DE3037289C2 - Optisches Luftkabel - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Luftkabel, mit einem außerhalb der Kabelseele angebrachten Tragseil und einer mit diesem mechanisch verbundenen mindestens einen Lichtwellenleiter und ein zugfestes Tragelement enthaltenden Kabelseele.

Ein Kabel dieser Art ist aus der DE-OS 25 25 067 bekannt. In der dortigen Fig. 2 ist ein über einen Steg an einer Kabelseele gehaltenes Zugseil vorgesehen, das aus Stahl oder hochfesten Kunststoffen bestehen kann. Die Kabelseele selbst besteht aus der auch das Tragseil umschließenden Mantelschicht (Verstärkungsschicht), einer äußeren dämpfenden Schicht aus geschäumtem Kunststoff, einer Lage von Lichtwellenleiterfasern, einer inneren dämpfenden Schicht (ebenfalls geschäumter Kunststoff) und ggf. im Inneren noch vorgesehenen elektrischen Leitern (für etwaige Stromversorgung). Bei einer derartigen Anordnung bildet zwar die Mantelschicht ebenfalls ein im gewissen Umfang zugfestes Tragelement. Jedoch wird in der Praxis nahezu die gesamte auf das Kabel ausgeübte Zugkraft durch das Tragseil aufgenommen, während die Kabelseele selbst im Grunde nur zur Aufnahme der Lichtwellenleiter sowie (durch die polsternden Schichten) zu deren Schutz gegen seitliche Druckkräfte ausgelegt ist Wenn bei dem bekannten Kabel durch zu große Kräfte das Zugseil reißt, ist auch die Kabelseele so weit gedehnt, daß die Lichtwellenleiterfasern geschädigt sind.

Bei Verwendung derartiger optischer Ubertragungseinrichtungen als Luftkabel besteht ein Problem darin, daß mit einem sinnvollen technischen Aufwand nicht immer gewährleistet werden kann, daß bei ungewöhnlich hohen Beanspruchungen (z. B. durch außergewöhnlichen Eisansatz stürzende Bäume od. dgl.) nicht doch noch ein Seilriß eintritt Würde man auch diese wenigen Extremfälle einer ungewöhnlich großen mechanischen Belastung noch mii berücksichtigen, so müßte das Seil oder auch die Dehnbarkeit der Seele erheblich überdimensioniert werden. Andererseits ist die Schädigung eines Lichtwellenleiter-Kabels verbunden mit einem Riß der Lichtwellenleiterfasern äußerst unerwünscht und die Reparatur einer derartigen Störung erfordert einen hohen Aufwand.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabel der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß auch bei einer noch im Rahmen liegenden Dimensionierung des Tragseiles bei einer etwaigen Oberlast eine Zerstörung der Lichtwellenleiter vermieden wird.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Tragseil so dimensioniert ist daß es bereits vor einer zur Schädigung des Lichtwellenleiters führenden Dehnung des Tragelements reißt.

Der gesamte tragende Querschnitt ist also aufgeteilt und nur zwischen den Masten als Summe voll wirksam. Er verhindert dort bis zum Bruch des äußeren Tragelementes am Mast (Tragseil) eine Überdehnung der Lichtwellenleiter-Seele und der Lichtwellenleiterfasern.

Die stärkere Dehnung des äußeren Tragelementes (Tragseiles) im Bereich der Masten (wo das innere Tragelement so gut wie entlastet ist), ist für die Lichtwellenleiter-Seele ohne Belang. Dies gilt auch für den Fall des Bruches bei unzulässiger Überlast. Eine Reparatur des gerissenen äußeren Tragseiles ist wesentlich einfacher durchzuführen, als eine Reparatur der Kabelseele mit den empfindlichen optischen Fasern, wie sie nötig wäre, wenn der gesamte tragende Querschnitt im Tragseil konzentriert und nicht ausreichend wäre.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein optisches Luftkabel nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm über die Riß-Dehnung der verschiedenen Elemente und

F i g. 3 eine mit einem Luftkabel nach der Erfindung aufgebaute Übertragungsleitung.

