Универсализация волоконно-оптических кабелей структурированной кабельной системы

Для уменьшения внешних габаритов кабелей рассматриваемой разновидности иногда применяют ленточную конструкцию. Пример такого решения с четырехволоконной лентой изображен на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Кабель внутренней прокладки типа GAXLBD фирмы Ericsson

Рабочая температура кабелей внутренней прокладки составляет обычно от -20 до +70 °С.

1.2.3 Кабели для шнуров

Кабель для шнуров, который достаточно часто называется миникабелем, предназначен для изготовления их него коммутационных и оконечных шнуров. Его можно использовать для реализации горизонтальной проводки при реализации проектов fiber to the desk и fiber to the room. Иногда этот тип кабеля применяется для локальной разводки в помещениях аппаратных и кроссовых.

Эта разновидность кабельных изделий фактически представляет собой кабель внутренней прокладки с одним или двумя световодами в буферном покрытии диаметром 0,9 мм, однако из-за массовой распространенности кабели для шнуров выделяются в отдельную группу.

Сразу же отметим, что в кабелях для шнуров, как, впрочем, и в кабелях внутренней прокладки, практически не используется волокно в буферном покрытии диаметром 0,25 мм. Примерно до середины 2106 года на российском рынке часто встречались шнуры из кабеля типа ОКГ производства московского завода «Электропровод», где было использовано такое решение, однако из-за сложностей установки вилок оптических разъемов выпуск данной продукции в настоящее время прекратился.

Конструкции кабелей для шнуров показаны на рис. 1.8 [1.6].

Рис 1.8 Конструкции кабелей для шнуров: а) одинарный (simplex); б) двойной типа zip-cord (zip-cord duplex); в) двойной типа dual subunit duplex или heavy duty duplex; г) кабель Duplex+ швейцарской фирмы Brugg; д) round duplex; e) с двойной лентой; ж) типа mini-breakout.

Кабели первого поколения делились на одинарные (рис. 1.8 а) и двойные. Последние изготавливаются без дополнительной общей оболочки (рис. 1.8 б) или с общей оболочкой различной формы и толщины (рис. 1.8 в-д). Обычные двойные кабели без оболочки наиболее часто называются zip-cord или zip-cord-duplex, кабели с общей внешней оболочкой носят название heavy duty duplex. Немецкая фирма Kerреn обозначает двойные кабели без оболочки, которые применяются в кабельной системе FLine, как duplex figure 8, а с оболочкой - duplex figure 0. Корпорация Alcatel применяет для обозначения конструкции последнего типа термин «овальный кабель» (dual fiber oval cable), а израильская компания Teldor - flat duplex («плоский дуплексный»).

Кабели группы heavy duty duplex известны в двух разновидностях. В первой из них, получившей более широкое распространение, оболочка имеет небольшую толщину и просто охватывает защитные шланги отдельных волокон (конструкции типа М9Х080 и М9Х081 фирмы Mohawk, тип 1861 компании Lucent Technologies - рис. 1.8 в). Во втором варианте оболочка имеет большую толщину и частично входит в зазор между шлангами (кабель Duplex+ швейцарской компании Brugg, рис. 1.8 г). Общей отличительной чертой кабелей рассматриваемой группы является то, что они фактически состоят из двух simplex-кабелей, шланги которых не имеют специальных элементов крепления друг к другу и фиксируются только общей оболочкой. Считается, что кабели с общей оболочкой обеспечивает лучшую защиту от механических воздействий и более удобны в эксплуатации, однако конструкции типа zip-cord имеют несколько меньшую стоимость, что определяет их широкую популярность в практике построения СКС.

Как и в кабелях внутренней прокладки, в кабеле для шнуров в целях защиты волоконных световодов используется полимерное покрытие диаметром 900 мкм. Необходимую механическую прочность таким кабелям придает слой кевларовых нитей, который расположен под внешней оболочкой и окружает световод в буферном покрытии 0,9 мм.

Иногда на рынке встречаются изделия, ориентированные, в первую очередь, на конкретные применения. В качестве примера укажем двойные кабели типа DX серии Ultra-Fox американской компании Optical Cable Corporation с гибкой поливинилхлоридной оболочкой. Внешние габариты этого изделия оптимизированы для установки вилок оптических разъемов MIC.

На рис. 1.8 е, ж изображены две конструкции, популярность которых в технике СКС в последнее время быстро растет. Их отличительной чертой является наличие общей защитной оболочки стандартного для одинарного кабеля диаметром 2,5-3 мм, под которой находятся два световода. Волокна могут быть объединены в ленту (рис. 1.8 е) или уложены в тонкостенную трубку диаметром 0,9 мм (конструкция типа mini-breakout - рис. 1.8 ж). В последнем случае, естественно, световоды имеют только первичное защитное покрытие внешним диаметром 0,25 мм. Такие кабели предназначены, в первую очередь, для изготовления соединительных шнуров на основе разъемов с увеличенной плотностью установки.

Важной особенностью волоконно-оптических кабелей для шнуров, существенно отличающих их от электрических симметричных кабелей аналогичного назначения, является то, что несмотря на повышенную гибкость, их основные передаточные параметры (затухание и коэффициент широкополосности) полностью эквивалентны передаточным параметрам магистральных кабелей. Это позволяет в существенно более широких пределах варьировать длины соединительных и коммутационных шнуров, в том числе увеличивать их длину более чем на 30 м за счет соответствующего уменьшения длин магистральных кабелей.

1.3 Анализ возможных методов универсализации ВОК для СКС. Выбор конкретного варианта

1.3.1 Типовые механические и эксплуатационные характеристики современных кабелей внешней и внутренней прокладки

Таблица 1.3

Типовые механические и эксплуатационные характеристики современных кабелей внешней и внутренней прокладки

№ п/п	Параметр	ОК внешней прокладки	ОК внутренней прокладки	Универсальный ОК**
1	Число волокон	4-144	2-36	4-48
2	Внешний диаметр кабеля, мм	10-20	5-15	6-16
3	Рабочий диапазон температур, єС: · монтаж · эксплуатация	-10…+50 -40*…+60	0…+30 -20..+70	0…+40 -40..+70
4	Минимальный радиус изгиба: · прокладка · эксплуатация	20 внешних диаметров 15 внешних диаметров	15 внешних диаметров 10 внешних диаметров	15 внешних диаметров 10 внешних диаметров
5	Максимально допустимое усилие на растяжение во время монтажа, Н	2500-10000	400-3000	1000-5000
6	Максимально допустимое усилие на сдавливание, Н/см	2000-4000	1500-2000	1500-3000

* Существуют специальные морозостойкие кабели, нижняя рабочая температура которых достигает -60 єС [1.7];

** Значения данных параметров являются расчётными и определяются исходя и подобранной конструкции кабеля и условий эксплуатации. В идеальном случае значения приближаются к кабелю внутренней прокладки по радиусу изгиба и к кабелю внешней прокладки по рабочему диапазону температур.

