Конструкция волоконно-оптического многомодового (4 волокна и более) диэлектрического кабеля
Полезная модель относится к области волоконно-оптической техники, в частности к оптико-волоконным кабелям, предназначенным для организации локальных сетей, а также изготовления соединительных шнуров и волоконно-оптических сборок. Технический результат: повышение прочности волоконно-оптического кабеля под воздействием динамических усилии при растяжении и снижение потерь затухания при малом радиусе изгиба.
Согласно полезной модели внешняя защитная оболочка 2 кабеля 1 выполнена толщиной 0,5-1,6 мм: с внутренним пространством размером 1,8-6 мм. Оптический модуль содержит одномодовое оптическое волокно 5 с низкой восприимчивостью к изгибам и смонтировано во внешней защитной оболочке 2 с возможностью изгиба кабеля на угол до 90 градусов. Кабель 1 выполнен с возможностью восприятия динамического усилия растяжения от 300 до 2700 Н и затуханием на длине волны 
=1550 нм не более 0,1 дБ/виток при минимальном радиусе изгиба от 5 до 15 мм. Согласно второму варианту кабель 1 выполнен дуплексным двужильным в виде сдвоенной конструкциии 8, причем каждая жила содержит внешнюю защитную 2. Оптический модуль по третьему варианту содержит одномодовые оптические волокна 5 с низкой восприимчивостью к изгибам в количестве 4-288 шт. Защитная оболочка 2 кабеля 1 по каждому из трех вариантов выполнена с возможностью извлечения оптического волокна 5 в буферном 4 покрытии длиной от 4 м до 10 м. Кабель 1 по третьему варианту содержит два боковых силовых элемента в виде диэлектрических прутков 10 из стеклопластика, которые размещены во внешней защитной оболочке 2 оппозитно-симметрично относительно центральной оси.
3 н.п.ф., 7 з.п.ф., 4 фиг. чертежей.
Полезная модель относится к области волоконно-оптической техники, в частности к оптико-волоконным кабелям, предназначенным для организации локальных сетей, а также изготовления соединительных шнуров и волоконно-оптических сборок.
Известен оптический кабель с пучком из множества неплотно буферированных оптических волокон [1]. Кабель содержит связующий элемент, например, в виде жилы для поддержания целостности пучка, который может не содержать специальную смазку, контактирующую с одним из пучков, заполняющую пространство между пучками и препятствующую проникновению влаги. В другом варианте кабель множество оптических волокон и связующий элемент формируют пучок, который окружен амортизирующим слоем, оптико-волоконный кабель может не содержать оболочку поверх амортизирующего слоя.
Недостатком такой конструкции кабеля низкая механическая прочность под воздействием динамического усилия растяжения и большие потери затухания при малом радиусе изгиба.
Известен волоконно-оптический кабель для прокладки внутриобъектовых сетей [2]. Кабель содержит центральный силовой элемент, по меньшей мере, один оптический модуль, внешний силовой элемент из арамидных нитей, межмодульный гидрофобный заполнитель и/или водоблокирующую ленту, внутреннюю оболочку, защитный шланг, причем защитный шланг выполнен из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не менее 32 или из полимерной композиции, не содержащей галогенов с кислородным индексом не менее 32. Отличительной особенностью заявляемой полезной модели является то, что защитный шланг выполнен из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не менее 32 или полимерной композиции, не содержащей галогенов с кислородным индексом не менее 32.
Недостатком известного технического решения является недостаточная прочность при растяжении и значительные потери затухания при изгибе кабеля.
В качестве прототипа выбран волоконно-оптический кабель для прокладки в кабельной канализации, блоках, трубах, коллекторах, зданиях [3]. Волоконно-оптический кабель, содержит, по меньшей мере, один оптический модуль, состоящий из оптических волокон и гидрофобного компаунда, заключенных в двухслойную трубку из полиамида и полибутилентерефталата, защитный шланг и силовой элемент. Силовой элемент выполнен из одной стальной оцинкованной проволоки и расположен в защитном шланге поверх оптического модуля. При воздействии растягивающих нагрузок на силовой элемент отсутствует непосредственная нагрузка на оптические волокна в модуле. Защитный шланг преимущественно выполнен из полимерной композиции, не распространяющей горение.
