CN114325979A - 一种抗冲击光缆 - Google Patents

Abstract

本发明属于光缆领域，尤其涉及一种抗冲击光缆。其包括：由外至内依次设置的护套、骨架结构层、中心加强件，护套包覆在骨架结构层外部；所述骨架结构层由若干绕光缆轴心周向设置的异形骨架构成；所述异形骨架包括肋部、内隔层和外隔层，内隔层抵接在中心加强件的外壁，外隔层沿光缆径向设置在内隔层外侧，且肋部对称设置在内隔层和外隔层周向的两侧并与内隔层和外隔层均固接；所述内隔层、外隔层和肋部形成一个在光缆径向截面上封闭的线缆腔，线缆腔内设有若干光纤。本发明通过合理的结构设计，异形骨架能够非常良好地实现对瞬间冲击力的快速响应、缓冲，相较于常规的层绞式结构，能够更加有效的避免光纤直接受力。

Description

一种抗冲击光缆

技术领域

本发明属于光缆领域，尤其涉及一种抗冲击光缆。

背景技术

光缆是一种非常常用且发展相对成熟的通讯线缆，其针对不同的使用场景、使用环境应有对应的性能要求。但无论何种性能的光缆，抗压性能均是需要考虑的，因为良好的抗压性能是保证光缆能够在复杂的自然或人工环境中长期保持结构完整性、确保通讯正常的最重要的性能之一。

但是，现有的光缆虽然具有良好的抗压性能，但是其仅是针对于作用过程较为缓慢的外力，如踩踏、挤压、弯折等，此类的外力作用均能够通过现有的光缆抗压结构进行良好的缓冲缓解。而对于瞬间作用的强作用力，即冲击力，现有的光缆并没有良好的抵抗性，导致在如抢险救灾现场、矿井矿洞等特殊场景使用时，容易受到落石等瞬间强冲击力作用，导致发生断缆、断纤等问题，最终导致通讯受阻，产生极大的安全隐患。为此，目前抗冲击光缆也是一个重要的研究方向。

发明内容

为解决现有的光缆抗冲击性能相对较差，尤其在矿井矿洞或抢险救灾等环境复杂的现场使用时，现有的光缆容易受到强冲击力作用，导致断缆断纤等问题发生，本发明提供了一种抗冲击光缆。

本发明的目的在于：

一、提高光缆结构对于瞬间施加的强作用力的响应性，以实现提高其抗冲击性能的效果；

二、通过牺牲性元件的设置，确保光缆受到单次超结构阈值的强冲击力作用后，仍能够相对有效地保持光纤完好，确保通讯正常；

三、提高结构稳定性，确保光缆具有符合要求的常规性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种抗冲击光缆，包括：

由外至内依次设置的护套、骨架结构层、中心加强件，护套包覆在骨架结构层外部；

所述骨架结构层由若干绕光缆轴心周向设置的异形骨架构成；

所述异形骨架包括肋部、内隔层和外隔层，内隔层抵接在中心加强件的外壁，外隔层沿光缆径向设置在内隔层外侧，且肋部对称设置在内隔层和外隔层周向的两侧并与内隔层和外隔层均固接，肋部的内端与内隔层周向两端的端部固接、外端延伸至外隔层外侧；

所述内隔层、外隔层和肋部形成一个在光缆径向截面上封闭的线缆腔，线缆腔内设有若干光纤。

作为优选，

所述内隔层和外隔层为同圆心的圆弧形，圆心均落在光缆轴心上。

作为优选，

相邻的两个所述异形骨架相对的肋部平行设置，并且相对的肋部之间形成用于抗冲击缓冲的空腔，空腔沿光缆径向，由中心加强件外壁延伸至肋部的外端端部。

作为优选，

所述光纤为单根光纤或多根光纤构成的光纤束，且线缆腔内的其余空隙填充第一光缆填料。

作为优选，

所述护套向空腔内延伸形成凸起；

所述空腔内还填充有第二光缆填料，第二光缆填料为松装填料。

作为优选，

所述中心加强件包括外层的胶管和被包覆在胶管内的空心管。

作为优选，

所述胶管内沿光缆轴向设有圆角多边形腔，圆角多边形腔的边数和角数均与异形骨架的数量相等；

所述空心管为空心金属管，空心金属管设在所述圆角多边形腔内，并与圆角多边形腔的内壁抵接。

作为优选，

所述空心多边形腔的每个角部均对应对准一个异形骨架的线缆腔。

本发明的有益效果是：

1)通过合理的结构设计，异形骨架能够非常良好地实现对瞬间冲击力的快速响应缓冲，相较于常规的层绞式结构，能够更加有效的避免光纤直接受力；

2)中心加强件采用空心金属管，能够使得光缆受到超过其结构承受阈值的强冲击力时，通过非弹性形变的方式最大量地吸收作用力，确保光纤通讯正常；

3)整体结构稳定且合理。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为肋部挤压变形示意图；

图3为肋部外端直接受力的分析示意图；

图4为外隔层方向受力的分析示意图；

图中：100护套，100a第一受力部，100b第一形变部，101凸起，200异形骨架，201肋部，201a外端连线，202内隔层，203外隔层，203a直态，204线缆腔，300中心加强件，301胶管，302圆角多边形腔，303空心金属管，400光纤，500空腔。