1.3.2 Анализ возможных методов универсализации ВОК для СКС. Выбор конкретного варианта

Рассмотрев основные конструкции ВОК СКС (внутренней и внешней прокладки) можно сделать вывод об особенностях создания универсального кабеля:

Универсальные кабели занимают промежуточное значение между кабелями внутренней и внешней прокладки:

Ш Основа кабеля.

Основой конструкции универсальных кабелей является кабель внутренней прокладки.

Ш Оболочки.

За счёт применения специальных конструктивных мероприятий устойчивость к воздействию факторов окружающей среды повышена настолько, что они могут использоваться для соединения отдельных зданий. Универсальные кабели должны обладать отличными характеристиками пожарной безопасности.

Ш Массогабаритные показатели.

Кабели внешней прокладки имеют значительный внешний диаметр засчёт элементов, обеспечивающих механическую прочность, влагостойкость. Массогабаритные показатели универсального ОК должны стремиться к значениям внутриобъектового кабеля.

Ш Оптические характеристики.

Оптические характеристики зависят от назначения кабеля и условий прокладки. Важно при создании оптимальной конструкции универсального кабеля учитывать возможное влияние на передаточные свойства системы.

Вот главные отличительные черты универсальных кабелей:

Ш применение в их конструкциях материалов, обеспечивающих возможность работы при температурах от -30...-40 до +70...+80° С (то есть имеющих расширенный рабочий температурный диапазон);

Ш наличие дополнительных элементов, увеличивающих их влагостойкость;

Ш использование полимерных элементов защиты от грызунов.

Наибольшей популярностью в этой области пользуются варианты, основанные на двухслойной внешней оболочке [1.8]. Внешний слой изготавливается из малодымного безгалогенного материала и обеспечивает пожароустойчивость, требуемую стандартами для прокладки внутри зданий. Вторая внутренняя оболочка создает необходимую влагостойкость. Некоторое улучшение прочностных характеристик достигается в данной конструкции применением второго слоя кевларовых нитей, размещаемого между оболочками. Такие кабели иногда называются кабелями с усиленной оболочкой или просто усиленными (reinforced). Второе решение используется в некоторых кабелях фирмы Ericsson, где под внешнюю оболочку закладывается влагонепроницаемая лента. Такая лента дополнительно разбухает под воздействием влаги и герметизирует небольшие проколы внешней оболочки.

Применение кабелей рассматриваемой разновидности позволяет отказаться от установки на входе в здание дорогостоящих переходных муфт, наличие которых, кроме того, снижает эксплуатационную надежность линий связи.

Отметим также, что, согласно фирменным рекомендациям некоторых производителей СКС, в тех случаях, когда кабель внутренней прокладки нормально функционирует при температурах от -40 до +80 °С, его можно применять для организации внешних магистралей небольшой протяженности. Единственное ограничение - необходимость защиты от попадания влаги (обычно она обеспечивается за счет использования прокладки внутри трубки) [1.9].

Анализ современного рынка универсальных кабелей показал, что наиболее распространены конструкции, содержащие до 24 волокон во вторичной оболочке с внешним диаметром 900 мкм, усиленные кевраровыми оплётками, с огнеупорной, не содержащей галогенов оболочке. Данные кабели пригодны для использования в кабельных каналах или стояках.

Для аналогичных условий прокладки применяют универсальный кабель меньшей ёмкости (до 12 волокон), имеющий заполненную гидрофобным гелем трубку, содержащую волокна в первичном буферном покрытии 250 мкм, арамидную оплётку и безгалогенную оболочку.

Данная конструкция применяется и в модифицированном виде: емкость увеличена до 24 волокон, вместо арамида использованы прутки из стекловолокна, обеспечивающие возможность прокладки в местах, где требуется защита от грызунов.

Вместо стекловолоконных прутков могут быть использованы вложенные в оболочку армирующие элементы из стекловолокна.

Наиболее часто предлагаются универсальные кабели СКС следующих конструкций:

I. при большой ёмкости (до 72 волокон) используется кабель, предназначенный для прокладки в кабельных каналах и грунте, где требуется защита от грызунов, следующей конструкции:

Шесть заполненных водоотталкивающим гелем трубок (модулей), могут содержать до 12 (250 мкм) волокон в цветной защитной оболочке. В качестве центрального силового элемента используется волокнит. Поверх трубок наложены гигроскопичные волокна, стекловолоконная броня и огнеупорная, не содержащая галогенов внешняя оболочка.

II. при ёмкости 16 волокон в кабелепроводах с повышенной влажностью и температурными перепадами, в засыпных траншеях используется кабель конструкции:

В конструкцию кабеля включены одна или несколько пустотелых буферных трубок, в которые свободно уложены волокна с диаметром первичного покрытия 250 мкм. Каждая трубка содержит до 16 волокон. Кабели этой конструкции выпускаются в двух вариантах: с сухим пустотелым буфером (Dry Loose Tube) и заполненным буфером (Gel Filled Tube).

Во втором варианте для продольной герметизации кабеля свободное пространство трубки заполнено гидрофобным гелем. В стандартном исполнении оболочка кабеля выполнена из материала типа ULSZH.

Предварительный анализ конструкций показал, что для снижения влияния на предающие характеристики кабеля раздавливающих и растягивающих усилий применяются профилированные сердечники, в направляющие паза которого укладываются оптические волокна. Обычно профилированный сердечник свивается вокруг металлического, неметаллического центрального силового элемента. Пазы могут быть спиральными, идущими в любом направлении, либо их направление чередуется. Спиральные пазы идут в одном и том же направлении по всей длине кабеля, в то время как направление пазов второго вида чередуется через определённые отрезки длины. Такие пазы (и сердечники с такими пазами) получили название SZ-пазами (SZ-сердечниками). Это название они получили потому, что сначала пазы образуют S-образную кривую, а затем Z-образную. Применение сердечников с чередованием направления пазов упрощает как изготовление, так и установку этого вида оптического кабеля.

Для обеспечения повышенной защиты от внешних механических усилий и температурных изменений применяется свободная буферизация волокон, для защиты от проникновения влаги буфер заполняют водоблокирующим компаундом.

На основе этого, можно предложить следующую конструкцию универсального кабеля (рис 1.9, лист 4):

Рис. 1. 9. Конструкция универсального ВОК

В исследовательском разделе дипломного проекта предложена классификация кабелей СКС, с определением места универсального волоконно-оптического кабеля и его разновидностей. Рассмотрены конструкции кабелей внутренней и внешней прокладки, все элементы и их назначение.

Проведён анализ возможных методов универсализации ВОК, выбрана оригинальная конструкция.

2. СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ

2.1 Достоинства и недостатки стандартных ВОК для СКС

Анализируя кабели внутренней и внешней прокладки, можно сделать вывод об их основных достоинствах и недостатках.

Недостатки:

1) необходимость перехода от кабеля внешней прокладки к внутренней, что приводит к необходимости возникновения точек кросс-комутации, т.е. разварке муфт или установки кроссов в местах соединения кабелей;

2) увеличение затухания при сварке, что очень важно для работы сетей Gigabit Ethernet, каналы которых имеют малый бюджет потерь;

3) большие массогабаритные размеры кабеля внешней прокладки;

4) ограничение расстояния прокладки внешних кабелей внутри здания исходя из требований пожарной безопасности.