Недостатком конструкции кабеля является исполнение силового элемента из стали, что затрудняет прокладку кабеля в криволинейных каналах с малым радиусом изгиба и увеличивает потери на затухание.
Задачей полезной модели является устранение недостатков свойственных прототипу и повышение технических и эксплуатационных свойств волоконно-оптического кабеля.
Техническим результатом полезной модели является повышение прочности волоконно-оптического кабеля под воздействием динамических усилии при растяжении и снижение потерь затухания при малом радиусе изгиба.
Вариант 1. Технический результат достигается тем, что в кабель оптический, содержит, по крайней мере, один оптический модуль с буферным покрытием из полиамида, заключенный во внешнюю защитную оболочку и силовой элемент, согласно полезной модели, внешняя защитная оболочка выполнена толщиной 0,5-1,6 мм с внутренним пространством размером 1,8-6 мм, а оптический модуль содержит одномодовое оптическое волокно с низкой восприимчивостью к изгибам и смонтировано во внешней защитной оболочке с возможностью изгиба кабеля на угол до 90 градусов, при этом кабель выполнен с возможностью восприятия динамического усилия растяжения от 300 до 2700 Н и затуханием на длине волны =1550 нм не более 0,1 дБ/виток при минимальном радиусе изгиба от 5 до 15 мм.
Защитная оболочка выполнена с возможностью извлечения оптического волокна в буферном покрытии длиной от 4 м до 10 м.
Силовой элемент размещен в пространстве между буферным покрытием и внешней защитной оболочкой и выполнен в виде упрочняющего элемента из арамидных нитей, или водоблокирующей нити с возможностью препятствования продольному проникновения влаги.
Вариант 2. Кабель оптический, содержащий оптический модуль с буферным покрытием из полиамида, заключенный во внешнюю защитную оболочку и силовой элемент, согласно полезной модели, кабель выполнен дуплексным двужильным, причем каждая жила содержит внешнюю защитную оболочку толщиной 0,5-1,6 мм с внутренним пространством размером 1,8-6 мм и один оптический модуль с одномодовым оптическим волокном с низкой восприимчивостью к изгибам, который смонтирован во внешней защитной оболочке с возможностью изгиба кабеля на угол до 90 градусов, при этом кабель выполнен с возможностью восприятия динамического усилия растяжения от 300 до 2700 Н и затуханием на длине волны =1550 нм не более 0,1 дБ/виток при минимальном радиусе изгиба от 5 до 15 мм.
Защитная оболочка каждой жилы выполнена с возможностью извлечения оптического волокна в буферном покрытии длиной от 4 м до 10 м.
Силовой элемент в каждой жиле размещен в пространстве между буферным покрытием и внешней защитной оболочкой и выполнен в виде упрочняющего элемента из арамидных или водоблокирующих нитей с возможностью препятствования продольному проникновения влаги.
Вариант 3. Кабель оптический, содержащий оптический модуль с буферным покрытием из полиамида, заключенный во внешнюю защитную оболочку и силовой элемент, согласно полезной модели, внешняя защитная оболочка выполнена толщиной 0,5-1,6 мм с внутренним пространством размером 1,8-6 мм, а оптический модуль содержит одномодовые оптические волокна с низкой восприимчивостью к изгибам в количестве 4-288 шт. и смонтирован во внешней защитной оболочке с возможностью изгиба кабеля на угол до 90 градусов, при этом кабель выполнен с возможностью восприятия динамического усилия растяжения от 300 до 2700 Н и затуханием на длине волны =1550 нм не более 0,1 дБ/виток при минимальном радиусе изгиба от 5 до 15 мм.
Защитная оболочка выполнена с возможностью извлечения оптического волокна в буферном покрытии длиной от 4 м до 10 м.
Силовой элемент размещен в пространстве между буферным покрытием и внешней защитной оболочкой, выполнен в виде упрочняющего элемента из арамидных нитей, или водоблокирующей нити с возможностью препятствования продольному проникновения влаги, при этом кабель дополнительно содержит два боковых силовых элемента в виде диэлектрических прутков, например из стеклопластика, которые размещены во внешней защитной оболочке оппозитно-симметрично относительно центральной оси кабеля.
