DE29616177U1

DE29616177U1 - Optisches Kabel

Info

Publication number: DE29616177U1
Application number: DE29616177U
Authority: DE
Original assignee: Alcatel Kabel AG and Co
Current assignee: Nexans Deutschland GmbH
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2006-09-18

Description

Optisches Kabel

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Konventionelle Kupferkabel für den militärischen Einsatz weisen einen Außendurchmesser von 10-12 mm auf. Auf eine Standardspule aufgewickelt wiegt eine Länge von 400 m eines solchen Kabels ca. 65 kg.

Um die auf eine solche Spule aufzuwickelnde Kabellänge und damit die Übertragungsspannweite zu vergrößern, wurde ein optisches Kabel entwickelt, bei welchem zwei optische Fasern und ein Blindelement mit einer kurzen Schlaglänge miteinander verseilt sind. Der Verseilverband ist mit einem dünnen Polyamidband umwickelt. Eine Vielzahl von Strängen aus Polyaramid sind mit großer Schlaglänge auf das Element aufgeseilt. Als Außenmantel dient eine Schicht aus bei niedrigen Temperaturen beständigen Polyvinylchlorid.

Bei den optischen Fasern handelt es sich um sogenannte Festadern, die aus Stufenindexfasem mit einer Primärbeschichtung aus Silikon und einer fest auf der Primärbeschichtung aufliegenden Sekundärschicht aus Kunststoff bestehen.

Ein solches Kabel ist in der Lage, unter Feldbedingungen einer Belastung von 1000 N standzuhalten, ohne Änderungen der optischen und mechanischen Eigenschaften.

Bei einem Außendurchmesser von 5 mm ist eine Länge von 1600 m auf die Standardtrommel aufvvickelbar. Mit diesem Kabel ist pro Standardtrommel eine Gewichtsreduzierung von ca 10 kg

möglich (International Wire and Cable Symposium Proceedings 1980, Seite 306 bis 311).

Der Nachteil dieser Kabelkonstruktion besteht darin, daß die axiale Beweglichkeit der Adern beim Verseilvorgang und die Querdruckbelastbarkeit des Kabels unzureichend sind. Bei ausgelegtem unbelastetem Kabel sind vor allem bei tiefen Temperaturen dramatische Dämpfungsanstiege infolge der ungehinderten Schrumpfung des Außenmantels zu erwarten. Es handelt sich hier um eine nicht stauchstabile Konstruktion.

Aus dem DE-GM 90 13 293 ist ein optisches Kabel für den mobilen Einsatz bekannt, welches aus aus mindstens zwei Lichtleiteradern, einer die Adern umhüllenden Seelenbewicklung, einem Kunststoffinnenmantel, einer auf dem Innenmantel aufliegenden Schicht aus zugfesten Polyaramidfasern und einem Kunststoffaußenmantel besteht. Um dieses Kabel stauchstabil zu machen, sind im Innenmantel zwei oder mehrere in Längsrichtung des Kabels verlaufenden Stränge aus glasfaserverstärktem Kunststoff angeordnet. Bei diesem Kabel besteht der wesentliche Nachteil darin, daß bei den permanenten Wickelprozessen sowie den Schlaufen und Knoten, die gelegentlich in dem Kabel auftreten (z. B. beim Festbinden des Kabels an Baumästen) eine Bruchgefahr für die in Längsrichtung verlaufenden glasfaserverstärkten Kunststoffelemente besteht.

Weitere Nachteile sind darin zu sehen., daß die axiale Beweglichkeit der Lichtwellenleiter bei Wickelprozessen um kleine Radien ungenügend und die Querdruckbelastbarkeit des Kabels vor allen an den Stellen, wo die stauchstabilen Kunststoffelemente über der Lichtwellenleiterader zu liegen kommen, kritisch sein kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Kabel für den mobilen Einsatz, insbesondere ein Feldfernkabel anzugeben, welches eine hohe Querdruckstabilität und eine hohe Schlagfestigkeit aufweist, unempfindlich gegen Temperaturwechselbeanspruchungen ist und eine hohe zulässige Zugbeanspruchung aufweist. Dabei sollen sich die optischen Übertragungseigenschaften bei den genannten mechanischen Beanspruchungen durch eine ungehinderte Bewegungsmöglichkeit der Lichtwellenleiter nicht verschlechtern. Insbesondere soll das Kabel den sogenannten Knotentest bestehen, bei dem in das Kabel ein Knoten eingebracht wird. Durch den Knoten darf keine erhöhte Dämpfung auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.