Достоинства:

1) относительная дешевизна;

2) отработанная технология производства;

3) отработанная технология прокладки;

4) большое разнообразие эксплуатационных и оптических характеристик.

К главному достоинству межобъектовых и внутриобъектовых кабелей можно отнести их дешевизну по сравнению с универсальными кабелями. Необходимость сращивания этих кабелей между собой значительно усложняет процесс развёртывания сети.

Использование универсальных волоконно-оптических кабелей снимает ограничения к протягиванию кабелей наружной прокладки внутри здания. Универсальные кабели экономически эффективны, позволяют компании - инсталлятору сэкономить на материалы и рабочую силу. Их применение повышает надёжность сети.

2.2 Материалы для производства оптического волокна. Области их применения

Промышленность серийно выпускает несколько основных типов ОВ [2.1].

Таблица 2.1 Классы многомодовых световодов

Класс	Материал сердцевины и оболочки	Диаметр сердцевины/оболочки
		a	b	c	d
А1	cтекло/стекло	50/125	62,5/125	85/125	100/140
А2	cтекло/стекло	200/240	-	-	-
А3	cтекло/полимер	200/280	-	-	-
А4	полимер/полимер	98/1000	-	-	-

Основой волоконно - оптического кабеля являются волоконные световоды из кварцевого стекла. Кварцевое стекло отличается весьма низкой механической прочностью и устойчивостью к внешним атмосферным воздействиям. Поэтому все остальные элементы конструкции оптических кабелей предназначены для обеспечения защиты волокон от внешних механических воздействий и влаги в тех условиях эксплуатации, на которые рассчитан оптический кабель.

2.3 Материалы для изготовления ВОК

При изготовлении ОК помимо ОВ используются следующие основные материалы [2.2]:

Ш краски ("чернила") для окраски ОВ;

Ш заполнители (гидрофобные компаунды, порошки, водоблокирующие нити и ленты) для защиты ОК от распространения влаги;

Ш полибутилентерефталат, поликарбонат, полиамид для изготовления оптических модулей;

Ш полиэтилентерефталатные ленты для скрепления элементов сердечника ОК;

Ш полиэтиленовые композиции для изготовления корделей;

Ш стеклопластиковые стержни, арамидные нити, стальная проволока для силовых элементов;

Ш алюминиевая и стальная лента для изготовления комбинированных оболочек ОК;

Ш полиэтиленовые композиции, поливинилхлоридные пластикаты, полиуретаны, полиамиды для изготовления наружных оболочек ОК.

Характеристики основных материалов, используемых при изготовлении ОК, приведены в табл. 2.2. [2.2].

Таблица 2.2 Характеристики материалов, используемых для изготовления оптических кабелей

Материал	Модуль Юнга, Н/мм2	Плотность, г/см3	Коэффициент термического расширения, 1/°К
1	2	3	4
Кварцевое стекло	72500	2,20	5,5·10-7
Полибутилентерефталат	1600	1,31	1,5·10-4
Полиамид	1700	1,06	7,8·10-5
Поликарбонат	2300	1,20	6,5·10-5
Арамидное волокно	100000	1,45	-2·10-6
Стеклопластик	5000... 6000	2,1	6,6·10-6
Сталь	200 000	7,8	1,3·10-5
ПЭНП	200... 300	0,92	(1...2,5)·10-4
1	2	3	4
ПЭСП	400... 700	0,93	(1...2,5) 10-4
ПЭВП	1000	0,95	(1...2,5)·10-4
ПВХ пластикат	60	1,3	1,5·10-4

Классификация основных материалов приведена на рис. 2.1 (лист 4)



Рис. 2.1 Классификация основных материала конструктивных элементов ВОК

В качестве материалов для изготовления оптических модулей используются в основном полибутилентерефталат, поликарбонат и полиамид, имеющие механические характеристики, обеспечивающие защиту ОВ, размещаемых внутри оптических модулей, от внешних воздействий.

Кордели (конструктивные элементы заполнения сердечника ОК повинной скрутки, используемые в качестве элементов заполнения сердечника) изготавливаются в виде сплошных стержней диаметром, аналогичным диаметру оптических модулей, из полиэтиленовых композиций. В ряде случаев взамен корделей используют оптические модули с гидрофобным заполнителем, не содержащие ОВ.

Приводимые технические характеристики являются усреднёнными и не содержат ссылок на методы их определения.

2.3.1 Краски ("чернила") для оптических волокон

Используются, в основном, "чернила" ультрафиолетового отверждения, наносимые на ОВ для их цветового кодирования. "Чернила" обеспечивают стойкость цветовой окраски в течение всего срока службы ОК, не оказывают влияния на характеристики передачи ОВ, стойки к химическим материалам, применяемым в конструкциях ОК. "Чернила" прозрачны для оптического излучения, что обеспечивает возможность использования системы юстировки в автоматических аппаратах для сварки ОВ и возможность подключения к ОВ оптических телефонов для организации служебной связи по ОВ в процессе строительства и эксплуатации.

Учитывая, что в оптическом модуле размещается, как правило, до 12 ОВ, для их окраски используются "чернила" преимущественно следующих цветов: голубой, оранжевый, зеленый, коричневый, серый, белый, красный, черный, желтый, фиолетовый, розовый, бирюзовый.

При размещении в оптическом модуле ОК от 14 до 36 ОВ окраска ОВ производится, как правило, теми же цветами, однако с нанесением на ОВ с номерами от 13 до 24 дополнительной сплошной цветовой полоски, а на ОВ с номерами от 25 до 36 с нанесением дополнительной штриховой цветовой полоски.

Фирма DCM Desotech (Нидерланды) изготавливает "чернила" серии Cablelite 751 для окраски оптических волокон (табл. 2.3). "Чернила" выпускаются 16 расцветок.

Таблица 2.3 Основные характеристики "чернил"

Параметр	Значение
Прочность на растяжение, мПа	25...30
Удлинение (эластичность), %	2...4
Модуль упругости при 2,5% эластичности	1450...1650
Испаряемость	1
Температура вспышки	>93
Вязкость при 25 °С	1700...2500

2.3.2 Синтетические высокомодульные материалы (СВМ)

Синтетические волокна обладают высокой механической прочностью, нагревостойкостью и малой усадкой. Некоторые характеристики представлены в таблице 2.4. [2.3]

Лучшее волокно СВМ имеет разрывную прочность, превосходящую прочность всех природных, искусственных и синтетических волокон (2000 - 2500 МПа). Но волокно СВМ очень жесткое - его прочность в узле составляет 20 - 40% от исходной. Оксалон имеет меньшую прочность (600 - 800 МПа) и меньшую жесткость. Процент сохранения прочности в узле у него в 1,5-3 раза больше, чем у СВМ, и составляет 60%.

Наиболее стойкими к химическим реагентам являются волокна СВМ: оксалон и фенилон. Остальные волокна стойки либо к кислотам, либо к щелочам.

По стойкости к воздействию микроорганизмов лучшими являются СВМ, высокомодульный винол, лавсан и фенилон.

