CN100347793C - 具有直线集合体结构的松套管光缆 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种具有非绞合结构的松套管光缆，其包括：抗张强度件，其纵向延伸并具有偏离该光缆的中心的中心轴；松套管光纤单元，其具有塑料管和容纳在塑料管内的填充物中的光纤，该松套管光纤单元不需要相对抗张强度件扭绞地纵向延伸；以及光缆涂覆层，其用于包覆抗张强度件和松套管光纤单元直线集合成的集合体。通过适当地选择该抗张强度件和该松套管光纤单元的几何参数，该集合体的质量中心位于该抗张强度件内，并且在预定弯曲半径下光纤的最大延伸系数限制在预定范围内。

Description

具有直线集合体结构的松套管光缆

技术领域

本发明涉及一种松套管光缆，尤其涉及一种具有非绞合结构的松套管光缆，其不具有用于保持光缆的原始形状的填入物，并且不需要扭绞光缆的抗张强度件的外圆周上的松套管。

背景技术

根据光缆芯的结构，光纤通常分为松套管光缆和带槽式(ribbon slot)光缆。其中，松套管光缆构造成使得多个光纤单元围绕位于光缆中心的抗张强度件(tensile strength member)绞合，在所述多个光纤单元中，所需数量的光纤与充胶混合物(jelly compound)一起安装于塑料管中(下文称作“松套管光纤单元”)。此时，多个松套管光纤单元以螺旋线或SZ股的形式围绕抗张强度件绞合，以便当光缆安装或围绕缆盘(drum)设置时，使由光缆的弯曲引起的光纤的应力(stress)最小化。

更具体地，参考图1，传统的松套管光缆10包括：抗张强度件20，用于当光缆10围绕缆盘设置或者安装于建筑物内或建筑物外时，最小化施加到光缆10的各种应力；多个松套管光纤单元30，其以螺旋线或SZ方法围绕抗张强度件20纵向绞合；光缆涂覆层50，其用于包覆该抗张强度件20和光纤单元30的集合体(aggregation)，并且用于保护光缆10中的光纤40不受在安装光缆时的外力(如侧压或拉动)、在光缆安装后的外力(如物件掉落、由于物件产生的压缩破坏)、以及外部环境(如水渗入)的影响；以及填充物60，其用于填充光缆涂覆层50内除松套管光纤单元30以外的空间。

然而，当具有图1所示结构的松套管光缆10中需要较少数量的松套管光纤单元30时，在光缆涂覆层50中的剩余空间由填入物(inclusion)代替，以便通过将光缆10保持为其原始形状而将应力集中在抗张强度件20上，并通过将松套管光纤单元30的螺旋线或SZ股保持在抗张强度件20的周围而最小化光纤的应力。

例如，图2显示了1+6结构的光缆，其中6个松套管光纤单元30应当绞合于一个抗张强度件20的周围。然而，如果仅需要两个光纤单元30，则其余的四个松套管光纤单元由填入物70代替。

然而，如果由于松套管光缆10中松套管光纤单元30的所需数量少而通过用图2所示的填入物70代替不需要的松套管光纤单元30来制造光缆，则需要用于保持松套管光纤单元30和填入物70以螺旋线或SZ扭绞围绕抗张强度件20的工序。此外，由于填入物使光缆的直径和重量没有降低，因此，用于制造、运输和安装光缆的成本增加了。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的问题，因此，本发明的目的在于提供一种具有非绞合结构的松套管光缆，其可以不需要插入不必要的填入物，松套管光纤单元围绕抗张强度件不以螺旋线或SZ扭绞，而能够将张应力集中在抗张强度件上，并能够使由于光缆弯曲引起的光缆的应力最小化。

在本发明的一个方案中，提供了一种具有非绞合结构的松套管光缆，其包括：抗张强度件，其纵向延伸并具有偏离该光缆的中心的中心轴；松套管光纤单元，其具有塑料管和容纳在塑料管内的填充物中的光纤，该松套管光纤单元不需要相对抗张强度件扭绞地纵向延伸；以及光缆涂覆层，其用于包覆集合体，抗张强度件和松套管光纤单元直线集合在该集合体中；其中，该未绞合的结构的质量中心位于该抗张强度件内。

