RU2772554C1

RU2772554C1 - Fibre-optic cable for remote control systems

Info

Publication number: RU2772554C1
Application number: RU2021108640A
Authority: RU
Inventors: Ирина Александровна Овчинникова; Дмитрий Анатольевич Тарасов; Пётр Алексеевич Семёнов; Алексей Григорьевич Корякин; Варвара Андреевна Овчинникова; Михаил Витальевич Лепёшкин; Борис Васильевич Пьянков
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-05-23

Abstract

FIELD: cables.

SUBSTANCE: invention relates to cable equipment. Claimed fibre-optic cable comprises at least one non-lubricated optic fibre with a dense secondary protective coating, and the cable has a reinforced initial section made integral with the rest of the cable. Said reinforced initial section is therein made by applying reinforcing aramid filaments over the secondary protective coating and coating the filaments with a layer of a UV-curable polyacrylate so that said reinforcing filaments are embedded in said layer of a UV-curable polyacrylate.

EFFECT: increase in the unwinding strength, increase in the cable length placed on a moving object for the purpose of increasing the range of controlled movement of the object.

1 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к конструкциям оптических микрокабелей, предназначенных для использования в составе систем дистанционного управления подвижными объектами (например, необитаемыми подводными аппаратами). The invention relates to cable technology, namely to designs of optical microcables intended for use as part of remote control systems for moving objects (for example, uninhabited underwater vehicles).

Уровень техникиState of the art

В качестве наиболее близкого аналога выбран известный оптический миниатюрный кабель для внутри и межблочного монтажа, содержащий три оптических волокна, смазанных гидрофобным гелем, в полимерной оболочке из эпоксиакрилатной смолы (патент на полезную модель РФ № 150288 от 29.12.2014). Недостатком известного кабеля является недостаточная механическая прочность как по всей разматываемой длине, так и на начальном участке при размотке и в месте крепления оптического соединителя (коннектора), не допускающая рывков при движении управляемого объекта (в первую очередь, при запуске подвижного объекта), поскольку данный кабель не предназначен для систем дистанционного управления и высокоскоростной размотки.As the closest analogue, a well-known optical miniature cable for indoor and interconnect installation was chosen, containing three optical fibers lubricated with a hydrophobic gel, in a polymer sheath made of epoxy acrylate resin (Utility model patent of the Russian Federation No. 150288 dated December 29, 2014). The disadvantage of the known cable is insufficient mechanical strength both along the entire unwinding length, and in the initial section during unwinding and at the point of attachment of the optical connector (connector), which does not allow jerks when the controlled object moves (primarily when the moving object is started), since this the cable is not intended for remote control systems and high-speed unwinding.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Изобретение решает задачу улучшения эксплуатационных показателей оптических кабелей, подвергающихся высокоскоростной размотке, и увеличения дальности управляемого перемещения подвижного объекта.The invention solves the problem of improving the performance of optical cables subjected to high-speed unwinding and increasing the range of controlled movement of a moving object.

Достигаемый технический результат состоит в том, что оптический микрокабель имеет в своем составе участок с дополнительной защитой, обладающий высокой прочностью, при сохранении или улучшении массогабаритных характеристик и увеличении за счёт этого строительной длины микрокабеля, которая может быть размещена на движущемся объекте.The achieved technical result consists in the fact that the optical microcable incorporates a section with additional protection, which has high strength, while maintaining or improving the weight and size characteristics and increasing the structural length of the microcable, which can be placed on a moving object.

Указанный технический результат достигается тем, что протяженный оптический микрокабель, содержащий, по меньшей мере, одно оптическое волокно с плотным вторичным защитным покрытием (плотным буфером), поверх которого на конечном участке, например, длиной около 100 метров, наложены упрочняющие нити (например, арамидные) и слой УФ-отверждаемого полиакрилата, при этом упомянутые нити (волокна) оказываются внедренными в упомянутый слой УФ-отверждаемого полиакрилата, а упомянутый слой УФ-отверждаемого полиакрилата имеет хорошую адгезию к оболочке микрокабеля (плотному вторичному защитному покрытию).This technical result is achieved by the fact that an extended optical microcable containing at least one optical fiber with a dense secondary protective coating (tight buffer), over which reinforcing threads (for example, aramid ) and a layer of UV-curable polyacrylate, while said threads (fibers) are embedded in said layer of UV-curable polyacrylate, and said layer of UV-curable polyacrylate has good adhesion to the microcable sheath (dense secondary protective coating).

Отличительной особенностью настоящего изобретения является наличие у оптического кабеля упрочненного начального участка, выполненного единой строительной длиной с микрокабелем (без каких-либо соединений), обладающего повышенной прочностью к рывку при движении объекта.A distinctive feature of the present invention is the presence of a reinforced initial section of the optical cable, made of a single structural length with a microcable (without any connections), which has increased resistance to jerking when an object moves.

