Исследование влияния конструкций и технологии изготовления на стойкость оптических кабелей для систем передачи информации к воздействию механических нагрузок

• Автор: Овчинников, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.11.14, 05.09.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 211 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

1.1 Прочность и надежность оптических волокон

1.2 Особенности конструирования ОК с точки зрения стойкости к

воздействию механических нагрузок

1.3 Прокладка ОК и способы снижения механических нагрузок на кабель

за счет совершенствования методов и устройств прокладки и монтажа.

1.4 Разработка волоконнооптических систем для управления

движущимися объектами.

1.5 Выводы. Постановка задачи

РАСЧЕТ УГЛА ПОВОРОТА КАБЕЛЯ ВОКРУГ ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ ПРИ ДЕЙСТВИИ РАСТЯГИВАЮЩЕГО УСИЛИЯ. ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ И КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА.
2.1 Расчет угла поворота слоя повива спиральных элементов,
расположенных вокруг упругого сердечника
2.2 Собственная угловая спиральная жесткость.
2.3 Расчет угла поворота закручивания кабеля произвольной
конструкции вокруг его продольной оси.
2.4 Расчет конструкции с двумя слоями спиральных элементов.
2.5 Основные результаты и выводы.
КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ СТОЙКОСТИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК.
3.1 Общие критерии.
3.1.1 Жесткость кабеля при растяжении безразмерная
3.1.2 Относительный запас ее избыток оптического волокна в кабеле.
3.2. Частные критерии
3.2.2 Коэффициент уравновешенности при кручении.
3.3 Основные результаты и выводы.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
4.1 Анализ физических свойств конструктивных элементов ВОС
4.2 Методика и средства испытаний трансверсальноизотропных элементов ОК на воздействие растягивающего усилия,
гидростатического давления и крутящего момента
4.2.1 Определение модуля упругости при гидростатическом
9 сжатии в радиальном направлении.
4.2.2 Определение модуля упругости Б при изгибе в поперечной плоскости для трубок.
4.2.3 Определение модуля сдвига Оц в поперечной плоскости
4.2.4 Определение продольной деформации 8 и угла закручивания ф элементов и образцов ОК при воздействии растягивающего усилия, гидростатического давления и крутящего момента
4.3 Результаты экспериментального исследования механических
характеристик некоторых материалов, применяемых в конструкциях компонентов ВОС
5 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ КАТУШКИ ДЛЯ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОПЕРАТИВНОЙ СВЯЗИ, КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ДВШКУ1ЦИМИСЯ ОБЪЕКТАМИ.
5.1 Основные принципы конструирования системы телеуправления
5.2 Исследование возможности создания катушки без приклеивания
Щ витков
5.3 Результаты работы по созданию безынерционной катушки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Стойкость оптического волокна к внешним механическим и химическим воздействиям по сравнению с голым волоконным световодом значительно увеличилась, хотя и осталась недостаточной для его использования в качестве самостоятельного изделия. В результате появилась лишь возможность использования оптического волокна в производственном процессе, заключающаяся, по существу, в нанесении дополнительных защитных покрытий, обеспечивающих выполнение разносторонних требований, предъявляемых к работе оптического волокна в составе волоконнооптического кабеля. Чаще всего в конструкциях ОК оптическое волокно свободно лежит в полимерной трубке, заполненной водоотталкивающим гелем. В этом случае при воздействии растягивающей нагрузки трубка может растягиваться до определенного значения, не оказывая воздействия на ОБ. Т.к. ОВ, в конструкциях ОК применяют усиливающие элементы стальной трос, стальная проволока или стеклопластиковый пруток . Существует широкий спектр конструктивных исполнений ОК. Внутренний диаметр трубчатой полимерной защитной оболочки больше, чем совокупный диаметр волокон, тем самым создается возможность их свободного перемещения внутри трубки. Волокна обычно длиннее трубки на 0, 0,1 , для защиты ОВ от напряжений в случае натяжения кабеля. При изготовлении полимерной трубчатой защитной оболочки предполагается существенная дополнительная усадка в силу последующей кристаллизации полукристаллических материалов и, как следствие, высокое значение избыточной длины , . В настоящее время при производстве трубчатых оболочек используются исключительно однослойные трубки из полибутилептерефталата ПБТ, так как в данном случае негативный эффект дополнительной усадки существенно уменьшается за счет плотного наматывания на катушку. При производстве на катушку могут возникать внутренние напряжения материала, вызываемые последующей гсристаллизацией, однако данные напряжения в течение короткого времени устраняются вследствие релаксации . При последующем скручивании трубки находятся под нагрузкой, таким образом, и на данной стадии отсутствуют возможности дополнительной усадки. КУ4 К1 необходимо наличие определенной избыточной длины волокна в трубке. Избыточная длина волокна представляет собой разницу между длиной волокна и длиной трубки и служит для компенсации разницы теплового расширения стекловолокна и ПБТ. ИЗО. Защитное полимерное покрытие может быть многослойным нижний слой из материала с низким значением модуля Юнга, а внешнее с высоким значением модуля Юнга. Тогда ОВ называется ОВ в буферном покрытии. С целью повышения плотности упаковки ОВ применяют ленточную технологию. При такой технологии два или более ОВ объединяются в плоскую многоволоконную ленту. Отдельные волокна связаны в одной плоскости параллельно друг другу с одинаковы шагом. В зависимости от типа этой связи различают три типа волоконных лент с пленочным ленточным покрытием, со склеенными волокнами по их смежным боковым поверхностям и имеющие общую оболочку. Вариантом расширения диапазона температурного и механического воздействия явилась намотка нескольких оптических модулей с определнным шагом вокруг силового элемента центрального силового элемента ЦСЭ. В результате чего механическая связь оболочек оптических модулей с центральным силовым элементом препятствует изменению длины оптического модуля при изменении температуры окружающей среды. Вводимый в пространство между оптическими модулями гидрофобный заполнитель ещ более усиливает эту связь. В ряде конструкций в межмодульное пространство вводятся даже клеящие составы . Наиболее типичные варианты сердечников ОК представлены на рис. На допустимый диапазон температурных и механических воздействий на оптический кабель значительное влияние имеет также толщина оболочки, наложенной на сердечник оптического кабеля, и величина обжатия сердечника . Большинство типов оптических кабелей испытывают наибольший стресс от механических воздействий при прокладке кабельной линии, а не в процессе эксплуатации. Рывки, изгибы, закручивания, перемотки, раздавливающие нагрузки вот некоторый спектр воздействий, которые необходимо выдержать оптическому кабелю прежде, чем он начнет выполнять свои функции. Поэтому некоторые исследования направлены на решение данного вопроса . Рис.