在本发明中，适当地选择该抗张强度件和该松套管光纤单元的几何参数和属性，使得该集合体的质量中心位于该抗张强度件内。

在本发明中，在该集合体具有一个抗张强度件和一个松套管光纤单元的情况下，该抗张强度件和该光纤单元可具有满足如下公式1的几何参数：

公式1

$2a<\frac{a^3{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2(1+2a)}{a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2}<2(a+1)$

其中，a是该松套管光纤单元的半径和该抗张强度件的半径之比；ρ₁和ρ₂分别是该松套管光纤单元和该抗张强度件的密度；以及γ是松套管的厚度和松套管的半径之比，并且在0＜γ＜0.5的范围内。

在该集合体具有一个抗张强度件和两个松套管光纤单元的情况下，所述松套管光纤单元具有相同的几何参数和属性，并且该抗张强度件和所述光纤单元可具有满足如下公式2的几何参数：

公式2

$(a-1+\sqrt{2a+1})<\frac{2a^3{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)+{\mathrm{\&rho;}}_2(a+\sqrt{1+2a})}{{\mathrm{\&rho;}}_2+2a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)}<(a+1+\sqrt{2a+1})$

其中，a是该松套管光纤单元的半径和该抗张强度件的半径之比；ρ₁和ρ₂分别是该松套管光纤单元和该抗张强度件的密度；以及γ是松套管的厚度和松套管的半径之比，并且在0＜γ＜0.5的范围内。

在本发明中，重要的是在安装光缆时通过调整抗张强度件和松套管光纤单元的几何参数，不影响光纤的延伸可靠性。

通常，在安装光缆的过程中，当光缆的最大弯曲半径大于光缆直径的20倍并且光纤的最大延伸系数不大于0.3％时，光纤的延伸可靠性不受影响。

因此，在具有松套管光纤单元的本发明中，在光缆的最大弯曲半径(等于光缆直径的20倍)下、光纤的最大延伸系数不大于0.3％时，即使不以螺旋线或SZ围绕该抗张强度件扭绞该松套管光纤单元，也可以确保光纤的延伸可靠性。

因此，具有1-2结构或1+1结构的松套管光缆选择抗张强度件和松套管光纤单元的几何参数，以满足如下公式3，使得当光缆的最大弯曲半径是光缆直径的20倍时，光纤的最大延伸系数可被限制为不大于0.3％。

公式3

$\frac{R-r+t+\frac{d}{2}}{40(R+r)}\&le;0.003$

其中，R和r分别是该抗张强度件和该松套管光纤单元的半径，t是该松套管的厚度；以及d是插入到松套管光纤单元的光纤的直径，其中，所用光纤的数量是一个或多个。在使用多个光纤时，使用如下公式计算d：

在本发明中，安装于松套管光纤单元中的光纤优选安装于具有0～0.2％的EFL(光纤余长)的塑料管中。

此外，本发明的松套管光缆还可包括用于将该集合体沿纵向结合的结合件，和用于防止水渗入的填充物，该填充物介于该光缆涂覆层和该集合体之间。

附图说明

通过以下结合附图对实施例的描述，本发明的其他目的和方案将变得明显，在附图中：

图1是示出根据现有技术的松套管光缆的剖视图；

图2是示出根据现有技术的填入物插入其中的松套管光缆的剖视图；

图3是示出根据本发明的实施例的1+2结构的松套管光缆的剖视图；

图4是示出根据本发明的实施例的1+1结构的松套管光缆的剖视图；

图5是在X-Y坐标系下示出根据本发明的实施例的以未绞合结构集合的1+2结构的集合体的剖视图；

图6是在X-Y坐标系下示出根据本发明的实施例的以未绞合结构集合的1+1结构的集合体的剖视图；

图7a是根据本发明的实施例的用于计算几何参数条件来将光纤的延伸限制在1+1结构的松套管光缆中的一定范围内的示意图；

图7b是根据本发明的实施例的用于计算光纤在1+1结构的松套管光缆中的松套管内的移动距离的示意图；以及

图8是根据本发明的实施例的用于计算几何参数条件来将光纤的延伸限制在1+2结构的松套管光缆中的一定范围内的示意图。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明。首先，说明书及权利要求书中使用的术语应被解释为不限于一般或字典意义，而是在允许发明人适当定义术语的概念来以最佳方式说明他/她的发明的基础上，包括与本发明的技术方案相应的意义和概念。因此，说明书所述及附图所示的结构只是本发明的优选实施例，而未示出本发明的所有技术方案。因此应当理解：可以作出各种等效和改型来代替它们。

图3和图4是示出根据本发明的实施例的分别具有1+2结构和1+1结构的松套管光缆的剖视图。这里，“1+2结构”是指一个抗张强度件和两个松套管光纤单元集合的结构；而“1+1结构”是指一个抗张强度件和一个松套管光纤单元集合的结构。

参考图3和图4，根据本发明的实施例的松套管光缆A或B包括：抗张强度件80，其沿纵向(或Z向)延伸并具有偏离光缆A或B的中心的中心轴；至少一个松套管光纤单元90，其沿纵向(或Z向)延伸，不以螺旋线或SZ围绕抗张强度件80扭绞；结合件(binder)110a或110b，其用于结合集合体100a或100b，使得抗张强度件80和松套管光纤单元90以非绞合结构在其内集合；光缆涂覆层120，其用于包封通过结合件110a或110b结合的非绞合结构100a或100b；以及填充物130，其介于集合体100a或100b与光缆涂覆层120之间。

在本发明的实施例中，松套管光纤单元90构造成使得预定数量的光纤140容纳于填充在塑料管中的填充物150内，以防止水渗入。在该实施例中，用于防止水渗入的填充物150优选可采用充胶混合物或硅油，但并不局限于此。然而，用于防止水渗入的填充物150应当确保光纤140能够在塑料管中移动。

在松套管光纤单元90中，光纤140优选是安装于具有0.0～0.2％的EFL(光纤余长，Excess Fiber Length)的塑料管中。在这种情况下，虽然松套管光纤单元90变形至某种程度，但合力未作用于光纤140上，由此防止了由外部压力造成的光信号损失。

根据本发明的实施例的光缆A或B基本上不具有任何不必要的填入物，因此，抗张强度件80的中心轴和光缆的质量中心与光缆A或B的中心轴不相关。然而，通过选择抗张强度件80和松套管光纤单元90的几何参数以满足下面将描述的预定条件，根据本发明的光缆A或B构造成使得光缆A或B的质量中心限制于抗张强度件80内。下面也将描述使用抗张强度件80和松套管光纤单元90的属性更具体地确定几何参数条件。如上所述，如果通过给几何参数赋予条件来将光缆A或B的质量中心限制于抗张强度件80内，则施加给光缆A或B的力的施加点可集中在抗张强度件80上，由此使得对容纳于松套管光纤单元90内的光纤的影响最小化。

此外，由于根据本发明的实施例的光缆A和B具有非绞合结构，因此松套管光纤单元90不以螺旋线或SZ扭绞。在这种情况下，当光缆A或B安装或围绕缆盘设置时，可能引起容纳于松套管光纤单元90中的光纤140的应力，并由此损害光纤140的特性。为了解决此问题，在本发明的实施例中，给抗张强度件80和松套管光纤单元90的几何参数赋予预定的条件，使得光纤140的最大延伸系数可以不大于0.3％，这通常是确保光缆A或B的延伸可靠性所需要的，即使光缆A或B弯曲而具有高达光缆直径20倍的半径、即光缆A或B通常所需要的最大弯曲半径。这些几何参数将在下面参考图7a、图7b和图8详细描述。

在本发明的实施例中，抗张强度件80可以使用凯夫拉尔芳族聚酸胺纱(Kevlar aramid yarn)、环氧玻璃纤维棒、FRP(玻璃纤维增强塑料)、高强度纤维、钢或钢丝。然而，本发明不局限于这些示例。

在本发明的实施例中，光缆涂覆层120可以具有一种三层结构，该三层结构具有带层(taping layer)120a、由层压铝带(laminated aluminum tape)制成的防潮层120b以及由聚乙烯制成的外鞘层120c。此外，填充物130可采用充胶混合物。然而，对于该领域的技术人员来说，很明显光缆涂覆层120的构造和填充物130的种类可以根据光缆的使用和安装环境而在公知的技术范围内进行各种变化。在某些情况下，填充物130可以不包括于光缆A或B中。

如图3和图4所示，在根据本发明的实施例的光缆A或B中，下面将分别对于具有1+2结构和1+1结构的松套管光缆A和B的每一种情况，详细描述用于将光缆的质量中心限定在抗张强度件80中的几何参数条件。

具有1+2结构的松套管光缆

图5是在X-Y坐标系下示出集合体200的剖视图，在该集合体200中，具有质量m和半径r的第一和第二松套管光纤单元170和180、以及具有质量M和半径R的抗张强度件190以直线结构集合。

在如图5所示的具有1+2结构的松套管光缆中，抗张强度件190的中心坐标C3以及第一和第二松套管光纤单元170和180的每一中心坐标C1、C2可以表示如下：

C1：(r，r)

C2：(3r，r)

$C3:(2r,\sqrt{{(R+r)}^2-r^2}+r)$

当集合体200的质量中心的位置是C_CM(x_CM，y_CM)时，集合体200的质量中心的坐标可以利用上述中心坐标C1、C2、C3计算如下：

$C_{\mathrm{CM}}(x_{\mathrm{CM}},y_{\mathrm{CM}})=\frac{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{m}_i\&CenterDot;r_i}{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{m}_i}$

$x_{\mathrm{CM}}=\frac{\mathrm{mr}+3\mathrm{mr}+2\mathrm{RM}}{M+2m}=\frac{4\mathrm{mr}+2\mathrm{RM}}{M+2M}=2r---\left(1\right)$

$y_{\mathrm{CM}}=\frac{\mathrm{mr}+\mathrm{mr}+M(\sqrt{{(R+r)}^2-r^2}+r)}{M+2m}=\frac{2\mathrm{mr}+M(\sqrt{{(R+r)}^2-r^2}+r)}{M+2m}---\left(2\right)$

另一方面，如果限定了第一和第二松套管光纤单元170和180具有管厚度t，其是管半径r的γ倍，则管厚度t可以表示为γr(但是，0＜γ＜0.5)。在这种情况下，当第一和第二松套管光纤单元170和180具有密度ρ₁，并且抗张强度件190具有密度ρ₂时，质量m和M可以使用r、R、ρ₁、ρ₂表示如下：

m＝r²π(2γ-γ²)ρ₁-----(3)

M＝R²πρ₂-----(4)

如果将关于质量m和M的公式(3)和(4)代入关于质量中心坐标的公式(1)和(2)，并用a·R(r＝a·R)代替r，则质量中心坐标可以整理如下：

x_CM＝2aR-----(5)

$y_{\mathrm{CM}}=\frac{2a^{3}R{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)+{\mathrm{\&rho;}}_2(\mathrm{aR}+\sqrt{1+2a}R)}{{\mathrm{\&rho;}}_2+2a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)}---\left(6\right)$

如果确定集合体200的质量中心位于抗张强度件190中，则光缆的质量中心也限制于抗张强度件190中。由于此原因，集合体200的质量中心坐标应当位于抗张强度件190的边界内。当表示质量中心坐标的公式(5)和(6)满足下面的公式(7)和(8)时，就可以获得此条件。

2r-R＜x_CM＜2r+R-----(7)

$R(a+\sqrt{2a+1})-R<y_{\mathrm{CM}}<R(a+\sqrt{2a+1})+R---\left(8\right)$

如果将公式(5)和(6)代入公式(7)和(8)，并用a·R(r＝a·R)代替r，则公式(7)和(8)可整理如下，之后可以产生几何参数条件：

$R(2a-1)<2\mathrm{aR}<R(2a+1)\&RightArrow;a-\frac{1}{2}<a<a+\frac{1}{2}---(7\text{'})$

$R(a+\sqrt{2a+1})-R<\frac{2a^{3}R{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)+{\mathrm{\&rho;}}_2(\mathrm{aR}+\sqrt{1+2a}R)}{{\mathrm{\&rho;}}_2+2a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)}<R(a+\sqrt{2a+1})+R$

如果除以R，则

$(a-1+\sqrt{2a+1})<\frac{2a^3{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)+{\mathrm{\&rho;}}_2(a+\sqrt{1+2a})}{{\mathrm{\&rho;}}_2+2a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)}<(a+1+\sqrt{2a+1})---\left(8\right)\text{'}$

由于a大于0，因此总是满足公式(7)’。因此，当给出抗张强度件190以及第一和第二松套管光纤单元170和180的密度ρ₁和ρ₂时，通过适当地选择半径比a以及松套管厚度与松套管半径的比γ来满足公式(8)’，根据本发明可以实现将松套管光缆的质量中心限制在抗张强度件190内，其中半径比a是抗张强度件190与松套管光纤单元170和180之间的几何参数。

例如，在抗张强度件190是FRP(玻璃纤维增强塑料：ρ₂是1.7kg/m³)、松套管是PP(聚丙烯：ρ₁是0.88kg/m³)、并且γ＝0.05时，如果几何参数a满足范围0＜a＜2.68，则光缆的质量中心位于抗张强度件190内。此外，如果γ和抗张强度件190的种类与上述条件相同，并且松套管是PBT(聚对苯二甲酸丁二酯：ρ₁＝1.31kg/m³)，那么如果几何参数a满足范围0＜a＜2.23，则光缆的质量中心被限制在抗张强度件190内。

具有1+1结构的松套管光缆

图6是在X-Y坐标系下示出集合体230的剖视图，在该集合体230中，具有质量m和半径r的松套管光纤单元210、以及具有质量M和半径R的抗张强度件220以直线结构集合。

在如图6所示的具有1+1结构的松套管光缆中，松套管光纤单元210的中心坐标C1、抗张强度件220的中心坐标C2可以表示如下：

C1：(r，r)

C2：(r，2r+R)

当集合体230的质量中心的位置是C_CM(x_CM，y_CM)时，集合体230的质量中心的坐标可以利用上述中心坐标C1、C2计算如下：

$C_{\mathrm{CM}}(x_{\mathrm{CM}},y_{\mathrm{CM}})=\frac{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{m}_i\&CenterDot;r_i}{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{m}_i}$

$x_{\mathrm{CM}}=\frac{\mathrm{mr}+\mathrm{Mr}}{M+m}=r---\left(9\right)$

$y_{\mathrm{CM}}=\frac{\mathrm{mr}+M(R+2r)}{M+m}---\left(10\right)$

另一方面，如果限定了松套管光纤单元210具有管厚度t，其是管半径r的γ倍，则管厚度t可以表示为γr(但是，0＜γ＜0.5)。在这种情况下，当松套管光纤单元210具有密度ρ₁、并且抗张强度件220具有密度ρ₂时，质量m和M可以使用r、R、ρ₁、ρ₂表示如下：

m＝r²π(2γ-γ²)ρ₁-----(11)

M＝R²πρ₂-----(12)

如果将关于质量m和M的公式(11)和(12)代入关于质量中心坐标的公式(9)和(10)，并用a·R(r＝a·R)代替r，则质量中心坐标可以整理如下：

x_CM＝2aR-----(13)

$y_{\mathrm{CM}}=\frac{a^{3}R{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-R{\mathrm{\&rho;}}_2(1+2a)}{a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2}---\left(14\right)$

如果确定集合体230的质量中心位于抗张强度件220中，则光缆的质量中心也限制于抗张强度件220中。由于此原因，集合体230的质量中心坐标应当位于抗张强度件220的边界内。当表示质量中心坐标的公式(13)和(14)满足下面的公式(15)和(16)时，可以获得此条件。

r-R＜x_CM＜r+R-----(15)

2aR＜y_CM＜2(a+1)R-----(16)

如果将公式(13)和(14)代入公式(15)和(16)，并用a·R (r＝a·R)代替r，则公式(15)和(16)可整理如下，之后可以产生几何参数条件：

$R(a-1)<\mathrm{aR}<R(a+1)\&RightArrow;a-1<a<a+1---\left(15\right)\text{'}$

$2\mathrm{aR}<\frac{a^{3}R{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-R{\mathrm{\&rho;}}_2(1+2a)}{a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2}<2(a+1)R$

如果除以R，则

$2a<\frac{a^3{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2(1+2a)}{a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2}<2(a+1)---\left(16\right)\text{'}$

由于a大于0，因此总是满足公式(15)’。因此，当给出抗张强度件松套管光纤单元210和抗张强度件220的密度ρ₁和ρ₂时，通过适当地选择半径比a以及松套管厚度与松套管半径的比γ来满足公式(16)’，根据本发明可以实现将松套管光缆的质量中心限制在抗张强度件220内，其中半径比a是抗张强度件220和松套管光纤单元210之间的几何参数。

例如，在抗张强度件是FRP(玻璃纤维增强塑料：ρ₂是1.7kg/m³)、松套管是PP(聚丙烯：ρ₁是0.88kg/m³)、并且γ＝0.05时，如果几何参数a满足范围0＜a＜2.71，则光缆的质量中心位于抗张强度件220内。此外，如果γ和抗张强度件220的种类与上述条件相同，并且松套管是PBT(聚对苯二甲酸丁二酯：ρ₁＝1.31kg/m³)，那么如果几何参数a满足范围0＜a＜2.37，则光缆的质量中心被限制在抗张强度件内。

上文描述了具有1+2结构和1+1结构的松套管光缆的实施例，其中，未绞合结构的质量中心位于抗张强度件内。然而，对于本领域的技术人员来说，很明显本发明的技术方案也可以应用到具有诸如1+3结构或1+4结构的其它松套管光缆中，并不局限于这些情况。

另一方面，如上所述，本发明的光缆不具有松套管光纤单元以螺旋线或SZ围绕抗张强度件扭绞的集合体结构。因此，当光缆安装或围绕缆盘设置时，可能由于光缆弯曲引起施加到松套管光纤单元的光纤的应力，这可能会损害光纤的特性。为了解决此问题，本发明的实施例给抗张强度件和松套管光纤单元的几何参数赋予预定的条件，使得光纤的最大延伸系数可以不超过0.3％，这通常是确保光缆的延伸可靠性所需要的，即使光缆弯曲而具有高达光缆直径20倍的半径、即光缆通常需要的最大弯曲半径。

对于根据本发明的松套管光缆，满足在最大弯曲半径的延伸条件所需的几何参数条件可以计算如下。

参考图7a，在根据本发明的具有1+1结构的松套管光缆240中，应当满足下面的公式(17)，以便当最大弯曲半径为20D时，使光缆240的最大延伸系数不大于0.3％。

$\mathrm{\&Delta;L}=\frac{L_{\mathrm{bending}}-L_{\mathrm{initial}}}{L_{\mathrm{initial}}}\&le;0.003---\left(17\right)$

这里，L_bending是当最大弯曲半径是20D时安装于光缆240的松套管内的光纤270的长度，L_initiai是光缆240本身的长度。因此，L_bending和L_initial可以利用如下公式(18)和(19)表示：

L_bending＝2(20D+1/2D-r)π←D＝2(R+r)

        ＝2(40(R+r)+R)π-----(18)

L_initial＝2(20D)π←D＝2(R+r)

        ＝80(R+r)π-----(19)

然而，如上所述，由于光纤270安装成在松套管内自由移动，因此其可以在松套管内的(r-d)/(2-t)大的空间内移动，如图7b所示。因此，上述公式(18)变为下面的公式(18)’。这里，d是光纤的直径，t是松套管的厚度。

L_bending＝2(40(R+r)+R-‘光纤的可移动距离’)π

        ＝2(40(R+r)+R-(r-t-d/2))π------------------(18)’

如果将公式(18)’和(19)代入公式(17)，计算当光缆240的最大弯曲半径是20D时用于保持光纤270的最大延伸系数不大于0.3％的抗张强度件250和松套管光纤单元260的几何参数条件，如下面的公式(20)。

$\frac{R-r+t+\frac{d}{2}}{40(R+r)}\&le;0.003---\left(20\right)$

如果通过选择抗张强度件250和松套管光纤单元260的几何参数以满足上述条件来实现本发明的松套管光缆，则在不以螺旋线或SZ围绕抗张强度件250扭绞松套管的情况下，通过弯曲而施加到光纤上的应力也可以被最小化。

参考图8，当最大弯曲半径是20D时，根据本发明的具有1+2结构的松套管光缆(O₁-O₃-O₃)用2πr₍₁₊₂₎作为L_bending值。如果松套管光纤单元290和抗张强度件280的半径分别与[1+1结构(O₁-O₂)]和[1+2结构(O₁-O₃-O₃)]相同，则1+1结构的松套管光缆用2πr₍₁₊₁₎作为L_bending值。然而，由于r₍₁₊₂₎小于r₍₁₊₁₎，所以1+2结构的松套管光缆的L_bending值小于1+1结构的松套管光缆的L_bending值。因此，如果松套管光缆的抗张强度件280和松套管光纤单元290的几何参数满足上述公式(20)，那么当最大弯曲半径是20D时，即使在1+2结构的松套管光缆中，光纤的最大延伸系数也被自动限制在0.3％以内。使用下面的公式(21)可对此更清楚地理解。

$\frac{L_{\mathrm{bending}(1+2)}-L_{\mathrm{initial}(1+2)}}{L_{\mathrm{initial}(1+2)}}\&le;\frac{L_{\mathrm{bending}(1+1)}-L_{\mathrm{initial}(1+1)}}{L_{\mathrm{initial}(1+1)}}\&le;0.003---\left(21\right)$

其中：L_bending(1+2)≤L_bending(1+1)，L_initial(1+2)＝L_initial(1+1)

如上所述，如果选择在具有1+2结构的松套管光缆中的抗张强度件280和松套管光纤单元290的几何参数以满足公式(20)，则在不以螺旋线或SZ围绕抗张强度件280扭绞松套管的情况下，通过弯曲而引起的光纤上的应力也可以被最小化。

如上所述，通过给抗张强度件和松套管光纤单元的几何参数赋予预定条件可以达到本发明的目的，使得在安装光缆时可以确保光纤的延伸可靠性。在更优选的示例中，通过使用插入到松套管光纤单元中的具有0.0～0.2％的EFL(光纤余长)的光纤，光纤的延伸可靠性可以进一步提高。

已经详细描述了本发明。但是，应当理解：示出本发明优选实施例的详细描述和具体示例仅作为说明给出，在本发明精神和范围内的各种变化和改型通过此详细描述对于本领域技术人员将变得显而易见。

工业实用性

根据本发明的一个方案，通过调整抗张强度件和松套管光纤单元的几何参数，使得光缆的质量中心被限制在抗张强度件内，能够最小化施加到光缆上的应力。此外，通过在光缆的最大弯曲半径下将光纤的最大延伸系数限制在预定范围内，不以螺旋线或SZ扭绞松套管也可以使包含于光缆内的光纤上施加的应力最小化。

根据本发明的另一方案，由于松套管光纤单元不以螺旋线或SZ围绕抗张强度件扭绞，所以可以省略套管集合工序。此外，通过去除用于保持光缆原始形状的填入物，可以简化光缆的制造过程，并且光缆可以变得更小更轻。

Claims (20)

1、一种具有非绞合集合体的松套管光缆，包括：

(a)抗张强度件，其纵向延伸并具有偏离该光缆中心的中心轴；

(b)松套管光纤单元，其具有塑料管和容纳在塑料管内的填充物中的光纤，该松套管光纤单元不需要相对该抗张强度件扭绞地纵向延伸；以及

(c)光缆涂覆层，其用于包覆集合体，该抗张强度件和该松套管光纤单元直线集合在该集合体中；

其中，该未绞合的集合体的质量中心位于该抗张强度件内。

2、如权利要求1所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，选择该抗张强度件和该松套管光纤单元的几何参数和属性，使得该集合体的质量中心位于该抗张强度件内。

3、如权利要求2所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该集合体具有一个抗张强度件和一个松套管光纤单元。

4、如权利要求3所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该抗张强度件和该光纤单元具有满足如下公式1的几何参数：

公式1

$2a<\frac{a^3{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2(1+2a)}{a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2}<2(a+1)$

其中，a是该松套管光纤单元的半径和该抗张强度件的半径之比；ρ₁和ρ₂分别是该松套管光纤单元和该抗张强度件的密度；以及γ是松套管的厚度和松套管的半径之比，并且在0＜γ＜0.5的范围内。

5、如权利要求2所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该集合体具有一个抗张强度件和两个松套管光纤单元。

6、如权利要求5所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，所述松套管光纤单元具有相同的几何参数和属性，并且该抗张强度件和所述光纤单元具有满足如下公式2的几何参数：

公式2

$(a-1+\sqrt{2a+1})<\frac{2a^3{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)+{\mathrm{\&rho;}}_2(a+\sqrt{1+2a})}{{\mathrm{\&rho;}}_2+2a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)}<(a+1+\sqrt{2a+1})$

其中，a是该松套管光纤单元的半径和该抗张强度件的半径之比；ρ1和ρ2分别是该松套管光纤单元和该抗张强度件的密度；以及γ是松套管的厚度和松套管的半径之比，并且在0＜γ＜0.5的范围内。

7、如权利要求1所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，其中进一步包括用于将该集合体沿直线方向结合的结合件。

8、如权利要求1所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，用于防止水渗入的填充物介于该光缆涂覆层和该集合体之间。

9、如权利要求1所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该松套管光纤单元具有0～0.2％的EFL，EFL为光纤余长。

10、一种具有非绞合集合体的松套管光缆，包括：

(a)抗张强度件，其纵向延伸并具有偏离该光缆中心的中心轴；

(b)松套管光纤单元，其具有塑料管和容纳在塑料管内的填充物中的光纤，该松套管光纤单元不需要相对该抗张强度件扭绞地纵向延伸；以及

(c)光缆涂覆层，其用于包覆集合体，该抗张强度件和该松套管光纤单元直线集合在该集合体中；

其中，该未绞合结构的质量中心位于该抗张强度件内，并且该抗张强度件和该松套管光纤单元的几何参数满足条件以使光纤的最大延伸系数小于或等于在预定的最大弯曲半径下的预定值。

11、如权利要求10所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，选择该抗张强度件和该松套管光纤单元的几何参数和属性，使得该集合体的质量中心位于该抗张强度件内。

12、如权利要求11所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该集合体具有一个抗张强度件和一个松套管光纤单元。

13、如权利要求12所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该抗张强度件和该光纤单元具有满足如下公式3的几何参数：

公式3

$2a<\frac{a^3{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2(1+2a)}{a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)-{\mathrm{\&rho;}}_2}<2(a+1)$

其中，a是该松套管光纤单元的半径和该抗张强度件的半径之比；ρ₁和ρ₂分别是该松套管光纤单元和该抗张强度件的密度；以及γ是松套管的厚度和松套管的半径之比，并且在0＜γ＜0.5的范围内。

14、如权利要求11所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该集合体具有一个抗张强度件和两个松套管光纤单元。

15、如权利要求14所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，所述松套管光纤单元具有相同的几何参数和属性，并且该抗张强度件和所述光纤单元具有满足如下公式4的几何参数：

公式4

$(a-1+\sqrt{2a+1})<\frac{2a^3{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)+{\mathrm{\&rho;}}_2(a+\sqrt{1+2a})}{{\mathrm{\&rho;}}_2+2a^2{\mathrm{\&rho;}}_1(2\mathrm{\&gamma;}-{\mathrm{\&gamma;}}^2)}<(a+1+\sqrt{2a+1})$

其中，a是该松套管光纤单元的半径和该抗张强度件的半径之比；ρ₁和ρ₂分别是该松套管光纤单元和该抗张强度件的密度；以及γ是松套管的厚度和松套管的半径之比，并且在0＜γ＜0.5的范围内。

16、如权利要求12或14所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该最大弯曲半径是该光缆的直径的20倍；以及

其中，光纤的最大延伸系数限制为不大于0.3％。

17、如权利要求16所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该抗张强度件和该松套管光纤单元的几何参数满足如下公式5：

公式5

$\frac{R-r+t+\frac{d}{2}}{40(R+r)}\&le;0.003$

其中，R和r分别是该抗张强度件和该松套管光纤单元的半径，t是该松套管的厚度；以及d是插入到该松套管光纤单元中的光纤的直径，其中，所用光纤的数量是一个或多个，并且在使用多个光纤时，使用如下公式计算d：

18、如权利要求10所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，其中进一步包括用于将该集合体沿直线方向结合的结合件。

19、如权利要求10所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，用于防止水渗入的填充物介于该光缆涂覆层和该集合体之间。

20、如权利要求10所述的具有非绞合集合体的松套管光缆，

其中，该松套管光纤单元具有0～0.2％的EFL，EFL为光纤余长。

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