DE4034812C1

DE4034812C1 - Rigid optical=fibre cable - has strain relief elements of low modular aramid allowing overhead suspension and providing protection against projectiles

Info

Publication number: DE4034812C1
Application number: DE19904034812
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr.Rer.Nat. 7592 Renchen De Lenge
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1992-03-19
Anticipated expiration: 2010-11-03

Abstract

The optical waveguide cable, i.e. an aerial cable, includes strain-relief elements made of an aramid and attached outside the cable core. The aramid fibres or windings must be twisted using pitch lengths of uplaid core of at least 250 mm. Shorter pitch lengths of the strain-relief elements can lead to (with cable stretch of up to 2 per cent) permanent layer changes of the strain-relief elements within the cable and thus to irreversible cable stretch exceeding 4 per cent. ADVANTAGE - Allows stretch up to two per cent of cable length and additional cable flexures and bends.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtwellenleiterkabel, insbesondere ein Luftkabel, mit Zugentlastungselementen aus einem Aramind, die außerhalb der Kabelseele angebracht sind.The invention relates to an optical fiber cable, in particular an air cable with strain relief elements an Aramind, which are attached outside the cable core.

Aus der EP 1 41 307 B1 ist ein optisches Kabel bekannt, das Dehnungen bis zu 2 Prozent erlaubt. Das Problem, daß die Lichtwellenleiter bei einer extremen Zugbelastung nicht belastet werden dürfen, wird dadurch gelöst, daß weiche oder luftgefüllte komprimierbare Blind- und Zentralelemente verwendet werden. Diese weichen bei einer Querbelastung durch die nicht komprimierbaren Lichtwellenleiteradern im Falle einer extremen Zugbelastung den Lichtwellenleiteradern aus, und die Lichtwellenleiter in diesen Adern verlängern sich somit relativ zum Kabel. Diese Art des Kabelaufbaus ist aufwendiger und teurer als der Standardkabelaufbau aus nicht komprimierbaren Elementen. Aber auch mit Standardelementen muß ein Arbeitsbereich von mindestens +/-2 Prozent erreicht werden, da bei freitragenden Lichtwellenleiterkabeln extreme Belastungen beispielsweise bei großer Eislast auftreten können, die solche Dehnungen erfordern. Auch der Einsatz von freitragenden Lichtwellenleiterkabeln bei sehr extremen Temperaturen macht einen großen Arbeitsbereich notwendig. Mit Standardelementen kann ein großer Arbeitsbereich erreicht werden, indem man die Schlaglänge der zu verseilenden Lichtwellenleiteradern um ein nicht komprimierbares Zentralelement dementsprechend auslegt. An optical cable is known from EP 1 41 307 B1 Strains up to 2 percent allowed. The problem that the Optical fibers do not work under extreme tensile loads may be loaded is solved by soft or air-filled compressible blind and central elements be used. These give way when there is a transverse load the incompressible fiber optic wires in the case an extreme tensile load from the fiber optic wires, and the optical fibers in these wires are thus lengthened relative to the cable. This type of cable construction is more complex and not more expensive than the standard cable construction compressible elements. But also with standard elements achieved a working range of at least +/- 2 percent become extreme with unsupported fiber optic cables For example, loads occur when there is a large ice load that require such stretching. The use of unsupported fiber optic cables for very extreme Temperatures make a large work area necessary. With Standard elements can reach a large work area be by looking at the lay length of the stranded Fiber optic wires around an incompressible Central element designed accordingly.

Ein Kabel mit längslaufenden Aramidfasern als Zugentlastungselement ist aus der DE 38 31 904 A1 bekannt. Die Zugentlastungselemente sind außerhalb der Kabelseele angebracht.A cable with longitudinal aramid fibers as Strain relief element is known from DE 38 31 904 A1. The Strain relief elements are outside the cable core appropriate.

Als Zugentlastungselemente werden standardmäßig, wenn keine versteifenden Elemente erlaubt sind, da es sich um ein schwingungsarmes Luftkabel handelt, und wenn ein leichtes Luftkabel vorgesehen ist, Aramidfasern eingesetzt. Aus "Lichtwellenleiterkabel" von Günther Mahlke und Peter Gössing, 1986, Seite 119 bis 127, ist es bekannt als Zugentlastungselemente unter den verschiedenen Mantelmaterialien Aramidgarne einzusetzen. Bei höheren Zugkräften wie zum Beispiel bei selbsttragenden Luftkabeln werden unter dem Mantel Rovings (Bündel) von Garnen benutzt. Als Aramidfaser wird Kevlar 49 vorgeschlagen mit einem Elastizitätsmodul von ca. 100 000 N pro mm² und einer Dichte von 1,45 g pro cm³. Auch Produkte wie TWARON HM mit dem gleichen Elastizitätsmodul und der gleichen Dichte werden standardmäßig eingesetzt.As strain relief elements are standard if none stiffening elements are allowed as it is a low-vibration air cable, and if a light Air cable is provided, aramid fibers are used. Out "Optical fiber cables" by Günther Mahlke and Peter Gössing, 1986, pages 119 to 127, it is known as Strain relief elements among the different Use jacket materials aramid yarns. At higher Tensile forces such as self-supporting aerial cables are used under the coat of rovings (bundles) of yarn. Kevlar 49 is proposed as an aramid fiber with a Modulus of elasticity of approx. 100,000 N per mm² and a density of 1.45 g per cm³. Even products like TWARON HM with the same modulus of elasticity and density used as standard.

Aus Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1987, Vol. A 10, S. 463 bis 467, ist es bekannt, daß Kevlar 29, ein niedermolekulares Aramid, einen vergleichsweise niedrigen Elastizitätsmodul und eine Bruchdehnung von mindestens 3,6% aufweist.From Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1987, Vol. A 10, pp. 463 to 467, it is known that Kevlar 29, a low molecular weight aramid, a comparatively low one Young's modulus and an elongation at break of at least 3.6% having.

Setzt man im Kabel gemäß der DE 38 31 904 A1 mit Zugentlastungselementen aus Kevlar 49 neben der erlaubten Dehnung von bis zu 2 Prozent einer zusätzlichen Kabelbiegung aus, so treten Beschädigungen oder sogar Zerstörungen des Kabels auf. Diese Zerstörungen treten auch dann auf, wenn der minimal zulässige Biegedurchmesser nicht unterschritten wird.Is set in the cable according to DE 38 31 904 A1 Strain relief elements made of Kevlar 49 next to the permitted Elongation of up to 2 percent of an additional cable bend from, so damage or even destruction of the Cable on. These destructions also occur when the the minimum permissible bending diameter is not exceeded.

Ausgehend von einem Lichtwellenleiterkabel mit Zugentlastungselementen aus einem Aramid, die außerhalb der Kabelseele angebracht sind, ist es Aufgabe der Erfindung, ein Lichtwellenleiterkabel anzugeben, das neben Dehnungen bis 2 Prozent auch zusätzliche Biegungen erlaubt.Starting with an optical fiber cable with Aramid strain relief elements outside the Cable core are attached, it is an object of the invention, a To specify fiber optic cable, which in addition to strains up to 2 Percent also allowed additional bends.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Lichtwellenleiterkabel, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch 2 angegeben.The task is solved by an optical fiber cable with the characterizing features of claim 1. A advantageous further development is specified in dependent claim 2.

Da die Zugentlastungselemente bei der maximalen zulässigen Kabeldehnung und einer zusätzlichen Biegung des Kabels beschädigt werden, geht man zunächst davon aus, daß eine kürzere Schlaglänge der Zugentlastungselemente notwendig ist. Dadurch wird das Kabel jedoch teurer, denn man muß die Fertigungsgeschwindigkeit herabsetzen. Außerdem vergrößert sich der Bereich der irreversiblen Dehnung wesentlich (irreversible Dehnung = bleibende Dehnung nach einer Dehnung von 2%), da bei einer kurzen Schlaglänge die Zugentlastungselemente bei großer Dehnung ihre Lage innerhalb des Kabels bleibend verändern können.Because the strain relief elements at the maximum allowable Cable expansion and an additional bend in the cable are damaged, it is initially assumed that a shorter lay length of the strain relief elements is necessary is. This makes the cable more expensive, because you have to Reduce production speed. Also enlarged the area of irreversible elongation is significant (irreversible stretch = permanent stretch after one stretch of 2%), because with a short lay length the Strain relief elements with great stretch their position within of the cable can change permanently.

Bei einem standardmäßigen Aufbau von selbsttragenden Lichtwellenleiterkabeln, sind die Zugentlastungselemente entweder in den Kabelmantel eingebettet oder zwischen zwei Mantelschichten untergebracht. Bei Biegungen werden die nicht in der neutralen Zone liegenden Zugentlastungselemente gedehnt. Diese Dehnung muß zur Dehnung des Gesamtkabels hinzuaddiert werden, um die tatsächliche Dehnung der außenliegenden Zugentlastungselemente zu erhalten. Die resultierende Gesamtdehnung ist mit den für die Zugentlastung von Lichtwellenleiterkabeln verwendeten Aramidfasern (Kevlar 49) nicht möglich. Erst durch den Einsatz eines Materials, welches, um eine bleibende Dehnung auszuschließen, einen Hookschen Bereich bis mindestens 3,6 Prozent und eine ebenso große Bruchdehnung besitzt, kann die auftretende Beschädigung von Kabeln vermieden werden. Ein solches Material ist beispielsweise eine Aramidfaser (Kevlar 29), die einen Elastizitätsmodul von ca. 70 000 N pro mm² aufweist. Sie besitzt eine Bruchdehnung von im Mittel 4 Prozent (im Hookschen Bereich). Dadurch kann man für ein Lichtwellenleiterkabel lokale reversible Kabeldehnungen von mindestens 3,6 Prozent erreichen. Aus "Ballistic Protection of Aerial Cables" von V. Abadia, L. Baguer, F. Calvo, M. Villarig, Proceedings of FOCA 90, ist bekannt, bei Luftkabeln, die als Zugentlastungselemente eine Aramidfaser mit einem Elastizitätsmodul von ca. 100 000 N pro mm² (z. B. Kevlar 49) besitzen, zum Schutz eben dieser Zugentlastungselemente vor Schußprojektilen eine Lage Aramidfasern mit einem Elastizitätsmodul von ca. 70 000 N pro mm² (z. B. Kevlar 29) aufzubringen. Die zusätzliche Lage niedermodularen Aramids dient jedoch nicht zur Zugentlastung, sondern nur zum Schutz vor Schußprojektilen. Über diese letzte Lage niedermolekularen Aramids wird sodann ein weiterer Mantel aufgebracht. Dies bedeutet zum einen zusätzliche Arbeitschritte und somit eine Verteuerung des Kabels und zum anderen eine wesentliche Durchmesserzunahme, was bei Luftkabeln unerwünscht ist.With a standard structure of self-supporting Fiber optic cables are the strain relief elements either embedded in the cable sheath or between two Coat layers housed. With bends they will not strain relief elements located in the neutral zone stretched. This stretch must be used to stretch the entire cable be added to the actual elongation of the to receive external strain relief elements. The resulting total elongation is the same as for the strain relief Aramid fibers (Kevlar 49) not possible. Only by using a material which, in order to exclude a permanent stretch, a Hook's range up to at least 3.6 percent and one as well has great elongation at break, the damage that occurs be avoided by cables. Such material is for example an aramid fiber (Kevlar 29), the one Has elastic modulus of about 70,000 N per mm². they has an average elongation at break of 4 percent (in Hook's area). This allows one for a Fiber optic cable local reversible cable strain from achieve at least 3.6 percent. From "Ballistic Protection of Aerial Cables "by V. Abadia, L. Baguer, F. Calvo, M. Villarig, Proceedings of FOCA 90, is known for aerial cables, the as strain relief elements an aramid fiber with a Elastic modulus of approx. 100,000 N per mm² (e.g. Kevlar 49) own, to protect just these strain relief elements Shot projectiles with a layer of aramid fibers Elastic modulus of approx. 70,000 N per mm² (e.g. Kevlar 29) to apply. The additional layer of low-modular Aramids is not used for strain relief, but only for protection before shot projectiles. About this last layer of low molecular weight Another coat is then applied to Aramids. This means on the one hand additional work steps and thus one Price increase of the cable and on the other hand an essential Increase in diameter, which is undesirable for aerial cables.

Verwendet man bei Luftkabeln mit großen Dehnbereichen als Zugentlastungselemente niedermolekulare Aramidgarne, so ergibt sich als weiterer Vorteil, daß die Aramidfaser in Folge des großen Hookschen Bereichs und des großen Elastizitätsmoduls Schußprojektile unbeschadet und ohne bleibende Dehnung abfängt. Eine weitere Lage des niedermolekularen Aramids und ein weiterer Kabelmantel sind zum Erreichen der Schußsicherheit nicht notwenidg. Man besitzt bei der Verwendung einer niedermodularen Aramidfaser als Zugentlastungselemente ein leichtes, schwingungsarmes, sehr stark dehnbares, schußsicheres Luftkabel.One uses as with air cables with large stretch ranges Strain relief elements of low molecular weight aramid yarns another advantage that the aramid fiber as a result of large Hook's range and the large modulus of elasticity Shot projectiles undamaged and without permanent stretch intercepts. Another layer of low molecular weight aramid and Another cable sheath are needed to achieve that Bulletproof not necessary. You own at Use of a low-modulus aramid fiber as Strain relief elements a light, low vibration, very highly stretchable, bulletproof aerial cable.

Damit die Kabeldehnungen reversibel bleiben, müssen die Aramidfasern bzw. Rovings mit einer Schlaglänge von mindestens 250 mm verseilt werden. Kürzere Schlaglängen der Zugentlastungselemente führen bei Kabeldehnungen von bis zu 2% zu bleibenden Lageveränderungen der Zugentlastungselemente innerhalb des Kabels und damit zu irreversiblen Kabeldehnungen, die größer als 0,4% sind. Um eine gute Handhabung der Kabel zu gewährleisten, darf die Schlaglänge jedoch 2000 mm nicht übersteigen, da ansonsten bei den zulässigen Kabeldehnungen die Zugentlastungselemente versteifend wirken.So that the cable expansions remain reversible, the Aramid fibers or rovings with a lay length of at least 250 mm can be stranded. Shorter lay lengths of the Strain relief elements lead to cable stretches of up to 2% to permanent changes in position of the strain relief elements within the cable and thus to irreversible cable expansion, that are greater than 0.4%. To ensure good cable handling to ensure, however, the lay length must not be 2000 mm exceed, otherwise the permitted cable expansions the strain relief elements have a stiffening effect.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert: Es liegt ein Kabel mit einem nichtkomprimierbaren Zentralelement (Durchmesser d=6,1 mm), mit einem Kabelseelendurchmesser von D=13 mm und mit einem Innendurchmesser der verseilten Adern von 2 mm vor. Wählt man eine Schlaglänge von 80 mm zum Verseilen der Adern auf das Zentralelement, so ergibt sich ein Arbeitsbereich des Lichtwellenleiterkabels von +/-2,05 Prozent. Durch eine zulässige Kabelbiegung mit einem Biegedurchmesser BD=800 mm (eine zulässige Kabelbiegung unter Zugbeanspruchung berechnet sich im allgemeinen zu: BD=2×20×KD, mit KD dem Kabeldurchmesser, der sich zu ca. 20 mm ergibt) ergibt sich eine zusätzliche Dehnung Q der äußeren Zugentlastungselemente vonThe invention is based on an embodiment explained: There is a cable with a non-compressible Central element (diameter d = 6.1 mm), with a Cable core diameter of D = 13 mm and with a The inside diameter of the stranded wires is 2 mm. You choose a lay length of 80 mm for stranding the wires on the Central element, so there is a working area of Optical fiber cables of +/- 2.05 percent. By a permissible cable bending with a bending diameter BD = 800 mm (An allowable cable bend under tension is calculated generally becomes: BD = 2 × 20 × KD, with KD the Cable diameter, which results in approx. 20 mm) an additional elongation Q of the outer strain relief elements from

also von 1,6 Prozent. Die Gesamtdehnung beläuft sich also bei einer Dehnung des Kabels von 2 Prozent auf 3,6 Prozent. Durch den Einsatz einer niedermodularen Aramidfaser (Kevlar 29) ist eine solche lokale Kabeldehnung reversibel durchführbar.that is 1.6 percent. The total stretch is thus elongation of the cable from 2 percent to 3.6 percent. By the use of a low-modular aramid fiber (Kevlar 29) such local cable expansion can be carried out reversibly.

Claims

1. Optical fiber cables, in particular air cables, with strain relief elements made of an aramid, which are attached outside the cable core, characterized in that the strain relief elements consist of a low-modulus aramid, which has an average elongation at break of at least 3.6 percent in Hook's range and that Strain relief elements with a lay length ss = 5 · π · KD, KD = cable diameter, but are stranded at least with a lay length s of 250 mm.

2. Optical fiber cable according to claim 1, characterized characterized in that the strain relief elements to protect against Serve shot projectiles.