Волоконно-оптический комбинированный надземный кабель и способ его изготовления

Классификация по МПК: H01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2147384
Дата публикации: 
Понедельник, Апрель 10, 2000
Начало действия патента: 
Вторник, Ноябрь 26, 1996


Описана структура волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующая свободную трубку, в которой содержится первое желеобразное вещество, сформированное вокруг оптического волокна для защиты оптического волокна от воды; пластмассовая оболочка вокруг первого желеобразного вещества для защиты оптического волокна от внешнего удара, свободная трубка для ввода в нее одного оптического волокна, алюминиевый стержень, снабженный, по меньшей мере, одной канавкой, для ввода в него свободной трубки, содержащей оптическое волокно, второе желеобразное вещество, расположенное между свободными трубками и канавками, для крепления свободных трубок и защиты их от воды, многочисленные стальные жилы, расположенные снаружи вокруг алюминиевого стержня, для защиты кабеля от растягивающего напряжения и обеспечения электропроводности, и алюминиевое покрытие вокруг стальных жил для защиты стальных жил от окисления и коррозии. Технический результат заключается в повышении надежности и упрощении способа изготовления. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

, , , ,


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Настоящее изобретение относится к оптическому кабелю, в частности к структуре волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующей свободную трубку, которая позволяет создать надземный кабель, предназначенный как для связи, так и для электрической передачи энергии, и способу его изготовления, отличающемуся тем, что свободную трубку, содержащую оптические волокна, вводят в алюминиевый стержень, имеющий, по меньшей мере, одну канавку.

Настоящая заявка основана на корейской заявке N 43968/1995, поданной 21.11.95.

Из уровня техники известен волоконно-оптический кабель, содержащий алюминиевую трубку, оптическое волокно, расположенное в свободной трубке, желеобразное вещество, расположенное между свободной трубкой и алюминиевой трубкой - см. GB 2168824 A, H 01 B 11/22, 1986.

В данном случае оптическое волокно находится непосредственно под воздействием растягивающего усилия и сжатия кабеля, что приводит в итоге к таким дефектам, как оптические потери и разрыв, которые вызваны различными обстоятельствами и влиянием собственного веса при длительной эксплуатации.

Известен также кабель с оптическими волокнами, включающий в себя алюминиевую трубку, расположенную в ней пластмассовую трубку, внутри которой расположены оптические волокна. Пространство между оптическими волокнами и пластмассовой трубкой заполнено желеобразным веществом. Вокруг алюминиевой трубки имеются стальные жилы, выполненные с возможностью защиты кабеля от растягивающего усилия и обеспечения электропроводности - см. патент GB 2262358 A, H 01 B 11/22, 1993, 15 с., который выбран в качестве прототипа.

В этом случае оптическое волокно 34 не может обеспечить высокую надежность даже при его однократном сжатии, возникающем, например, при установке вследствие слабого удлинения алюминиевой трубки 36. Таким образом, следует уделять больше внимание установке волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля. Кроме того, так как оптическое волокно 34 имеет недостаточную свободную длину (определенную свободную длину, которая не приводит к повреждению оптического волокна непосредственно при растяжении и сокращении кабеля), то оптическое волокно 34 находится непосредственно под воздействием растягивающего усилия и сжатия кабеля, что приводит в итоге к таким дефектам, как оптические потери и разрыв, которые вызваны различными обстоятельствами и влиянием собственного веса при длительной эксплуатации.

На фиг. 2, которая представляет собой схематический вид структуры разнесенного в пространстве волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля согласно другому примеру предшествующего уровня техники, волоконно-оптический комбинированный надземный кабель содержит оптическое волокно 52 с кремнийорганическим покрытием и внешним диаметром 700 мкм, алюминиевую распорку 60, имеющую 4 канавки для ввода в них, по меньшей мере, одного оптического волокна 52, алюминиевую распорку 60, имеющую внешний диаметр от 4 до 5,5 мм, и заполняющую полностью эту область в большей степени, чем канавки, алюминиевую трубку 50, сформированную вокруг алюминиевой распорки для предохранения оптического волокна 52 от попадания воды и внешних веществ, алюминиевую трубку 50, изготовленную при помощи сварки так, чтобы иметь внешний диаметр от 5 до 6,5 мм, и многочисленные стальные жилы 56, выполненные на внешней поверхности алюминиевой трубки 50 и предназначенные для предохранения кабеля от растягивающего усилия, стальные жилы 56, покрытые алюминием 54 от окисления и коррозии, которые вызваны внешними факторами.

