DE29616177U1 - Optical cable - Google Patents
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Description
Optisches KabelOptical cable
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an optical cable according to the preamble of claim 1.
Konventionelle Kupferkabel für den militärischen Einsatz weisen einen Außendurchmesser von 10-12 mm auf. Auf eine Standardspule aufgewickelt wiegt eine Länge von 400 m eines solchen Kabels ca. 65 kg.Conventional copper cables for military use have an outer diameter of 10-12 mm. A 400 m length of such a cable weighs around 65 kg when wound onto a standard spool.
Um die auf eine solche Spule aufzuwickelnde Kabellänge und damit die Übertragungsspannweite zu vergrößern, wurde ein optisches Kabel entwickelt, bei welchem zwei optische Fasern und ein Blindelement mit einer kurzen Schlaglänge miteinander verseilt sind. Der Verseilverband ist mit einem dünnen Polyamidband umwickelt. Eine Vielzahl von Strängen aus Polyaramid sind mit großer Schlaglänge auf das Element aufgeseilt. Als Außenmantel dient eine Schicht aus bei niedrigen Temperaturen beständigen Polyvinylchlorid.In order to increase the length of cable that can be wound onto such a spool and thus the transmission range, an optical cable was developed in which two optical fibers and a dummy element are stranded together with a short lay length. The stranded assembly is wrapped with a thin polyamide tape. A large number of polyaramide strands are stranded onto the element with a large lay length. A layer of polyvinyl chloride that is resistant to low temperatures serves as the outer sheath.
Bei den optischen Fasern handelt es sich um sogenannte Festadern, die aus Stufenindexfasem mit einer Primärbeschichtung aus Silikon und einer fest auf der Primärbeschichtung aufliegenden Sekundärschicht aus Kunststoff bestehen.The optical fibers are so-called tight buffers, which consist of step index fibers with a primary coating made of silicone and a secondary layer made of plastic that rests firmly on the primary coating.
Ein solches Kabel ist in der Lage, unter Feldbedingungen einer Belastung von 1000 N standzuhalten, ohne Änderungen der optischen und mechanischen Eigenschaften.Such a cable is able to withstand a load of 1000 N under field conditions without any changes in the optical and mechanical properties.
Bei einem Außendurchmesser von 5 mm ist eine Länge von 1600 m auf die Standardtrommel aufvvickelbar. Mit diesem Kabel ist pro Standardtrommel eine Gewichtsreduzierung von ca 10 kgWith an outer diameter of 5 mm, a length of 1600 m can be wound onto the standard drum. With this cable, a weight reduction of approx. 10 kg is possible per standard drum.
möglich (International Wire and Cable Symposium Proceedings 1980, Seite 306 bis 311).possible (International Wire and Cable Symposium Proceedings 1980, pages 306 to 311).
Der Nachteil dieser Kabelkonstruktion besteht darin, daß die axiale Beweglichkeit der Adern beim Verseilvorgang und die Querdruckbelastbarkeit des Kabels unzureichend sind. Bei ausgelegtem unbelastetem Kabel sind vor allem bei tiefen Temperaturen dramatische Dämpfungsanstiege infolge der ungehinderten Schrumpfung des Außenmantels zu erwarten. Es handelt sich hier um eine nicht stauchstabile Konstruktion.The disadvantage of this cable design is that the axial mobility of the cores during the stranding process and the transverse pressure load capacity of the cable are insufficient. When the cable is laid out and not under load, dramatic increases in attenuation are to be expected, particularly at low temperatures, as a result of the unhindered shrinkage of the outer sheath. This is a construction that is not crush-resistant.
