CN100451710C - 具有改进的安装特征的电介质光纤线缆 - Google Patents

Abstract

一种电信光纤线缆，尤其是用于接入电信网络的末端部分中的具有改进的安装特征的直径降低的光缆。该光纤线缆包括：多条光纤；至少一个包含光纤的芯管；围绕芯管的护套；以及至少一个与中心轴间隔开的强力杆，该线缆具有抗扭刚度G*J_P，其中G是弹性剪切模量；J_P是线缆截面的极惯性矩，其中抗扭刚度G*J_P低于或等于0.10Nm²，优选地低于或等于0.05Nm²，更优选地低于或等于0.02Nm²。该线缆优选地可由吹动方法安装。

Description

具有改进的安装特征的电介质光纤线缆

技术领域

本发明涉及电信光纤线缆，尤其涉及用于接入电信网络的末端部分中的具有改进的安装特征的直径减小的电介质光纤线缆。

背景技术

由于光纤网络的大带宽容量，由铜线形成的接入电信网络正在被光纤网络所取代。由于这种取代由有效最终客户端请求所决定，并且对于电信提供商来说相当昂贵，因此某些提供商常习惯于安排仅由空塑料管道形成的接入网络，并且仅当接收到来自客户端的适当请求时才将光纤线缆放置在管道中。这种接入网络光纤可包括较少数目的光纤，通常是2÷12、24、48或72条。

一种用于将这些光缆安装在管道中的适当技术是“吹动方法(blown method)”：光纤线缆被气体介质的流体阻力沿着先前安装的导管推进，该气体介质优选为空气，其在所期望的线缆前进方向上沿着该导管被吹动。由于成本较低、时间短以及线缆上的张力低，吹动方法被视为对于在长路线和短路线中安装线缆有利。

有利地，能够通过吹动方法被有利地安装在上述导管中的光缆应该具有相当小的直径和相当小的重量。这种要求对于所有将要用吹动方法安装的线缆来说都是共同的，但是对于那些为网络的末端接入部分所设计的线缆更为重要，其中网络的末端接入部分的特征在于大量的方向改变(曲折的路径)。

光缆的两个公知的结构是多松套管(MLT)，其中多个套管松散地容纳光纤，并且被安排在中心强力构件周围；以及中心松套管(CLT)，其中光纤被松散地容纳在单个中心套管中，并且所需的线缆强度由其他装置提供，例如由两个侧杆提供。

包括多达24条光纤并且适合于以吹动方式安装在现有管道中的MLT电介质光纤线缆是现有技术中已知的。不幸的是，这种多松套管光纤从本质上来说是不易于小型化的。例如，包括四个套管(对于其中每一个有六条光纤)MLT光缆是已知的，其中每个套管的外径为2.2mm，内径为1.5mm，这种光缆的外径约为6.3mm。包括六个套管(对于其中每一个有四条光纤)的其他MLT光缆是已知的，其中每个套管的外径是1.9mm，内径是1.2mm，这种光缆的外径约为6.7mm。这种线缆的相对较大的尺寸使得必须使用外径至少为10mm的管道。

适合于吹动安装的CLT光纤线缆例如在W.Griffioen等人的文章“Versatile Optical Access Network for Business and FutureConsumer Market(用于商务和未来消费者市场的多功能光接入网络)”，Communication Cables and Related Technologies，A.L.Harmer(Ed.)IOS Press.，1999，pp.69-75中有所描述。这种线缆包括钢焊接的套管，该套管由基于HDPE(高密度聚乙烯)的混合物所覆盖。这些线缆可以具有约4mm(包括2÷12条光纤的那些)或约6mm(包括24÷48条光纤的那些)的外径，以使得它们需要被安装在内径和外径分别为7mm和10mm的管道(通常由塑料制成)中。还观察到，上述CLT线缆不是介电性的，并且这种要求一般对于对电磁场和电磁现象高度敏感的本地接入网络来说是关键的要求。

由于上述原因，需要这样一种光缆：其包括相当少量的光纤，通常最多24条光纤；是介电性的；可用于较宽范围的温度中(对于室外应用通常是从约-30℃到约+60℃，对于室内应用通常是从约-10℃到约+60℃)；可通过吹动技术安装在直径相对较小的套管(通常外径约为7mm，内径约为5.5mm)中；最后，具有相当小的直径，通常约为4.0÷4.5mm。