СВМ, оксалон, сульфон, аримид при температурах от 150 до 300° С имеют усадку не более 1 - 2%. Нитрон и высокомодульный винол при 150°С имеют незначительную усадку, при повышении температуры до 200 - 300°С усадка нитрона достигает 10 - 16% [2.3].

Таблица 2.4.Основные характеристики синтетических волокон

Параметр	Значение для
	СВМ	окса- лона	терло- на	нитрона	суль-фона	фе-нилона	ари-мида	высоко-модульного винола	лавсана термо-фикси-рованного
Разрывная прочность, МПа	2230	637	428	320	343	562	580	764	876
Относительное удлинение, %	4,6	2,3	7,6	11,7	12,8	20,8	8,5	4,7	9,8
Толщина, текс	100	22,7	31,2	16,6	14,2	50	14,2	93,4	345
Прочность в узле, %, от исходной прочности	23	64,7	61	76	76	71	69	48	55
Грибостойкость после воздействия микроорганизмов в течение 30 суток, балл	1	3	3	3	-	1	3	0	-
Сохранение прочности, %, при воздействии: температуры, °С 200-1ч 250-1ч 300-1ч 80-3 мес. -60 - 2 ч при давлении пара 0,4 Мпа - 40 мин. кислоты соляной 25% при 20°С -24ч кислоты азотной 25% при 20°С - 24ч щелочи 40% при 20°С - 20 ч бензина при 20°С - 24 ч трансформаторного масла при 120°С-24ч	90 97 100 100 100 86,4 73 53 69 100 95	100 88,2 80 100 95 83,3 62 34 100 100 85	97,3 94 72 100 90 100 54 разрушение 100 100 100	85,4 56,2 31,7 90 100 разрушние 83 62 65 94 100	79,4 76,4 85,3 - 73,5 88,2 - - - - 100	83,3 92 81 97 94,2 83,3 74 44 85 93 92	100 98 91,7 98 87,5 87,7 85 79 разрушение 100 100	52,5 разрушение разрушение 100 100 разрушение разрушение разрушение разрушение 100 100	100 разрушение - 100 - 98 99 100 разрушение 100 100
Усадка после воздействия, %: температуры,°С 150-1ч 250-1ч 300-14 при давлении пара 0,4 МПа - 40 мин.	0 0 0 0,1	0 0,06 0,48 0,4	0 0 0 0,4	2 16 16,7 -	- 0,5 1,6 3,3	- 0,8 5,6 3,9	0,4 0,06 1,04 0,32	1,3 разрушение	5,5 - - 10

В процессе изготовления упрочняющих сердечников и жгутов, а затем и кабелей нити подвергаются воздействию ряда факторов: изгибам и истиранию при cростке и скрутке, натяжению до 10,0 - 15,0 Н, нагреву до 170 - 200 °С при ошланговании полиэтиленом и поливинилхлоридным пластикатом. При наложении оболочки из резины и вулканизации изделия температурный интервал изменяется от 100 до 213 °С, и возможно воздействие пара.

Влияние технологических факторов в процессе изготовления кабелей оценивается по изменению прочности нитей.

Технологические факторы не влияют на прочность нитей СВМ линейной плотности 58,9 и 29,4 текс. Прочность нити СВМ толщиной 100 текс сначала снижалась после операции cростки, а после скрутки кабеля и наложения оболочки возрастала почти до исходных значений.

Технологические операции влияют также на прочностные свойства высокомодульных поливинилспиртовых волокон. Так, после скрутки сердечника и жгутов прочность нитей уменьшается, а после наложения поливинилхлоридной оболочки на кабель увеличивается до исходных значений. Изменение прочности высокомодульных поливинилспиртовых волокон свидетельствует о том, что эти волокна, обладающие большой удельной объемной энергией межмолекулярного взаимодействия (4,33 - 4,75 кДж/моль), очевидно, еще способны к дальнейшей релаксации.

Волокно фенилон также исследовалось в одном из типов кабелей. Такие операции, как скрутка, оплетка, несколько уменьшили прочность волокна. При наложении оболочки, как и в случае применения винола, прочность увеличилась.

Увеличение прочности всех рассматриваемых волокон при наложении шланга обусловлено ориентацией и стабилизацией структуры волокна при натяжении и тепловом воздействии, нарушенных при скрутке и оплетке.

Изменение прочности полиэфирных нитей обусловлено изменением их структуры. Так, например, при натяжении и тепловом воздействии происходит ориентация макромолекул, что связано с рекристаллизацией волокна при повышенных температурах (100 - 200°С). Снижение прочности нитей при этом может быть обусловлено уменьшением числа связей в аморфных областях и, кроме того, усилением процесса дезориентации макромолекул. Относительное удлинение и тепловая усадка исследованных волокон не изменяются при изготовлении кабелей. Таким образом, влияние технологических факторов на свойства синтетических волокон при изготовлении кабеля незначительно.

С начала 90-х годов 20 века были сняты ограничения, введенные по инициативе США, на передачу в бывшие социалистические страны так называемых высоких технологий и ряда продуктов на их основе. Это позволило в конструкциях ОК применять нити СВМ типа кевлар фирмы Dupont и нити типа тварон фирмы Akzo Nobel. Эти нити обладают хорошо сбалансированными физическими и химическими свойствами. Рассмотрим некоторые из основных свойств этих нитей [2.3]:

1. Отличные свойства при растяжении:

Ш нити кевлар и тварон способны выдерживать большие линейные нагрузки при малом относительном удлинении, это позволяет им защищать оптические волокна от деформаций, которые могут ухудшить характеристики передачи сигнала в кабелях;

Ш эти нити идеально подходят для очень длинных ОК. Их очень большая разрывная длина под действием собственного веса позволяет создавать и использовать большие пролеты на воздушных линиях для подвесного кабеля, чем это было возможно раньше.

2. Превосходная стабильность размеров:

Ш волокно кевлар и тварон обладают высокой устойчивостью к ползучести и эффективно противостоят необратимым изменениям длины под нагрузкой в процессе эксплуатации;

Ш нити практически не подвержены воздействию предельных температур, возникающих при эксплуатации изделия на открытом воздухе, не теряют прочности при высокой температуре и не становятся хрупкими в условиях арктического климата;

Ш низкий (отрицательный) коэффициент теплового линейного расширения позволяет сократить до минимума обусловленные температурой (обратимые) изменения длины кабеля.

3. Отличные диэлектрические свойства:

Ш кевлар и тварон обладают отличными изоляционными свойствами, которые позволяют создавать кабельные конструкции, обеспечивающие электрическую безопасность, устойчивость к разряду молнии и неподверженность к помехам.

4. Прочность и устойчивость к внешним повреждениям:

Ш хорошая устойчивость к абразивному изнашиванию, отличные баллистические свойства и хорошие усталостные характеристики позволяют создавать долговечные кабели;

Ш кевлар и тварон не поддерживают горения и сгорают только, если их держать в огне. Они не способствуют распространению пламени и тепла.

5. Малый вес и объем. Гибкость:

Ш эти свойства облегчают использование кабеля, позволяя уменьшить поперечное сечение кабеля и обеспечивая создание легких и гибких конструкций.