Das optische Kabel nach der Lehre der Erfindung weist eine Querdruckstabilität von mehr als 1000 N auf. Es ist unempfindlich gegen Temperaturwechsel von -55° bis +80 ⁰C auch im frei ausgelegten mechanisch unbelastetem Zustand. Es weist eine Schlagfestigkeit von über 2 Nm mit 50 Schlagen auf. Die zulässige Zugbeanspruchung beträgt je nach Verwendungszweck bis zu 2000 N. In das Kabel können auch Schlaufen und Knoten gemacht werden, ohne daß die Lichtwellenleiter geschädigt werden.

Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert.

Mit 1 ist eine sogenannte Mini-Bündelader bezeichnet, die im Zentrum des Kabels angeordnet ist und aus der Aderhülle 2 und zwei Lichtwellenleitern 3 besteht. Die Lichtwellenleiter 3 bestehen in an sich bekannter Weise aus einer optischen Faser mit einer zweifachen Acrylatbeschichtung. Die Lichtwellenleiter 3 sind mit einer Überlänge von in etwa 2 %o in der Aderhülle 2 angeordnet. Die Aderhülle besteht vorteilhafterweise aus einem Polyamid/Polymerblend. Der zwischen den Lichtwellenleitern 3 und der Aderhülle 2 verbleibende Raum ist mit einer tieftemperaturbeständigen Füllmasse ausgefüllt, um die Bündelader 1 längswasserdicht zu machen und die empfindlichen Lichtwellenleiter 3 gegen Beschädigung zu schützen. Die dargestellte Bündelader 1 hat einen Außendurchmesser von ca. 1,5 mm.

Über der Bündelader 1 ist eine geschlossene Lage aus Rundelementen 4 angeordnet, die aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sind. Der Druchmesser dieser Rundelemente 4 liegt zwischen 0,25 und 0,4 mm. Die Rundelemente 4 sind auf die Bündelader 1 aufgeseilt und zwar mit einer Verseilschlaglänge von 30 bis 50 mm. Wegen der kurzen Verseilschlaglänge von 50 mm werden Biegeradien für das Kabel von weniger als 25 mm möglich.

In einer alternativen Lösung können auch glasfaserverstärkte Rundelemente in Kombination mit kunststofrummantelten Strängen aus Polyaramidfasern verwendet werden. Die Aufteilung der einzelnen Elemente ist so auszuführen, daß in jedem Fall ein symmetrischer Lagenaufbau entsteht.

Die in sich geschlossene Lage aus den Rundelementen 4 gewährt einen guten Stauchschutz und Querdruckschutz.

Die Aufbringung der Rundelemente 4 erfolgt vorzugsweise mit Rückdrehung. Diese an sich bekannte Maßnahme bei der Verseilung fuhrt zu einer hohen Flexibilität. Es besteht auch die Möglichkeit, die Rundelemente 4 mit wechselnder Schlagrichtung auf die Bündelader aufzubringen und die Lage mit einer Kreuzwendelabspinnung zu fixieren. Für hohe Querdruckbelastungen sind vorteilhafterweise zwei Lagen aus Rundelementen 4a und 4b vorzusehen (s. Figur 2).

Über der Lage aus den Rundelelementen 4 kann eine nicht dargestellte, wendelförmig mit Überlappung aufgebrachte Kunststoffolie z. B. eine Folie aus Polyethylenterephthalat oder ein Polyesterfaservlies angeordnet sein.