本申请认为CLT线缆结构尤其适合于实现这些目标。换言之，提供介电性、温度抵抗性和较小尺寸特征的有利的光缆结构是这样一种结构，该结构包括：包含光纤的芯管，围绕芯管的塑料护套，至少部分嵌入在护套中的一对直线延伸的、径向相反的电介质杆，其中所述杆具有对于抑制线缆的大幅度收缩有效的抗压刚度，以及对于在不将拉伸负荷大量转移到光纤的情况下接收接伸负荷有效的抗拉刚度。这些杆提供了抗拉和抗压模量和强度，以便其压缩属性足以在处理线缆期间抑制塑料护套的缩短并且抵抗翘曲。

具有芯管以及对称地放置在芯管的相反侧的一对电介质强化杆的上述类型的线缆的特征在于非对称弯曲行为。具体而言，上述类型的线缆在包含两个强化杆的平面中展现的弯曲刚度高于在与经过强化杆的平面相正交的平面中展现的弯曲刚度。换言之，类似的线缆展现优选弯曲平面。本领域的技术人员已知基于这种结构的线缆就套管中可引入的最大线缆长度来说性能可能有所降低，安装性能比起使用吹动技术时甚至更低。

US 2003/0044139被视为最接近的现有技术，其描述了一种已知的CLT光缆，其由一对径向相反的强力杆所强化。根据US2003/0044139，如果杆被使其能够响应于施加到线缆的压应力或挠曲应力而在护套内局部移动的磨擦粘合涂层所围绕，则正交的弯曲平面之间的抗弯力可能只差1.2倍，而没有该涂层时，同一倍数将会是4。根据US 2003/0044139的教导，这增大的线缆的吹动性能。US2003/0044139中描述的线缆是包含相对大量光纤的线缆，并且具有直径相当大的强化杆(1.5÷3.0mm)。因此，很可能所述线缆具有相对较大的直径，并且被设计用于电信网络的中枢中的应用，而电信网络的中枢不像网络本身的最终/接入部分中的路径那样曲折。

发明内容

由于以上考虑因素，本发明的一个目的是提供一种电介质电信光缆，尤其是一种直径减小的、具有改进的安装特征并且尤其适用于接入电信网络的末端部分等中的光缆。

本发明的另一个目的是提供一种可通过吹动技术来有利地安装的改进型安装电介质电信光缆。

申请人进行了某些测试，并且观察到具有上述CLT结构的光缆(包括芯管和两个径向相反的加化电介质杆)具有这样一种状态：当在导管中被吹动时，总是在抗弯力较低、相应地需要最低的弯曲形变能量的平面中弯曲。从而，通常，弯曲发生在最低弯曲形变能量平面中，并且与最低能量平面相正交的平面中的弯曲属性不会从根本上影响线缆的弯曲行为。

申请人还观察到此行为依赖于线缆结构和路径曲折度两者，并且在某些情况下，线缆可能无法依照其最低弯曲形变能量平面而适当地取向。

根据本发明，光缆的改进的安装特征是通过提供这样一种光纤线缆来获得的，这种光纤线缆中，相对于类似的线缆，扭曲能量降低了，以使得线缆能够沿着路径扭曲，以便在特别曲折的路径中也能使其最低能量平面朝向适当的方向。从而，本发明与最接近的现有技术不同，其不是通过作用于两个正交平面中的抗弯力之间的比率而是通过降低线缆的扭曲能量来获得改进的安装特征的。

换言之，申请人发现，具有包括至少一个与线缆中心轴错开的强力构件的强化系统的CLT线缆，更优选地具有包括两个或更多个侧面强力杆的强化系统的CLT线缆，通过尽可能地降低其抗扭刚度(twisting stiffness)，可能尤其适合于以吹动方式安装在曲折路径中，以便在接入电信网络的最终部分中。申请人已经验证了最大抗扭刚度约为0.10Nm²、优选约为0.05Nm²、更优选约为0.02Nm²的线缆满足上述要求。

申请人已经验证，通过组合地或择一地减小强力杆直径和强力杆相互距离，可以将线缆的抗扭刚度降低到非常低的值。

可以意识到，对于在优先弯曲平面中具有相对较高弯曲刚度因而安装性能较差的线缆，抗扭刚度的降低也改进了它在能够被吹进安装管道方面的能力，这是由于为了使其前进而花费的总功的减小。