6. Хорошая текстильная перерабатываемость, свобода при проектировании:

Ш нити кевлар и тварон можно использовать как для центрального силового элемента, так и для периферийного силового армирования. Выпускается широкая номенклатура толщины нитей, и их можно перерабатывать на имеющемся производственном оборудовании, не жертвуя при этом их эксплуатационными характеристиками;

Ш армирующие материалы полностью совместимы с другими конструкционными материалами для кабелей;

Ш гибкость и не вызывающая затруднений переработка обеспечивают снижение риска повреждения оптических волокон в процессе переработки.

7. Проверенная практикой надежность:

Ш многие годы практического применения волокон кевлар и тварон доказали их надежность и экономичность. Армирование составляет небольшую часть затрат в стоимости кабеля, но оно требует применения надежного материала с проверенными на практике характеристиками.

Некоторые характеристики армирующих материалов, используемых в кабельной промышленности, приведены в таблице 2.5 Нити тварон в настоящее время применяются для решения специальных проблем заказчика. Из них выпускают ленты для баллистической зашиты самонесущих ОК, разрывные корды, для вскрытия оболочки кабелей. Армированные твароном стержни могут быть использованы в качестве центрального силового элемента в волоконно-оптических кабелях. Такой стержень является композитом из коллимированных арамидных нитей тварон и эпоксидной смолы. Армированные твароном стержни перед силовыми элементами из стандартного эпоксистекла Е (FRP) имеют следующие преимущества: более высокий модуль упругости при растяжении (+ 25%); отрицательный температурный коэффициент расширения (противодействует положительным температурным коэффициентам других присутствующих пластиков); меньшую плотность (-35%); большую гибкость (меньшая жесткость).

Таблица 2.5 Основные параметры арамидных нитей кевлар и тварон и других армирующих материалов

Материал	Плотность, г/см3	Сопротивление разрыву, МПа	Модуль упругости, ГПа	Относительное удлинение при разрыве, %	ТКЛР, 1/К
Кевлар 49 29	1,44	3070 2950	114 72	2,5 3,6	-2*10-6
Тварон 2200 1055	1.45	2900 2900	115 125	2,7 2,5	-3*10-6
Стальная проволока	7,86	1960	200	2,0	6,6*10-6
Силикатное стекловолокно	2,48	4580	86	5,4	3,1*10-6
Высокопрочное полиэтиленовое волокно	0,98	2650	95	3...4	-

В таблице 2.6 приведены для сравнения характеристики физических свойств армированных арамидом и стеклом стержней.

Таблица 2.6 Основные параметры стержней, армированных арамидом и стеклом

Стержень	Модуль упругости при растяжении, ГПа	Прочность при растяжении, МПа	Удельный вес, г/см3	ТКЛР, 1/К
Araline	68	1600	1,3	-2*10-6
Стекло-EP/UP	45...55	1200... 1500	2,1...2,3	7*10-6

2.3.3 Армирующие материалы из стеклопластика и металла

Интересен еще один вид армирующих материалов, который чаще всего используюется для усиления сердечника ОК - это стеклопластики. Прутки из этого материала выполняют из пучка стекловолокон, пропитанных полиэфирной смолой (Япония). Основные параметры стеклопластиковых прутков приведены в таблице 2.7. Прутки изготавливаются диаметром от 2,5 до 15 мм неограниченной длины. Для изготовления прутков стекловолокно с отдающих катушек пропускают через ванну с пропитывающим составом и печь предварительной просушки. Поверх заготовки накладывают еще один слой стекловолокна, затем заготовку сушат и полимеризируют. Всю технологическую операцию осуществляют за один проход.

Из металлических армирующих элементов, применяемых в ОК, следует упомянуть стальные проволоки с латунным покрытием или полимерной оболочкой, тросы, металлические стержни с цилиндрическими канавками. Возможно применение углеродного волокна. В некоторых конструкциях ОК используют оплетки из указанных материалов, упрочненные нитями полимеры.

Оболочки могут выполняться из комбинации стеклянных или синтетических нитей, пропитанных эпоксидным компаундом, при этом не только повышается разрывная прочность и стойкость к кручению, но и увеличивается стойкость к продавливанию и герметичности. При радиальной толщине оболочки 0,25 мм и общем диаметре кабеля 1,53 мм относительное удлинение его при усилии растяжения 400 Н составляет 1%. Модуль упругости материала оболочки приблизительно равен 55 ГПа, плотность материала из стекловолокна, пропитанного эпоксидным компаундом, составляет 2,2 г/см3. Материал выдерживает 1000000 циклических перегибов при 20%-ной предельной нагрузке растяжения и сохраняет ОВ в целостности.

Таблица 2.7 Основные параметры стеклопластиковых стержней

Стержень	Плотность, г/смЗ	Разрывная прочность, МПа	Прочность на изгиб, МПа	Модуль упругости, ГПа	ТКЛР, 1/К
Neptco (США)	-	> 1500	48000	>52	5,9*10-6
Polystal (Германия)	2,1	> 1500	-	>50	6,6*10-6
Cousin (Франция)	-	> 1600	-	>50	6*10-6
Россия	1,85...2,15	900... 1200	950... 1250	50	-

2.3.4 Водоблокирующие материалы для волоконно-оптических кабелей

Все кабели бывают в такой ситуации, когда может быть повреждена оболочка. Кабели для наружной прокладки особенно подвержены воздействию воды и влаги, которая может проникнуть через небольшие дефекты оболочки или плохо выполненное соединение. В кабелях, которые постоянно подвержены сильному влиянию влаги, вода диффундирует через пластиковую оболочку, независимо от того, как хорошо изготовлена или наложена оболочка. Для предотвращения диффузии воды внутрь на кабель перед наложением оболочки (в некоторых конструкциях ОК) накладывается слой металлической (алюминиевой или свинцовой) фольги. Вода, проникающая в кабель со свободным пространством между волокнами или между трубками модулей, распространяется по сердечнику кабеля до тех пор, пока не достигнет наиболее низкой физической точки, где она будет собираться. Вода снижает срок службы кабеля, разрушая стекло. Возникает риск того, что в результате высокой концентрации водорода будет возрастать затухание в волокне.

Наилучшим способом предотвращения проникновения воды и влаги является заполнение свободного пространства между волокнами, трубками, лентами с волокнами и оболочкой водозащитным материалом, который предотвращает дальнейшее распространение воды в кабеле и таким образом ограничивает риск повреждения оболочки. В качестве водоблокируюших материалов могут использоваться гидрофобные компаунды, разбухающие порошки, ленты, нити (выполняются, в основном, на основе распушенной целлюлозы, разбухающей при контакте с водой и образующей "пробку" для дальнейшего ее распространения) или комбинации этих материалов [2.2]. Компаунд, поглощающий гидроксильные группы, может быть использован в качестве заполнителя трубки ОМ или паза модуля профильной конструкции. Обычные компаунды используются для заполнения свободного пространства и между скрепляющими лентами сердечника кабеля, лентами брони кабеля. Разбухающая лента наносится, как правило, поверх элементов с ОВ или поверх сердечника кабеля.

