CN114706179B - 一种抗风光缆 - Google Patents

Abstract

本发明属于线缆领域，尤其涉及一种抗风光缆。其包括：芯线以及包覆在芯线外部的椭圆形外护套，所述椭圆形外护套设有线腔，芯线设置在线腔中且与线腔壁之间设有抗扭保护管；所述抗扭保护管向外抵接线腔内壁，所述抗扭保护管内壁设有若干抵接芯线外表面的齿状凸起；沿所述外护套截面的长轴方向，在芯线两侧设有对称的加强件；所述加强件由圆部和弧部两部分构成，圆部在光缆的截面上覆盖椭圆形外护套的焦点，弧部背向芯线拱起且拱起端的中部抵接加强件圆部的外壁，弧部在光缆的径向截面上呈弧形且弧形圆心与芯线圆心重合。本发明的抗风光缆具有非常优异的抗风抗扭性能，在强风力作用下发生扭转时，能够有效限制扭转角、减少扭转对芯线的挤压作用。

Description

一种抗风光缆

技术领域

本发明属于线缆领域，尤其涉及一种抗风光缆。

背景技术

架空光缆(aerial cable)，也称空挂光缆，是一种架挂在信号杆上使用的光缆。架空光缆挂设在信号杆上，要求能适应各种自然环境。一般用于长途二级或二级以下的线路，适用于专用网光缆线路或某些局部特殊地段。

但是，现有的空挂光缆在结构上存在一定的缺陷，如在强风力环境中使用时，光缆容易发生损坏，如沿海地区的空挂光缆，由于长期受强风力作用，导致光缆产生一定的扭转以及形成拉扯应力，由于光纤本身的特殊性，其受到扭转和拉扯应力时容易加快其老化、影响传输性能、发生损伤甚至损坏。因此，在部分环境风力较大的地区中，空挂光缆的检修率居高不下，甚至于发生线缆在风力作用下线缆外皮爆裂的严重事故。

因此，提高空挂光缆的抗风能力是迫在眉睫的。而目前为提高空挂光缆的抗风力性能，大部分改进均是增加光缆外侧的保护层结构，空挂光缆的线径不断地增大、质量/长度比也越来越大，增加了架设难度以及明线杆路的负荷。

发明内容

为解决现有的光缆抗风能力弱，无法有效抵御强风作用，在强风作用下其内部结构容易损伤等问题，本发明提供了一种抗风光缆。

本发明的目的在于：

一、提高光缆的抗风抗扭性能；

二、减少风力作用下光缆对信号杆产生的作用力；

三、有效提高光缆空挂设置的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种抗风光缆，包括：

芯线以及包覆在芯线外部的椭圆形外护套，所述椭圆形外护套截面的几何中心处设有线腔，芯线设置在线腔中，且芯线与线腔壁之间设有抗扭保护管；

所述抗扭保护管向外抵接线腔内壁，所述抗扭保护管内壁设有若干齿状凸起，周向均匀绕设在芯线外部，且抵接芯线外表面；

沿所述外护套截面的长轴方向，在芯线两侧设有对称的加强件；

所述加强件由圆部和弧部两部分构成，圆部在光缆的截面上覆盖椭圆形外护套的焦点，弧部设置在加强件圆部和芯线之间，其背向芯线拱起且拱起端的中部抵接加强件的圆部外壁，弧部在光缆的径向截面上呈弧形且弧形圆心与芯线圆心重合。

作为优选，

所述光纤线为单根光纤或多根光纤构成的光纤束。

作为优选，

所述加强件圆部为空心管结构，圆部的外径小于芯线外径；

所述光缆的截面上圆部的圆心与椭圆形外护套的焦点重合。

作为优选，

所述加强件圆部内设有螺旋弹钢线。

作为优选，

所述螺旋弹钢线和加强件的圆部同轴心设置。

作为优选，

在光缆的截面上所述弧部的弧度为0.5～1rad。

作为优选，

所述加强件由弹性材料进行制备。

作为优选，

所述外护套上设有背向芯线拱起的拱形槽；

所述加强件设置在拱形槽内。

作为优选，

所述加强件圆部向外抵接在拱形槽的拱起方向的内壁，加强件弧部两端抵接拱形槽但其朝向芯线的侧壁与拱形槽分离设置。

作为优选，

所述光缆设置时控制水平夹角≤25°。

本发明的有益效果是：

1)本发明的抗风光缆具有非常优异的抗风抗扭性能，在强风力作用下发生扭转时能够有效限制扭转角、减少扭转对芯线的挤压作用，同时能够在各个结构配合下实现复位；

2)在光缆复位后能够形成“有效扭转”，使其光缆截面的长轴平行于来风方向，进而减少风力对光缆的作用，利用风力产生的压差来“夹紧”光缆，提高光缆的稳定性、抑制震颤。

附图说明：

图1为本发明光缆的结构示意图；

图2为本发明风力试验台示意图以及横向风作用下“升力”示意图；

图3为横向风作用下光缆典型位置和趋势记录图；

图4为本发明在斜向风作用下典型位置记录图；

图5为本发明光缆和圆形光缆在斜向风作用下典型位置对比图；

图中：10本发明光缆，20信号杆，100椭圆形外护套，101线腔，102拱形槽，200芯线，201光纤线，202束管，300抗扭保护管，301齿状凸起，400加强件，401圆部，402弧部，403螺旋弹钢线。

