Кабели для внутренней прокладки.

Межэтажная и поэтажная разводка внутри зданий осуществляется внутриобъектовым оптическим кабелем, отличающимся от кабеля внешней прокладки повышенной гибкостью и улучшенными массогабаритными показателями за счет использования в конструкции облегченных упрочняющих покрытий, а также отсутствием элементов защиты от влаги. Световоды в кабелях этого класса снабжаются буферным покрытием 0,9 мм, которое позволяет осуществлять непосредственную установку коннекторов (рис. 3.46). Некоторое увеличение затухания, вызываемое оболочкой ПЗО (tight buffer), не имеет принципиального значения из-за небольших длин кабельных трасс в пределах объектов и зданий. Максимальное число волокон серийных внутриобъектовых кабелей, как правило, не превышает 12.

Рис.3.46. Конструкция одно- и двухволоконного оптического кабеля:

1-оптическое волокно; 2-плотное защитное покрытие; 3-арамидные нити;

4-защитная оболочка; 5-миникабель; 6-общий защитный шланг

В случае необходимости создания внутриобъектовых кабелей с большим числом волокон применяют конструкцию, аналогичную кабелям внешней прокладки. Вокруг центрального силового элемента укладывают несколько (в большинстве случаев шесть, реже двенадцать) обычных микро- или миникабелей и полученный сердечник закрывают сверху общей защитной оболочкой. Для получения в рассматриваемой структуре более мелкого дискрета по числу волокон, некоторые из таких модулей могут заменяться упрочняющими прутками.

Кабели такой конструкции обычно изготавливаются на заказ.

Основными элементами конструкции любого кабеля внутренней прокладки являются:

• оптическое волокно в первичном защитном покрытии;

• вторичное плотное или полуплотное полимерное защитное покрытие внутри которого располагается оптическое волокно;

• силовой элемент: центральный (стеклопластиковый стержень или пучок высоко-

прочных арамидных нитей типа кевлар или тварон) или внешний — один или не-

сколько повивов высокопрочных арамидных нитей;

• защитные покровы.

Значительное влияние на характеристики ОВ оказывает конструкция защитного полимерного покрытия. Плотное защитное покрытие более устойчиво к ударам и воздействию раздавливающих нагрузок без повреждения оптического волокна [13]. Такая конструкция обладает высокой гибкостью, возможностью изгиба с небольшим радиусом, однако не предохраняет волокно от напряжений при изменении температуры. В помещениях колебания температур минимальны, а высокая гибкость конструкции желательна для поворотов на стенах.

Полуплотное защитное покрытие разработано на основе комбинации основных принципов построения ОВ в полой оболочке и ОВ в плотном защитном покрытии. Пространство между покрытием ОВ и твердой защитной оболочкой уменьшено настолько, что световод располагается в скользящем слое с радиальным зазором от 50 до 100 мкм. Наружный размер волокна в полуплотном защитном покрытии 0,9 мм, что значительно экономичнее по сравнению с полой оболочкой, имеющей диаметр от 1,4 мм до 3,5 мм. Характеристики растяжения ОВ в полуплотном защитном покрытии и ОВ в плотном защитном покрытии одинаковые [36].

Силовые элементы кабеля для внутренней прокладки предохраняют оптическое волокно от нежелательных механических нагрузок, вследствие которых могут возникнуть нежелательные изменения характеристик ОВ. Превышение нормальных нагрузок на этот кабель приводит ОВ к растяжению. Уровни механического напряжения могут вызывать потери на микроизгибах, что приводит к увеличению затухания и возможным эффектам усталости. Запас по растяжению у кабелей небольшой до момента обрыва волокна, поэтому силовые элементы должны обладать низкой степенью растяжения при ожидаемых растягивающих нагрузках. Во время и после инсталляции силовые элементы выдерживают усилия натяжения, приложенные к кабелю, и предохраняют волокно от разрушения.

Наружные защитные покрытия защищают кабель внутренней прокладки от атмосферных явлений, воздействия озона, кислот, растворителей, химических веществ и т.п. Выбор защитного покрытия определяется степенью устойчивости к воздействиям и стоимостью. Иногда используют несколько слоев оболочки. Защитные покрытия изготавливаются преимущественно из полимерных материалов, таких как полиэтилен, ПВХ и фторопласт.

Для кабелей внутренней прокладки предъявляются комплексные требования по пожаробезопасности, включающие не только нераспространение пламени, но и пониженное выделение дыма, токсичных и коррозионно-активных продуктов горения. В некоторых конструкциях кабелей в качестве материала для защитных покрытий применяют полиуретан. Этот материал обладает отличной стойкостью к воздействию озона, кислорода, нефтепродуктов и химических веществ. Некоторые виды полиуретана являются огнестойкими. Полиуретан довольно жесткий трудноснашиваемый материал. Он отлично сохраняет геометрическую форму, что делает его в некоторых случаях идеальным защитным покрытием для кабеля.

Существуют три основных типа кабелей внутренней прокладки:

• пэтч-кордовый кабель (patch-cord) или миникабель с одним или двумя оптическими волокнами;

• многоволоконный распределительный (distribution) кабель для монтажа внутри зданий;

• композитивный многоволоконный (breakout или fan-out).

Пэтч-кордовый волоконно-оптический кабель или миникабель имеет три основных типа конструкции — одноволоконную (simplex), двухволоконную без оболочки (zip-cord) и двухволоконную в оболочке (duplex). Конструкции выше названных кабелей представлены на рис. 3.46.

Основным назначением миникабелей является: изготовление соединительных шнуров; создание кабельной разводки в технических помещениях локальных сетей; формирование горизонтальных магистралей в структурированных кабельных системах с прокладкой в декоративных коробах до рабочего места.

Наружный диаметр одноволоконных миникабелей составляет от 2,4 мм до 3,0 мм. Однако в последнее время появились конструкции с наружным диаметром 1,6 мм (Lucent Technologies) [37].

Для изготовления монтажных шнуров (пигтейлов — от англ. pig-tail), присоединяемым к магистральным кабелям в процессе сборки оконечных распределительных устройств, используется одинарное волокно в буферном покрытии 900 мкм. Такую конструкцию называют микрокабелем (рис. 3.46).

Многоволоконные распределительные кабели содержат более двух волокон (число волокон должно быть кратно двум) и построены на основе обычной буферной конструкции (микрокабеля) 900 мкм. Микрокабели могут быть скручены между собой или вокруг центрального силового элемента. Скрутка обеспечивает безопасную деформацию кабеля при изгибе. Поверх скрученных микрокабелей накладывается слой арамидных нитей и защитное покрытие (рис. 3.47 а).

Некоторые конструкции такого типа кабелей предусматривают скрутку микрокабелей (с количеством волокон от 16 до 72) в несколько жгутов (Superior cable LTD) с числом жгутов от 4 до 12, каждый из которых обматывается арамидными нитями и заключается в оболочку [38]. Несколько таких жгутов объединяются в один или несколько повивов и покрываются одним общим шлангом (рис. 3.47 б). Световоды каждого жгута различаются цветом оболочки, что позволяет легко находить нужный, особенно, при большой длине кабеля и избегать ошибок при соединении. Такие кабели применяются для разводки сигнала по разным помещениям.

Распределительные кабели позволяют устанавливать коннекторы непосредственно на волокна с плотным буфером. При этом следует выбирать тип коннектора и его размеры, предназначенные только для волокон с плотным буфером.

Композитивные кабели — это многоволоконные кабели для оконечной разводки. Так как каждое отдельное его волокно в буферном покрытии обмотано арамидными нитями и заключено в защитную оболочку, и представляет собой отдельный кабель, то его концы могут прокладываться самостоятельно и присоединяться к тому оборудованию, для которого предназначается передаваемый сигнал, т.е. они используются для передачи сигнала непосредственно, без использования панелей соединения (рис. 3.48). В этих кабелях применяется цветовая маркировка волокон в буферном покрытии для облегчения поиска требуемого ОВ.

Из-за необходимости использования более мощных защитных покрытий и арамидных нитей эти кабели, как правило, тяжелее и имеют большие размеры, чем распределительные кабели с тем же количеством оптических волокон. Они полностью соответствуют требованиям пожаробезопасности и могут использоваться как в помещениях, так и для внешней прокладки в защищенных каналах.

В зависимости от условий прокладки все вышеперечисленные кабели можно разделить на кабели скрытой проводки (plenum), используемые при организации горизонтальных участков структурированных кабельных систем; кабели вертикальной прокладки или кабели снижения (riser) для вертикальных магистралей.

Прокладка кабеля в обычной оболочке недопустима. Такой кабель должен прокладываться в пожаробезопасном кабелепроводе, или должен быть обмотан негорючим или недымящим материалом. Поэтому выделяют особый тип кабелей — кабели скрытой проводки или plenum cable, оболочка которых выполняется из негорючего или малогорючего пластика. При наличии особо жестких требований используют кабели с защитным покрытием типа LSF0H (low smoke and fume and zero halogen — низкая способность к горению и дымогазообразованию), при термическом разложении которого не выделяются ядовитые вещества. Кабели скрытой проводки прокладываются в пространствах между стенами, под фальшполом и над фальшпотолком. Здесь размещают кабели питания, телефонные кабели и кабели для передачи данных. Однако при пожаре именно через эти пространства огонь распространяется по зданию.

Кабели вертикальной прокладки или кабели снижения — кабели, которые прокладываются между этажами здания. Они не должны служить путем распространения огня по зданию.

Рабочая температура внутриобъектовых кабелей лежит в диапазоне от – 20^oС до +70^oС. Некоторые конструкции кабелей могут нормально функционировать в температурном диапазоне от -40^оС до +85^оС. Такие конструкции можно применить для внешней прокладки на линиях небольшой протяженности при условии обеспечения защиты от попадания влаги (обычно в защитных трубах).

Подавляющее большинство внутриобъектовых кабелей имеют многомодовые световоды. Одномодовые внутриобъектовые кабели применяют в ограниченном объеме главным образом для соединения входного коммутационного распределительного устройства кабеля внешней подсистемы с полкой или муфтой административной точки. Конструктивно такие кабели не отличаются от многомодовых.

Комбинированные кабели некоторые фирмы производят для внутриобъектовой прокладки. В конструкциях таких кабелей предусматриваются две или три скрепленные друг с другом конструкции кабелей разного назначения. В первой укладываются два или четыре световода, две другие содержат 4-парный элемент витой пары категории 5 (рис. 3.49).

В табл. 3.23, составленной на основе фирменных каталогов Lucent Technologies, Superior cable, Optical Cable Corporation, Corning, Eriсsson, Brugg Telecom, Alcatel, «Электропровод», «Оптэл» и ряда других источников, приведены параметры кабелей внутренней прокладки, их предельные значения, обеспечиваемые производителями [37 — 45].

На основании анализа конструкций можно сделать следующие выводы: все кабели внутренней прокладки выполнены, в основном, с одномодовым стандартным ОВ, одномодовым ОВ с ненулевой смещенной дисперсией, одномодовым ОВ с депресированной и согласованной оболочкой, а также многомодовыми ОВ с диаметрами сердцевины 50 мкм и 62,5 мкм в плотной или полуплотной защитной оболочке диаметром 0,9 мм и 1,1 мм. В качестве силового элемента кабелей внутренней прокладки используются арамидные нити, а в некоторых конструкциях стеклопластиковый стержень и стальной трос. В качестве материалов для защитных покрытий кабелей внутренней прокладки используются ПВХ, ПЭ, ПУ, безгалогенные и малодымящие материалы. Наружные диаметры кабелей внутренней прокладки находятся в пределах от 1,6 мм до 18 мм при количестве волокон от 1 до 12. Коэффициент затухания, коэффициент хроматической дисперсии, коэффициент широкополосности соответствует IЕС 60793-2 и рекомендациям ITU TG.651, ITU — TG.652, ITU-TG.655. Рабочие температуры находится в диапазоне от – 20^oС до +70^oС. Некоторые конструкции могут нормально функционировать при температуре от 10^oС до +85^oС. Диапазон растягивающих нагрузок для кабелей с количеством волокон от 1 до 24 составляет 200...5000 Н. Раздавливающие нагрузки, которые способны выдерживать кабели внутренней прокладки, составляют 300...3000 Н/см. Минимальный короткосрочный радиус изгиба — не менее 10 номинальных диаметров кабеля.

Оптические шнуры и кабели для специальных целей согласно [13] в виде цилиндрической пружины изготовляют из одноволоконного ОК (рис. 3.50). Длина ОК составляет 3 м, диаметр 5 мм, внешний диаметр спирали 20 мм, масса 3 м кабеля с неметаллическими соединителями 70 г, с металлическими соединителями 90 г. ОК выдерживает до 100000 циклов продольных растяжений-сжатий цилиндрической пружины без ухудшения оптических характеристик. Кабели можно применять в робототехнике, для ЭВМ, телефонии, соединения с подвижными устройствами (графопостроители, устройства лазерной резки и пр.).

К конструкциям специальных ОК предъявляются весьма жесткие требования: минимальные геометрические размеры, высокая гибкость и устойчивость к многочисленным операциям разматывания и сматывания, возможность эксплуатации при значительных изменениях температуры. Растягивающие усилия могут достигать (2,5 ... 3,0) кН при длине кабеля до 10 км. Поставленные задачи

решаются путем введения дополнительных армирующих элементов.

В качестве примера на рис. 3.51 показаны конструкции специальных ОК фирмы «Хелкама» (Финляндия) и фирмы Condugel (Бразилия) [32].

Рис. 3.51. Конструкция специальных ОК:

1-ОВ с полимерным защитным покрытием; 2-армирующие высокопрочные

синтетические нити; 3-пластмассовая оболочка; 4-силовой элемент (стеклово-

локно); 5-защитный шланг из поливинилхлорида

Таблица 3.23. Параметры кабелей внутренней прокладки

Таблица 3.23 (окончание)

Примечание.ООВ – одномодовое оптическое волокно; МОВ – многомодовое оптическое волокно; ПВХ – поливинилхлорид; LSOH – low smoke zero halogen; FRNC–flame retardant non corrosive; ПЭ – полиэтилен; ПУ – полиуретан; НГ – негорючий материал; АН – арамидные нити; н/д – нет данных; СП – стеклопластик; СТ – стальной трос; ГФ–бронь из гофрированной ленты; d_к – диаметр кабеля

ГЛАВА 4.