具体实施方式：

以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。

实施例

一种如图1所示的抗冲击光缆，其具体包括：

由外至内依次设置的护套100、骨架结构层、中心加强件300，护套100包覆在骨架结构层外部；

所述骨架结构层由若干绕光缆轴心周向均匀设置的异形骨架200构成，异形骨架200包括用于形成抗冲击支撑的肋部201，和沿光缆径向分层设置的内隔层202和外隔层203，内隔层202抵接在中心加强件300的外壁；

所述内隔层202设置在外隔层203的内侧，且为同圆心的圆弧形，圆心均落在光缆轴心上，肋部201的外端处于光缆外隔层203的外侧；

所述肋部201对称设置在内隔层202和外隔层203周向的两侧并与内隔层202和外隔层203均固接，肋部201的内端与内隔层202周向两端的端部固接、外端延伸至外隔层203外侧；

相邻的两个所述异形骨架200相对的肋部201平行设置，并且相对的肋部201之间形成用于抗冲击缓冲的空腔500，空腔500沿光缆径向，由中心加强件300外壁延伸至肋部201的外端端部；

所述同一异形骨架200内，内隔层、外隔层和肋部201形成一个在光缆径向截面上封闭的线缆腔204，线缆腔204内设有若干光纤400，光纤400为单根或多根光纤构成的光纤束，且线缆腔204内的其余空隙填充第一光缆填料，本实施例选用油膏作为光缆填料，起到阻水作用的同时能够润滑光纤400外表面；

所述空腔500内还填充有第二光缆填料，第二光缆填料选用松装填料，如本实施例中，采用填充纱进行填充，使其具有一定支撑成型效果的同时，具有方便压缩挤压的特质；

此外，护套100向空腔500内延伸形成凸起101，凸起101起到增强骨架结构层的各个异形骨架200定位的作用，确保各个异形骨架200实际在光缆周向上是分离的。

由于在矿井或抢险救灾现场，自然环境较为复杂极端，容易有落石等导致光缆受到强冲击作用的情况，现有的MGTSV光缆虽然设有较为厚重的金属铠装结构，能够产生良好的抵御外力的效果，但是瞬时的强冲击力仍容易导致光缆内的光纤400发生断裂；

本发明的光缆结构，在光缆受到强冲击力瞬时作用时，主要受力位置为异形骨架200的肋部201外端，肋部201直接受力时形成弯折压缩，并且如图2所示在凸起101和中心加强件300的双重限位作用下，其容易向空腔500内弯曲变形，避免沿周向对光纤400产生挤压作用，而产生该弯折趋势的主要原因在于，凸起101和外护套100限制了肋部201外端的运动，并且在受到冲击力F0时，护套100的压缩变形实际会对肋部201产生作用力F1，并结合其内部中心加强件300对其产生的支撑作用，导致肋部201仅能沿a向运动变形，因此形成了上述的变形缓冲效果；

而更具体的，如图3所示对该过程进行详细的阐述，在受到冲击力F0作用的瞬间，将护套100上端与凸起101对应的受力处标记为第一受力部100a，而其余由于第一受力部100a变形带动的从动变形的部分作为第一形变部100b，很明显当第一受力部100a受到冲击力F0作用的瞬间，其会沿b0方向向下形成位移，并且第一受力部100a随之发生压缩形变，而第一形变部100b与第一受力部100a相邻的近端，显然会产生同样的变形趋势，但由于其结构特点，实际该端会形成如图3中c1所示的作用力作用在肋部201上，在该作用力下，实际如无凸起101，肋部201的外端会相对向空腔500内聚拢弯曲变形，但凸起101实际会阻挡肋部201外端的聚拢，形成b1所示的反作用力，而第一形变部100b远离第一受力部100a的远端变形沿c2方向向侧向张开，因此实际还会带动外隔层203产生沿d向的变形趋势，形成由曲态转变为直态203a的趋势，而这个转变趋势必然会导致外隔层203向肋部201产生作用力，同样第一形变部的100b的远端拉伸、给予外隔层203形变的余量空间，但第一形变部100b的近端确实缩紧的，与外隔层203共同产生作用力作用在第一受力部100a相应的肋部201上，导致此处的肋部201最终形成如图2所示的变形；

当外隔层203方向受到强冲击力瞬间作用时，也同样是由肋部201外端直接受力，并且由于护套100的压缩作用，肋部201同样是向空腔500内弯折压缩，并且随着肋部201的弯折压缩，线缆腔204会沿光缆的周向方向拓展增大，带动其内部光纤400沿周向向两侧的肋部201产生一定的位移，因此也同样不易直接挤压作用在光纤400上，光纤400能够非常有效地避免直接受力；