Aus dem DE-GM 90 13 293 ist ein optisches Kabel für den mobilen Einsatz bekannt, welches aus aus mindstens zwei Lichtleiteradern, einer die Adern umhüllenden Seelenbewicklung, einem Kunststoffinnenmantel, einer auf dem Innenmantel aufliegenden Schicht aus zugfesten Polyaramidfasern und einem Kunststoffaußenmantel besteht. Um dieses Kabel stauchstabil zu machen, sind im Innenmantel zwei oder mehrere in Längsrichtung des Kabels verlaufenden Stränge aus glasfaserverstärktem Kunststoff angeordnet. Bei diesem Kabel besteht der wesentliche Nachteil darin, daß bei den permanenten Wickelprozessen sowie den Schlaufen und Knoten, die gelegentlich in dem Kabel auftreten (z. B. beim Festbinden des Kabels an Baumästen) eine Bruchgefahr für die in Längsrichtung verlaufenden glasfaserverstärkten Kunststoffelemente besteht.An optical cable for mobile use is known from DE-GM 90 13 293, which consists of at least two optical fiber wires, a core winding that envelops the wires, a plastic inner sheath, a layer of high-tensile polyaramid fibers resting on the inner sheath and a plastic outer sheath. In order to make this cable crush-resistant, two or more strands of glass fiber reinforced plastic running in the lengthwise direction of the cable are arranged in the inner sheath. The main disadvantage of this cable is that the permanent winding processes and the loops and knots that occasionally occur in the cable (e.g. when tying the cable to tree branches) pose a risk of the glass fiber reinforced plastic elements running in the lengthwise direction breaking.
Weitere Nachteile sind darin zu sehen., daß die axiale Beweglichkeit der Lichtwellenleiter bei Wickelprozessen um kleine Radien ungenügend und die Querdruckbelastbarkeit des Kabels vor allen an den Stellen, wo die stauchstabilen Kunststoffelemente über der Lichtwellenleiterader zu liegen kommen, kritisch sein kann.Further disadvantages are that the axial mobility of the optical fibers is insufficient during winding processes around small radii and the transverse pressure load capacity of the cable can be critical, especially at the points where the compression-resistant plastic elements lie above the optical fiber core.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Kabel für den mobilen Einsatz, insbesondere ein Feldfernkabel anzugeben, welches eine hohe Querdruckstabilität und eine hohe Schlagfestigkeit aufweist, unempfindlich gegen Temperaturwechselbeanspruchungen ist und eine hohe zulässige Zugbeanspruchung aufweist. Dabei sollen sich die optischen Übertragungseigenschaften bei den genannten mechanischen Beanspruchungen durch eine ungehinderte Bewegungsmöglichkeit der Lichtwellenleiter nicht verschlechtern. Insbesondere soll das Kabel den sogenannten Knotentest bestehen, bei dem in das Kabel ein Knoten eingebracht wird. Durch den Knoten darf keine erhöhte Dämpfung auftreten.The present invention is based on the task of specifying an optical cable for mobile use, in particular a field cable, which has a high transverse pressure stability and a high impact resistance, is insensitive to thermal cycling stresses and has a high permissible tensile stress. The optical transmission properties should not deteriorate under the mechanical stresses mentioned by the unhindered movement of the optical fibers. In particular, the cable should pass the so-called knot test, in which a knot is introduced into the cable. The knot must not cause any increased attenuation.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.This problem is solved by the features covered by the characterising part of claim 1.
Das optische Kabel nach der Lehre der Erfindung weist eine Querdruckstabilität von mehr als 1000 N auf. Es ist unempfindlich gegen Temperaturwechsel von -55° bis +80 0C auch im frei ausgelegten mechanisch unbelastetem Zustand. Es weist eine Schlagfestigkeit von über 2 Nm mit 50 Schlagen auf. Die zulässige Zugbeanspruchung beträgt je nach Verwendungszweck bis zu 2000 N. In das Kabel können auch Schlaufen und Knoten gemacht werden, ohne daß die Lichtwellenleiter geschädigt werden.The optical cable according to the teaching of the invention has a transverse pressure stability of more than 1000 N. It is insensitive to temperature changes from -55° to +80 0 C even in the freely laid out mechanically unloaded state. It has an impact resistance of more than 2 Nm with 50 impacts. The permissible tensile stress is up to 2000 N depending on the intended use. Loops and knots can also be made in the cable without damaging the optical fibers.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail using the exemplary embodiments shown schematically in Figures 1 and 2.