Дополнительный силовой элемента смонтирован аксиально с центральной осью кабеля и выполнен из диэлектрика в защитной полимерной оболочке или без оболочки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами на фиг.1-4.
На фиг.1 представлено поперечное сечение оптического кабеля по варианту 1.
На фиг.2 - оптический кабель дуплексной конструкции.
На фиг.3 - поперечное сечение оптического кабеля с упрочняющими элементами в виде прутков.
На фиг.4 - общий вид оптического кабеля с упрочняющими элементами в виде прутков.
Оптический кабель 1 по первому варианту включает защитную оболочку 2, в которой размещен упрочняющий элемент из арамидной или водоблокирующей нити 3, буферное покрытие 4 покрывающее оптическое одномодовое волокно 5 с низкой восприимчивостью к изгибам.
Оптический кабель по второму варианту содержит сдвоенную конструкцию 8 из кабеля 1, в которой защитные оболочки 2 механически соединены (сварены) друг с другом.
Оптический кабель по третьему варианту содержит защитную оболочку 2, аналогичную, как и в первом и втором вариантах и являющейся общей оболочкой для множества 9 одномодовых оптических волокон 5 с низкой восприимчивостью к изгибам в количестве 4 - 288 шт.; каждое из множества 9 оптическое волокно 5 заключено в буферное покрытие 4, а защитная оболочка 2 содержит упрочняющие элементы 2 из диэлектрического прутка 10 на основе стеклопластика.
Кабель оптический по первому, второму и третьему вариантам изготавливают в соответствии с техническими картами и СТБ1201-99 «Кабели связи оптические. Общие технические требования». Для изготовления используют оптические волокна типа «Corning» с низкой восприимчивостью к изгибам: одномодовые стойкие к изгибам категории G.657; A1; A2; B2; B3 (ITU-T G.652:2009); стандартные одномодовые B1.2 (ITU-T G.652:20 ITU-T 0.652:200909) или градиентные многомодовые толщиной 50 мкм, 62.5 мкм - A1a; A1b (IEC 60793-2:2007). Оптические волокна оптимизированы по затуханию для работы в диапазонах волн =1310 нм, =1550 нм и =1625 нм. Буферное покрытие задают толщиной 300-1300 мкм.
В качестве упрочняющих элементов используют арамидные, либо водоблокирующие нити 2, усиливающие конструкцию кабеля для восприятия растягивающих усилий, препятствующие проникновению влаги. Кабель 1 может дополнительно содержать два боковых силовых элемента в виде диэлектрических прутков 10, например из стеклопластика. Прутки 10 размещены во внешней защитной оболочке 2 оппозитно-симметрично относительно центральной оси кабеля 1.
Оптический кабель 1 изготавливают следующим образом. Сырьевое неокрашенное оптическое волокно типа «Corning» G.657 A, B предварительно покрывают краской «Herrula»/«DSM» на линии OFC-52. Затем наносят буферное покрытие 4, в зависимости от типа кабеля, толщиной 850-1500 мкм экструдированием полиамидной трубки (на чертеже не показано) с одновременным вводом в нее оптического волокна 5 до достижения заданного диаметра в интервале 850-1500 мкм с последующим охлаждением, при этом используют оптическое волокно с окраской типа «Draka»/«Corning». Далее оптическое волокно 5 в плотном буферном покрытии 4 размещают в полимерной защитной оболочке 2, например, типа «Conguard» S 6645 с одновременной продольной укладкой арамидных или водоблокирующих нитей 3, в частности, марки «Twaron».
Полученные изделия проверяют на рефлектометре на соответствие оптическим параметрам и отправляют на упаковку. Для упаковки в качестве сырьевых материалов используют стретч-пленку, короб из картона, фанерную катушку, полимерный мат и полимерную стяжка.