根据第一方面内容，本发明涉及一种光纤线缆，其具有中心轴并且包括：

-多条光纤；

-至少一个包含光纤的芯管；

-围绕芯管的护套；以及

-至少一个与中心轴间隔开的强力杆，

该线缆具有抗扭刚度G＊J_P，其中G是弹性剪切模量；J_P是线缆截面的极惯性矩，抗扭刚度G＊J_P低于或等于0.10Nm²。

优选地，光缆包括至少部分嵌入在护套中的至少两个直线延伸、径向相反的强力杆。

优选地，抗扭刚度低于或等于0.05Nm²，更优选地，低于或等于0.02Nm²。

优选地，强化杆给出的极惯性动量低于或等于20·10^-12m⁴，更优选地，低于或等于10·10^-12m⁴。

优选地，当线缆被引导在由两个间隔0.5m的弯曲形成的路径上时，用于使光纤线缆绕两个弯曲处弯曲的弯曲功与用于在两个弯曲之间扭曲线缆的扭曲功之间的比率高于30，优选地高于50，更优选地高于80，更优选地高于90，其中所述两个弯曲被安排在正交平面上并且具有依照为线缆规定的最小动态弯曲半径的弯曲半径。0.5m的距离是有重要意义的，因为它代表了吹动安装中的特别严重的情形。

优选地，较低弯曲度平面中的线缆结构的弯曲刚度在约0.01Nm²到0.10Nm²之间，更优选地在约0.01Nm²到0.06Nm²之间。

优选地，强力纵向杆的轴之间的相互距离在约1.5mm到5.0之间，更优选地在约2.0mm到4.0mm之间。

优选地，强力纵向杆的直径低于或等于约1mm，更优选地在约0.4mm到0.7mm之间。

优选地，护套的外径为从约3.0mm到约6.0mm，更优选地从约4.0mm到5.0mm，更优选地从约4.0到4.5mm。

优选地，强力纵向杆包括玻璃钢或芳族聚酰胺增强塑料。

优选地，强力纵向杆包括玻璃和/或芳族聚酰胺纤维丝状绞股。

附图说明

在阅读以下详细描述并参考附图之后，本发明将变得完全清楚，附图中：

·图1是根据本发明的线缆的透视图；

·图2是根据本发明的线缆的截面图；

·图3是用于测试本发明的线缆的测试配置的示意平面图；

·图4A示意性地示出了当从A看时同样的图3的测试配置；

·图4B示意性地示出了当从B看时同样的图3的测试配置；

·图5示意性地示出了如何测量线缆弯曲刚度；并且

·图6示意性地示出了如何测量线缆抗扭刚度。

具体实施方式

参考图1和2，根据本发明的电介质光纤线缆10至少包括：包含光纤12的芯管11，围绕芯管11的塑料护套13，至少部分嵌入在护套13中的一对直线延伸的、径向相反的电介质杆14，其中杆14具有对于抑制线缆的大幅度收缩有效的抗压刚度，以及对于在不将拉伸负荷大量转移到光纤12的情况下接收拉伸负荷有效的抗拉刚度。根据本发明的线缆还可能包括护套切割元件15，用于在线缆末端处切割护套13，以便易于触及光纤。线缆10具有纵向轴16。

优选地，所述杆包括玻璃和/或芳族聚酰胺纤维丝状绞股，更优选地，他们由GRP(玻璃钢)或ARP(芳族聚酰胺增强塑料)制成。此外，杆优选地被放置成与芯管11的外表面相切。

通常，根据本发明的线缆包括最多达24条光纤12。光纤可以成直线或成SZ形地位于套管11内，并且优选地被聚集成束，例如有三条中心光纤，其他九条围绕在中心的三条周围，其余的在外部部分中。光纤和套管11之间的间隔优选地被填充了胶状物。

为了理解上述类型的光缆在通过吹动技术被安装在电信网络的接入部分(即特征在于高度曲折的路径)中时的行为，申请人通过图3、图4A和图4B中所示的配置模拟了典型路径长度。配置100包括两个滑轮101和102，其彼此之间的中心距离为L。第一滑轮101被可旋转地绕轴103安装。旋转方向如104所示。第二滑轮102被可旋转地绕轴105安装，所述轴105与轴103正交。滑轮102的旋转方向如106所示。

光纤线缆10被缠绕在第一滑轮周围(见箭头107)，被引导经过第二滑轮102(见箭头108)，并且缠绕在它的周围。申请人已观察到，图1和图2中所示类型的线缆10具有这样一种状态：总是在抗弯力较低、相应地需要最低的弯曲形变能量的一个平面中弯曲。从而，在图3和图4所示的滑轮配置中，在两个滑轮之间的路径中线缆趋向于绕其轴16扭曲，以便能够依照较低抗弯力平面而缠绕在滑轮101和102两者上。

上述行为依赖于线缆结构的抗扭刚度，尤其依赖于为了使线缆在两个连续的滑轮之间沿线缆长度绕其自己的轴旋转而需要的机械功。从而，光纤线缆必须具有较小的总形变功，即为了弯曲所需的能量较低，以便它能被安装在高度曲折的路径中。

由于光缆被视为基本上是非弹性的，因此当光缆如图3、图4A和图4B所示经过两个滑轮时，光缆经受的总形变功至少由以下三个主要的项给出：

A：用于使光缆绕第一滑轮弯曲(并且向前伸直)的功；

B：用于在两个滑轮之间的跨距中扭曲光缆的功；以及

C：用于使光缆绕第二滑轮弯曲(并且向前伸直)的功。

项A由L_F1＝M_F1/R₁给出，其中M_F1＝(E＊J_m)/R₁是相关弯曲力矩。

项B由

给出，其中

是相关扭曲力矩。

最后，项C由L_F2＝M_F2/R₂给出，其中M_F2＝(E＊J_m)/R₂是相关弯曲力矩。

所有功项都是针对长度为1m的形变线缆计算的。

其中：

(E＊J_m)：在能量较低的平面中线缆的弯曲刚度；

E：弹性系数；

J_m：在能量较低的平面中线缆截面的惯性矩；

R₁，R₂：第一和第二滑轮的曲率半径；

每单位长度线缆的特定比扭曲(specific twisting)；

(G＊J_p)：线缆的抗扭刚度；

G：总弹性剪切模量；

J_p：线缆截面的极惯性矩。

弯曲刚度是通过由IEC 60794-1-2/1999中阐述的方法E17B来计算的(图5示意性地示出了悬臂测试设置装置)：(E＊J_m)＝F＊L³/(3＊S)，其中F是施加的力；S是线缆偏转；L是经受弯曲力矩的线缆长度。

根据方法E17B，线缆样本被固定在夹具中，力被施加到样本的远离夹具的那一端，并且随后的位移被测量。样本应当被准备为防止末端处线缆成分的任何可能影响结果的运动。

抗扭刚度由下式给出：(G＊J_p)＝M_t/(θ/L)，其中M_t＝F＊l是所施加的扭曲力矩；(θ/L)是线缆结构的比扭曲。

图6示意性地示出了可能的扭曲测试设置装置。线缆的一个末端(图6中的左侧)被固定在第一夹具中，相反的末端被固定在第二夹具中，以防止末端处线缆成分的可能影响结果的相对运动。在与第一夹具相距L处，安排了扭曲杠杆(长度为l)。在图6中，执行了90°扭曲，并且测量参考线的相应运动。

上述说明表明，总形变功依赖于弯曲和扭曲力矩，从而依赖于弯曲和抗扭刚度。

因此，申请人得出以下结论：相对于对称线缆(例如MLT线缆)，上述不对称CLT线缆的安装要求为使线缆扭曲并且适当取向而必需的附加机械功。“适当取向”的意思是线缆将自己安排在相对于安装路径施加的弯曲平面的优选位置上，尤其是其最低弯曲形变平面与弯曲平面平行。所述弯曲平面被视为包含其间包括的弯曲和弧形之前和之后的直轨迹线的平面。

附加机械功依赖于各种因素，包括：线缆的物理结构(即成分的物理特征，线缆尺寸，尤其是两个强化杆的配置和相互距离)；线缆为使自己适应于由于局部安装路径而引起的弯曲平面变化而旋转的角度量；以及取向在不同弯曲平面中的两个连续的弯曲之间的距离(在所使用的装置中，是两个滑轮之间的距离L)。

根据申请人所进行的某些测试，已发现具有弯曲形变功和扭曲形变功(L_f/L_t)之间的高比率的尺寸减小的光纤线缆即使在非常曲折的管道中被吹动也能够在管道的两个连续弯曲之间扭曲，以便始终使其最小能量弯曲平面的取向平行于路径施加的弯曲平面。

申请人特别发现，如果比率(L_f/L_t)高于约30，优选地高于约50，更优选地高于约80，更优选地高于约90，则具有两个侧杆的CLT光缆适合于被吹到特别曲折的路径中。这些值是在考虑到包括间隔0.5m的弯曲并且各弯曲平面彼此成90°的路径的特别严重的状况的情况下特别确定的。