Краткое описание фигур чертежейBrief description of the figures of the drawings

На Фиг.1 показано поперечное сечение кабеля.Figure 1 shows the cross section of the cable.

На Фиг. 2 показан отрезок кабеля с упрочненным участкомOn FIG. 2 shows a cable section with a reinforced section

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Оптические волокна используются не только в стационарных, но и в подвижных объектах, например, подводных аппаратах, транспортных средствах, производственном оборудовании с подвижными частями и пр. Расстояния, на которых требуется обеспечить связь с объектом, могут достигать нескольких десятков километров. Для таких объектов оптический кабель плотно наматывают на катушку с малыми диаметром намотки или сматывают другим способом, но так, чтобы кабель мог легко разматываться с большой скоростью без запутывания витков. Кабель размещают на подвижном объекте. По мере движения объекта кабель разматывается, обеспечивая постоянную связь подвижного объекта с базовым объектом. Учитывая, что на подвижном объекте пространство для размещения кабеля ограничено, протяженность размещаемого кабеля зависит от его диаметра. Чем меньше диаметр, тем большую длину кабеля можно разместить на подвижном объекте. Таким образом, дальность управляемого перемещения объекта зависит от размеров кабеля. При этом возможность минимизации массогабаритных характеристик кабеля ограничена необходимостью обеспечить его стойкость к механическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Практика показывает, что наибольшие механические нагрузки на кабель воздействуют в начальный момент движения объекта. Optical fibers are used not only in stationary, but also in mobile objects, such as underwater vehicles, vehicles, production equipment with moving parts, etc. The distances at which communication with an object is required can reach several tens of kilometers. For such objects, the optical cable is tightly wound on a coil with a small winding diameter or wound in another way, but so that the cable can be easily unwound at high speed without tangling the turns. The cable is placed on a movable object. As the object moves, the cable unwinds, ensuring that the moving object is always connected to the base object. Considering that the space for placing the cable on a moving object is limited, the length of the cable to be placed depends on its diameter. The smaller the diameter, the longer the cable can be placed on a moving object. Thus, the range of controlled movement of an object depends on the size of the cable. At the same time, the possibility of minimizing the weight and size characteristics of the cable is limited by the need to ensure its resistance to mechanical stress during operation. Practice shows that the greatest mechanical loads on the cable are affected at the initial moment of the object's movement.

Настоящее изобретение решает проблему увеличения размещаемой на подвижном объекте длины микрокабеля и, как следствие, увеличения дальности управляемого перемещения объекта, за счет создания оптического микрокабеля с упрочненным участком.The present invention solves the problem of increasing the length of the microcable placed on the movable object and, as a result, increasing the range of controlled movement of the object, by creating an optical microcable with a reinforced section.

Оптический кабель содержит, по меньшей мере, одно оптическое волокно 1 с защитным покрытием 2. Поскольку оптический микрокабель должен обладать минимальными габаритами, обычно число оптических волокон не превышает четырех. На Фиг.1 показан вариант исполнения кабеля с тремя оптическими волокнами. В зависимости от задач управления оптический микрокабель в соответствии с настоящим изобретением может включать от одного до четырех волокон. Для исключения проскальзывания элементов микрокабеля друг относительно друга и повышения монолитности конструкции целесообразно не применять смазку оптических волокон.The optical cable contains at least one optical fiber 1 with a protective coating 2. Since the optical microcable must have a minimum size, usually the number of optical fibers does not exceed four. Figure 1 shows an embodiment of a cable with three optical fibers. Depending on the control tasks, the optical microcable in accordance with the present invention may include from one to four fibers. To prevent slippage of the microcable elements relative to each other and increase the solidity of the structure, it is advisable not to use lubrication of optical fibers.

Оптическое волокно может иметь диаметр по первичному защитному покрытию от 180 до 260 мкм.The optical fiber may have a primary protective coating diameter of 180 to 260 µm.

Вторичное защитное покрытие (наружная оболочка микрокабеля) 2 может быть выполнено из УФ-отверждаемой полиакрилатной смолы, которая имеет хорошую адгезию к материалу первичного защитного покрытия ОВ, обеспечивая монолитность микрокабеля, а также совместима по своим свойствам с материалом первичного защитного покрытия оптического волокна и дополнительным упрочняющим слоем.The secondary protective coating (outer sheath of the microcable) 2 can be made of a UV-curable polyacrylate resin, which has good adhesion to the material of the primary protective coating of the optical fiber, ensuring the solidity of the microcable, and is also compatible in its properties with the material of the primary protective coating of the optical fiber and an additional reinforcing agent. layer.