В таблицах 1 и 2, соответственно, приведены оптические и механические характеристики для различных марок оптического кабеля, изготовленного согласно полезной модели.
| Таблица 1. | ||||||||||
| Наименование параметра, единица измерения | Значения параметров для типов оптического волокна | |||||||||
| A1a | A1b | B1.2 | A1; A2; B2; B3 | |||||||
| 1.Диаметр сердцевины Dc, мкм | 50±3,0 | 62,5±3,0 | - | - | ||||||
| 2.Номинальный диаметр модового поля, мкм, на длине волны, нм: |  | | | | ||||||
| - 1310 | - | - | 8,6-9,5 | 8,5-9,3 | ||||||
| - 1550 | - | - | - | 9,5-10,5 | ||||||
| 3.Диаметр оболочки Db, мкм | 125±1 | |||||||||
| 4.Рабочая длина волны, , нм | 850 | 1310 | ||||||||
| 1300 | 1550 | |||||||||
| 5.Коэффициенты затухания, дБ/км, не более, на длине волны, нм: | | | | |||||||
| - 850 | 3,5 | - | - | |||||||
| - 1300 | 1,5 | - | - | |||||||
| - 1310 | - | 0,4 | 0,4-0,5 | |||||||
| - 1550 | - | 0,4 | 0,3-0,4 | |||||||
| 6. Коэффициент широкополосности, МГц·км, не менее, | | | | | ||||||
| на длине волны, нм: | | | | | ||||||
| - 850 | 400 | 160 | - | - | ||||||
| 1300 | 400 | 500 | - | - | ||||||
| Таблица 2. | ||||||||||
| Марка кабеля | Статическое растягивающее усилие. H, не менее | Динамическое растягивающее усилие, H, не менее | Раздавливающее усилие, H/см2, не менее | Максимальный радиус изгиба, не менее | Диапазон рабочих температур, °С | |||||
| КСО-ВнАнг-LS-СШ | 100 | 500 | 200 | | | |||||
| KCO-ВнАнг-LS-ДШ | 200 | 700 | 200 | 20d | от -20 до +50 | |||||
| KCO-ВнАнг-HF-ДШ | ||||||||||
| KCO-ВнАнг-LSA-ДШ | 120 | 700 | 250 | 10d | от -20 до +50 | |||||
| КСО-ВнАнг-HF-P | 80-150 | 400-1300 | 250 | 10d | от -40 до +50 | |||||
| КСО-ВнПАнг-HF-P | 1500 | 2700 | 500 | 20d | от -40 до +50 | |||||
| КСО-ВнПАнг-LS-P | ||||||||||
| КСО-ВнПАнг-LSA-P | 1500 | 2700 | 500 | 20d | от -40 до +50 | |||||
| КСО-ВнПАнг-HFA-P | ||||||||||
| КСО-Вннг-LS-B | 250 | 300-1000 | 50-200 | 20d | от -40 до +50 | |||||
| КСО-Вннг-HF-B | ||||||||||
Кабель марки КСО-ВнАнг-LS-СШ, например, имеет внешние размеры 2,5-5,0 мм с толщиной защитной оболочки 2 толщиной 0,5-1,6 мм, позволяет подключать абонента при высокой степени заполненности кабель-каналов, в нишах потолочного и напольного плинтуса. Защитная оболочка 2 из материала «Conguard» S 6645 не поддерживает горение, обладает низким дымо- и газовыделением и позволяет эффективно защищать оптическое волокно 5 в буферном покрытии 4 от внешних воздействий.
В зависимости от марки кабеля внутреннее пространство защитной оболочки 2 имеет размер от 1,8 до 6 мм и позволяет сводно извлекать из нее оптические волокна 5 в буферном покрытии 4 длиной от 4 м до 1 Ом. Кроме того материал защитной оболочки 2 обеспечивает возможность изгиба кабеля на угол до 90 градусов с минимальными потерями: до 0,1 дБ на 1 виток с радиусом изгиба 1-15 мм (или 10d-20d, где d - диаметр оптического волокна 5) на длине волны =1550 нм.
Полезная модель обладает «новизной», так как из уровня техники не известны тождественные аналоги, а также отвечает критерию патентоспособности «промышленная применимость», что следует из приведенного описания и может быть изготовлена с использованием известных материалов и технических средств.
