Streszczenie: Zalety kabli światłowodowych sprawiają, że ich zastosowanie w dziedzinie komunikacji jest stale poszerzane. Aby dostosować je do różnych środowisk, odpowiednie wzmocnienie jest zazwyczaj dodawane już na etapie projektowania kabla światłowodowego, aby sprostać zróżnicowanym potrzebom. Niniejszy artykuł przedstawia przede wszystkim zalety przędzy z włókna szklanego (tj. przędzy z włókna szklanego) jako wzmocnienia kabli światłowodowych, a także pokrótce omawia strukturę i właściwości kabla światłowodowego wzmocnionego przędzą z włókna szklanego oraz krótko analizuje trudności związane z jej zastosowaniem.
Słowa kluczowe: wzmocnienie, przędza z włókna szklanego
1. Opis tła
Narodziny i rozwój komunikacji światłowodowej to ważna rewolucja w historii telekomunikacji. Zmieniła ona tradycyjny sposób komunikacji, umożliwiając komunikację z dużą prędkością i przepustowością bez jakichkolwiek zakłóceń magnetycznych. Wraz z ciągłym rozwojem światłowodów i technologii komunikacyjnych, technologia światłowodowa uległa znacznemu ulepszeniu. Światłowód, dzięki swoim zaletom, stale poszerza swoje zastosowanie w dziedzinie komunikacji. Obecnie, dzięki szybkiemu rozwojowi i szerokiemu zakresowi zastosowań, światłowód wkroczył w różne obszary komunikacji przewodowej, stając się głównym środkiem komunikacji współczesnej, wywierając coraz większy wpływ na życie społeczne.
2.Zastosowanie większości i rodzajów wzmocnień
Aby dostosować się do różnych środowisk, odpowiednie wzmocnienie jest zwykle dodawane w procesie projektowania kabla lub struktura kabla jest zmieniana w celu spełnienia różnych potrzeb. Wzmocnienie kabla światłowodowego można podzielić na wzmocnienie metalowe i wzmocnienie niemetalowe, głównymi częściami wzmocnienia metalowego są różnej wielkości drut stalowy, taśma aluminiowa itp., części wzmocnienia niemetalowego to głównie FRP, KFRP, taśma wodoodporna, aramid, przędza wiążąca, przędza z włókna szklanego itp. Ze względu na wysoką twardość i wytrzymałość wzmocnienia metalowego, jest ono głównie stosowane w budownictwie i środowisku użytkowym o wysokich wymaganiach dotyczących rozciągania osiowego, takich jak układanie kabli napowietrznych na zewnątrz i rurociągów, bezpośrednie zakopywanie i inne okazje. Części wzmocnienia niemetalowego Ze względu na dużą różnorodność, rola odgrywana przez różne. Ponieważ wzmocnienie niemetalowe jest stosunkowo miękkie, a wytrzymałość na rozciąganie jest mniejsza niż zbrojenia metalowego, może być stosowane wewnątrz, w budynkach, między piętrami lub mocowane do kabli światłowodowych wzmocnionych metalem, gdy istnieje specjalna potrzeba. W niektórych szczególnych środowiskach, takich jak wspomniane wyżej środowisko podatne na gryzonie, wymagane są specjalne wzmocnienia, aby sprostać nie tylko wymaganym naprężeniom osiowym i poprzecznym, ale także dodatkowym cechom, takim jak odporność na gryzienie. Niniejszy artykuł przedstawia zastosowanie przędzy z włókna szklanego jako wzmocnienia w wyciąganym kablu RF, kablu rurowym typu „motyl” oraz kablu zabezpieczającym przed gryzoniami.
3. Przędza z włókna szklanego i jej zalety
Włókno szklane to nowy rodzaj materiałów inżynieryjnych, charakteryzujących się niepalnością, odpornością na korozję, wysoką temperaturę, absorpcją wilgoci, wydłużeniem i innymi doskonałymi właściwościami elektrycznymi, mechanicznymi, chemicznymi i optycznymi, dzięki czemu jest szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Przędza z włókna szklanego dzieli się na dwa rodzaje: przędzę bezskrętną oraz przędzę skręcaną, która jest powszechnie wykorzystywana do produkcji kabli światłowodowych.
Przędza z włókna szklanego stosowana jako wzmocnienie kabli światłowodowych ma następujące zalety:
(1) w wymaganiach wytrzymałości na rozciąganie, zamiast aramidu, stanowią elementy rozciągające kabli światłowodowych, ekonomiczne i wykonalne. Aramid to nowe, zaawansowane technologicznie włókno syntetyczne, charakteryzujące się ultrawysoką wytrzymałością, wysokim modułem sprężystości i odpornością na wysoką temperaturę. Cena aramidu jest wysoka, co z kolei bezpośrednio wpływa na koszt kabla światłowodowego. Przędza z włókna szklanego kosztuje około 1/20 ceny aramidu, a pozostałe wskaźniki wydajności nie różnią się znacząco w porównaniu z aramidem, dlatego przędza z włókna szklanego może być stosowana jako zamiennik aramidu, co jest korzystniejsze ekonomicznie. Porównanie wydajności aramidu i przędzy z włókna szklanego przedstawiono w poniższej tabeli.
Tabela porównawcza wydajności przędzy z włókna aramidowego i szklanego
(2) Przędza z włókna szklanego jest nietoksyczna i nieszkodliwa, niepalna, odporna na korozję, wysoką temperaturę, niskie wydłużenie, stabilna chemicznie i spełnia wymagania dotyczące wydajności kabli optycznych, takie jak dyrektywa RoHS. Przędza z włókna szklanego charakteryzuje się również lepszą odpornością na zużycie i korozję, zachowaniem ciepła i właściwościami izolacyjnymi. Zapewnia to prawidłową pracę kabla światłowodowego w wysokich i niskich temperaturach oraz odporność na trudne warunki. Właściwości izolacyjne chronią kabel światłowodowy przed uderzeniami piorunów i innymi zakłóceniami elektromagnetycznymi, dzięki czemu może być szeroko stosowany w kablach światłowodowych o pełnej dielektrycznej konstrukcji.
(3) Kable światłowodowe wypełnione przędzą z włókna szklanego mogą sprawić, że struktura kabla będzie zwarta, a wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie wzrośnie.
(4) Włókno szklane blokujące wodę to jeden z najlepszych sposobów blokowania wody w kablu światłowodowym. Efekt blokowania wody przez przędzę z włókna szklanego blokującą wodę jest lepszy niż w przypadku włókna aramidowego blokującego wodę, którego współczynnik pęcznienia absorpcyjnego wynosi 160%, podczas gdy przędza z włókna szklanego blokująca wodę ma współczynnik pęcznienia absorpcyjnego wynoszący 200%. Zwiększenie ilości włókna szklanego jeszcze bardziej wzmocni efekt blokowania wody. Jest to sucha struktura blokująca wodę, która nie wymaga wycierania pasty olejowej podczas łączenia, co jest wygodniejsze w budownictwie i bardziej zgodne z wymogami ochrony środowiska.
(5) Przędza z włókna szklanego, jako struktura wzmacniająca kabel światłowodowy, charakteryzuje się dobrą elastycznością, co pozwala wyeliminować wady kabla światłowodowego, który jest zbyt sztywny i trudny do zgięcia ze względu na wzmocnienie, co zapewnia wygodę we wszystkich aspektach produkcji i instalacji. Ma ona niewielki wpływ na właściwości gięcia kabla światłowodowego, a promień gięcia może być nawet dziesięciokrotnie większy od średnicy zewnętrznej kabla, co jest bardziej odpowiednie w przypadku złożonych warunków układania.
(6) Gęstość włókien szklanych wynosi 2,5 g/cm3, a kabel światłowodowy wzmocniony włóknami szklanymi jest lekki, co zmniejsza koszty transportu.
(7) Przędza z włókna szklanego ma również dobre właściwości przeciwgryzoniowe. Na wielu polach uprawnych i w górach Chin roślinność sprzyja rozwojowi gryzoni, a specyficzny zapach zawarty w plastikowej osłonie kabla światłowodowego przyciąga gryzonie i zachęca je do gryzienia. W związku z tym linia kablowa często pada ofiarą ugryzień gryzoni, co wpływa na jakość komunikacji, a w poważnych przypadkach może nawet doprowadzić do przerwania działania magistrali komunikacyjnej i spowodować znaczne straty społeczne. Zalety i wady konwencjonalnych metod ochrony przed gryzoniami oraz ochrony przed gryzoniami z wykorzystaniem przędzy z włókna szklanego zostały porównane w poniższej tabeli.
6. Wnioski
Podsumowując, przędza z włókna szklanego nie tylko charakteryzuje się doskonałą wydajnością, ale także niską ceną, co z pewnością przyczyni się do jej coraz powszechniejszego stosowania jako wzmocnienia kabli światłowodowych, obniżenia kosztów produkcji producentów kabli światłowodowych i lepszego zaspokojenia zróżnicowanych potrzeb klientów krajowych i zagranicznych.
Czas publikacji: 09.07.2022