Mit 1 ist eine sogenannte Mini-Bündelader bezeichnet, die im Zentrum des Kabels angeordnet ist und aus der Aderhülle 2 und zwei Lichtwellenleitern 3 besteht. Die Lichtwellenleiter 3 bestehen in an sich bekannter Weise aus einer optischen Faser mit einer zweifachen Acrylatbeschichtung. Die Lichtwellenleiter 3 sind mit einer Überlänge von in etwa 2 %o in der Aderhülle 2 angeordnet. Die Aderhülle besteht vorteilhafterweise aus einem Polyamid/Polymerblend. Der zwischen den Lichtwellenleitern 3 und der Aderhülle 2 verbleibende Raum ist mit einer tieftemperaturbeständigen Füllmasse ausgefüllt, um die Bündelader 1 längswasserdicht zu machen und die empfindlichen Lichtwellenleiter 3 gegen Beschädigung zu schützen. Die dargestellte Bündelader 1 hat einen Außendurchmesser von ca. 1,5 mm.1 designates a so-called mini loose tube, which is arranged in the center of the cable and consists of the core sleeve 2 and two optical fibers 3. The optical fibers 3 consist in a known manner of an optical fiber with a double acrylate coating. The optical fibers 3 are arranged in the core sleeve 2 with an excess length of approximately 2 %o. The core sleeve advantageously consists of a polyamide/polymer blend. The space remaining between the optical fibers 3 and the core sleeve 2 is filled with a low-temperature-resistant filling compound in order to make the loose tube 1 longitudinally watertight and to protect the sensitive optical fibers 3 against damage. The illustrated loose tube 1 has an outer diameter of approximately 1.5 mm.
Über der Bündelader 1 ist eine geschlossene Lage aus Rundelementen 4 angeordnet, die aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sind. Der Druchmesser dieser Rundelemente 4 liegt zwischen 0,25 und 0,4 mm. Die Rundelemente 4 sind auf die Bündelader 1 aufgeseilt und zwar mit einer Verseilschlaglänge von 30 bis 50 mm. Wegen der kurzen Verseilschlaglänge von 50 mm werden Biegeradien für das Kabel von weniger als 25 mm möglich.A closed layer of round elements 4 made of glass fiber reinforced plastic is arranged above the loose tube 1. The diameter of these round elements 4 is between 0.25 and 0.4 mm. The round elements 4 are stranded onto the loose tube 1 with a stranding length of 30 to 50 mm. Due to the short stranding length of 50 mm, bending radii for the cable of less than 25 mm are possible.
In einer alternativen Lösung können auch glasfaserverstärkte Rundelemente in Kombination mit kunststofrummantelten Strängen aus Polyaramidfasern verwendet werden. Die Aufteilung der einzelnen Elemente ist so auszuführen, daß in jedem Fall ein symmetrischer Lagenaufbau entsteht.In an alternative solution, glass fiber reinforced round elements can be used in combination with plastic-coated strands of polyaramid fibers. The division of the individual elements must be carried out in such a way that a symmetrical layer structure is created in every case.
Die in sich geschlossene Lage aus den Rundelementen 4 gewährt einen guten Stauchschutz und Querdruckschutz.The self-contained layer of round elements 4 provides good compression protection and transverse pressure protection.
Die Aufbringung der Rundelemente 4 erfolgt vorzugsweise mit Rückdrehung. Diese an sich bekannte Maßnahme bei der Verseilung fuhrt zu einer hohen Flexibilität. Es besteht auch die Möglichkeit, die Rundelemente 4 mit wechselnder Schlagrichtung auf die Bündelader aufzubringen und die Lage mit einer Kreuzwendelabspinnung zu fixieren. Für hohe Querdruckbelastungen sind vorteilhafterweise zwei Lagen aus Rundelementen 4a und 4b vorzusehen (s. Figur 2).The round elements 4 are preferably applied with reverse twisting. This known measure in stranding leads to a high level of flexibility. It is also possible to apply the round elements 4 to the loose tube with alternating lay directions and to fix the layer with a cross-helix twist. For high transverse pressure loads, two layers of round elements 4a and 4b are advantageously provided (see Figure 2).