Источники информации:
1. US 2005196113 (A1), 08. 09.2005.
2. RU 48646 U1, 27.10.2005.
3. RU 53463, 10.05.2006 (прототип).
1. Кабель оптический, содержащий, по крайней мере, один оптический модуль с буферным покрытием из полиамида, заключенный во внешнюю защитную оболочку и силовой элемент, отличающийся тем, что внешняя защитная оболочка выполнена толщиной 0,5-1,6 мм с внутренним пространством размером 1,8-6 мм, а оптический модуль содержит оптическое волокно с низкой восприимчивостью к изгибам и смонтировано во внешней защитной оболочке с возможностью изгиба кабеля на угол до 90º, при этом кабель выполнен с возможностью восприятия динамического усилия растяжения от 300 до 2700 Н и затуханием на длине волны =1550 нм не более 0,1 дБ/виток при минимальном радиусе изгиба от 5 до 15 мм.
2. Кабель оптический по п.1, отличающийся тем, что защитная оболочка выполнена с возможностью извлечения оптического волокна в буферном покрытии длиной от 4 м до 10 м.
3. Кабель оптический по п.1, отличающийся тем, что силовой элемент размещен в пространстве между буферным покрытием и внешней защитной оболочкой и выполнен в виде упрочняющего элемента из арамидных нитей или водоблокирующей нити с возможностью препятствования продольному проникновения влаги.
4. Кабель оптический, содержащий оптический модуль с буферным покрытием из полиамида, заключенный во внешнюю защитную оболочку и силовой элемент, отличающийся тем, что кабель выполнен дуплексным двужильным, причем каждая жила содержит внешнюю защитную оболочку толщиной 0,5-1,6 мм с внутренним пространством размером 1,8-6 мм и один оптический модуль с одним оптическим волокном с низкой восприимчивостью к изгибам, который смонтирован во внешней защитной оболочке с возможностью изгиба кабеля на угол до 90º, при этом кабель выполнен с возможностью восприятия динамического усилия растяжения от 300 до 2700 H и затуханием на длине волны =1550 нм не более 0,1 дБ/виток при минимальном радиусе изгиба от 5 до 15 мм.
5. Кабель оптический по п.4, отличающийся тем, что защитная оболочка каждой жилы выполнена с возможностью извлечения оптического волокна в буферном покрытии длиной от 4 м до 10 м.
6. Кабель оптический по п.4, отличающийся тем, что силовой элемент в каждой жиле размещен в пространстве между буферным покрытием и внешней защитной оболочкой и выполнен в виде упрочняющего элемента из арамидных нитей или водоблокирующей нити с возможностью препятствования продольному проникновения влаги.
7. Кабель оптический, содержащий оптический модуль с буферным покрытием из полиамида, заключенный во внешнюю защитную оболочку и силовой элемент, отличающийся тем, что внешняя защитная оболочка выполнена толщиной 0,5-1,6 мм с внутренним пространством размером 1,8-6 мм, а оптический модуль содержит одномодовые оптические волокна с низкой восприимчивостью к изгибам в количестве 4-288 шт. и смонтирован во внешней защитной оболочке с возможностью изгиба кабеля на угол до 90º, при этом кабель выполнен с возможностью восприятия динамического усилия растяжения от 300 до 2700 Н и затуханием на длине волны =1550 нм не более 0,1 дБ/виток при минимальном радиусе изгиба от 5 до 15 мм.
8. Кабель оптический по п.7, отличающийся тем, что защитная оболочка выполнена с возможностью извлечения оптического волокна в буферном покрытии длиной от 4 м до 10 м.
9. Кабель оптический по п.7, отличающийся тем, что силовой элемент размещен в пространстве между буферным покрытием и внешней защитной оболочкой, выполнен в виде упрочняющего элемента из арамидных нитей или водоблокирующей нити с возможностью препятствования продольному проникновения влаги, при этом кабель дополнительно содержит два боковых силовых элемента в виде диэлектрических прутков, например из стеклопластика, которые размещены во внешней защитной оболочке оппозитно-симметрично относительно центральной оси кабеля.
10. Кабель оптический по п.9, отличающийся тем, что дополнительный силовой элемент смонтирован аксиально с центральной осью кабеля и выполнен из диэлектрика в защитной полимерной оболочке или без оболочки.