比率(L_f/L_t)由以下式子给出：

(L_f/L_t)＝(L_f/L_t)＊(1/R)＊k₁＝[(E＊J)/(G＊J_p)]＊(1/R²)＊k₂

(1)

其中：

L_f：弯曲功(用于在被安排为彼此正交的两个弯曲平面上弯曲/弄直线缆)；

L_t：扭曲功(用于在正交的弯曲平面上的两个弯曲间使线缆扭曲90°)，

M_f：较低弯曲力矩(用于在具有曲率半径R的两个偏差90°的弯曲平面中弯曲和弄直线缆)；

M_t：扭曲力矩(用于沿着0.5m的长度使线缆扭曲90°)

E＊J：线缆结构的较低弯曲刚度；

(G＊J_p)：线缆的抗扭刚度；

k₁，k₂：依赖于侧边状况的常数；以及

R：在没有结构损坏危险的情况下，可以在动态状况下施加到线缆的最小曲率半径(一般R＝n＊D，其中D是线缆直径，n是实验/经验因数)。

从上述式子(1)中，可得出以下结果：(L_f/L_t)与R²和(G＊J_p)成反比。

至于R，观察到R越低，用于弯曲线缆的弯曲功相对于扭曲功就越高。

由于式子(1)，比率(L_f/L_t)与线缆的抗扭刚度(G＊J_p)相关。申请人发现，如果抗扭刚度(G＊J_p)低于约0.10Nm²，则可满足所需要的L_f和L_t之间的关系。如果(G＊J_p)低于约0.05Nm²，则可获得较好的性能，如果(G＊J_p)低于约0.02Nm²，则可获得更好的性能。

在实践中，项(G＊J_p)具有来自线缆的不同部分的若干个贡献，例如芯管11、护套13和杆14，因此它可被表达为

(G*Jp)＝∑_i(G_i*J_p，i)，

其中单个成分i_i的弹性剪切模量G_i又可被表达为：

$G_i=E\·\left[\frac{1}{2(1+1/m_i)}\right]$

其中1/m_i＝v_i是泊松系数。

在实践中，抗扭刚度(G＊J_p)强烈依赖于至少部分嵌入在线缆护套中的两个强化杆。

弹性剪切模量G与线缆中使用的特定材料有关。对于杆来说，GRP和ARP都有低于金属的G值，因此优选用于所考虑的应用。

杆的极惯性动量由以下式子(2)给出。

J_p，r＝2*{[(πr⁴)/2]+[(πr²)*y²]}    (2)

其中：

J_p，r：由两个强化杆给出的极惯性动量；

r；每个强化杆的半径；以及

y：线缆轴和强化杆轴之间的距离。

得出以下结果：当两个杆靠近线缆轴并且杆具有较小的直径时，线缆扭曲弯曲度较低，从而相应的动量和功较低。

申请人发现极惯性动量J_p，r应当优选地低于约20·10^-12m⁴，更优选地，低于10·10^-12m⁴。

为了提供高吹动能力，弯曲形变功和扭曲形变功都应当被最小化。可通过减小总线缆直径来使弯曲形变功最小化，可通过减小强化杆的直径和/或距离来使扭曲形变功最小化。

根据通过申请人进行的在长度达500m的管道中执行的测试所获得的结果，申请人发现包括多达24条光纤的光纤线缆10除了应当具有上述范围中的抗扭刚度外，还应当优选地具有以下特性：

-线缆直径：从约3.0mm到6.0mm，优选地从约4.0mm到5.0mm，更优选地从约4.0mm到4.5mm；

-与强化纵向杆的轴的距离：在约1.5mm到5.0mm之间，优选地在2.0到4.0mm之间；

-杆直径优选地≤约1mm，更优选地在约0.4到0.7mm之间；

-在弯曲度较低的平面中线缆结构的弯曲刚度：在约0.01Nm²到0.10Nm²之间，优选地在0.01Nm²到0.06Nm²之间。

以下详细给出某些测试结果。

测试1

测试1是利用这样一种电介质光纤线缆进行的：该电介质光纤线缆包括包含24条光纤的芯管，围绕芯管的塑料护套，嵌入在护套中并且与芯管相切的一对直线延伸的、径向相反的GRP(玻璃钢)杆。线缆总直径为4.1mm；护套由HDPE(高密度聚乙烯)制成；杆对中的每个杆的直径为0.40mm；芯管由PBT制成，其外径(D_e)＝约2.60mm，内径(D_i)＝约1.95mm。两个杆的轴间距离为3mm。双杆强化系统的极惯性动量J_p，r为0.570·10^-12m⁴。

类似的线缆经历机械测量，以获得弯曲和抗扭刚度，并且获得以下结果。

-在要求较低弯曲能量的平面中测得的弯曲刚度(E＊J_m)：约0.0155Nm²；

-在与要求较低弯曲能量的平面正交的平面中测得的弯曲刚度(E＊J_M)：约0.0330Nm²；

-抗扭刚度(G＊J_p)：约0.0053Nm²；

-(E＊J_m)/(E＊J_M)：约2.13。

上述实验数据已被用于模拟和估计在以下情况下线缆在动量和相应的形变功方面的行为：线缆在安装到曲折套管中的步骤期间，经历不同弯曲平面上的两个连续弯曲。

考虑了以下状况：

-动态状况下线缆的最小弯曲半径：R＝0.120m(R＝线缆直径的约30倍)；

-弯曲平面的旋转角：

以及

-距离L(见图6)：约0.50m、约1.0m、约1.5m以及约2.0m。

线缆所需的总形变功与上述和其他值一起被计算和指示在以下表1中，其中功是参照长度为1m的形变线缆的：

表1-线缆Φ＝4.1mm

简而言之，为了依照置于两个彼此相距0.5m的正交弯曲平面上的两个半径为120mm的弯曲来弯曲线缆，线缆每前进一米，需要花费约2.18N·m的总形变功(其中约0.03是附加扭曲功)。

从以上还注意到，(L_f/L_t)的范围是约82(当L＝0.5m时)到1345(当L＝2m时)。

利用根据本发明的线缆，即使在几乎“极端”的状况下(L＝0.5m)，总形变功L_tot也相当低(约2.18Nm)，并且扭曲所引起的贡献几乎可忽略(约+0.03Nm)。

GPR杆的弹性剪切模量G_r是用参考图6说明的方法和以下关系来测量的

其中Mt＝F·l(F是施加的力，l是力臂)，

是每单位长度线缆的扭曲度。测得的G是5.9·10⁹N/m²。

已计算了双杆系统的teoric抗扭刚度G_r＊J_p，r。在测试1中，G_r＊J_p，r是0.00336Nm²，这非常接近总线缆抗扭刚度。

然后根据上述特性的光缆被安装在接入网络的末端部分的实际管道中。申请人已验证了当类似的电缆被安装在两者的内径约为5.5mm和8.0mm的高度曲折的管道中时，其经历良好性能。

测试2

测试2是利用这样一种电介质光纤线缆进行的：该电介质光纤线缆包括包含24条光纤的芯管，围绕芯管的塑料护套，嵌入在护套中并且与芯管相切的一对直线延伸的、径向相反的GRP杆。线缆总直径为5.0mm；护套由HDPE制成；杆对中的每个杆的直径为0.70mm；芯管由PBT制成，其外径(D_e)＝约2.80mm，内径(D_i)＝约2.00mm。两个杆的轴间距离为3.5mm。双杆强化系统的极惯性动量J_p，r为2.404·10^-12m⁴。

类似的线缆经历机械测量，以获得弯曲和抗扭刚度，并且获得以下结果。

-在要求较低弯曲能量的平面中测得的弯曲刚度(E＊J_m)：约0.041Nm²；

-在与要求较低弯曲能量的平面正交的平面中测得的弯曲刚度(E＊J_M)：约0.108Nm²；

-抗扭刚度(G＊J_p)：约0.0137Nm²；

-(E＊J_m)/(E＊J_M)：约2.63。

上述实验数据已被用于模拟和估计在以下情况下线缆在动量和相应的形变功方面的行为：线缆在安装到曲折套管中的步骤期间，经历不同弯曲平面上的两个连续弯曲。

考虑了以下状况：

-动态状况下线缆的弯曲半径：R＝0.125m(R＝线缆直径的约25倍)；

-弯曲平面的旋转角：以及

-距离L(见图6)：约0.50m、约1.0m、约1.5m以及约2.0m。

线缆所需的总形变功与上述和其他值一起被计算和指示在以下表2中，其中功是参照长度为1m的形变线缆的：

表2-线缆Φ＝5.0mm

简而言之，为了依照置于两个彼此相距0.5m的正交弯曲平面上的两个半径为125mm的弯曲来弯曲线缆，线缆每前进一米，需要花费约5.32N·m的总形变功(其中约0.07是附加扭曲功)。