Über der Lage aus den Rundelelementen 4 kann eine nicht dargestellte, wendelförmig mit Überlappung aufgebrachte Kunststoffolie z. B. eine Folie aus Polyethylenterephthalat oder ein Polyesterfaservlies angeordnet sein.A plastic film (not shown) applied in a spiral shape with an overlap, e.g. a film made of polyethylene terephthalate or a polyester fiber fleece, can be arranged over the layer of round elements 4.
Über der Lage aus den Rundelementen 4 bzw. der Kunststoffolie ist eine doppellagige Umseilung 5 aus Polyaramidelementen oder aus Glaselementen in einer Polymermatrix vorgesehen. Diese Lage 5 hat die Funktion einer Zugentlastung. Darüber hinaus wirkt sie als Pufferschicht gegen eine Schlagbeanspruchung.A double-layered encasing 5 made of polyaramid elements or glass elements in a polymer matrix is provided over the layer of round elements 4 or the plastic film. This layer 5 has the function of strain relief. In addition, it acts as a buffer layer against impact stress.
Bei Kabeln mit geringeren Anforderungen an die Zugbelastbarkeit kann auf die Lage 5 verzichtet werden und direkt auf die vorzugsweise doppellagig aufgebrachten Rundelemente 4 eine zweilagige Bewicklung aus vorzugsweise Polyesterfaservlies aufgebracht werden, aufweiche der gleitfahige Polyurethanmantel aufextrudiert wird.For cables with lower requirements for tensile strength, layer 5 can be omitted and a two-layer wrapping made of preferably polyester fiber fleece can be applied directly to the round elements 4, which are preferably applied in two layers, onto which the slippery polyurethane sheath is extruded.
Mit 6 ist noch ein Außenmantel bezeichnet, der zweckmäßigerweise aus gleitfähigem thermoplastischem Polyurethan besteht.6 denotes an outer casing, which is preferably made of slippery thermoplastic polyurethane.
Das Kabel besitzt einen Außendurchmesser von 5-6 mm und kann in einer Länge von mindestens 1000 m auf eine Standardspule aufgewickelt werden. Das Gewicht eines Kabels dimensioniert für eine Zugbelastbarkeit von 2000 N beträgt ca. 25 kg.The cable has an outer diameter of 5-6 mm and can be wound onto a standard spool in a length of at least 1000 m. The weight of a cable designed for a tensile load of 2000 N is approximately 25 kg.
Das Kabel ist unempfindlich gegen Temperaturwechselbeanspruchung auch im ausgelegten mechanisch unbelastetem Zustand, da der thermische Ausdehnungskoeffizient von denThe cable is insensitive to thermal cycling even in the designed mechanically unloaded state, since the thermal expansion coefficient depends on the
Rundelementen 4 aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestimmt wird. Glasfaserverstärkter Kunststoff hat einen sehr niedrigen Ausdehnungskoeffizienten. Wegen der hohen Querdruckstabilität eignet sich das erfindungsgemäße Kabel insbesondere im Feldbereich. Bei Verwendung von Metalldrähten an Stelle der Rundelemente aus glasfaserverstärktem Kunststoff sollten Stahlrunddrähte mit einem Druchmesser von 0,1 bis 0,25 mm und einer Zugfestigkeit von über 600 N/mm2 eingesetzt werden. Bei einer solchen Konstruktion sind mindestens zwei Verseillagen vorzusehen.Round elements 4 made of glass fiber reinforced plastic. Glass fiber reinforced plastic has a very low coefficient of expansion. Due to the high transverse pressure stability, the cable according to the invention is particularly suitable for field applications. When using metal wires instead of the round elements made of glass fiber reinforced plastic, steel round wires with a diameter of 0.1 to 0.25 mm and a tensile strength of over 600 N/mm 2 should be used. With such a construction, at least two stranding layers must be provided.
Claims (10)
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