягуючу термомеханічну силу для елементів, які лежать паралельно вісі кабелю, за формулою:

F_i1=, (3.2)

де - площа поперечного перетину елементів кабелю;

- модуль Юнга (пружності) елементів кабелю.

Сила, яку створюють елементи кабелю не паралельні вісі:

F_i2=, (3.3)

де = arctg;

А - радіус скручування;

h - крок скручування.

F_тм = ,(3.4)

де F_тм - сумарна термомеханічна сила, Н.

Результати розрахунків приведені в таблиці 4.1.

Розрахуємо ту силу, яка розтягує кабель на таку величину , коли оптичне волокно розтягується на величину .



,(3.5)

де - видовження кабелю, коли тільки починає видовжуватись видовження оптичного волокна;

- різниця між довжиною волокна покладеного по гелікоїді та волокном на внутрішній поверхні модуля;

= 1 м.

м, (3.6)

де - довжина волокна з урахуванням коефіцієнтом укрутки та гелікоїдальності.

; (3.7)

, (3.8)

де - коефіцієнт укрутки коли волокно знаходиться в центрі модуля, дорівнює 1,0019;

- коефіцієнт гелікоїдальності, дорівнює 1,01;

- коефіцієнт укрутки, коли волокно знаходиться на внутрішній поверхні модуля, дорівнює 1,0009.

F₁ (3.9)

Видно, що , а це означає, що термомеханічні зусилля не викликають деформації волокна.

Тоді у розрахунку допустимого розтягуючого зусилля термомеханічну силу не враховуємо. При цьому допускаємо деякий запас через те, що волокно не розтягнулося на величину . Результати розрахунків за формулами 3.1 - 3.9 предствалені у таблиці 3.1.

3.2 Розрахунок допустимих розтягуючи зусиль

волоконний оптичний кабель каналізація

Метою розрахунку механічної міцності по заданих навантаженнях є визначення тих деформацій, що виникають в ОК, унаслідок яких можуть виникнути небажані зміни характеристик ОВ.

Величина деформації кабелю (відносне подовження), і отже ОВ, не повинна перевищувати деякої заданої величини, що забезпечує його надійну роботу протягом всього терміну служби.

Величина розтягуючого навантаження, що забезпечується конструкцією ОК, визначається виразом вигляду:

F кН, (3.10)