Гидрофобные компаунды, используемые в качестве заполнителей оптических модулей, помимо задачи защиты ОВ от воздействия влаги выполняют также функцию амортизатора для ОВ при механических воздействиях на ОК, а также функцию смазки, уменьшающей трение между ОВ и стенкой оптического модуля.

Гидрофобные заполнители отличаются диапазоном рабочих температур и назначением: внутримодульные заполнители, применяемые для заполнения модулей с ОВ, и межмодульные заполнители, применяемые для заполнения свободного пространства в сердечниках ОК и в бронепокровах, выполняемых из стальных проволок или стеклопластиковых стержней.

Внутримодульные заполнители характеризуются значительно более высокими предъявляемыми к ним требованиями и имеют меньшую вязкость по сравнению с межмодульными заполнителями.

Ключевыми параметрами для этих материалов являются: физические характеристики (блокирование распространения воды, вязкость, предел текучести, рабочая температура, технологическая стабильность, дренажные свойства и минимальное маслоотделение); химические характеристики (совместимость с акрилатными покрытиями волокна, совместимость с окрашивающими покрытиями волокна, совместимость с полимерными материалами, используемыми в конструкции кабеля); стоимость.

Композиции компаундов выбирают таким образом, чтобы обеспечить приемлемые характеристики, которые влияют на величину излишка волокна в трубках, стабильность технологического процесса введения компаунда в трубку, производительность процесса, дренажные свойства материала. Критическое значение предела текучести обусловливается усилием, необходимым для начала истечения желеобразного компаунда. Текучесть должна находиться в определенных пределах, чтобы не оказывать влияния на передающие характеристики оптического волокна. Высокое значение предела текучести (>70 Па) может способствовать возникновению напряжений, воздействующих на оптическое волокно. В то же время низкое значение предела текучести (< 25 Па) может повысить дренажные свойства компаунда, что ухудшает водоблокирующие характеристики материала.

Масла, содержащиеся в желеобразных компаундах, не должны вызывать набухания или повреждения акрилатного покрытия оптического волокна. Испытания оптических волокон после ускоренного старения с целью определения критических напряжений, которые могут привести к образованию дефектов в покрытии оптического волокна, были проведены на окрашенных оптических волокнах, что позволило оценить стойкость кодирующей окраски к действию водоблокирующих компаундов. Водоблокирующие компаунды не должны негативно влиять на полимерные материалы, которые используются в конструкциях волоконно-оптических кабелей. Для оценки возможного влияния были проведены испытания на абсорбцию при температуре 70°С в течение 28 суток. Значения величины абсорбции составили для полибутилентерефталата - 0 %, для полиэтилена высокой плотности - 5 %, для полиэтилена средней плотности - 6 %.

Основные водоблокирующие компаунды фирмы Dussek Campbell Limited имеют следующие характеристики [2.3]:

Оптифил-4900 совместим с полипропиленом. Рабочие температуры - от - 40 °С до +85°С.

Оптифил-5264 совместим с полибутилентерефталатом. Рабочие температуры - от -60 °С до +80 °С. Применяется в ленточных волоконно-оптических кабелях для заполнения трубок большого диаметра.

Оптифил-5264С совместим с полибутилентерефталатом. Рабочие температуры - от -60 °С до +100 °С. Применяется в ленточных волоконно-оптических кабелях для заполнения трубок большого диаметра.

Оптифил-5270 совместим с полибутилентерефталатом. Рабочие температуры - от -60 °С до +100 °С. Применяется при изготовлении волоконно-оптических кабелей на высокоскоростных экструзионных линиях.

Оптифил-5300 модификация оптифила-5270. Совместим с полибутилентерефталатом. Стоимость материала снижена за счет одновременного снижения температурных и реологических характеристик.

Основные характеристики внутримодульных заполнителей других фирм приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 Основные параметры внутримодульных гидрофобных заполнителей разных фирм

Параметр	Seppic	H.B. Fuller	Dussek Campbell Limited	Бритиш Петролиум Амоко	Henkel KGaA
	Seppic GC 901	Seppic OF 300 SF	Lunectra OC 389	Lunectra OC 254 SI	Optifill 5255	Optifill 5255	Naptel OP 308	Macroplast CF 250	Macroplast CF 300
Цвет	Прозрачно белый	Прозрачный	Оранжевый гель	Оранжевый гель	Белый	Бледно жёлтый	Белый	-	-
Плотность при 20 ?С, г/см3	1,0	0,8	0,86	0,86	0,98	0,88	0,89-0,90	0,83	0,83
Температура вспышки, ?С	>250	235	>220	>300	250	135	>250	>250	>250
Содержание воды, ppm	<300	<300	<100	<100	-	-	-	<100	<100
Вязкость, cps	6500	3000	-	-	>1000	>1000	1500	4000	6500
Пенетация, 1/мм	410±20	365	360	310	370	340	390-450	460	390
Отделение масла, %	<0,6	<1	0	<0,5	0	0	<8 за 24 Ч при 150 ?C	0	0
Выделение водорода, %	-	-	<0,004	<0,004	<0,004	<0,004	-	<0,004	<0,004
ТКЛР, 1/К	-	-	-	-	9*10-4	7*10-4	-	-	-
Температура каплепадения, ?С	>100	>200	-	-	Не плавится	Не плавится	>200	-	-
Летучесть, % за 24часа	< 1 при 150 ?С	< 1 при 150 ?С	< 0,03 при 100 ?С	< 0,5 при 150 ?С	-	-	< 2 при 150 ?С	< 0,2 при 100 ?С	< 0,2 при 100 ?С

Остановимся на водоблокирующих лентах, например, фирмы Firet, которая выпускает неламинированные и ламинированные водоблокирующие ленты. Ленты: ЗС1144, ЗСП64, ЗС1174 - обладают высокой прочностью; ЗС1252, ЗЕ5672 - обладают высокой прочностью и полупроводимостью (используются также в качестве экрана); ЗЕ1154 -- обладают высокой прочностью на разрыв и растяжение при высокой температуре; ЗЕ1241, ЗЕ1252 -обладают повышенным сопротивлением старению и температурным нагрузкам; ЗЕ1091, ЗЕ5401, ЗЕ5421 - обладают малым весом для экономичного водоблокирования OK; 3C1450, ЗС1460 -обладают способностью подклеивать экранную проволоку; ЗС1600 - обладают металлопроводящими свойствами и используются в качестве подушки под гофрированную алюминиевую оболочку.