具体如图4所示，受到冲击力F2作用时，第一的承力面是肋部201外端连线201a所在的面，该面位于外隔层203外侧，因此外隔层203除了由于护套100产生的一定作用力之外，并不是直接受力处，而随着护套100的变形，会进一步对肋部201形成F3所示的作用力，使得肋部201形成沿e方向的变形趋势，同时由于凸起101的限定以及护套100变形带动肋部201外端会沿e1向形成聚拢的趋势，使得肋部201外端连线201a实际会沿径向向外移动，在此过程中外隔层203沿f向、内隔层202沿g向均沿径向向内变形，实际对于线缆腔204向两侧拓宽、其内部的光纤400的影响实质较小，并且在该过程中因为支撑承力面外移使得光纤400更加不易直接受力；

并且本发明整体结构较为简洁，使得实际导力过程较短，异形骨架200的结构能够快速响应光缆所受的瞬间冲击力发生变形，并形成保护内部光纤400的效果，避免在初次强冲击力作用下即发生断纤故障，对于在矿井以及抢险救灾现场等复杂、光缆容易受到冲击损坏的环境中具有良好的使用效果。

进一步的，

为提高光缆的抗冲击能力，研究人员进一步对中心加强件300进行改进；

所述中心加强件300包括外层的胶管301，胶管301内沿光缆轴向设有圆角多边形腔302，圆角多边形腔302的边数和角数均与异形骨架200的数量相等，每个角部均对应对准一个异形骨架200的线缆腔204，如图1所示，本实施例设有四个异形骨架200，胶管301内设有在光缆径向截面上呈圆角矩形的圆角多边形腔302，每个圆角均对准其外侧的异形骨架200的线缆腔204几何中心；

所述圆角多边形腔302内设有空心金属管303，空心金属管303与圆角多边形腔302的内壁抵接。

上述中心加强件300的设置，尤其是具有弹性的塑料胶管301与空心金属管303配合后，使得光缆的抗冲击阈值得到大大的提升；

在光缆受到强冲击作用、仅靠肋部201变形压缩无法有效吸收和缓冲外力作用时，其会继续沿肋部201向本发明改进后的中心加强件300传导冲击力；

冲击力传导至中心加强件300上，当胶管301同样已经无法通过简单的变形来瞬时缓冲、吸收较大外力时，会将作用力作用在空心金属管303内，空心金属管303通过永久变形的方式来大幅度、高效快速地吸收应力，通过牺牲中心加强件300中空心金属管303的方式以实现在强冲击力作用下对光纤400进行保护，并且永久变形所能够吸收的外力远大于通过弹性变形吸收缓冲的外力；

此外，圆角多边形腔302的角部朝向线缆腔204设置，是因为角部能够进一步形成一定的位移和形变空间，使得如图4所示内隔层202更易沿g向变形，产生更大的余量空间确保光纤400更加不易直接受力，使得线缆腔204内的光纤400能够进一步沿光缆周向向两侧移动，避免其直接受力，同时使得同一异形骨架200内的肋部201外端能够沿光缆周向收拢，即实际为肋部201端部随着外隔层203外侧的护套100逐渐扁平化、形成内缩翘曲的运动，以进一步避免线缆腔204直接受力；

通过上述的各个结构配合，使得光缆受到强冲击力作用时，光纤400在所有结构均达到变形、形变阈值前，能够保持良好的工作，不易发生断纤等故障，导致矿井通讯或救灾现场通讯受阻，具有较强的实用和推广价值。

Claims (8)

1.一种抗冲击光缆，其特征在于，包括：

由外至内依次设置的护套、骨架结构层、中心加强件，护套包覆在骨架结构层外部；

所述骨架结构层由若干绕光缆轴心周向设置的异形骨架构成；

所述异形骨架包括肋部、内隔层和外隔层，内隔层抵接在中心加强件的外壁，外隔层沿光缆径向设置在内隔层外侧，且肋部对称设置在内隔层和外隔层周向的两侧并与内隔层和外隔层均固接，肋部的内端与内隔层周向两端的端部固接、外端延伸至外隔层外侧；

所述内隔层、外隔层和肋部形成一个在光缆径向截面上封闭的线缆腔，线缆腔内设有若干光纤。

2.根据权利要求1所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述内隔层和外隔层为同圆心的圆弧形，圆心均落在光缆轴心上。

3.根据权利要求1所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

相邻的两个所述异形骨架相对的肋部平行设置，并且相对的肋部之间形成用于抗冲击缓冲的空腔，空腔沿光缆径向，由中心加强件外壁延伸至肋部的外端端部。

4.根据权利要求1所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述光纤为单根光纤或多根光纤构成的光纤束，且线缆腔内的其余空隙填充第一光缆填料。

5.根据权利要求3所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述护套向空腔内延伸形成凸起；

所述空腔内还填充有第二光缆填料，第二光缆填料为松装填料。

6.根据权利要求1所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述中心加强件包括外层的胶管和被包覆在胶管内的空心管。

7.根据权利要求6所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述胶管内沿光缆轴向设有圆角多边形腔，圆角多边形腔的边数和角数均与异形骨架的数量相等；

所述空心管为空心金属管，空心金属管设在所述圆角多边形腔内，并与圆角多边形腔的内壁抵接。

8.根据权利要求7所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述空心多边形腔的每个角部均对应对准一个异形骨架的线缆腔。

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