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所示的抗风光缆，其具体包括：

具有防风、抗风能力的椭圆形外护套100，外护套在缆芯处设有轴向线腔101，线腔101内设有沿光缆轴向设置的芯线200，芯线200由束管202包覆若干光纤线201构成，用于传输光信号实现通信；

所述光纤线201为单根光纤或多根光纤构成的光纤束；

所述芯线200外表面与线腔101内壁之间设置抗扭曲保护结构，具体本实施例中，芯线200外部设有弹性橡胶材质的抗扭保护管300；

所述抗扭保护管300向外抵接线腔101内壁，所述抗扭保护管300内壁由若干齿状凸起301，周向均匀绕设在芯线200外部，且抵接芯线200外表面的束管202；

所述抗扭保护管300能够对芯线200进行保护，减少光缆外护套在受风力影响时，外护套产生扭转对内部芯线200的影响，主要因为在外护套相对芯线200产生扭转时，会压缩线腔101内径，而抗扭保护管300的齿状凸起301是一个相对可动的状态，其能够相互聚拢或展开，通过变形的方式缓冲、减少对束管202施加的作用力，避免芯线200直接受到扭转挤压；

所述外护套沿其截面的长轴方向、在芯线200两侧设有对称的加强件400，在光缆的截面剖面上，加强件400设置位置覆盖椭圆形外护套100的焦点；

所述加强件400由圆部401和弧部402两部分构成，圆部401在光缆的截面上覆盖椭圆形外护套100的焦点，圆部401的圆心最优应当与椭圆形外护套100的焦点重合，且控制圆部401的外径小于芯线200外径，且圆部401具体为空心管结构，而弧部402为弧形管、设置在圆部401和芯线200之间，其背向芯线200拱起且拱起端的中部抵接加强件400圆部401的外壁，弧部402在光缆的径向截面上呈弧形，且弧形圆心与芯线200圆心重合，弧度为0.5～1rad；

此外，所述加强件400由弹性材料进行制备，具体可采用如弹性硅胶、弹性钢等材料，本实施例中加强件400采用弹性钢制备，其圆部401首先起到光缆的轴向定型和导向作用，而在本发明技术方案中，还起到限制扭转角的作用，其用于配合椭圆形的外护套，能够大大强化光缆在强风力作用下的稳定性，而弧部402的作用则在于配合抗扭保护管300，减少椭圆形外护套100扭转对芯线200造成的挤压，起到支撑作用；

与此同时，椭圆形外护套100相对应加强件400设置位置设有背向芯线200拱起的拱形槽102，加强件400圆部401向外抵接在拱形槽102的拱起方向的内壁，加强件400弧部402两端抵接拱形槽102但其朝向芯线200的侧壁与拱形槽102分离设置，通过拱形槽102的设置以及加强件400独特的设置方式配合，能够使得加强件400起到原有轴向定型和导向作用、减少椭圆形外护套100扭转对芯线200造成挤压作用的同时，进一步减少风力作用下椭圆形外护套100震颤传导至光缆架设的信号杆20上。

具体的，

本发明光缆10在具体使用、敷设时，应当保障其外护套的长轴水平或基本水平，控制其水平夹角≤25°，具体的，架设如图2所示的试验台，将本发明光缆10架设在模拟信号杆20上进行风力模拟实验；

如图3所示，本发明光缆10在横向风作用下时，记录其运动和震颤趋势，其会依次沿a1、a2、a3和a4直至an运动，在横向风作用下初始产生相对较大的横向震颤位移，并在最后逐渐减小，而自然环境中的风力并不如实验室所提供的“标准风力”，其实际会在光缆的上下侧产生风力差、空气流速差，因而常规的圆形光缆总会不受控制且难以避免地产生扭转，在扭转和震颤的共同作用下，导致常规光缆在强且持续的自然风力下容易损坏；

但对于本发明光缆10而言，从图2可以明显看出，随着风力作用时间的延长，会在椭圆形外护套的短轴方向两端，出现近端和远端的气体流速差，气体流速差产生了压力差，而该压力差会大致沿椭圆形外护套的短轴方向对椭圆形外护套施加作用力，该作用力的产生能够非常有效地抑制光缆的扭转趋势，对光缆产生“夹紧”的效果，能够更加有效地维持光缆稳定，抑制光缆在风力作用下地震颤；