从以上还注意到，(L_f/L_t)的范围是约77(当L＝0.5m时)到111250(当L＝2m时)。

利用根据本发明的线缆，即使在几乎“极端”的状况下(L＝0.5m)，总形变功L_tot也相当低(约5.316Nm)，并且扭曲所引起的贡献几乎可忽略(约+0.07Nm)。

GPR杆的弹性剪切模量G_r是5.9·10⁹N/m²。

已计算了teoric抗扭刚度G_r＊J_p，r。在测试2中，G_r＊J_p，r是0.01419Nm²，这非常接近总线缆抗扭刚度。

最后根据上述特性的光缆被安装在接入网络的末端部分的实际管道中。申请人已验证了当类似的电缆被安装在直径约为8.0mm的高度曲折的管道中时，其经历良好性能。

测试3

测试3是利用这样一种电介质光纤线缆进行的：该电介质光纤线缆包括包含多条光纤的芯管，围绕芯管的塑料护套，至少部分嵌入在护套中并且与芯管相切的一对直线延伸的、径向相反的GRP杆。线缆总直径为13.2mm；护套由HDPE制成；杆对中的每个杆的直径为1.60mm；芯管由MDPE制成，其外径(D_e)＝约8.40mm，内径(D_i)＝约6.40mm。两个杆的轴间距离为10mm。双杆强化系统的极惯性动量J_p，r为101.8·10^-12m⁴。

类似的线缆经历机械测量，以获得弯曲和抗扭刚度，并且获得以下结果。

-在要求较低弯曲能量的平面中测得的弯曲刚度(E＊J_m)：约1.71Nm²；

-在与要求较低弯曲能量的平面正交的平面中测得的弯曲刚度(E＊J_M)：约5.74Nm²；

-抗扭刚度(G＊J_p)：约0.51Nm²；

-(E＊J_m)/(E＊J_M)：约3.36。

上述实验数据已被用于模拟和估计在以下情况下线缆就动量和相应的形变功而言的行为：线缆在安装到曲折套管中的步骤期间，经历不同弯曲平面上的两个连续弯曲。

考虑了以下状况：

-动态状况下线缆的弯曲半径：R＝0.270m(R＝线缆直径的约20倍)；

-弯曲平面的旋转角：

以及

-距离L(见图6)：约0.50m、约1.0m、约1.5m以及约2.0m。

线缆所需的总形变功与上述和其他值一起被计算和指示在以下表3中，其中功是参照长度为1m的形变线缆的：

表3-线缆Φ＝13.2mm

简而言之，为了依照置于两个彼此相距0.5m的正交弯曲平面上的两个半径为270mm的弯曲来弯曲线缆，线缆每前进一米，需要花费约49.4N·m的总形变功(其中约2.51是附加扭曲功)。

从以上还注意到，(L_f/L_t)的范围是约19(当L＝0.5m时)到293(当L＝2m时)。

在此大尺寸线缆中，总形变功L_tot相当高(约49.4N·m)，并且由于扭曲引起的贡献不可忽略(约+2.51Nm)。

GPR杆的弹性剪切模量G_r是(如测试1中所说明的)5.9·10⁹N/m²。

已计算了teoric抗扭刚度G_r＊J_p，r。在测试3中，G_r＊J_p，r是0.60072Nm²，这非常接近总线缆抗扭刚度。

根据上述特性的光缆被安装在接入网络的末端部分的实际管道中。申请人已验证了当类似的电缆被安装在高度曲折的管道中时，其经历相当坏的性能。

从而已示出和描述了一种新型电信光缆，其实现了为其寻求的所有目标和优点。但是，本领域的技术人员在考虑公开本发明的优选实施例的说明书和附图之后，可以清楚了解本发明的许多变化、修改、变动以及其他用法和应用。所有这种不脱离本发明的范围的变化、修改、变动和其他用法和应用都被视为仅由以下权利要求所限的本发明所覆盖。

例如，虽然上述描述参考了电介质光缆，但是本发明也可应用到用金属强力杆提供的线缆。

此外，虽然已参考包括两个强力杆的线缆描述了本发明，但是可意识到，本发明可应到到具有不同数目的强力杆的任何线缆，只要线缆具有非对称结构，尤其是具有优选变曲平面。

线缆例如可如US 6137936中所述包括单个强力杆，或者在每一侧可以有多于两个杆，这些杆优选地彼此相邻。

虽然杆优选地被旋转成与芯管相切并且至少部分被嵌入在护套中，但是在另一个实施例中，杆可以至少部分被嵌入在芯管中，如US6377738中所描述。

Claims (18)

1.一种光纤线缆(10)，其具有中心轴(16)并且包括：

-多条光纤(12)；

-包含所述光纤的至少一个芯管(11)；

-围绕所述芯管(11)的护套(13)；以及

-至少一个与所述中心轴(16)间隔开的强力杆(14)，

所述光纤线缆具有抗扭刚度G＊J_P，其中G是弹性剪切模量；J_P是线缆截面的极惯性矩，所述抗扭刚度G＊J_P低于或等于0.10Nm²，

其中，所述光纤线缆包括至少部分嵌入在所述护套(13)中的至少两个直线延伸、径向相对的强力杆(14)，所述强力杆的轴之间的相互距离在1.5mm到5.0mm之间，所述强力杆(14)的直径低于或等于1mm，并且所述护套(13)的外径为从3mm到6mm。

2.根据权利要求1所述的光纤线缆(10)，其中所述抗扭刚度G＊J_P低于或等于0.05Nm²。

3.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述抗扭刚度G＊J_P低于或等于0.02Nm²。

4.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中由所述强力杆给出的极惯性动量J_p，r低于或等于20·10^-12m⁴。

5.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中由所述强力杆给出的极惯性动量J_p，r低于或等于10·10^-12m⁴。

6.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中当所述线缆被引导在由两个间隔0.5m的弯曲形成的路径上时，用于使所述光纤线缆绕所述两个弯曲处弯曲的弯曲功(L_f)与用于在所述两个弯曲之间扭曲所述线缆的扭曲功(L_t)之间的比率(L_f/L_t)高于30，其中所述两个弯曲被安排在相正交的平面上并且具有依照为所述线缆规定的最小动态弯曲半径的弯曲半径。

7.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中当所述线缆被引导在由两个间隔0.5m的弯曲形成的路径上时，用于使所述光纤线缆绕所述两个弯曲处弯曲的弯曲功(L_f)与用于在所述两个弯曲之间扭曲所述线缆的扭曲功(L_t)之间的比率(L_f/L_t)高于50，其中所述两个弯曲被安排在相正交的平面上并且具有依照为所述线缆规定的最小动态弯曲半径的弯曲半径。

8.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中当所述线缆被引导在由两个间隔0.5m的弯曲形成的路径上时，用于使所述光纤线缆绕所述两个弯曲处弯曲的弯曲功(L_f)与用于在所述两个弯曲之间扭曲所述线缆的扭曲功(L_t)之间的比率(L_f/L_t)高于80，其中所述两个弯曲被安排在相正交的平面上并且具有依照为所述线缆规定的最小动态弯曲半径的弯曲半径。

9.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中当所述线缆被引导在由两个间隔0.5m的弯曲形成的路径上时，用于使所述光纤线缆绕所述两个弯曲处弯曲的弯曲功(L_f)与用于在所述两个弯曲之间扭曲所述线缆的扭曲功(L_t)之间的比率(L_f/L_t)高于90，其中所述两个弯曲被安排在相正交的平面上并且具有依照为所述线缆规定的最小动态弯曲半径的弯曲半径。

10.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述光纤线缆包括较低弯曲度平面，并且其中在所述较低弯曲度平面中的线缆结构的弯曲刚度E＊J在0.01Nm²到0.10Nm²之间。

11.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述光纤线缆包括较低弯曲度平面，并且其中在所述较低弯曲度平面中的线缆结构的弯曲刚度E＊J在0.01Nm²到0.06Nm²之间。

12.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述强力杆的轴之间的相互距离在2.0mm到4.0mm之间。

13.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述强力杆(14)的直径在0.4mm到0.7mm之间。

14.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述护套(13)的外径为从4.0mm到5.0mm。

15.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述护套(13)的外径为从4.0mm到4.5mm。

16.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述至少一个强力杆(14)包括玻璃钢。

17.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述至少一个强力杆(14)包括芳族聚酰胺增强塑料。

18.根据权利要求1或2所述的光纤线缆(10)，其中所述至少一个强力杆(14)包括玻璃和/或芳族聚酰胺的丝状绞线。

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