In F i g. 1 ist ein sowohl die Kabelseele KS als auch das Tragseil TS umschließender Außenmantel mit MA bezeichnet. Zwischen dem Tragseil TS und der Kabelseele KS ist ein Steg vorgesehen, welcher im Bedarfsfall, d. h. bei der Aufhängung an entsprechenden Klemmen (vgl. F i g. 3) durchgetrennt werden kann. Die Kabelseele KS besteht von außen nach innen gesehen

zunächst aus einer etwa konzentrischen Anordnung von Tragelementen TE, die auch im Zentrum oder verteilt angeordnet sein können, einer weichen Polsterschicht (z. B. geschäumter Kunststoff) PO sowie einer entsprechend den Gegebenheiten des jeweiligen Kabels vorgesehenen Bestückung mit Lichtweüenleitern hier im Zentrum. Im vorliegenden Beispiel sind vier jeweils in Schutzhüllen SH angeordnete faserförmige Lichtwellenleiter dargestellt, von denen ein Paar mit LWi, LW2 bezeichnet ist. Die Hohlräume zwischen den Schutzhüllen können in bekannter Weise mit etwaigen Füllstoffen geschlossen werden. Ebenso können die Lichtwellenleiter LlVl und LW2 lose oder in entsprechenden gelartigen Massen im Inneren der Schutzhüllen SH verlaufen.

Dadurch, daß auch im Bereich der Kabelseele KS Tragelemente TE vorgesehen sind, braucht das Tragseil TS die bei einem verlegten Kabel auftretenden Zugkräfte nicht allein zu übernehmen, sondern die Tragelemente TE im Bereich der Kabelseele kommen unterstützend hinzu. Die Dimensionierung des Tragseils TS wird so vorgenommen, daß es reißt, bevor infolge einer Dehnung der Kabelseele eine Schädigung der Lichtwellenleiter LWi, LWI auftritt Hierzu sind besonders Materialien für das Tragseil TS geeignet, welche eine relativ genaue, d.h. in einem engen Toleranzbereich liegende Reißdehnung aufweisen. Beispielsweise kann für das Tragseil TS wie auch für die inneren Tragelemente hochfester Stahl verwendet werden. Es ist auch möglich, das Tragseil TS und die inneren Tragelemente aus hochfesten Aramidfasem herzustellen, wobei insbesondere die unter dem Handelsnamen »KEVLAR29« und »KEVLAR49« bekannten Fasern verwendbar sind. Beispielsweise hat KEVLAR 49 eine Rißdehnung von etwa 2,8% und KEVLAR 29 eine solche von etwa 3,9%. Diese Werte werden in relativ engen Toleranzgrenzen erhalten und es ist beispielsweise möglich, für das Tragseil KEV-LAR 49 zu verwenden (d. h. mit der niedrigeren Reißdehnungl, während für die Tragelemente TE im Bereich der Kabelseele KS als Werkstoff KEVLAR 29 (mit der höheren Reißdehnung) vorzusehen ist.

Darüber hinaus steht als Dimensionierungsgröße der wirksame Querschnitt des Tragseils TS sowie der Tragelemente TE zur Verfügung. Werden beide aus dem gleichen Material hergestellt, so kann ein Riß des Tragseiles vor den Tragelementen TE dadurch herbeigeführt werden, daß der Querschnitt A des Tragseiles TS kleiner gemacht wird als der Gesamt-Querschnitt B der Tragelemente TE + TS Ebenso lassen sich natürlich unterschiedliche Querschnitte und unterschiedliche Ausdehnungen miteinander kombiniert einsetzen. Es ist zweckmäßig, die zugfesten Tragelemente TEder Kabelseele KSso zu dimensionieien, daß sie =50% der Gesamtzugfestigkeit der Anordnung aufweisen und nur der Rest vom Tragseil TS übernommen wird.

Besonders vorteilhafte Lösungen sind dadurch gegeben, daß die Kabelseele KS mit ihren zugfesten Tragelementem TE mehr als V₃ der Gesamt-Zugfestigkeit aufweist und nur der Rest vom Tragseil TS ■ übernommen wird. Die Tragelemente TE sind zweckmäßig in ein.;r röhrenförmigen Anordnung möglichst gleichmäßig über den Umfang verteilt vorgesehen, weil dadurch ein besonders guter und wirksamer Schutz und eine hohe Festigkeit erreicht wird. Zudem wirken die Tragelemente TE in diesem Fail auch als eine Schutzschicht gegen von außen kommende Querkräfte

und polstern die Gesamtanordnung. Die Lichtwellenleiter LWl und LW2 sind zweckmäßig innerhalb der Tragelemente TE angeordnet Die zusätzliche Polsterschicht PO zwischen den Tragelementen TE und den eigentlichen Lichtwellenleitern LWi und LlV2hatdie

ίο Aufgabe, diese vor seitlichen Stoßbeanspruchungen zu schützen und auch in gewissem Umfang, (z. B. bei Biegungen) ein Ausweichen der Schutzhüllen SW und damit der Lichtwellenleiter LIV1, L W2 zu ermöglichen. Das Tragelement TE kann auch zentrisch in der

• 5 Kabelseele abgeordnet sein.