Таким образом, из-за малого внешнего диаметра и короткой длины проводки алюминиевой распорки 60 с канавками 58 и, соответственно, недостаточно свободной длины оптического волокна 52, введенного в канавки 58, в оптическом волокне 52 постоянно увеличиваются потери, и необходимо уделять большое внимание установке волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля. Более того, алюминиевая трубка 50 может содержать мельчайшие трещины, возникающие в процессе ее изготовления при сварке, которые могут привести к увеличению потерь и последующему повреждению оптических волокон.

В основу настоящего изобретения положена задача устранения вышеописанных недостатков предшествующего уровня техники, которая заключается в разработке структуры волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующей свободную трубку, прочную при сжатии и изгибе и легкую при установке, и способа его изготовления.

Другая задача настоящего изобретения заключается в разработке структуры волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, имеющей свободную трубку с двойным заполнением внутри и снаружи его желеобразным веществом, и, соответственно, с высокими характеристиками по водонепроницаемости и вибрации, и способа его изготовления.

Другая задача настоящего изобретения заключается в разработке структуры волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, гарантирующей долговременную прочность кабеля, и способа его изготовления.

Другая задача настоящего изобретения заключается в разработке структуры волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующей оптическое волокно с малым внешним диаметром и, следовательно, позволяющей ей легко увеличить количество оптических волокон, и способа его изготовления.

Дальнейшая задача настоящего изобретения заключается в разработке структуры волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующей оптическое волокно, которое имеет достаточную свободную длину благодаря высокому удлинению и большому внешнему диаметру и глубоким канавкам из алюминия, и способа его изготовления.

Еще одна задача настоящего изобретения заключается в разработке структуры волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующей оптические волокна, не повреждаемые при растяжении и сжатии кабеля с изменением температуры, и способа его изготовления.

Другая задача настоящего изобретения заключается в разработке структуры волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующей кабель, быстро восстанавливающийся от внезапного сжатия, и способа его изготовления.

Структура волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующая свободную трубку согласно настоящему изобретению, содержит первое желеобразное вещество 24, расположенное вокруг оптического волокна 16, для защиты оптического волокна 16 от воды; пластмассовую 22 оболочку вокруг первого желеобразного вещества 24 для защиты оптического волокна 16 от внешнего удара; свободную трубку 14 для ввода в нее, по меньшей мере, одного оптического волокна 16; алюминиевый стержень 10, снабженный, по меньшей мере, одной канавкой 26 для ввода свободной трубки 14, в которой содержатся оптические волокна 16; второе желеобразное вещество 12, расположенное между свободной трубкой 14 и канавкой 26, для крепления свободной трубки 14 и защиты ее от воды; многочисленные стальные жилы 18, выполненные вокруг алюминиевого стержня 10, для защиты кабеля от растягивающего усилия и обеспечения электропроводности; алюминий 20, покрывающий вокруг стальные жилы и защищающий стальные жилы 18 от окисления и коррозии.

