DE3108381A1

DE3108381A1 - Optisches kabel

Info

Publication number: DE3108381A1
Application number: DE19813108381
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Oestreich; Werner 8000 München Schubert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-03-05
Filing date: 1981-03-05
Publication date: 1982-09-23
Also published as: CA1181619A; US4496214A; DE3108381C2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München 81 P ff 4 2 6 OE

Optisches Kabel

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Kabel, bei dem mehrere Lichtleitfasern enthaltende optische , übertragungselemente zusammen mit aus mechanischen Gründen vorhandenen strangförmigen Hilfselementen mit wechselnder Drallrichtung auf einen zentralen Kern aufgeseilt und nach außen durch einen gemeinsamen Mantel abgeschlossen sind.

Ein optisches Kabel dieser Art ist aus der DE-OS 27 09 106 bekannt. Dabei sind die optischen Übertragungselemente mit wechselnder Schlagrichtung auf einen zentralen Kern aufgeseilt, wobei die Schlagrichtung maximal etwa zwei Schlaglängen beibehalten ist. Die optischen Übertragungselemente selbst sind locker bzw. in Unfangsrichtung des Kernes verschiebbar angeordnet, was dadurch erreicht wird, daß als Versteifungsstränge ausgebildete, also aus mechanischen Gründen vorhandene Hilfselemente durch einen außen aufgebrachten Mantel fest gegen den Kern gedrückt werden. Zwischen diesen über den Umfang verteilten Elementen entstehen Jeweils Kammern, innerhalb deren die optischen Übertragungselemente in einem gewissen Maß hin und her bewegt werden können.

In manchen Fällen ist es wünschenswert, für die optischen Übertragungselemente eine größere, im Bedarfsfall ausnutzbare Reservelänge zu erhalten. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn ein bereits verlegtes optisches Kabel an einer bestimmten Stelle

Jb 1 Korn / 25.02.1981

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beschädigt wird und dort durch Einsatz einer Reparaturmuffe wieder in Stand gesetzt werden soll. In diesem Fall müssen ausreichend große Überlangen der optischen Übertragungselemente zur Verfügung stehen. Andererseits ist es nicht zulässig, auf die optischen Übertragungselemente zur Erzielung der Überlänge einen zu großen mechanischen Längszug auszuüben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Kabel der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ausreichend große Überlängen erzeugt werden können und gleichzeitig bei der Bildung dieser Überlängen jegliche unzulässige mechanische Beanspruchung der optischen Übertragungselemente vermieden wird. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die optischen Übertragungselemente und die Hilfselemente so im Inneren des Kabelmantels gehalten sind, daß an einer Kabeltrennstelle bei einem Längszug an den Hilfselementen auf eine begrenzte Länge die Verseilung sowohl der optischen Übertragungselemente als auch der Hilfselemente zur Bildung von Überlängen aufhebbar ist.

Da der Längszug an der Kabeltrennstelle auf die Hilfselemente (und nicht auf die optischen Übertragungselemente) ausgeübt wird, und diese sich zusammen mit den optischen Übertragungselementen unter Auflösung der Verseilung rings um den Kern herum bewegen, sind unzulässige mechanische Beanspruchungen der optischen übertragungselemente auch bei Erzielung größerer Überlängen ausgeschlossen. Die Auflösung der mit wechselnder Schlagrichtung vorliegenden Verseilung ergibt dabei eine hinreichend große Überlänge, so daß auch Reparaturen an bereits verlegten Kabeln in einfacher Weise durchführbar sind. Andererseits ist der Verseil-Verbund innerhalb des Kein es so ausreichend fest, daß an einer normalen KabeltrennstelIe ohne einen zusatz-

lichen Längszug an den Hilfselementen die Verseilung beibehalten wird, so daß der Kern nicht unter Auflösung der Verseilung aus dem Inneren des Mantels herausspringt. Außerdem ist das erfindungsgemäße optische Kabel auch für das Spleißen an normalen Abzweigstellen besonders gut geeignet, weil die dort benötigte Überlänge einfach durch öffnen des SZ-Verseilverbandes erzeugt werden kann. Die SZ-Verseilung kann an nicht abzuzweigenden Elementen zur Umgehung von abzuzweigenden Elementen benutzt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:'
Fig. 1 den Aufbau eines Kabels nach der Erfindung im Querschnitt;

Fig. 2 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Kabels im Längsschnitt, wobei die Verseilung teilweise

zur Erzielung von Überlängen aufgehoben ist und Fig. 3 ein die Überlänge in Abhängigkeit vom Verseilradius wiedergebendes Diagramm, wobei als Parameter der Krümmungsradius der Verseilhelix gewählt ist.

Bei der Darstellung nach Fig. 1 ist ein Stützelement z.B. aus hochfestem Glasfaser-Epoxyharz oder Feder-Stahldraht mit ZK bezeichnet. Um diesen Kern herum liegt eine Zwischenschicht PO aus glattem Gummi oder Kunststoff. Auf die Schicht PO sind im vorliegenden Beispiel zwei Lagen von Verseilelementen aufgeseilt, wobei Je nach Bedarf auch nur mit einer einzigen Lage oder mit mehr als zwei Lagen gearbeitet werden kann.

Diese Lagen bestehen zum Teil aus optischen Übertragungselementen OE, die im vorliegenden Beispiel als aus einer rohrförmigen Umhüllung UH mit zwei im Innern

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angeordneten Lichtwellenleiter-Fasern LW1 und LW2 bestehend dargestellt sind. Es lassen sich auch andere Konfigurationen von optischen Übertragungselementen verwenden, beispielsweise solche mit nur einem Lichtwellenleiter oder auch mit mehr als zwei Lichtwellenleitern.

Neben diesen optischen Übertragungselementen OE sind zugfeste Elemente SE vorgesehen, welche nur aus mechanischen Gründen vorhanden sind. Diese Elemente SE können bevorzugt aus zugfesten und gegebenenfalls auch quersteifen Seilen, Schnüren, Rohren oder dergleichen bestehen und auch mehr oder weniger starke polsternde Eigenschaften aufweisen. Die Zuordnung der optischen Übertragungselemente OE und der Elemente SE sollte so erfolgen, daß möglichst wenige optische Übertragungselemente OE unmittelbar aneinanderliegen, am besten auf jedes zweite bis fünfte optische Übertragungselement OE ein mechanisches Element SE folgt. Die so gebildete Kabelseele ist außen von einer Umspinnung US oder Umwicklung zusammengehalten und durch einen aufextrudierten Mantel MA abgeschlossen.

Die einzelnen Elemente SE und OE sind in wechselnder Drallrichtung, d.h. im sogenannten SZ-Verseil-Verfahren verseilt, wobei die Umspinnung US so gewählt ist, daß an einer Kabeltrennstelle die Verseilung sich noch nicht von selbst in Längsrichtung durch Verschieben der Verseilelemente auflösen kann. Die Umspinnung US liegt also mit einem gewissen Druck auf den die Kabelseele bildenden Elemente OE und SE auf und hält sie im Normalzustand in ihrer Lage fest.

Wenn jedoch in Längsrichtung an den Elementen SE bei einer Kabeltrennsteile ein Zug ausgeübt wird, dann soll eine Längs- und gleichzeitig Querbewegung (in

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Umfangsrichtung) der einzelnen Verseilelemente möglich sein, wodurch die Verseilung aufgehoben wird und eine entsprechende Überlänge sowohl der optischen Übertragungselemente OE als auch der Elemente SE erzielt wird.

In schematischer Form ist ein einfaches Beispiel eines derartigen Kabels in Fig. 2 gezeichnet. Durch einen Längszug, angedeutet durch die Pfeile KR an den Hilfselementen SE wird in der Art einer Umlaufbewegung um den hier nicht dargestellten Kern ZK, PO die Verseilung aufgehoben und dadurch eine Überlänge der optischen übertragungselemente OE sowie der Elemente SE gegenüber dem Kern ZK, PO und dem Mantel MA erreicht.

Je kürzer die Schlaglänge gewählt ist, desto größer wird bei der Aufhebung der Verseilung infolge des Längszuges die erzielbare Überlänge.

Das Kabel nach der Erfindung ergibt nicht nur z.B. bei Reparaturen an bereits verlegten Kabeln die Möglichkeit, in einfacher Weise nachträglich Überlängen bereitzustellen, sondern liefert auch einen Kabelaufbau, der z.B. bei der Verlegung wenig empfindlich ist. Wenn nämlich an einer bestimmten Stelle eine besonders starke Zugbeanspruchung auftritt, so kann infolge des Kabelaufbaus sich im Inneren die Kabelseele durch Umfangsbewegung der Umkehrstelle etwas aufseilen und dadurch einer mechanischen Überdehnung und damit mögliehen Schädigung der empfindlichen Lichtwellenleiter-Fasern vorbeugen. Bei Kabeln mit mehreren Lagen lassen sich die Verseilelemente der inneren Lagen herausspleißen, ohne daß die äußeren Lagen ebenfalls geschnitten werden müssen.

""⁶^" 81 P 6 U 6 DE

Der Erläuterung der möglichen Überlängen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 die Überlänge £ (in %) der ungestörten Wendel über die Wendelachse in Abhängigkeit vom Verseilradius R (in mm) dargestellt. Die dargestellten Kurven geben die erzielbare Überlänge für verschiedene zulässige Krümmungsradien der Lichtwellenleiter-Fasern an. Dabei ist vorausgesetzt, daß durch Auflösen des SZ-Verbandes der Verseilung die gesamte Verseilüberlänge nutzbar gemacht wird. Vernachlässigt man die Minderung der Überlänge an den Umkehrstellen, so ergibt sich die maximale verfügbare Überlänge £ entsprechend Fig. 3 für die einzelnen Krümmungsradien P ., wobei folgende Definitionen und Funktionen zugrunde gelegt sind:

R » Verseilradius
S * Schlaglänge
1 = aufgelöste Länge
Al= Zusatzlänge

2OA= Amplitude der sinusförmigen Auf- und Abbewegung

eines Verseilelementes
D = Verseildurchmesser
P « Periodenlänge

P= R(I₊-V₂) (1)

,Q Man erkennt, daß mit etwas größeren Verseilradien bis zu 10% Überlänge möglich sind.

Um diese nutzbar machen zu können, darf die Anzahl der Schläge in jeder Richtung allerdings nur sehr begrenzt -ze sein, vorzugsweise 1 bis 2, da anderenfalls die Auflösung des Verbandes oder die Verschiebung des Umkehrbereiches am Umfang in ausreichendem Maße nicht mehr

ohne weiteres möglich ist.

Dies wiederum zwingt zur Betrachtung des Einflusses der Umkehrstelle. Nimmt man an, daß diese (abgewickelt) sinusförmig ist, ist die in ihr enthaltene Überlänge (leicht vereinfacht)

A¹ - ^- - o)

1.0 während mit der gleichen Vereinfachung für die Wendel Δ1 fr²· D²

Das Verhältnis von (3) und (4) ist dann die relative Überlänge der Umkehrstelle

^Ίε * Tr · (5)

wenn die Amplitude A des Sinus gleich dem Verseilradius R gesetzt wird und die Periodenlänge P und die Schlaglänge S gleich sind.

Dies ist jedoch keineswegs gesichert. Zur rechnerischen Durchleuchtung können zunächst Wendelsteigung und Steigung des Sinus an der "Überleitungs"stelle gleichgesetzt werden.

Steigung Wendel (von Kabelachse aus gerechnet): = H²¹ <«>

Steigung Sinus im O-Punkt:
35

(7)

--β- 81 P 6426 OE

Nimmt man an, daß sich die Umkehrstelle so kurz halten läßt, daß die Krümmung des Sinus in der Amplitude gleich der Wendelkrümmung ist, gilt:

(9)

<? = £ - i~§£- mit (8) (10)

·> ^s 4ff^ A ^ TTT)

(9) = (10) : P = (11)

15	mit (8)	A ^(E>2	ir² + s²)
	ergibt		2 S²
	ΔΙ	(Kontrolle	von (3))
20	1	TT² . D²	siehe
4 . S²

₍₁₂₎

Die relative Überlänge von η ganzen Schlägen und einer Umkehrstelle ist dann
25
A.

1^L l^w 2^s I

vt^bL -»i-

n.S +

Für η = 1 und nicht zu große Verseildurchmesser D wird ^ die ausnutzbare Überlänge durch die Umlenkstelle auf rund 80% der Wendelüberlänge reduziert, also z.B. 4% statt 5%. Da jedoch die in (11) dargestellte Annäherung

81 P B 4 2 6 DE

von P an S technologisch noch nicht erreicht ist, muß man vorläufig mit einer stärkeren Reduktion der effektiven Überlänge gegenüber der Kabelachse rechnen. Wenn in der Muffe jedoch z.B. k% aus 5 m = 20 cm zur Verfügung stehen , erübrigte sich das Vorsehen von Faserreservelängen innerhalb der Muffe, ebenso genügen solche Längen für Reparaturen und innere Abzweige.

Um diese Längen nutzbar machen zu können, sind besondere konstruktive Maßnahmen getroffen worden, da anderenfalls als Folge der Reibungskräfte zwischen den Lagen oder zwischen Innenlage und Kern oder Außenlage und Mantel beim Verlegen oder Herausziehen die Hüllen UH der optischen Übertragungselemente OE leicht überbeansprucht werden könnten. In gewissen Abständen am Umfang der Verseillage sind daher hochbelastbare, als Zugelemente SE bezeichnete Blindadern gleichen oder etwas größeren Durchmessers und gleicher (niedriger) Reibzahl wie die optischen Übertragungselemente OE vorgesehen, die die Verlagerung der optischen Elemente ohne Hüllendeformation erzwingen lassen.

3 Figuren

6 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche

1. Optisches Kabel, "bei dem mehrere Lichtleitfasern
enthaltende Übertragungselemente zusammen mit aus mechanischen Gründen vorhandenen strangförmigen Hilfselementen mit wechselnder Drallrichtung auf einen zetralen Kern aufgeseilt und nach außen durch einen gemeinsamen Mantel abgeschlossen sind, dadurch
gekennzeichnet , daß die optischen Übertragungselemente (OE) und die Hilfselemente (SE) so im Inneren des Kabelmantels (MA) gehalten sind, daß an

einer Kabeltrennstelle bei einem Längszug (KR) an mindestens einem der Hilfselemente (SE) auf eine begrenzte Länge die Verseilung sowohl der optischen Übertragungselemente (OE) als auch der Hilfselemente (SE) zur Bildung von Überlängen aufhebbar ist.

2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß die Zahl der Hilfselemente zur Zahl der optischen Verseilelemente im
Bereich von 1:1 bis 1:10, vorzugsweise 1:2 bis 1:4

liegt.

3. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselemente (SE) mindestens den gleichen,

vorzugsweise einen etwas größeren Durchmesser aufweisen wie die optischen Verseilelemente (OE).

4. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente (OE)
und die Hilfselemente (SE) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.

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5. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Verseilschläge in jeder Richtung sehr klein, vorzugsweise zu 1 bis 2 gewählt ist.

6. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente (OE) und die Hilfselemente (SE) gegeneinander und gegen den zentralen Kern nur einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisen.