Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Конструкції ВОК залежно від способу прокладання

ВОК для підземного прокладання [12, 13]. В різних країнах розробляється і виготовляється велика кількість різних типів оптичних кабелів для підземної прокладки. Їх можна розділити на чотири групи (рис. 3.2): кабелі концентричного повівного скручування, кабелі з профільованим осердям, плоскі кабелі стрічкового типу і кабелі пучкового скручування.

Рисунок 3.2 – Типові конструкції ВОК:

а – повівного скручування; б – з профільним осердям;

в – стрічкового типу; г – пучкового скручування;

1 – оптичне волокно; 2 – силовий елемент; 3 – внутрішня оболонка;

4 – зовнішня поліетиленова оболонка; 5 – профільоване осердя;

6 – стрічка з волокнами

Кабелі першої групи мають традиційне повівне скручування осердя по аналогії з електричними кабелями. Кожен подальший повів осердя в порівнянні з попереднім має на шість волокон більше. Поширені типи кабелів містять переважно 4, 6, 8, 14 і 20 волокон. Звичайно волокно вільно розташовується в пластмасовій трубці, утворюючи модуль (рис. 3.3).

Кабелі другої групи мають в центрі профільоване пластмасове осердя з пазами, в яких розміщуються оптичні волокна. Пази, а відповідно, і волокна, розташовуються по гелікоїду (гвинтовій поверхні), тому останні не відчувають подовжньої дії на розрив. Такі кабелі можуть містити 4, 6, 8 або 10 волокон.

Кабель стрічкового типу складається з декількох плоских пластмасових стрічок (6; 8 або 12 стрічок), в які вмонтовано декілька оптичних волокон (частіше всього 12 волокон).Кабель з 12 стрічками може містити 144 волокна.

Рисунок 3.3 – Приклади конструкції кабелів з різними елементами для розміщення оптичних волокон

Кабель жмуткового скручування містить декілька жмутків, кожний з яких може складатися з 4, 7 або 10 волокон. В цілому такі кабелі можуть містити 50, 100 і більше волокон.

В даний час відомі два конструктивні різновиди ВОК:

– металеві елементи, що містять провідники, оболонки з свинцю або алюмінію, бронепокриви;

– повністю діелектричні без металу.

До позитивних якостей перших відносяться висока механічна міцність і вологостійкість. По мідних провідниках можна здійснювати службовий зв'язок, використовувати їх для дистанційного електроживлення лінійних регенераторів і визначати місце їх прокладки. Але такі кабелі уразливі відносно електромагнітних дій (гроза і ін.) і мають великі габарити і масу.

Діелектричні кабелі вільні від електромагнітних дій, але мають меншу механічну міцність, менш вологостійкі і легко ушкоджуються гризунами. Перше покоління вітчизняних ВОК, створених в 1986–1988 рр., використовувалося в мережах міського зв'язку (ОК-50), зонового (ОЗКГ) і магістрального (ОМЗКГ) зв'язку.

Сучасні умови розвитку зв'язку вимагали створення нових вдосконалених типів ВОК. Розроблені в 1990–1992 рр. (друге покоління) кабелі використовувалися в мережах міського зв'язку ОКК (прокладка в каналізації), зонового – ОКЗ і магістральні – ОКЛ.

Для ВОК другого покоління характерна: робота на хвилях 1,3 і 1,55 мкм; використання одномодових волокон; модульна конструкція кабелів (кожен модуль на 1, 2, 4 волокна); наявність мідних жил для дистанційного електроживлення; різноманітність типів зовнішніх оболонок (сталеві стрічки, дріт, склопластик, поліетиленове покриття – оболонка).

Оптичні кабелі зв'язку з багатомодовими ОВ (при загасанні 3,0 дБ/км – на довжині хвилі 0,85 мкм, 0,7; 1,0 дБ/км – на довжині хвилі 1,31 мкм.) виготовляються і прокладаються на місцевих мережах. У кабелях цього типу використовуються вітчизняні ОВ.

Оптичні кабелі, відповідно до умов їх підземного прокладання і експлуатації, а також згідно даним технічних умов на їх виготовлення, умовно розділяються на чотири типи:

Тип 1: з допустимим розтягуючим зусиллям не менше 80 кН для прокладання через водні перешкоди (судноплавні річки, водосховища), болота (завглибшки більше 2 м) і в районах вічної мерзлоти;

Тип 2: з допустимим розтягуючим зусиллям не менше 20 кН для прокладання в скельних і важких грунтах за наявності небезпеки механічного пошкодження;

Тип 3: з допустимим розтягуючим зусиллям не менше 7 кН для прокладання в гравієво–піщаному грунті, наносних пісках і важких глинистих грунтах;

Тип 4: з допустимим розтягуючим зусиллям не менше 2,7 кН для прокладання в кабельній каналізації і захисних пластмасових трубах.