Über der Lage aus den Rundelementen 4 bzw. der Kunststoffolie ist eine doppellagige Umseilung 5 aus Polyaramidelementen oder aus Glaselementen in einer Polymermatrix vorgesehen. Diese Lage 5 hat die Funktion einer Zugentlastung. Darüber hinaus wirkt sie als Pufferschicht gegen eine Schlagbeanspruchung.

Bei Kabeln mit geringeren Anforderungen an die Zugbelastbarkeit kann auf die Lage 5 verzichtet werden und direkt auf die vorzugsweise doppellagig aufgebrachten Rundelemente 4 eine zweilagige Bewicklung aus vorzugsweise Polyesterfaservlies aufgebracht werden, aufweiche der gleitfahige Polyurethanmantel aufextrudiert wird.

Mit 6 ist noch ein Außenmantel bezeichnet, der zweckmäßigerweise aus gleitfähigem thermoplastischem Polyurethan besteht.

Das Kabel besitzt einen Außendurchmesser von 5-6 mm und kann in einer Länge von mindestens 1000 m auf eine Standardspule aufgewickelt werden. Das Gewicht eines Kabels dimensioniert für eine Zugbelastbarkeit von 2000 N beträgt ca. 25 kg.

Das Kabel ist unempfindlich gegen Temperaturwechselbeanspruchung auch im ausgelegten mechanisch unbelastetem Zustand, da der thermische Ausdehnungskoeffizient von den

Rundelementen 4 aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestimmt wird. Glasfaserverstärkter Kunststoff hat einen sehr niedrigen Ausdehnungskoeffizienten. Wegen der hohen Querdruckstabilität eignet sich das erfindungsgemäße Kabel insbesondere im Feldbereich. Bei Verwendung von Metalldrähten an Stelle der Rundelemente aus glasfaserverstärktem Kunststoff sollten Stahlrunddrähte mit einem Druchmesser von 0,1 bis 0,25 mm und einer Zugfestigkeit von über 600 N/mm² eingesetzt werden. Bei einer solchen Konstruktion sind mindestens zwei Verseillagen vorzusehen.

Claims

Ansprüche

1. Optisches Kabel für den mobilen Einsatz, bestehend aus einer zentral angeordneten Lichtwellenleiterader, einer die Lichtwellenleiterader umgebenden Verstärkungsschicht sowie einem Außenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiterader (1) eine Hohl- oder Bündelader ist und daß die Verstärkungsschicht aus einer Vielzahl einzelner Rundelemente (4) aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder Metalldrähten besteht, die dicht an dicht auf der Oberfläche der Hohl- oder Bündelader (1) aufliegen und um die Hohl- oder Bündelader (1) herum verseilt sind.

2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschicht doppellagig ausgebildet ist.

3. Optisches Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Rundelemente (4) oder Metalldrähte durch runde Stränge aus Polyaramidfasem, die mit einer gemeinsamen Kunststoffhülle versehen sind, ersetzt sind, wobei der Aufbau der Lage symmetrisch ist.

4. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl- oder Bündelader (1) mit einer tieftemperaturbeständigen Füllmasse gefüllt ist.

5. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aderhülle (2) aus Polybutylenterephthalat (PBTB), einem amorphen oder teilkristallinen Polyamid oder einem Polyamid/Polycarbonat-Blend besteht.

6. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Hohl- oder Bündelader (1) zwischen 0,9 und 1,8 mm und der Außendurchmesser der Rundelemente (4) zwischen 0,2 und 0,5 mm beträgt.

7. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundelemente (4) mit einer Verseilschlaglänge von 30 bis 50 mm auf die Hohl- oder Bündelader (1) aufgebracht sind.

8. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Verstärkungslage aus Rundelementen (4) eine Kunststoffolie aufgewickelt ist.

9. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über der Verstärkungslage aus Rundelementen (4) bzw. der auf die Verstärkungslage aufgewickelten Kunststoffolie eine vorzugsweise doppellagige Umseilung (5) aus Polyaramidsträngen oder in einer Polymermatrix eingebetteten Glasfasersträngen vorgesehen ist.

10. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (6) ein extrudierter gleitfähiger, abriebfester Polyurethanmantel ist.