Способ изготовления волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля согласно настоящему изобретению содержит: (а) 1-ю операцию для покрытия акрилом оптического волокна 16; (b) 2-ю операцию для формирования вокруг оптического волокна 16 водонепроницаемой оболочки из желеобразного вещества 24; (c) 3-ю операцию для покрытия результата второй операции пластмассовой 22 для того, чтобы защитить оптическое волокно 16 от внешнего удара; (d) 4-ю операцию для изготовления свободной трубки 14 из технической пластмассы для того, чтобы содержать в ней, по меньшей мере, одну часть результата 3-ей операции; (e) 5-ю операцию для ввода результата 3-ей операции в свободную трубку 14 и заполнения свободной трубки 14 желеобразным веществом типа кремнийорганического соединения; (f) 6-ю операцию для изготовления алюминиевого стержня 10, имеющего, по меньшей мере, одну канавку 26 для того, чтобы вводить в нее результат 5-ой операции; (q) 7-ю операцию для ввода результата 5-ой операции в канавки 26 алюминиевого стержня; (h) 8-ю операцию для крепления результата 5-ой операции между канавками 26 и результатом 5-ой операции и заполнения желеобразным веществом 12 для защиты от попадания воды; (i) 9-ю операцию для создания алюминиевого покрытия вокруг стальных жил 18, предназначенную для защиты от коррозии и окисления, которые вызываются внешними факторами; и (j) 10-ю операцию для совмещения 8-ой операции с 9-ой операцией, предназначенную для защиты результата 8-ой операции от напряжения и обеспечения электропроводности.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 - схематический вид структуры губчатообразного волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля предшествующего уровня техники;
фиг. 2 - схематический вид структуры пространственно-подобного волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля согласно другому примеру предшествующего уровня техники;
фиг. 3 - схематический вид структуры волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующей свободную трубку согласно настоящему изобретению;
фиг. 4 - увеличенный вид "А" (структуры свободной трубки), изображенный на фиг. 3; и
фиг. 5 - вид в поперечном сечении формы алюминиевого стержня, изображенного на фиг. 3.

Структура волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, использующая свободную трубку, согласно настоящему изобретению, которая изображена на фиг. 3 - 5, содержит первое желеобразное вещество 24, сформированное вокруг оптического волокна 16 для того, чтобы защитить оптическое волокно 16 от воды, первое желеобразное вещество, химически не активное и не влияющее на характеристики оптического волокна 16; пластмассовую 22 оболочку вокруг первого желеобразного вещества 24 для того, чтобы защитить оптическое волокно 16 от внешнего удара; свободную трубку 14 для ввода в нее, по меньшей мере, одного оптического волокна 16, свободные трубки 14, введенные, по меньшей мере, с одной частью оптического волокна 16 и заполненные желеобразным веществом типа кремнийорганического соединения, свободные трубки 14, симметрично введенные в канавки, которые от 6 до 10 раз длиннее внешнего диаметра алюминиевого стержня по длине укладки, свободную трубку, сформированную таким образом, чтобы иметь удлинение от 0,1 до 0,5%, которое необходимо для компенсации растяжения оптического волокна 16, вызванного растягивающим усилием во время ввода свободной трубки 14, и свободную трубку, содержащую вплоть до 12 оптических волокон 16; алюминиевый стержень 10, снабженный, по меньшей мере, одной канавкой 26 для ввода свободной трубки 14, в которой содержится оптический световод 16; алюминиевый стержень 10, защищающий оптическое волокно 16 от внешних факторов, обеспечивающий высокую электропроводность и сдерживающий увеличение температуры кабеля путем заземления токов через мачту линии электропередачи тогда, когда случайные токи, вызванные ударом молнии или коротким замыканием в линии электропередачи, начинают протекать через кабель, канавки 26 овальной формы с размером больше внешнего диаметра свободной трубки 14 на 0,1 - 0,5 мм, канавки 26, выполненные в виде спирали, для поворота вокруг предварительно определенной длины прокладки в пределах от 6 до 10 раз внешнего диаметра алюминиевого стержня для того, чтобы гарантировать достаточно свободную длину оптического волокна 16, алюминиевый стержень 10, обмотанный алюминиевой лентой перед использованием; второе желеобразное вещество 12, сформированное между свободной трубкой 14 и канавками 26, для крепления свободной трубки 14, которое обеспечивает водонепроницаемость и демпфирование в случае вибраций волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, вызванных ветром или снегом, второе желеобразное вещество 12, которое каогулируется под действием ультрафиолетовых лучей; многочисленные стальные жилы 18, выполненные снаружи вокруг алюминиевого стержня 10, для защиты кабеля от растягивающего напряжения и обеспечения электропроводности; и алюминиевую 20 оболочку вокруг стальных жил 18 для защиты стальных жил 18 от окисления и коррозии (жила, покрытая алюминиевой оболочкой, от 12 до 18 раз длиннее внешнего диаметра волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля по внешней длине), т.е. с антикоррозионным покрытием и электропроводностью от 20 до 40%, значение электропроводности и число отдельных жил 18, изменяемых согласно структуре.

