Механическая прочность и срок службы оптических волокон

Теоретическая и реальная прочность оптического волокна на разрыв. Для кварцевых оптических волокон принято рассматривать теоретическую и реальную прочность на разрыв. Теоретическая прочность составляет около 20 ГПа. Однако реальная прочность кварцевых волокон в несколько раз меньше теоретической, для лучших образцов кварцевых волокон она не превышает 5 ГПа. Прочность реально изготовленного волокна снижается из-за наличия поверхностных объемных дефектов в заготовках и готовом волокне, а также из-за воздействия внутренних напряжений, возникающих в волокне в процессе вытяжки из заготовок. Неоднородности материалов в стекле или дефекты поверхности стекла создают механически ослабленные места вдоль оптического волокна. О механической прочности оптического волокна можно говорить лишь с определенной степенью вероятности, поскольку местоположения нерегулярностей и их величины имеют случайный характер.

Испытание оптического волокна на прочность и расчет вероятности разрушения волокна. Проверка волокна на прочность и его отбраковка осуществляются путем перемотки волокна через систему роликов с заданной величиной натяжения, которая устанавливается исходя из расчетного срока службы кабеля.

Международный союз электросвязи рекомендует испытывать оптические волокна на механическую прочность при следующих условиях:

· напряжение растяжением не менее 0,35 ГПа (что приблизительно соответствует деформации ~ 0,5%);

· номинальная длительность испытания составляет 1 с.

Так как после прохождения испытаний волокна на прочность гарантирован определенный наибольший размер трещины, то может быть рассчитан его минимальный срок службы. Для выполнения расчетов должны быть известны следующие три величины:

· напряжение растяжения (относительное удлинение) при заводских испытаниях волокна на прочность;

· напряжение растяжения, приложенное к волокну в процессе срока службы;

· коэффициент устойчивости оптических волокон к статической коррозии.

Чем при большей величине силы растяжения (относительного удлинения) выполнено испытание волокна на прочность, тем больше срок службы оптического волокна в кабеле при прочих равных условиях.

Чем большая итоговая сила растяжения приложена к волокну в процессе эксплуатации кабеля, тем меньше срок службы кабеля. Итоговое напряжение растяжения зависит от остаточной деформации волокна. Причиной остаточной деформации волокна может быть растяжение, скручивание и изгибание, которые возникают при изготовлении, прокладке и эксплуатации кабеля. Остаточная деформация волокна сокращает срок его службы вследствие ускоренного роста трещин из-за присутствия загрязняющих веществ в окружающей среде. Кроме того, остаточная деформация снижает допустимый уровень динамической деформации, которую может выдержать волокно до его разрыва. Наименьшие итоговые остаточные напряжения растяжения в зависимости от способа прокладки оптического кабеля имеют место при прокладке кабеля в трубопроводах методом вдувания, а наибольшие напряжения растяжения в процессе эксплуатации может испытывать самонесущий подвесной кабель при воздействии гололедной и ветровой нагрузки, а также в случае ослабления по той или иной причине упрочняющих элементов при прокладке или эксплуатации.

Динамическая деформация волокна также уменьшает срок службы волокна. Она может возникать при ударах и толчках во время прокладки а также в течение срока эксплуатации самонесущих кабелей. Динамическая деформация возникает при самопроизвольной вибрации самонесущего кабеля, а также при воздушных вводах кабеля за счет падения гололеда с выше расположенных проводов и падения глыб льда с крыш. Для защиты оптического кабеля на вводах необходимо предусмотреть подвеску металлического троса выше ОКС. Динамическая деформация, наряду со статической деформацией, вызывает ускоренный рост трещин, а при превышении определенного значения может произойти разрыв оптического волокна. Поэтому в процессе прокладки, монтажа и эксплуатации оптического кабеля его нельзя подвергать воздействию ударных нагрузок.

Читайте также

Разработка макета для исследования металлических проводниковых материалов
Автоматизация производства процесс в развитии машинного производства, при котором часть или весь комплекс операций по качественному преобразованию состояния исходного сырья, управлению ...

Проектирование устройства автоматической компенсации доплеровской частоты для СДЦ РЛС 5Н84А
Широкое применение радиолокационной техники в военных целях (воздушная и наземная разведки, навигация, вывод на траекторию ракет различного назначения) вызвало в последние годы бурное р ...

Проектирование системы управления вентильным преобразователем
Вентильные преобразователи широко применяются для преобразования энергии, вырабатываемой и передаваемой в виде переменного напряжения промышленной частоты 50Гц в электрическую энергию др ...

Основные разделы

Все права защищены! (с)2018 - www.generallytech.ru