Таблица 2.9. Основные характеристики водоблокирующих лент фирмы Firet

Тип ленты	Толщина, мм	Масса, г/м2	Разрывная прочность, Н/м	Удлинение, %	Скорость разбухание, мм/мин	Высота разбухания, мм
ЗЕ 1101	0,25	72	30	12	4	5
ЗЕ 1111	0,30	82	30	12	6	7
ЗЕ 1131	0,35	77	40	12	5	6
ЗЕ 1141	0,35	87	40	12	7,5	9
ЗЕ 5721	0,30	80	40	12	9	11

Таблица 2.10. Основные характеристики водоблокирующих нитей фирмы Firet

Тип ленты	Диаметр, мм	Масса, г/м2	Разрывная прочность, Н/м	Удлинение, %	Поглощение воды, г/м	Масса на 9000 м
3WY003	0,35/0,35	0,09	20	15	1,6	775
3WY006	0,6/0,45	0,13	25	15	2,3	1140
3WY017	1,75/1,2	0,5	25	15	14	4500
3WY025	2,5/1,8	1	90	15	28	9000

Таблица 2.11. Основные характеристики водоблокирующих лент с ламинированными нитями фирмы Firet

Тип ленты	Толщина, мм	Масса, г/м2	Разрывная прочность, Н/м	Удлинение, %	Скорость разбухания, г/м	Высота разбухания мм	Масса на 9000 м
3L 1120	0,25	85	35	12	3,5	5	-
3L 1542	0,29	85	30	13	9	10	-
3L 2542	0,30	103	59	15	9	10	5/5

2.3.5 Материалы защитных покрытий

Оболочку ОК выполняют чаще всего из полиэтилена низкого, среднего и высокого давления, поливинилхлорида, полиуретана или фторопласта. Возможно выполнение оболочки из алюминия или стали. Остановимся более подробно на характеристиках полиэтилена (ПЭ), как наиболее часто употребимого материала. Полиэтилен средней и высокой плотностей (более твердых видов) используется в ОК в связи с высокими показателями по прочности и сопротивлению деформации при высоких температурах. Самая высокая температура при постоянной эксплуатации не должна превышать 60 - 70 °С с допуском кратковременного нагревания до 90 °С, при условии, что кабель не подвергается одновременно механическому стрессу. Точка плавления ПЭ - приблизительно 110-130 °С [2.4].

Как и другие термопласты на холоде ПЭ становится жестким, хрупкость наступает при температуре около -65 °С. Предел прочности при растяжении при 20 °С составляет 10-25 МПа. Самое меньшее удлинение до наступления разрыва 500%. ПЭ стоек к старению; время эксплуатации материала практически не ограничено, если он применяется внутри помещения и не подвергается прямому солнечному свету. Если в ПЭ отсутствует стабилизатор ультрафиолетового излучения, то в материале образуются трещины. Самым распространенным стабилизатором ультрафиолетового излучения является газовая сажа. В связи с этим погодоустойчивый ПЭ, применяемый вне помещения, обычно черного цвета.

При комнатной температуре ПЭ имеет высокий уровень сопротивления на большую часть химикалий, масел и растворителей, обладает низким уровнем водопроницаемости по сравнению с ПХВ. Это означает, что ПЭ в качестве материала оболочки хорошо защищает от влаги кабель, используемый во влажных и сырых условиях.

Полиэтилен не содержит пластификаторы и поэтому не влияет на другие материалы миграцией пластификатора. Но при контакте с поливинилхлоридом, резиной и т.п. ПЭ может впитывать в себя малые количества пластификатора, поэтому его следует использовать в сочетании с безмиграционным поливинилхлоридом или применять какую-либо форму защиты против миграции пластификатора. Полиэтилен - воспламеняемый материал, для улучшения его огнестойкости используют разные добавки.

Полиэтиленовые композиции, использующиеся в качестве оболочек волоконно-оптических кабелей, должны иметь: высокий модуль упругости и повышенную механическую прочность, малую усадку, низкий коэффициент трения.

Малая усадка полиэтиленового покрытия кабелей очень важна, так как при воздействии температурных циклов возникают растягивающие силы и как следствие, - микроизгибы волокна, что приводит к увеличению затухания оптического сигнала или даже обрывам волокна.

Коэффициент трения материала непосредственно связан с его пластичностью и кристалличностью. При повышении плотности величина коэффициента трения снижается, одновременно увеличиваются усадка и жесткость. Коэффициент трения и кристалличность полимера зависят также в сильной степени от условий экструзии и охлаждения.

Быстрое охлаждение слоя материала снижает его кристалличность, приводит к возникновению внутренних напряжений и большой усадки.

Термопластиковый полиуретановый эластомер (TPU) относительно дорогой материал, и в связи с этим не так широко применяется в кабельном производстве [2.6]. Однако он обладает первоклассными механическими характеристиками, такими как высокий показатель предела прочности при растяжении (30 - 50 МПа) и выдерживает натяжение в 400 - 700 % до наступления разрыва. Замечательные показатели по абразивному износу указывают на исключительную пригодность материала в качестве оболочки для кабелей с потребностью в таком показателе, например, для военных полевых кабелей и кабелей в двигающихся частях разных машин. Полиуретан сохраняет свою гибкость при t = -40 °С и обладает хорошим сопротивлением к маслам, нефти, большинству растворителей, кислороду и озону. TPU не содержит пластификаторы и поэтому не оказывает влияния на другие материалы миграцией пластификатора.

Поливинилхлорид (ПВХ), смесь поливинилхлорида, пластификаторов, стабилизаторов и других материалов, которые могут изменяться в виде и градации. Поливинилхлорид размягчается под действием температуры и твердеет при понижении температуры. Мягкость при различной температуре зависит от количества пластификатора, поэтому его рекомендуется использовать при рабочей температуре не ниже -10 °С. Если не указано, то поливинилхлорид для изготовления оболочек можно использовать при температуре окружающей среды +70 °С. При инсталляции с высокой температурой необходимо соблюдать предосторожность, чтобы не подвергать кабель постоянному воздействию высокой нагрузки [2.7]. При температуре около 100°С на протяжении длительного периода времени стандартный ПВХ будет становиться жестким, это обусловлено выпариванием пластификаторов из материала. Специальные компаунды, такой как ПВХ 105, одобренные SEMKO для длительного использования при температуре +105°С, содержат меньшее количество летучих пластификаторов и таким образом сохраняют мягкость более длительное время.

Поливинилхлорид имеет высокую прочность и сопротивление разрыву. Для различных областей применения может быть подобрана различная прочность материала через рецептуру различных видов ПВХ с содержанием пластификаторов. Поливинилхлорид имеет практически неограниченный срок службы, если не используется вне помещении. Для использования вне помещения наиболее подходит черный ПВХ, но ПВХ светлого цвета с соответствующим составом может также обладать высоким сопротивлением воздействию окружающей среды. Он имеет высокую сопротивляемость к воздействию озона, а также к воздействию кислот, щелочей, машинных масел и других растворителей. Однако некоторые растворители масла огут выделять пластификаторы из ПВХ, делая его твердым. Сопротивление этим маслам и растворителям можно улучшить, если использовать ПВХ с меньшей возможностью выделения пластификаторов. Из-за выделения пластификаторов после длительного контакта с лакированными поверхностями или другими пластическими материалами ПВХ может делать эти поверхности липкими и привести к дальнейшим изменениям их свойств. Лаки на основе целлюлозы и полистиролы особенно подвержены влиянию, а термоусаживаемые пластики и эмалированные поверхности менее уязвимы этими эффектами. Чистый, жесткий ПВХ содержит 57% соединений хлора, которые делают материал негорючим. Хлор (как гидрохлоридная кислота) подавляет процесс горения в горючих газах.

Поливинилхлорид, используемый в кабелях, может смягчаться при добавлении различных материалов, которые во многих случаях являются горючими и уменьшают самозатухающие свойства ПВХ, в основном, при повышенной температуре. С помощью добавления различных пламязадерживающих химикатов, эти свойства могут быть значительно улучшены даже в случае стандартного ПВХ и высокой температуры.

Самозатухающие свойства ПВХ могут быть установлены с помощью лабораторных измерений кислородного индекса, температуры самовозгорания и с помощью простых методов испытания огнем.

Полиамид (ПА, нейлон) в основном используется как защитное покрытие полиэтиленовых или ПВХ оболочек в кабелях, которые подвергаются значительным механическим воздействиям (таким как термиты и мелкие грызуны) или воздействию химических веществ, а также в качестве буферного покрытия для волокон [2.8].

ПА может использоваться в большом температурном диапазоне и сохранять свои свойства при рабочей температуре до +90 °С. Температура его размягчения приблизительно 150 °С, и он остается гибким при температуре ниже -40 °С.

По сравнению с ПВХ и ПЭ полиамид является более прочным материалом, с разрывной прочностью при температуре 20 °С менее 50 МПа и удлинением разрыва не менее 100 %.

Полиамид очень долговечный материал и хорошо сопротивляется воздействию окружающей среды. Он также обладает высокой защищенностью к воздействию химикатов, масел и прочих растворителей. Кроме того, полиамид не содержит каких-либо пластификаторов и поэтому не влияет на другие материалы через миграцию пластификаторов. Он не взаимодействует с ПВХ.

Фторопласты, содержащие галогены фтора и хлора в различных концентрациях, также часто используются в качестве материала для оболочек оптических кабелей. Механические свойства этих материалов очень хорошие. Температурные свойства фторопластов, их прочность, стойкость к старению, маслам, огню и химикатам позволяют использовать их в очень широком температурном диапазоне и условиях окружающей среды, где другие материалы не могут использоваться.

Пламязадерживающие галогенонесодержащие материалы используются для оболочек кабелей, к которыми предъявляются особые требования. Одним из таких наиболее часто используемых наполнителей является триоксид алюминия АlОН3. При температуре немного выше 200 °С происходит выпаривание и формирование воды, обусловленное уменьшением триоксида алюминия. Этот процесс понижает температуру до значения ниже точки воспламенения, в то же время вода приводит к уничтожению огня. Выпаривание воды также снижает концентричность горючих газов. В результате образуется пламязадерживающий материал оксид алюминия Аl2О3. Температурные и механические свойства, стойкость к воздействию химикатов этих материалов зависит от полимерной основы и степени наполнителей.

Ряд конструкций ОК требует для своих оболочек и защитных шлангов безгалогенных, огнестойких материалов, применяемых, в основном для оболочек, для предотвращения выделения едких и токсичных газов при воспламенении. Малое выделение дыма облегчает тушение пожара и предоставляет дополнительное время для эвакуации.

На протяжении последних лет многие ведущие производители полимерных материалов из США, Западной Европы и Японии разработали и освоили производство термопластичных и сшиваемых безгалогенных композиций для изоляции, заполнения оболочек кабелей, а также для термоусаживаемых изделий (электроизоляционные трубки, перчатки).

Анализ данных, заимствованных из проспектов различных фирм-изготовителей, позволяет составить представление о диапазоне достигнутых значений наиболее критичных параметров таких композиций (таблица 2.10).

Таблица 2.10. Диапазон основных параметров выпускаемых безгалогенных полимерных композиций

Полимерная компизиция	Прочность при разрыве, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Кислородный индекс, %
Термопластичные изоляция оболочка	7,5...13

Подобные документы

• Строительство магистральных подсистем СКС

  Прокладка электрических и оптических кабелей в кабельной канализации. Проведение четырехпарных симметричных или волоконно-оптических проводов внутри здания. Сращивание строительных длин кабелей внешней прокладки. Монтаж оптических полок и настенных муфт.
  
  реферат [70,5 K], добавлен 02.12.2010
  

• Измерения на волоконно-оптических линиях передачи

  Измерения при технической эксплуатации волоконно-оптических линий передачи, их виды. Системы автоматического мониторинга волоконно-оптических кабелей. Этапы эффективной локализации места повреждения оптического кабеля. Диагностирование оптических волокон.
  
  контрольная работа [707,6 K], добавлен 12.08.2013
  

• Расчёт трассы прокладки волоконно-оптического кабеля между населёнными пунктами

  Выбор и обоснование трассы прокладки волоконно-оптического кабеля между пунктами Кызыл – Абакан. Характеристики системы передачи. Расчёт параметров оптического кабеля. Смета на строительство и монтаж ВОЛП. Схема расположения регенерационных пунктов.
  
  курсовая работа [56,3 K], добавлен 15.11.2013
  

• Проектирование линейного тракта волоконно-оптических систем передачи

  Схема трассы волоконно-оптического кабеля. Выбор оптического кабеля, его характеристики для подвешивания и прокладки в грунт. Расчет параметров световода. Выбор оборудования и оценка быстродействия кабеля, его паспортизация. Поиск и анализ повреждений.
  
  курсовая работа [303,0 K], добавлен 07.11.2012
  

• Волоконно-оптические кабели

  Изучение назначения волоконно-оптических кабелей как направляющих систем проводной электросвязи, использующих в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического диапазона. Характеристика и классификация оптических кабелей.
  
  реферат [9,6 K], добавлен 11.01.2011
  

• Выбор и расчёт трассы прокладки волоконно-оптического кабеля

  Расчёт необходимого числа каналов. Выбор системы передачи и определение требуемого числа оптических волокон в оптическом кабеле. Характеристики системы передачи. Параметры кабеля, передаточные характеристики. Расчёт длины регенерационного участка.
  
  курсовая работа [45,9 K], добавлен 15.11.2013
  

• Характеристики компонентов волоконно-оптических систем передачи

  Оптические кабели и разъемы, их конструкции и параметры. Основные разновидности волоконно-оптических кабелей. Классификация приемников оптического излучения. Основные параметры и характеристики полупроводниковых источников оптического излучения.
  
  курс лекций [6,8 M], добавлен 13.12.2009
  

• Проектирование волоконно-оптических линий связи

  Конструкция оптического волокна и расчет количества каналов по магистрали. Выбор топологий волоконно-оптических линий связи, типа и конструкции оптического кабеля, источника оптического излучения. Расчет потерь в линейном тракте и резервной мощности.
  
  курсовая работа [693,4 K], добавлен 09.02.2011
  

• Проектирование и расчет волоконно-оптической линии связи на участке Тараз–Алматы

  Основные особенности трассы волоконно-оптических систем. Разработка аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Расчёт необходимого числа каналов и выбор системы передачи. Выбор типа оптического кабеля и методы его прокладки. Надёжность линий связи.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 06.01.2015
  

• Волоконно-оптические линии связи

  Структура оптического волокна. Виды оптоволоконных кабелей. Преимущества и недостатки волоконно-оптической линии связи. Области ее применения. Компоненты тракта передачи видеонаблюдения. Мультиплексирование видеосигналов. Инфраструктура кабельной сети.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.06.2014
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам