DE68914681T2

DE68914681T2 - Begrenzungselement für die krümmung eines optischen kabels.

Info

Publication number: DE68914681T2
Application number: DE68914681T
Authority: DE
Inventors: Colin Gould
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: Global Marine Systems Ltd
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH06103364B2; JPH04501179A; US5081695A; DK66791A; DK165891B; EP0438440A1; AU4477689A; AU613539B2; CA2000206C; ES2016205A6; GB8824246D0; DK66791D0; WO1990004800A1; CA2000206A1; DE68914681D1; EP0438440B1; DK165891C

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Krümmungsbeschränkungselement für ein optisches Faserkabel, und insbesondere auf ein Krümmungsbeschränkungselement zum Verhindern, daß ein optisches Unterwasserfaserkabel sich zu sehr an einer Verbindungsstelle krümmt.
Ein optisches Unterwasserfaserkabel hat eine Vielzahl von optischen Fasern in seinem Zentrum, wobei die optischen Fasern von einer Kupferröhre umgeben sind. die wiederum von zwei Schichten von helixförmig gewundenen Stahldrähten umgeben ist die in Kunststoffmaterial eingekapselt sind. Die Stahldrähte tragen longitudinale Kabelkräfte und die Kupferröhre trägt elektrische Leistung zu Komponenten. wie z.B. Verstärkern, die längs dem Kabel beabstandet sind. Die optischen Fasern sind einer Krümmungsbeschränkung unterworfen, nämlich der, daß sie sich nicht mit einem Krümmungsradius kleiner als ungefähr einem Meter krümmen sollten, und so ist das Kabel selbst auch auf diese Weise begrenzt. Dies führt zu Problemen bei Kabelverbindungen (eine Kabelverbindung ist eine Verbindung von Kabel zu Kabel) und an Endverbindungen (eine Endverbindung verbindet ein Kabel mit einem Verstärker, was als eine Anschlußlitze bekannt ist). Zum Beispiel hat eine Kabelverbindung eine Stahlmuffe, die die Verbindung umgibt, und die Kabel, die diese Muffe verlassen, tendieren dazu scharf gekrümmt zu werden, wenn sie transversalen Kräften unterworfen werden, insbesondere wenn das Kabel um die Vorder- oder Heckseilscheiben eines Kabelschiffes oder um eine Kabelmaschinentrommel gelegt oder zurückgezogen wird. Ähnliche Probleme treten bei Endverbindungen auf.
Ein bekannter Krümmungsbegrenzer ist aus einer Schutzmanschette gebildet, die aus künstlichem Gummi ist. Die Schutzmanschette ist ein kegelförmiges muffenähnliches Glied, das ungefähr einen Meter lang ist, wobei die Schutzmanschette einen Stahlkopplungsring hat, der in ihrem breiteren Ende geformt ist. Der Kopplungsring ist extern mit einem Gewinde versehen zur Verbindung mit der Stahlmuffe eines Kabelverbindungspunktes. Das breitere Ende der Schutzmanschette ist ungefähr 5 bis 6 Inch (127 bis 152 mm) im Durchmesser, und die Bohrung der Schutzmanschette ist ungefähr 1,5 Inch (38 mm), wobei die Dimensionen so gewählt sind, um kommerzielle Standardkabel von Durchmessern zwischen 1 und 1,25 Inch (25 und 31 mm) zu nehmen. Der bekannte Typ von Schutzmanschetten verjüngt sich, so daß die Schutzmanschette eine variierende Steifigkeit längs ihrer Länge hat. Die konische Form der Schutzmanschette wirkt auch als ein glattes Konturprofil, um zu jserlauben, daß die Durchmesserdiskontinuitäten der Kabel-zu-Verbindungspunkt-Übergangsfiäche durch oder um eine Schiffsmaschinerie laufen bei einem sehr reduzierten Kollisionsrisiko. Die Schutzmanschettensteifigkeit ist vorgesehen, daß sie von einem sehr hohen Wert an ihrem breiteren Ende (um mit der Steifigkeit der Stahlmuffe der Kabelverbindung übereinzustimmen) zu einem relativ niedrigen Wert an ihrem engeren Ende (um mit der Steifigkeit des Kabels übereinzustimmen) variiert. Ein Krümmungsbeschränkungselement von diesem Typ ist aus "British Telecommunications Engineering", Bd. 5, Nr. 2, Seiten 104 bis 108, C.A. Gould, "Cable-to-Repeater Connection and Repeater Mechanical Design for Submarine-Fiber Cable Systems" bekannt.
Der Nachteil dieses Typs von Krümmungsbegrenzer ist der, daß verschiedene Kabel verschiedene Strukturen haben und so verschiedene Flexibilitäten haben. Dies bedeutet, daß sie verschiedene erlaubbare minimale Krümmungsradien haben werden, so daß verschiedene Schutzmanschetten für verschiedene Kabel erforderlich sind. Dies ist insbesondere nachteilig für Schiffe, die verwendet werden, um optische Unterwasserfaserkabel zu reparieren, da diese Schiffe einen großen Lagerbestand von Schutzmuffen mitführen werden müssen, um den vielen verschiedenen Typen von Unterwasserkabeln zu entsprechen, die derzeitig im Gebrauch sind. Dieses Problem wird durch die Tatsache hergestellt, daß die Briten, die Franzosen, die Japaner und Amerikaner alle unterschiedliche Kabelstrukturen und unterschiedliche Verbindungen verwenden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Krümmungsbeschränkungselement für ein optisches Faserkabel bereit, wobei das Krümmungsbeschränkungselement ein verlängertes muffenartiges Glied aufweist, das eine axiale Durchbohrung besitzt, um das Kabel aufzunehmen, und einen Kopplungsring zum Befestigen des muffenartigen Gliedes an einem steifen Gehäuse, von dem sich das Kabel erstreckt, wobei das muffenartige Glied mit einer Vielzahl von longitudinalen Bohrungen versehen ist, und wobei zumindest eine der Bohrungen mit einem Versteifüngsstab versehen ist.
Vorteilhaft ist das muffenartige Glied aus einem Kunststoffmaterial wie z.B. einem in Form gegossenen Polyurethangummi hergestellt, bevorzugt einem bei Umgebungstemperatur aushärtenden Zweikomponenten-Polyurethanelastomer, das nach sieben Tagen Aushärten eine Shorehärte A von zumindest 72 hat. Zweckmäßigerweise hat das muffenartige Glied eine Länge von im wesentlichen einem Meter, die axiale Durchbohrung des muffenartigen Gliedes bat einen Durchmesser von im wesentlichen 1,5 Inch (38 mm), und das muffenartige Glied verjüngt sich weg von seinem Kopplungsringende. Der maximale externe Durchmesser des muffenartigen Gliedes kann zwischen dem Bereich von ungefähr 4 bis 8 Inch (100 bis 200 mm) liegen, und ist bevorzugterweise im wesentlichen 6 Inch (150 mm).
Um ein optisches Faserkabel vor übermäßigen Torsionskräften zu schützen, kann der enge, freie Endabschnitt des muffenartigen Gliedes in eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Fingerabschnitten unterteilt sein, von denen jeder mit einer longitudinalen Öffnung gebildet ist, die einen Teil einer jeweiligen longitudinalen Bohrung bildet. In diesem Falle kann das Krümmungsbeschränkungselement weiter Klemmeinrichtungen aufweisen, um die Fingerabschnitte fest an einem optischen Faserkabel festzuklemmen, das in der axialen Durchbohrung aufgenommen ist.
Bevorzugt hat jede der longitudinalen Bohrungen einen Durchmesser von 10 mm. Jeder der Versteifüngsstäbe kann aus einer pultrudierten Glasfaser hergestellt sein, die einen 50 bis 75% Glasfasergehalt in einer einbettenden Harzmatrix hat.
Zwei Formen von Krümmungsbeschränkungselementen für optische Faserkabel, von denen jede in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt ist, werden jetzt beispielhaft mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben werden, in der:
Fig. 1 eine longitudinale Querschnittsansicht eines Kabelverbindungsbereiches eines optischen Faserkabels ist, und zwei Krümmungsbeschränkungselemente zeigt;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht in einem größeren Maßstab des zentralen Abschnittes des Kabelverbindungsbereiches von Fig. 1 ist:
Fig. 3 eine Querschnittsansicht in einem vergrößerten Maßstab des breiteren Endabschnittes eines der Krümmungsbeschränkungselemente von Fig. 1 ist;
Fig. 4 eine Endansicht ist, die in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3 des Krümmungsbeschränkungselementes weist;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht des engen Endabschnittes einer zweiten Form eines Krümmungsbeschränkungselementes ist; und
Fig. 6 ein Querschnitt ist, der an der Linie VI-VI von Fig. 5 genommen ist.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 zwei Abschnitte 1a und 1b eines optischen Faserkabels, wobei diese Abschnitte miteinander durch einen Kabelverbindungsaufbau verbunden sind, im allgemeinen durch das Bezugszeichen 2 gekennzeichnet. Der Kabelverbindungsaufbau 2 umfaßt eine gegossene Kabelverbindung 3 mit einer Standardkonstruktion, wobei die Verbindung von einer schützenden Stahlmuffe umgeben ist. Die Abschnitte der Kabelabschnitte 1a und 1b, die zu dem Kabelverbindungsaufbau 2 benachbart sind, sind jeweils mit einem Krümmungsbeschränkungselement (eine universale Schutzmanschette) 5 versehen, das in Übereinstimmung mit der Erfindung konstruiert ist.
Wie bei Schutzmanschetten des Standes der Technik sind die Schutzmanschetten 5 aus einem künstlichen Gummi hergestellt (wie z.B. ein EMC 70B, der ein bei Umgebungstemperatur aushärtendes Zweikomponenten- Polyurethansystem ist, das ein festes Elastomer ergibt, das nach sieben Tagen Aushärten eine Shorehärte A von ungefähr 72 hat), und eine Länge von ungefähr einem Meter hat. Jede Schutzmanschette 5 hat einen internen Durchmesser von 1,5 Inch (38 mm) und einen externen Durchmesser, der sich von 6 Inch (150 mm) an seinen Enden, die dem Kabelverbindungsaufbau 2 benachbart sind, zu ungefähr 1,75 Inch (45 mm) an dem entgegengesetzten Ende verjüngt. Jede Schutzmanschette 5 ist an der Muffe 4 durch einen jeweiligen Kopplungsring 6 befestigt. Jeder Kopplungsring 6 hat einen allgemein zylindrischen, extern mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 4a, der mit einem Gewinde in einen intern mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 4a der Muffe 4 eingreifbar ist. Die Kopplungsringe 6 sind im allgemeinen ballig geformt mit Zinken 6b, die in den breiteren Endabschnitten 5a der Schutzmanschetten 5 geformt sind.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ist jede Schutzmanschette 5 mit sechs gleich beabstandeten, symmetrisch angeordneten longitudinalen Bohrungen 7 gebildet, deren Mündungen 7a auf der ringförmigen Endfläche der Schutzmanschette benachbart zu dem zugeordneten Kopplungsring 6 liegen. Bei Verwendung sind einige oder alle dieser Bohrungen 7 durch Versteifüngsstäbe 8 besetzt, die aus pultrudierter Glasfaser gemacht sind, die 50 bis 75% Glasfaser in einer einbettenden Harzmatrix hat. Die Bohrungen 7 haben einen Durchmesser von 10 mm und eine Länge von 80 mm und die Stäbe 8 können verschiedene Längen bis zu dieser Länge haben. Demgemäß kann durch Variieren der Anzahl und der Längen der verwendeten Stäbe 8 die Steifigkeit der Schutzmanschetten 5 variiert werden, um der Steifigkeit irgendeines Typs optischer Faserkabel zu entsprechen. Demzufolge wird nur ein einziger Typ von Schutzmanschette für einen breiten Bereich optischer Faserkabel benötigt und so werden die Lagerbestandskosten und der Speicherraum für solche Gegenstände reduziert, verglichen mit bekannten Systemen. Dies ist insbesondere vorteilhaft an Bord von Reparaturschiffen. Außerdem können die Stäbe 8 in Standardlängen hergestellt sein und in vor Ort erforderliche Größen geschnitten werden, wodurch wiederum Lagerhaltungskosten minimiert werden. Es sollte also bemerkt werden, daß, da Reparaturverbindungen oft die gleichen wie die Herstellungsverbindungen sind, dieser Typ von Schutzmanschette in der Herstellung und an Bord von Schiffen verwendet werden kann. Er kann auch mit irgendeinem Typ von Verbindungen oder Endanschlüssen verwendet werden, an die dieses Profil von Schutzmanschette angebracht werden kann.
Außerdem kann die Schutzmanschette 5 mit allen kommerziellen optischen Standardfaserkabeln verwendet werden. Wo der äußere Durchmesser solch eines Kabel signifikant kleiner als die interne 1,5 Inch (38 mm) Bohrung der Schutzmanschette 5 ist, kann das Spiel zwischen den beiden durch Umwickeln geeigneten Materials um das Kabel in der Bohrung der Schutzmanschette reduziert werden. Auf diese Weise können Kabel bis hinunter zu einem äußeren Durchmesser von 0,75 Inch (19 mm) aufgenommen werden. Für Kabel, die einen kleineren Durchmesser als dieses haben (z.B. spezielle oder militärische Kabel), würde eine Schutzmanschette, die eine interne Bohrung von 0,75 Inch (19 mm) hat, bevorzugt sein. Solche Kabel mit kleinem Durchmesser sind jedoch extrem spezialisiert und selten, und daher berührt ihre Existenz nicht materiell die Universalität der Anwendung der Schutzmanschette der Erfindung.
Obwohl die Schutzmanschette, die oben beschrieben worden ist, primär dazu bestimmt ist, übermaßiges Krümmen eines zugeordneten optischen Faserkabels zu verhindern, hilft sie auch überschüssige Torsionskräfte zu verhindern, die solch ein Kabel beeinträchtigen. Wo zusätzlicher Schutz gegen Torsionskräfte erforderlich ist, könnte die Schutzmanschette modifiziert sein. z.B. wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Die Schutzmanschette, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist ähnlich der, die in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, so daß nur die modifizierten Teile dieser Schutzmanschette im Detail beschrieben werden und gleiche Bezugszeichen (mit der Hinzufügung von 10) werden für gleiche Teile verwendet. Demgemäß zeigt Fig. 5 den engen Endabschnitt 15a einer modifizierten Form der Schutzmanschette 15. Der enge Endabschnitt 15a ist unterteilt, um sechs gleich beabstandete axial sich erstreckende Finger 15b zu bilden, von denen jeder mit einer longitudinalen Bohrung gebildet ist, die einen Teil einer jeweiligen Bohrung 17 in dem Hauptkörper der Schutzmanschette 15 bildet. Ein Paar von axial beabstandeten Haltevorrichtungen 29 sind zum Festklemmen der Finger 15b (und daher jeder Versteifüngsstäbe 18, die darin angeordnet sind) fest mit dem zugeordneten optischen Faserkabei 11 vorgesehen. Da der Abschnitt 15a der Schutzmanschette 15 fest an dem Kabel 11 festgeklammert ist, ist das Kabel vor übermäßigen Torsionskräften geschützt. Außerdem ist die Anordnung der Finger 15b und der Haltevorrichtungen 29 so, daß der Schutzmanschettenabschnitt 15a an Kabeln 11 von unterschiedlichen Durchmessern geklammert werden kann. Demgemäß kann die modifizierte Schutzmanschette auch bei allen kommerziellen optischen Standardfaserkabein verwendet werden.
Obwohl die universellen Schutzmanschetten, die oben beschrieben worden sind, nur zur Verwendung bei Kabelverbindungen beschrieben worden sind, ist es offensichtlich, daß sie auch als Krümmungsbeschränkungselemente zur Verwendung bei Endverbindungen an Verstärkergehäusen oder Verzweigungseinheiten verwendet werden könneten, oder mit jeder anderen Komponente, die zu der Möglichkeit des exzessiven Krümmens eines zugeordneten optischen Faserkabels führt.

Claims

1. Krümmungsbeschränkungselement für ein optisches Faserkabel (1a, 1b), wobei das Krümmungsbeschränkungselement ein verlängertes muffenartiges Glied (5) aufweist, das eine axiale Durchbohrung zum Aufnehmen des Kabels aufweist, und einen Kopplungsring (6) an einem Ende des muffenartigen Gliedes (5) zum Befestigen des muffenartigen Gliedes (5) an einem steifen Gehäuse (3), von dem sich das Kabel erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das muffenartige Glied (5) mit einer Vielzahl von longitudinalen Bohrungen (7) versehen ist, und dadurch, daß zumindest eine der Bohrungen (7) mit einem Versteifüngsstab (8) versehen ist.

2. Krümmungsbeschränkungselement gemäß Anspruch 1, wobei das muffenartige Glied (5) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.

3. Krümmungsbeschränkungselement gemäß Anspruch 2, wobei das Kunststoffmaterial ein in Formen gegossener Polyurethangummi ist.

4. Krümmungsbeschränkungselement gemäß Anspruch 3, wobei der in Formen gegossene Polyurethangummi ein bei Raumtemperatur aushärtendes Zweikomponenten-Polyurethanelastomer ist, das nach sieben Tagen Aushärten eine Shorehärte A von zumindest 72 hat.

5. Krümmungsbeschränkungselement gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das muffenartige Glied (5) eine Länge von im wesentlichen einem Meter hat, wobei die axiale Durchbohrung des muffenartigen Gliedes einen Durchmesser von im wesentlichen 1,5 Inch (38 mm) hat, und wobei sich das muffenartige Glied weg von dem Kopplungsringende (6) davon verjüngt.

6. Krümmungsbeschränkungselement gemäß Anspruch 5, wobei der maximale externe Durchmesser des muffenartigen Gliedes (5) in dem Bereich von 4 bis 8 Inch (100 mm bis 200 mm) liegt.

7. Krümmungsbeschränkungselement gemäß Anspruch 6, wobei der maximale externe Durchmesser des muffenartigen Gliedes (5) im wesentlichen 6 Inch (150 mm) ist.

8. Krümmungsbeschränkungselement gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der enge, freie Endabschnitt (i5a) des muffenartigen Gliedes (5) in eine Vielzahl von axial sich erstreckende Fingerabschnitte (15b) unterteilt ist, von denen jeder mit einer longitudinalen Öffnung gebildet ist, die einen Teil einer jeweiligen longitudinalen Bohrung (17) bildet.

9. Krümmungsbeschränkungselement gemäß Anspruch 8, das weiterhin eine Klemmeinrichtung (29) zum Festklemmen der Fingerabschnitte (15b) fest an einem optischen Faserkabel (1a, 1b) aufweist, das in der axialen Durchbohrung aufgenommen ist.

10. Krümmungsbeschränkungselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jede der longitudinalen Bohrungen (7, 17) einen Durchmesser von 10 mm hat.

11. Krümmungsbeschränkungselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jeder der Versteifüngsstäbe (8) aus einer pultrudierten Glasfaser hergestellt ist, die einen 50 bis 75% Glasfasergehalt in einer einbettenden Harzmatrix hat.