Упрочнение достигается за счет упрочняющих нитей (например, арамидных) 3, покрытых слоем 4 УФ- отверждаемого полиакрилата.Strengthening is achieved by reinforcing yarns (for example, aramid) 3 coated with a layer 4 of UV-curable polyacrylate.

В соответствии с изобретением, для повышения прочности поверх защитного покрытия 2 микрокабеля накладывают от двух до пяти упрочняющих (арамидных) нитей 3 и одновременно покрывают их слоем 4 УФ-отверждаемого полиакрилата таким образом, что упрочняющие нити 3 оказываются внедренными в слой 4 полиакрилата.In accordance with the invention, in order to increase the strength, two to five reinforcing (aramid) threads 3 are applied over the protective coating 2 of the microcable and simultaneously coated with a layer 4 of UV-curable polyacrylate in such a way that the reinforcing threads 3 are embedded in the polyacrylate layer 4.

Наличие дополнительного упрочнения позволяет механически усилить миниатюрный кабель. Такой кабель способен выдерживать рывки и позволяет осуществлять передачу сигнала в условиях скоростной размотки, в том числе в морской воде, без значительных потерь, при сохранении небольших массогабаритных характеристик, а также эксплуатироваться при пониженной температуре.The presence of additional hardening allows you to mechanically strengthen the miniature cable. Such a cable is capable of withstanding jerks and allows signal transmission in high-speed unwinding conditions, including in sea water, without significant losses, while maintaining small weight and size characteristics, and also operate at low temperatures.

Дополнительное упрочнение, в зависимости от назначения, может быть выполнено как по всей длине кабеля, так и только на некоторых его участках, например, только на начальном участке. Микрокабель в соответствии с настоящим изобретением можно выполнять с чередованием усиленных и не усиленных участков за одно целое без каких-либо соединений (сварок, связок, сростков и т.п.).Additional hardening, depending on the purpose, can be performed both along the entire length of the cable, and only in some of its sections, for example, only in the initial section. The microcable according to the present invention can be made with alternating reinforced and non-reinforced sections in one piece without any connections (welds, bundles, splices, etc.).

При изготовлении кабеля используют известные материалы, выпускаемые в промышленном масштабе. Технология изготовления кабеля включает операцию по наложению общего плотного защитного покрытия 2 на оптические волокна 1, операцию по наложению упрочняющих нитей 3 с одновременным наложением слоя 4 на усиленный участок. In the manufacture of the cable, known materials are used, which are produced on an industrial scale. The cable manufacturing technology includes the operation of applying a common dense protective coating 2 to optical fibers 1, the operation of applying reinforcing threads 3 with simultaneous application of layer 4 to the reinforced area.

Все операции выполняются на стандартном оборудовании, применяемом для изготовления кабелей.All operations are performed on standard equipment used for the manufacture of cables.

Изготовленный по настоящему изобретению кабель с дополнительным усилением обладает следующими характеристиками:The cable with additional reinforcement made according to the present invention has the following characteristics:

- наружный диаметр микрокабеля – не более 0,9 мм;- outer diameter of the microcable - no more than 0.9 mm;

- строительная длина микрокабеля – не менее 18 км;- construction length of the microcable - not less than 18 km;

- наружный диаметр усиленного участка - не более 1,6 мм;- outer diameter of the reinforced area - no more than 1.6 mm;

- длина усиленного участка микрокабеля - не менее 80 м;- the length of the reinforced section of the microcable - at least 80 m;

- коэффициент затухания одномодового ОВ в кабеле на длинах волн 1,31 и 1,55 мкм не более 0,5 и 0,35 дБ/км, соответственно;- attenuation coefficient of a single-mode OF in a cable at wavelengths of 1.31 and 1.55 microns is not more than 0.5 and 0.35 dB/km, respectively;

- стойкость к воздействию температур при эксплуатации в воде (в том числе морской) в диапазоне от минус 4° до 40 °С; на воздухе от минус 60 до 100 ^оС;- resistance to temperatures during operation in water (including sea water) in the range from minus 4° to 40 °С; in air from minus 60 to 100 ^o C;

- стойкость к воздействию рывка – не менее 110 Н.- jerk resistance - not less than 110 N.

Claims

An optical cable containing at least one optical fiber without lubrication with a dense secondary protective coating, the cable has a reinforced initial section made in one piece with the rest of the cable, said reinforced initial section is made by applying reinforcing aramid yarns over the secondary protective coating and coating them with a layer UV-curable polyacrylate so that said reinforcing threads are embedded in said layer of UV-curable polyacrylate.