Згідно технічним вимогам кабелі, призначені для прокладання в грунтах, повинні бути броньованими, грозостійкими (витримувати імпульсний струм 105 кА). Зовнішня захисна оболонка кабелів повинна мати опір ізоляції не менше 10 МОм×км при напрузі не менше 10 кВ змінного струму відносно штучного електроду заземлення протягом 5 хв.

Оптичні кабелі міського зв'язку. Типовим зразком таких ВОК є кабелі типу ОКК [12].

Оптичні кабелі другого покоління ОКК, призначені для використання на хвилі 1,3 мкм, прокладаються як в каналізації, так і в грунті і експлуатуються при температурі – 40…+ 50 °С (рис. 3.4.).

Оптичні кабелі ОКК виготовляються в двох варіантах [13]:

– на основі градієнтного оптичного волокна з діаметром серцевини 50 мкм (модифікація 01), загасанням 0,7 дБ/км. Маркування кабелю, який складається з восьми оптичних волокон: ОКК–50–01–0,7–8;

– на основі одномодового оптичного волокна з діаметром модової плями 10 мкм (модифікація 02) і загасанням 1,0 дБ/км. Маркування кабелю, який складається з чотирьох оптичних волокон: ОКК–10–02–1,0–4.

Рисунок 3.4 – Оптичний кабель міського зв'язку ОККС:   1 – силовий елемент (скло-пластик); 2 – волокно; 3 – пластмасова стрічка; 4 – склопластикові стрижні; 5 – поліетиленова оболонка; 6 – профільований сердечник з пазами для волокна

Маркування розшифровується таким чином: ОКК – оптичний кабель для прокладки в каналізації; ОККО – те ж з бронею у вигляді металевої обплітки; ОККС – те ж, з бронею із склопластикових стрижнів (рис. 3.4); ОККАК – те ж, в алюмінієвій оболонці і з бронею з круглих сталевих дротів; ОКС – стаціонарний кабель; цифри 10 або 50 – діаметр серцевини; 01 або 02 – центральний елемент з склопластика або сталі; 0,7 або 1,0 – коефіцієнт загасання, дБ/км; 4, 8, 16 – кількість волокон.

Марки, призначення, основні елементи конструкції і переважна область застосування кабелів наведені в табл. 3.3.

Будівельна довжина міських кабелів складає не менше 2000 м, а станційного – не менше 300 м.

Одномодове ОВ має наступні геометричні розміри: діаметр модового поля 10±1 мкм, діаметр оболонки, що відбиває, 125±3 мкм, неконцентричність серцевини і оболонки – не більше 1,0 мкм.

Градієнтне ОВ має наступні геометричні розміри: діаметр оболонки, що відбиває, 125±3 мкм, діаметр серцевини 50±3 мкм, некруглість серцевини і оболонки – в межах допусків на діаметр, неконцентричність серцевини і оболонки – не більше 3 мкм.

Таблиця 3.3 – Характеристика кабелів ОКК

Сердечник зонового оптичного кабелю другого покоління ОКЗ складається з восьми модулів. У чотирьох з них розташовуються чотири або вісім багатомодових волокон, а інші містять чотири мідні ізольовані жили діаметром 1,2 мм для дистанційного електроживлення регенераторів.

Зовні кабелю є поліетиленова оболонка і захисно-броньовий покрив.

Оптичні характеристики ВОК залежать від типу використаного оптичного волокна, наприклад, для стандартного одномодового оптичного волокна марки SMF 28 CPC6 компанії Corning коефіцієнт загасання на хвилі 1310 нм – не більше 0,34 дБ/км, на хвилі 1550 нм – не більше 0,2 дБ/км; хроматична дисперсія на хвилі 1310 нм – не більше 3,5 пс/нм·км, на хвилі 1550 нм – не більше18 пс/нм·км.

Оптичні кабелі магістрального зв'язку [12]. Для магістрального зв'язку застосовуються ВОК з 4; 8 і 16 волокнами.

На рис. 3.5 показано 8-волоконний вітчизняний кабель марки ОМЗКГ.

Марка ОМЗКГ–10–1–0,7–8 розшифровується так: ОМЗКГ – оптичний магістральний і зоновий кабель для прокладання в грунті; 10 – діаметр модового поля волокна; 1 (2, 3) – номер розробки; 0,7 – коефіцієнт загасання, дБ/км; 8 (4) – число волокон.

Рисунок 3.5 – Оптичний кабель магістрального зв'язку типу ОМВКГ:   1 – волокно; 2 – силовий елемент; 3, 5 – внутрішня і зовнішня поліетиленові стрічки; 4 – армуючі нитки з склопластика; 6 – профільований сердечник

Застосовуються наступні марки і конструкції магістральних кабелів:

ОМЗКГ–10–1–0,7–8 – кабель оптичний магістральний і внутрішньозоновий, розробки 1, з центральним профільованим елементом, в пази якого укладені одномодові ОВ з діаметром модового поля 10 мкм, гидрофобним заповнювачем, бронею з неметалічних армуючих елементів у вигляді склопластикових стрижнів і склониток, в поліетиленовій оболонці, з коефіцієнтом загасання до 0,7 дБ/км і з вісьма ОВ.

ОМЗКГ–10–1–0,7–4 – те ж, з чотирма ОВ.

Будівельна довжина магістрального і внутрішньозонового кабелів повинна бути не менше 2000 м, а станційного – не менше 200 м.

Одномодове оптичне волокно має наступні геометричні розміри: 125±3 мкм, неконцентричність серцевини і оболонки 1,0 мкм. Захисне покриття ОВ–із епоксиакрилата.

У кабелях ОМЗКГ–10–1, ОМЗКГ–10–3 і ОМЗВ–10–1 центральний профільований елемент, який виконано з ПВХ пластикату і армований тефлоновими нитками, нитками СВМ або склопластиком.

У кабелях ОМЗКГ–10–2 центральний профільований елемент, виконаний з ПВХ пластикату, армований склопластиком. У кожен паз профільованого елементу укладено одне або два ОВ, вільний простір заповнений гидрофобним складом по всій довжині кабелю. Профільований елемент обмотаний скріпляючою фторопластовою або поліетилентерефталатною стрічкою.

Коефіцієнт загасання магістрального і зонового кабелів на довжині хвилі 1,3 мкм повинен бути не більше 0,7 дБ/км, а станційного – не більше 1,0 дБ/км. Дисперсія сигналу в ОВ повинна бути не більше 3,5 пс/нм·км в діапазоні 1,285…1,33 мкм. Довжина хвилі відсічення знаходиться в межах 1, 10…1,28 мкм.

Магістральні і внутрішньозонові кабелі витримують розтягуючі зусилля, чисельно рівні вазі 1 км кабелю, а станційний кабель – до 50 Н.

Лінійні кабелі повинні бути стійкими до роздавлюючих зусиль до 1000 Н на довжині кабелю 2 см, а станційний кабель – до 50Н на довжині 1 см. Лінійні кабелі витримують багатократні вигини в стаціонарному стані з радіусом вигину, що дорівнює 20 номінальним діаметрам кабелю.

Оптичні кабелі магістрального зв'язку типу ОКЛ.

Лінійні кабелі ОКЛ призначені для одномодового зв'язку на хвилі 1,55 мкм. Особливістю цих кабелів є наявність мідних дротів для дистанційного електроживлення. Виготовляються кабелі місткістю 4, 8 і 16 волокон. Один з конструктивних варіантів кабелю ОКЛ наведено на рис. 3.6. Для одномодового зв'язку виробляються також станційні кабелі марки ОКС.

Рисунок 3.6 – Оптичний магістральний кабель типу ОКЛ:   1 – волокно; 2 – силовий елемент; 3 – мідний провідник; 4, 6 – внутрішня і зовнішня поліетиленові оболонки; 5 – стальная стрічка

Маркування: ОКЛ – оптичний кабель лінійний; ОКЛС – те ж, з бронею із склопластикових стрижнів; ОКЛБ – те ж, з бронею з круглих сталевих дротів; ОКЛАК – те ж, в алюмінієвій оболонці і з бронею з круглих сталевих дротів; ОКС – оптичний кабель станційний.

Кабелі повинні бути стійкими до дії таких зовнішніх чинників як:

1) вібраційні навантаження в діапазоні частот 10…200 Гц з прискоренням до 40 м·с^–2;

2) одноразові удари з прискоренням до 1000 м·с^–2;

3) багатократні удари з прискоренням до 400 м·с^–2;

4) підвищена робоча температура середовища до +50 °С;

5) знижена робоча температура до –40 °С;

6) циклічна зміна температури від –40…+50 °С;

7) підвищена вологість повітря до 98% при температурі +35 °С.

Станційний кабель повинен бути стійким до дії температури від –10 до +55 °С.

Мінімальне напрацювання кабелів до відказу в режимах, обумовлених в технічних умовах, повинно бути не менше 215 000 годин.

Мінімальний термін служби кабелів (включаючи термін зберігання) при дотриманні вимог до умов експлуатації повинен бути 25 років.

Оптичні кабелі сільського зв'язку [12]. Кабелі сільського зв'язку призначені для організації зв'язку між райцентром і сільськими підприємствами. Як правило, вони мають чотириволоконну конструкцію і підвішуються на опорах або прокладаються в землі.

Конструкція підземного і підвісного кабелів наведена на рис. 3.7.

Підвісні оптичні кабелі зв'язку. Підвісні оптичні кабелі зв'язку часто використовують на ділянках зонової взаємопов'язаної мережі зв'язку. Конструкції таких кабелів можна умовно розбити на дві групи: підвісні кабелі на опорах ліній зв'язку і підвісні кабелі на опорах високовольтних ліній (ВВЛ) і залізниць.

а) б)

Рисунок 3.7 – Оптичний кабель сільського з'вязку:   а – підземний; б – підвісний: 1 – волокно; 2 – силовий элемент; 3 – пластмасовий сердечник; 4 – сталева стрічка; 5 – поліетиленова оболонка; 6 – сталевий трос

Кабелі першої групи найчастіше містять металевий трос, до якого приєднується оптичний сердечник.

Як трос, або спільно з тросом, можуть бути використані і мідні жили, по яких передаються сигнали службового зв'язку і телеметрії.

Кабелі другої групи повністю діелектричні з діелектричними армуючими елементами.

Кабелі першої групи можна розбити на чотири підгрупи:

1) з металевим тросом;

2) самонесучі конструкції ВОК;

3) навивні конструкції на металевому дроті або тросі;

4) прикріплені до металевого дроту конструкції ОК.

Кабелі другої групи також можна розбити на декілька підгруп:

1) у грозозахисному тросі;

2) у фазному дроті;

3) самонесучі конструкції ВОК в міжфазному проміжку;

4) навивні на фазний дріт;

5) прикріплені до грозотросу;

6) прикріплені до фазного дроту;

7) самонесучі конструкції ВОК, підвішені нижче за рівень фазних дротів.

У режимі струмів короткого замикання і грозових розрядів будь-яке оптичне волокно повинне витримувати температури понад 200°С. Ця температура визначає нижню точку плавлення діелектричних елементів ОВ. Розрахунки показують, що у ряді випадків температура може перевищувати 300°С, що є недопустимим.

При великих прольотах і існуванні ризику зовнішніх пошкоджень ВОК вбудовують як центральний елемент навколо сталевого троса високовольтної лінії (рис. 3.8).

Рисунок 3.8 – Конструкція ВОК, який вбудований в грозозахисний заземлений дріт (а); фазний дріт (б):   1 – дріт із сплаву алдрея; 2 – оболонка з поліетилену; 3 – ОВ в трубчастій захисній оболонці; 4 – сердечник з полімерного матеріалу; 5 – сталевий трос; 6 – мідні ізольовані струмо-провідні жили; 7 – алюмополіетиленова стрічка; 8 – шістнадцять дротів із сплаву алдрея; 9 – дев'ять дротів із сплаву алдрея

Кабелі, вбудовані в конструкцію ВВЛ, можна розділити на два типи:

– самонесучі ВОК;

– ВОК, навиті на фазу або грозозахисний трос, або прикріплені до фази, або грозозахисного тросу навитим на них діелектричним корделем.

Найекономічнішою є конструкція ВОК (рис. 3.9), що навита на дріт або трос (рис. 3.10), або прикріплена до троса навитим корделем високої міцності (рис. 3.11). Ця конструкція дозволяє уникнути переробки елементів ВВЛ і за короткий термін може бути навита на фазний дріт або грозозахисний трос. Вона повинна бути повністю діелектричною. Досвід використання такої конструкції є у Великобританії, Новій Зеландії, Норвегії, Індії, США.

Рисунок 3.9 – Конструкція ОК, який навивається на грозотрос високовольтної лінії електропередачі:   1 – ОВ з вторинним покриттям; 2 – центральний армуючий елемент; 3 – тепловий ізолюючий шар; 4 – теплостійка гума

Рисунок 3.10 – Навивка ОК на грозотрос:   1 – ВОК; 2 – грозотрос	Рисунок 3.11 – Підвіска ВОК на грозотрос за допомогою корделя:   1 – кордель; 2 – грозотрос; 3 – ВОК

ВОК може навиватися на фазу напругою не вище 115 кВ і на грозозахисний трос ВВЛ до 400 кВ.

ВОК в грозозахисному тросі. Згідно світової статистики з усіх типів підвісних оптичних кабелів найбільш поширені (80 … 90%) кабелі в грозозахисному тросі (ОКГТ).

Ефективність використання ОКГТ на ЛЕП визначається декількома чинниками:

– наявністю в кожній країні розгалуженої мережі високовольтних ліній електропередачі і, отже, можливістю не будувати самостійну лінію зв'язку, а підвішувати кабель до вже існуючих, до того ж міцніших, ніж на мережах зв'язку, опорах;

– поєднанням ВОК з обов'язковим на ЛЕП грозозахисним тросом, який одночасно служить силовим несучим елементом кабелю зв'язку і екранує його від зовнішніх електромагнітних впливів.

У ОКГТ використовуються, як правило, так звані вільні трубчасті модулі – пластмасові або металеві трубки, в яких ОВ розташовуються вільно з невеликою надмірною довжиною по відношенню до довжини кабелю. Робиться це для того, щоб волокна не зазнавали деформації при дії на кабель розтягуючого зусилля.

Герметичні металеві трубки захищають волокна від проникнення ззовні води і вільного водню і мають високий опір роздавлюванню.

Крізь пластмасові трубки можлива дифузія парів води і вільного водню, що виділяється деякими захисними матеріалами. Водень і створені ним гідроксильні групи ОН проникають в кварцове волокно, що приводить до значного підвищення втрат енергії. Тому пластмасові трубки модулів обов'язково заповнюють гидрофобним компаундом, що захищає волокна не тільки від вологи, але і від вібрації.

Центральний опорний елемент в багатомодульних кабелях може бути або діелектричним: склопластиковим круглим стрижнем (кордель), або металевим: сталевий круглий дріт, плакований алюмінієм (алюмінійований); або профільований алюмінієвий (із сплаву) стрижень з пазами.

Оптичний сердечник у ряді конструкцій закручується в трубку – полімерну або металеву (алюмінієву, з алюмінієвого сплаву, з нержавіючої сталі). У всіх кабелях поверх поясної трубки розташовується один або два повіва металевих дротів, створюючих грозозахисний трос. Дроти можуть бути сталеві; алюмінієві; сталеві, плакировані алюмінієм (ACS), і алдрєєві – із сплаву алюмінію з магнієм, кремнієм і залізом (АА). Вибір дротів залежить від експлуатаційних вимог до фізико-механічних параметрів троса.

У двоповівному тросі зовнішній повів складається з дротів підвищеної електропровідності (алдрей, алюміній), а внутрішній – з дротів з високою механічною міцністю (сталь, плакована сталь). Таким чином, дроти, які забезпечують механічну міцність троса і, отже, кабеля, захищають його від дії ударів блискавки. Короткі замикання у високовольтних ЛЕП приводять до високої густини струму в тросі і підвищенню температури зовнішніх алдрєєвих або алюмінієвих дротів, що не впливає на сталеві дроти внутрішнього повіва, захищаючи тим самим від нагріву і оптичні модулі. У одноповівному тросі поєднуються обидва типи дротів.

У одношарових конструкціях ОКГТ броня складається із сталевих дротів з алюмінієвою оболонкою і дротів з алюмінієвого сплаву. Поперечний перетин дроту з різних матеріалів вибирається залежно від електричних і механічних вимог.

ОКГТ витримують дуже високі механічні і електричні навантаження; мають тривалий термін служби; мають малу масу і діаметр; працюють при температурі – 60…+70°С; надають мале навантаження на опори; забезпечують оптимальний механічний захист світловодів.

ВОК діелектричної конструкції. Повністю діелектричні ОК із стрічковим кріпленням до несучого дроту кріпляться спеціальною липкою стрічкою за допомогою напівавтоматичної навивочної машинки, що рухається по блискавкозахисному тросу або фазному дроту [12].

Залежно від умов кабель типу AD-Lash може бути змонтований на блискавкозахисному тросі без відключення електроенергії. Він економічний, простий в монтажі, має малу масу, недорогий. Кріплення не дозволяє рухатися кабелю відносно несучого дроту і, оскільки кабель не намотується, виключено утворення петель. Липка стрічка містить облицьовування з араміду для захисту від блискавок і птахів.

Пересуваючи каретку з кабелем по несучому дроту, можна змонтувати і другий кабель типу AD-Lash. Це не впливає на підвішений раніше кабель.

Рішення AD-Lash передбачає діелектричний волоконно-оптичний кабель, спеціально розроблений для кріплення до грозозахисного троса повітряної ЛЕП. Розроблений кабель придатний для тривалої експлуатації при високих температурах (до 80°С) і використовується для монтажу на фазному дроті напругою до 30 кВ.

Було помічено, що при тривалому знаходженні в сильному електричному полі відбувається руйнування поліетиленової оболонки і, отже, руйнування ВОК. Тому необхідно проводити періодичний контроль цілісності поліетиленової оболонки.

Конструкція самонесучого кабелю наведена на рис. 3.12.

Слід розрізняти конструкції самонесучих ВОК для великих прольотів підвіски 100…250 м і малих. Для великих прольотів підвіски кабелі містять велике число армуючих діелектричних елементів – це для 35…500 кВ ВВЛ; для малих – конструкція дещо відрізняється і кабелі мають менш міцну структуру, вони можуть бути підвішені на ВВЛ 10…35 кВ і на опорах електрофікованих залізниць змінної і постійної напруги.

Рисунок 3.12 – Самонесучий ВОК:   1 – центральний елемент; 2 – ОВ; 3 – полімерна трубка; 4 – поліамідні стрижні, покриті пластиком; 5 – стрічкові армуючі елементи; 6 – поліетиленова оболонка

Підвіски ВОК на різних несучих опорах [12]. Для підвіски ВОК в сільських районах, а також для організації переходів від однієї будівлі до іншої можуть застосовуватись ВОК з несучим тросом. Прикладом такої конструкції є кабель, поданий на рис. 3.13. Кабель може експлуатуватися при температурі –30…+50°C.. Максимальне розтягуюче зусилля при монтажу складає 50 кН при мінімальному радіусі вигину 300 мм.

Важливою характеристикою цієї підгрупи кабелів є їх стійкість до вібрації, що виникає під впливом вітру і викликає модові шуми і нестабільність загасання.

а) б) Рисунок 3.13 – Конструкция ВОК з несучим тросом:   а – з суцільною оболонкою; б – з оболонкою, одержаною обмоткою із стрічок: 1 – ОВ з трубчастою захистною оболонкою (ТЗО); 2– сердечник з армуючими елементами; 3 – демпфуюче заповнення у вигляді поліпропіленових трубок; 4 – сталевий трос; 5 – зовнішня оболонка ВОК; 6 – скріпляючий елемент з профільованої стрічки або алюмінієвої фольги; 7 – внутрішня оболонка; 8 – зовнішня оболонка ОВ; 9 – зовнішня оболонка троса

Рисунок 3.14 – Конструкція ОК з несучим тросом з неметалевих елементів для повітряної підвіски

На рис. 3.14 наведена конструкция ВОК, в якій несучий трос 8 з неметалевих елементів виконаний розподіленим рівномірно по перетину ВОК, що дозволяє встановлювати його безпосередньо на опорах ЛЕП високої напруги. Два ОВ 1 розташовуються уздовж серцевини з полімерного матеріалу 2, що є одночасно армуючим елементом. Вторинна захисна полімерна оболонка ОВ 4 виконана у вигляді ТЗО. Серцевина 2 і ОВ 1 в ТЗО 4 скріплюється полімерною стрічкою 5. Поверх цієї оболонки накладається шар з високоміцних синтетичних ниток 6. Всередині зовнішньої оболонки ВОК 7 (виконана з поліетилену) рівномірно розміщені армуючі елементи у вигляді тросів 8. Максимальна відстань між точками підвісу кабелю складає 200 м.

Оптичні підводні кабелі [12]. Принципово новий, якісний скачок в техніці підводних ліній зв'язку відбувся при появі оптичних кабелів. У першій половині 1980-х років здійснилася прокладка ліній для регулярної експлуатації завдовжки от 300 до 10000 км на глибинах до 7500 м.

Коефіцієнт загасання кабелів з одномодовими волокнами на довжині хвилі 1,3мкм складає 1 дБ/км, довжина підсилювальної ділянки 35 км.

Підводні кабелі повинні мати міцність на розрив не менше 80 кН і витримувати тиск води до 75 МПа. Конструкцію і можливі різновиди оптичних модулів підводних оптичних кабелів наведено на рис. 3.15.

а)   б)   в)

Рисунок 3.15 – Підводний оптичний кабель: а,б,в – різновиди оптичних модулів

У пластмасовому оптичному модулі 1 (а, б, в) розміщені шість оптичних волокон (три ланцюги) 2. В центрі модуля знаходиться силовий елемент 3 із сталевого дроту. Модуль покритий тонкою нейлоновою або поліетиленовою трубкою 4. В модулі б оптичні волокна поміщені в пластмасові трубки 5. Простір усередині цих трубок і в пазах модуля в) заповнено компаундом 6. Оптичний модуль розташовується в центрі кабелю, поверх нього накладається одним або двома повівами високоміцні сталеві дроти 7. Потім розташовуються металева – мідна або алюмінієва – трубка 8, по якій передається струм живлення підсилювачів (зворотним дротом ланцюга живлення служить морська вода), і поліетиленова оболонка 9. Кабелі подібної конструкції із зовнішнім діаметром всього 20…22 мм розраховані на організацію по кожній парі ОВ 4000 каналів (отже, всього до 12000 каналів) в діапазоні частот до 280 МГц на несучій хвилі 1,3 мкм. Відстань між проміжними ретрансляторами (у кожній по шість підсилювачів-регенераторів) в лінії 35 км. Подібного типу кабель був прокладений в 1987 р. між Францією і Португалією на трасі протяжністю 1300 км.

Мінімально досягнутий коефіцієнт загасання надчистого кварцового скловолокна рівний 0,2 дБ/км. Тому, в перспективі можна чекати відстаней між підводними підсилювачами 150…200 км. Для кварцових волокон це, мабуть, межа, але, можливо, будуть створені нові надчисті матеріали, наприклад, із кварцу з добавками цирконію (Zn) або гафнію (Hf), які мають менші втрати. Значне зменшення коефіцієнта загасання оптичних волокон обіцяє перехід до довших хвиль інфрачервоного випромінювання: спочатку 3…6 мкм, а в перспективі 6…12 мкм.

Конструкція підводних ВОК – одна з найскладніших. Підводні оптичні кабелі розділяють на ВОК з регенераторами і без них.

Підводні ВОК при невикористанні регенераторів (рис. 3.16) призначені для прокладання на невеликі відстані. Їх можна застосовувати для подолання невеликих водних перешкод (річки, озера, канали і ін.).

Передбачувана довжина такого ОК не перевищує 50…200 км.

Рисунок 3.16 – Конструкція підводного ОК для ВОЛЗ без використання регенераторів:   1 – зовнішній шар армуючих дротів; 2 – внутрішній шар армуючих дротів; 3 – оболонка; 4 – мідна трубка; 5 – поліетилен; 6 – ОВ; 7 – внутрішній провідник для протидії на розтягування ОВ

Підводний ВОК з регенераторами використовується для передачі на великі відстані. Він призначений для прокладання на великій глибині і на мілководді (рис. 3.17). З його допомогою здійснюються проекти по прокладанню ліній зв'язку через Атлантичний і Тихий океани. Поставлена задача добитися такої якості ВОК, щоб за 25-річний термін служби потрібно було не більше трьох ремонтів.

а) б)

в) г)

Рисунок 3.17 – Конструкція дротяного ВОК для ВОЛЗ з використанням регенераторів: а – одномодові ОВ скручені і поміщені в загальну кремнійорганічну оболонку; б–г – багатомодові ВОК

Конструкція кабелю для підводної системи залежить від місця їх прокладання. Існують: глибоководні кабелі із захистом від значного гідростатичного тиску; кабелі для прокладання в мілководних місцях із захистом від рибальских мереж і якорів; кабелі для прибережного прокладання з підвищеним механічним захистом і кабелі для прокладання в землі, траншеях до розподільного пункту для приєднання до наземної мережі. Деякі конструкції кабелів приведені на рис. 3.18.

ВОК глибоководний (LW)	ВОК спеціального застосування (SPA)
ВОК з подвійною бронею (SA)	ВОК з одним шаром броні (LWA)
ВОК з подвійною бронею (DA)	ВОК з посиленою бронею (RA)

Рисунок 3.18 – Конструкції ВОК підводного прокладання

Оптичні кабелі для прокладання у приміщеннях [12]. Кабелі, що прокладаються і експлуатуються у приміщеннях, називають внутрішньооб'єктовими. Міжповерхові (вертикальні) та поверхові (горизонтальні) лінії усередині будинків виконуються внутрішньооб'єктовим оптичним кабелем (indoor cables), що відрізняється від кабелю для зовнішнього прокладання підвищеною гнучкістю і поліпшеними масогабаритними показниками (за рахунок використання в конструкції полегшених силових елементів), а також відсутністю захищаючих від вологи покриттів.

Максимальне число оптичних волокон у серійних внутрішньооб'єктових кабелях, як правило, не перевищує 12.

Основними елементами конструкції будь-якого кабелю внутрішнього прокладання є: оптичне волокно (ОВ) у первинному захисному покритті; вторинне щільне або напівщільне полімерне захисне покриття (tight buffer або semi-tight buffer), усередині якого розташовується ОВ у первинному захисному покритті; центрально розташований силовий елемент – склопластиковий стрижень або пучок високоміцних арамідних ниток типу «кевлар» чи «тварон», або зовнішньо розташований один або декілька повивів високоміцних арамідних ниток; захисні покриття.

До кабелів внутрішнього прокладання пред'являються комплексні вимоги щодо пожежобезпеки, що включають не тільки вимогу нерозповсюдження полум'я, але і знижене виділення диму, токсичних і корозійно активних продуктів горіння. Найбільшою мірою цим вимогам задовольняють конструкції кабелів із захисним покриттям з термопластичних або безгалогенних електроізоляційних матеріалів. При пожежі ці матеріали не виділяють диму й отруйних речовин.

Існують три основних типи оптичних кабелів внутрішнього прокладання: одно- або двоволоконний патч-кордовий кабель (patch-cord) обидва кінці якого мають з'єднувачі; багатоволоконний розподільний (distribution) кабель для монтажу усередині будинків; багатоволоконний комбінований кабель (breakout або fan-out).

Патч-кордовий кабель (мінікабель) виготовляється в трьох основних модифікаціях – одноволоконний (simplex), двоволоконний без оболонки (zip-cord) і двоволоконний в оболонці (duplex), рис. 3.19, б, в, г.

Рисунок 3.19 – Перерізи конструкцій: мікрокабелю (а), мінікабелю з одним (б) та двома (в, г) оптичними волокнами:

1 – оптичне волокно; 2 – щільне захисне покриття; 3 – арамідні нитки; 4– захисна оболонка; 5– загальний захисний шланг

Основним призначенням мінікабелів є: виготовлення з'єднувальних шнурів (станційних кабелів); виконання кабельного розведення в технічних приміщеннях локальних обчислювальних мереж (ЛОМ); прокладання кабелів у декоративних коробах до робочих місць при створенні «горизонтальних магістралей» у структурованих кабельних системах.

При виготовленні монтажних шнурів – піг-тейлів (pig-tail) – один кінець кабелю зі з'єднувачем приєднується до термінального обладнання, а другий – методом зварювання (склеювання) з'єднується з волокном магістрального кабелю. Тут використовується одинарне волокно в буферному покритті зовнішнім діаметром 0,9 мм. Таку конструкцію називають мікрокабелем (див. рис. 3.19, а).

Багатоволоконний (розподільний) кабель містить більше двох волокон (число волокон звичайно кратно двом) і побудований на основі звичайного мікрокабелю буферної конструкції з зовнішнім діаметром 0,9 мм (рис. 3.20).

Рисунок 3.20 – Перерізи двох конструкцій розподільного кабелю:

1 – центральний елемент; 2 – мікрокабель; 3 – арамідні нитки; 4 – захисний шланг; 5 – загальний захисний шланг

В залежності від умов прокладання всі кабелі ділять на кабелі схованого прокладання (plenum), які використовують для створення горизонтальних ділянок структурованих кабельних систем, і кабелі вертикального прокладання або кабелі зниження (riser) – для створення вертикальних ділянок магістралей.

Кабелі для схованого прокладання проходять в просторах між стінами, під фальшпідлогою і над фальшстелею. Тут йдуть кабелі живлення, телефонного зв'язку і передачі даних. Однак при пожежі саме через ці простори вогонь поширюється по будівлі. Існують норми, згідно з якими кабельні сегменти повинні бути або укладені у вогнетривкі короби, або виконані з негорючими захисними покриттями, що не створюють диму.

Для розширення функціональних можливостей кабельної продукції деякі компанії виробляють комбіновані кабелі для внутрішньооб'єктового прокладання. У конструкціях таких кабелів передбачаються дві або три скріплених одна з одною зовнішніх оболонки. У першій закладаються два чи чотири оптичних волокна, дві інші містять 4 виті пари категорії 5 (рис. 3.21).

Рисунок 3.21 – Конструкція комбінованого кабелю:

1 – оптичний кабель; 2 – кабель з металевими провідниками; 3 – загальна оболонка