而在如图4所示的斜向风作用下，对于圆形光缆而言，与横向风的情况并无不同，但对于本发明所示的光缆而言，本发明光缆10首先会逆时针扭转，但在弹性结构的加强件400作用下，本发明光缆10的外护套极难产生≥90°的扭转，而圆形光缆大多采用在光缆的轴心处设置中心加强件，中心加强件会导致其外护套在受风力作用时，产生较大的相对扭转且带动其内部结构扭转，并不具备阻碍和抵御扭转的能力，而本发明中加强件400采用对称设置的方式进行，起到稳定和抗扭作用，且在扭转后所产生的弹性恢复力会使得光缆产生逆风力反向扭转回弹的趋势，本发明加强件400设置在椭圆形外护套100焦点处，其扭转时产生的聚拢压缩受到椭圆形外护套100结构特点缓冲，不易对芯线200形成强挤压，避免芯线200受损，随着时间的推移，会逐渐恢复并保持在类似图3所示的状态，在8分钟内每分钟记录一次，以典型位置依记录的时间顺序如b1至b8所示，记录至其达到相对稳态位置，其斜向来风方向环境中，在升力作用下保持该状态的相对稳定直至强风减弱和/或消失，而若圆形光缆配合采用外护套周向均匀设置加强件400的方式，其仍会产生扭转且最终无法达到一个相对稳定的状态，同时其扭转导致外护套向内收缩对芯线200的作用更加强烈，容易导致芯线200受损甚至整条光缆爆开，发生“爆线”的严重事故；

此外，进行为期6h的持续风力试验，并每隔2min记录一次光缆所处的位置、与原始位置进行纵向对比，同时采用外径与本发明光缆10短轴等长的圆形光缆进行横向对比试验；

试验结果如图5所示，图5中左侧为本发明光缆10试验中，光缆偏移典型位置的记录图，左侧二图中上图(图5-1)记录为第1至第3小时的典型位置，左侧二图中下图(图5-2)记录为第4至第6小时的光缆典型位置，可以看出，随着风力作用时间的延长，其实际最大振幅减弱，光缆记录时的相对落点范围变小；

而图5中右侧二图均为常规圆形光缆在等大、等向风力作用下的典型位置记录图，同样右侧二图中上图(图5-3)记录为第1至第3小时的典型位置，右侧二图中下图(图5-4)记录为第4至第6小时的光缆典型位置；

现有的圆形光缆在风力作用下，随着风力持续时间的延迟，其实际相对落点范围基本没有减小，甚至产生了一定程度的增大，在对试验缆进行回收后发现，本发明光缆10各个部件结构完好，而圆形缆中加强件400存在明显的扭伤。

进一步的，

所述加强件400圆部401的圆心，即在椭圆形外护套100的焦点处，还设有轴向设置的螺旋弹钢线403，螺旋弹钢线403采用弹簧钢进行制备，其能够进一步提高本发明光缆10的轴向定位效果、减少震颤等作用力传导至其所架设的信号杆20。

Claims (7)

1.一种抗风光缆，其特征在于，包括：

芯线以及包覆在芯线外部的椭圆形外护套，所述椭圆形外护套截面的几何中心处设有线腔，芯线设置在线腔中，且芯线与线腔壁之间设有弹性橡胶材质的抗扭保护管，芯线由束管包覆若干光纤线构成；

所述抗扭保护管向外抵接线腔内壁，所述抗扭保护管内壁设有若干齿状凸起，周向均匀绕设在芯线外部，且抵接芯线外表面，齿状凸起能够相互聚拢或展开，通过变形的方式缓冲、减少对束管施加的作用力；

沿所述外护套截面的长轴方向，在芯线两侧设有对称的加强件；

所述加强件由圆部和弧部两部分构成，圆部在光缆的截面上覆盖椭圆形外护套的焦点，弧部设置在加强件圆部和芯线之间，其背向芯线拱起且拱起端的中部抵接加强件的圆部外壁，弧部在光缆的径向截面上呈弧形且弧形圆心与芯线圆心重合；

所述加强件由弹性材料进行制备；

所述外护套上设有背向芯线拱起的拱形槽；

所述加强件设置在拱形槽内；

所述加强件圆部向外抵接在拱形槽的拱起方向的内壁，加强件弧部两端抵接拱形槽，但其朝向芯线的侧壁与拱形槽分离设置。

2.根据权利要求1所述的一种抗风光缆，其特征在于，

所述光纤线为单根光纤或多根光纤构成的光纤束。

3.根据权利要求1所述的一种抗风光缆，其特征在于，

所述加强件圆部为空心管结构，圆部的外径小于芯线外径；

所述光缆的截面上圆部的圆心与椭圆形外护套的焦点重合。

4.根据权利要求3所述的一种抗风光缆，其特征在于，

所述加强件圆部内设有螺旋弹钢线。

5.根据权利要求4所述的一种抗风光缆，其特征在于，

所述螺旋弹钢线和加强件的圆部同轴心设置。

6.根据权利要求1所述的一种抗风光缆，其特征在于，

在光缆的截面上所述弧部的弧度为0.5～1 rad。

7.根据权利要求1所述的一种抗风光缆，其特征在于，

所述光缆设置时控制水平夹角≤25º。