Способ изготовления волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля согласно настоящему изобретению содержит следующие этапы: (1) покрывают акрилом оптическое волокно 16, оптические волокна с разноцветными номерами, которые наносятся при помощи ультрафиолетового излучения способом коагуляции для того, чтобы различить номер отдельного оптического световода внутри свободных трубок; (2) формируют вокруг оптического волокна 16 оболочки первого желеобразного вещества 24 для водонепроницаемости; (3) покрывают результат 2-ой операции пластмассовой 22 для того, чтобы защитить оптический световод 16 от внешнего удара; (4) изготовляют свободную трубку 14 из технической пластмассы для того, чтобы содержать, по меньшей мере, одну часть результата третьей операции, свободные трубки, имеющие оптические волокна с удлинением от 0,1 до 0,3%, и изготовленные путем смешивания окрашивающегося под действием ультрафиолетового излучения вещества и технической пластмассы в пределах от 1 до 5%; (5) вводят результат третьей операции в свободную трубку 14 и заполняют свободную трубку 14 желеобразным веществом типа кремнийорганического соединения; (6) изготовляют алюминиевый стержень 10, имеющий, по меньшей мере, одну канавку 26 для того, чтобы вводить в нее результат 5-ой операции; (7) вводят результат 5-ой операции в канавки 26 алюминиевого стержня, результат 5-ой операции вводят в канавки путем вращения в противоположном направлении по отношению к результату 9-ой операции; (8) осуществляют крепление результата 5-ой операции между канавками 26 и результатом 5-ой операции и заполняют желеобразным веществом 12 для водонепроницаемости; (9) покрывают алюминием стальные жилы 18 для того, чтобы защитить от коррозии и окисления, вызванных внешними факторами; и (10) совмещают 8-ую операцию с 9-ой операцией для того, чтобы предохранить результат 8-ой операции от растягивающегося напряжения и обеспечить электропроводность.

Структура волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля согласно настоящему изобретению изготавливается с использованием акриловых оптических волокон с малым внешним диаметром, что позволяет достаточно просто увеличить количество отдельных оптических волокон. К тому же облегчается установка кабеля, причем на оптические волокна в меньшей степени влияет внезапное натяжение кабеля в процессе установки благодаря достаточно свободной длине оптических волокон, которую можно обеспечить путем удлинения оптических волокон внутри свободных трубок и удлинения свободных трубок, введенных в канавки алюминиевого стержня. Более того, надежность оптических волокон можно обеспечить вследствие того, что оптические волокна сохраняют устойчивость под влиянием растяжения и сжатия кабеля, вызванных ветром, снегом и изменениями температуры в процессе работы. Оптические волокна настоящего изобретения могут быть также прочными при сжатии и изгибе благодаря использованию алюминиевого стержня в большей степени, чем существующей алюминиевой трубке и круглой форме алюминиевого стержня. Алюминиевый стержень (7,0 - 11,0 мм) с внешним диаметром большим, чем у существующей алюминиевой трубки (5,0 - 6,7 мм), имеет оптические волокна с достаточно свободной длиной (определенной свободной длиной, которая не приводит к повреждению оптического волокна непосредственно при растяжении и сокращении кабеля), которая повышает надежность оптических волокон. Кроме того, настоящее изобретение состоит из превосходной двойной водонепроницаемой структуры, выполненной путем заполнения желеобразным веществом внутреннего объема свободной трубки и пространства между свободной трубкой и канавками алюминиевого стержня. В итоге желеобразное вещество, заполняющее канавки свободной трубки и алюминиевого стержня, выполняет роль демпфера при вибрации кабеля и таким образом улучшает вибрационные характеристики.

Поэтому следует уяснить, что настоящее изобретение не сводится ни к конкретному варианту воплощения, описанному здесь в виде наилучшего способа воплощения настоящего изобретения, и ни к особым вариантам воплощения, приведенным в этом описании, а ограничивается лишь объем притязаний, определенный в прилагаемой формуле изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Волоконно-оптический комбинированный надземный кабель, включающий пластмассовую трубку, в которой размещено оптическое волокно, первое желеобразное вещество, расположенное между оптическим волокном и пластмассовой оболочкой, и многовитковые стальные жилы, выполненные с возможностью защиты кабеля от растягивающих усилий и обеспечения электропроводности, отличающийся тем, что он снабжен, по крайней мере, одной свободной трубкой для введения в нее более одного оптического волокна, алюминиевым стержнем, имеющим, по меньшей мере, одну канавку для введения в нее, по крайней мере, одной свободной трубки, вокруг которого расположены многовитковые стальные жилы, вторым желеобразным веществом, расположенным между свободными трубками и канавками с возможностью крепления свободных трубок и защиты их от воды, и алюминиевым покрытием вокруг стальных жил, выполненным с возможностью защиты стальных жил от окисления и коррозии.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что оптические волокна покрытиы акрилом.

3. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что внутри свободных трубок вводится, по меньшей мере, одно оптическое волокно и заполняется желеобразным веществом типа кремнийорганического соединения.

4. Кабель по п.1, отличающийся тем, что свободные трубки вводятся симметрично в канавки на глубину, превышающую в 6 - 10 раз внешний диаметр алюминиевого стержня.

5. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что второе желеобразное вещество коагулируется под действием ультрафиолетового излучения.

6. Кабель по п.1, отличающийся тем, что алюминиевый стержень имеет круглую форму с внешним диаметром 7 - 11 мм.

7. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что канавки алюминиевого стержня имеют овальную форму.

8. Кабель по п.7, отличающийся тем, что размер канавки больше, чем внешний диаметр свободных трубок на 0,1 - 0,5 мм.

9. Кабель по п.7, отличающийся тем, что внутренняя поверхность канавки представляет собой спираль.

10. Кабель по п.1, отличающийся тем, что стальные жилы, покрытые алюминием, от 12 до 18 раз длиннее внешнего диаметра волоконного оптического составного надземного кабеля по внешней длине.

11. Способ изготовления волоконно-оптического комбинированного надземного кабеля, включающий в себя нанесение вокруг оптического волокна первого желеобразного вещества, покрытие результата пластмассовой оболочкой для защиты от внешнего удара, изготовление алюминиевого стержня, в который затем помещают пластмассовую оболочку с оптическим волокном и первым желеобразным веществом, и закрепление стальных жил вокруг алюминиевого стержня, выполненных с возможностью защиты кабеля и обеспечения электропроводности, отличающийся тем, что перед операцией нанесения вокруг оптического волокна первого желеобразного вещества оптическое волокно покрывают акрилом, затем изготавливают свободную трубку из технической пластмассы и помещают в нее пластмассовую оболочку с результатом и заполняют свободные трубки желеобразным веществом типа кремнийорганического соединения, алюминиевый стержень изготавливают с, по меньшей мере, одной канавкой, вводят свободную трубку с результатом в канавку алюминиевого стержня и осуществляют закрепление свободной трубки вторым желеобразным веществом для водонепроницаемости, перед закреплением стальных жил на алюминиевой трубке покрывают стальные жилы алюминиевой оболочкой для защиты от коррозии и окисления, вызванных внешними факторами.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что на оптические волокна наносят разноцветные номера способом коагуляции при помощи ультрафиолетового излучения.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что свободные трубки изготавливают так, чтобы оптические волокна имели удлинение от 0,1 до 0,3%.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что свободную трубку изготавливают путем смешивания окрашивающего под действием ультрафиолетового вещества и технической пластмассы в пределах от 1 до 5%.

15. Способ по п.11, отличающийся тем, что свободные трубки маркируют маркировочными чернилами.