In dem Diagramm nach F i g. 2 ist auf der Abszisse die Dehnung eines Kabels nach Fig. 1 dargestellt Innerhalb eines gewissen, relativ kleinen Toleranzbereiches (schraffiert dargestellt) kommt es zu einem Riß des

Tragseiles TS. In diesem Bereich ist noch keine Schädigung der Lichtwellenleiter eingetreten. Diese

erfolgt erst bei einer noch größeren Dehnung, wie durch

die rechts davon angeordnete Grenzlinie angedeutet ist.

Bei der Anordnung nach F i g. 3 sind in schematischer

Darstellung drei Tragmasten MSl, MS?. und MS 3 dargestellt an denen ein Lichtwellenleiter-Kabel nach F i g. 1 aufgehängt wird. Im Bereich der Abspannstellen (hier nur schematisch durch einfache Haken angedeutet) wird das Tragseil TS von der Kabelseele getrennt und

allein von der mechanischen Abspannvorrichtung aufgenommen. Die Kabelseele KS hängt in einem entsprechenden Bogen nach unten durch und wird hier mechanisch nicht weiter beansprucht. Für die Normalbelastung kann das Tragseil TS bis zu 70% seiner

ⁱ⁼> Reißfestigkeit im Mastbereich (d.h. im Bereich der Einspannstelle) belastet werden. Der Rest von 30% ist als Sicherheit einkalkuliert. Wird die zulässige Dehnung durch eine ungewöhnliche Überlastung überschritten, so reißt das Tragseil TS und das Luftkabel stürzt zu Boden.

Im allgemeinen genügt bereits der Riß an zwei benachbarten Einspannstellen, um das Kabel auf dem Boden aufliegen zu lassen. Während des Fall-Vorganges werden etwa auftretende Zugbeanspruchungen durch die Tragelemente TE im Bereich der Kabelseele KS

übernommen, die ja auch in diesem Fall noch unbeschädigt sind. Sollten die Tragmasten MSi bis MS 3 zu hoch, bzw. zu eng beieinander stehen, so daß das Kabel den Boden noch nicht erreicht, wenn an einer Stelle ein Riß des Tragseiles TS auftritt, dann gibt es

zwei Möglichkeiten: Im ersten Fall (d.h. bei relativ geringer Überschreitung der zulässigen Reißdehnung) bleibt das Kabel an den übrigen Einspannstellen hängen und erreicht den Boden nicht. In diesem Fall reicht ebenfalls die Festigkeit der Tragelemente TEim Bereich der Kabelseele KS aus, um die Lichtwellenleiter LJVl und LW2 während dieses dynamischen Prozesses vor einer Schädigung zu schützen.

Ist aber die Überlastung so stark, daß auch an der nächstgelegenen oder den nächstgelegenen Einspann-

stellen das Tragseil TS noch reißt, dann setzt sich dieser Prozeß solange fort, bis das Kabel auf den Boden fällt und somit die Überlast gemindert wird. Auch in diesem Fall kommt es somit normalerweise zu keiner Schädigung der Lichtwellenleiter LWl und LIV 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Optisches Luftkabel, mit einem außerhalb der Kabelseele angebrachten zugfesten Tragseil und einer mit diesem mechanisch verbundenen mindestens einen LkhtweUenleiter und ein zugfestes Tragelement enthaltenden Kabelseele, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragseil (TS) so dimensioniert ist, daß es bereits vor einer zur Schädigung des Lichtwellenleiters (LWi, LW2) führenden Dehnung des Tragelements (TE) reißt

L Optisches Luftkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Tragseil (TS) und die Tragelemente (TE) hochfester Stahl verwendet ist

3. Optisches Luftkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Tragseil (TS) und die Tragelemente (TE) hochfeste Aramidfasern verwendet sind.

4. Optisches Luftkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelseele (KS) mit ihrem zugfesten Tragelement (TE) >50% der Gesamt-Zugfestigkeit aufweist und nur der Rest vom Tragseil (TSJübernommen wird.

5. Optisches Luftkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ₂s Kabelseele (KS) mit ihrem zugfesten Tragelement (TE) mehr als V₃ der Gesamt-Zugfestigkeit aufweist und nur der Rest vom Tragseil (TS) übernommen wird.

6. Optisches Luftkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tragelemente (TE) in einer ringförmigen Anordnung vorgesehen sind.

7. Optisches Luftkabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (LWl, _J5 LW2) im Inneren der ringförmig angeordneten Tragelemente (TE)Wegen.

8. Optisches Luftkabel nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (TE) zentrisch in der Kabelseele angeordnet ist.

9. Optisches Luftkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tragelementen (TE) und den Lichtwellenleitern (LWl, LW2) eine Pcisterschicht (PO) vorgesehen ist.