Выбор типа и протяженности оптической кабельной вставки

 

Проблема выбора типа и протяженности оптической кабельной вставки связана с явлением усталостного разрушения оптических волокон. На поверхности оболочки оптического волокна есть микротрещины, которые возникают уже на стадии его изготовления. Это условно представлено на рис.1. В процессе «жизни» волокна под действием внешних температурных, механических и прочих воздействий микротрещины растут. Причем скорость роста дефекта зависит от его размера. Известно соотношение

где V - скорость роста микротрещины;

l_T - глубина микротрещины;

n - коэффициент коррозии оптического волокна под нагрузкой

 

Типичные значения коэффициента коррозии оптического волокна лежат в пределах 15..80 [2]. Соответственно, увеличение глубины дефекта на 10% ведет к увеличению скорости его роста в 2..45 раз. То есть, имеет место лавинообразный процесс. Относительно небольшое увеличение глубины микротрещины за счет внешнего фактора может существенно сократить срок службы волокна. Очевидно, что наибольший рост дефектов при продольной механической нагрузке на кабель будет не в месте максимальной нагрузки, а там, где будет наихудшее сочетание размера зародыша дефекта и механического напряжения. Это процесс случайный.

Рис. 1. Усталостное разрушение оптических волокон

Выявить подобные дефекты, а значит однозначно определить состояние ОК и необходимую длину вставки, можно с помощью оптического рефлектометра обратного Бриллюэновского рассеяния. Однако из-за высокой стоимости эти приборы не нашли пока широкого применения. Традиционные же методы, основанные на применении оптических рефлектометров обратного Релеевского рассеяния, измеряют изменения мощности распространяющегося по волокну оптического излучения, которое практически полностью сосредоточено в сердцевине. Как следствие, они не позволяют выявлять дефекты оболочки волокна. Имеет место неопределенность оценки состояния оптических волокон в целом и, соответственно, выбора необходимой длины вставки.

При выборе длины постоянной вставки следуют рекомендациям МСЭ и Т. Согласно указанным рекомендациям все повреждения ОК разделяют на два вида: те, при которых имела место внешняя продольная механическая нагрузка на кабель, и те, при которых ее не было. В первом случае предпочтительной считается замена полностью строительных длин оптического кабеля. В принципе никаких ограничений на максимальную длину вставки не накладывается. Конкретно в каждом отдельном случае длина постоянной вставки определяется характером и условиями повреждения, условиями прокладки кабеля и условиями местности, а также рядом прочих внешних факторов. Очевидно, что муфты кабельной вставки будут монтироваться в колодцах при прокладке кабеля в канализации, не должны размещаться в низинах, затапливаемых местах при прокладке кабеля в грунте и т.п.. В случае повреждения кабеля вблизи муфты, длина кабельной вставки как правило увеличивается так, чтобы монтаж был выполнен в существующей муфте.

Если повреждение носит локальный характер, и при этом к оптическому кабелю не были приложены продольные механические нагрузки, то минимальная длина постоянной кабельной вставки определяется условиями монтажа кабельной муфты.

 

Рис. 2. Длина оптической кабельной вставки

 

По условиям монтажа, запас кабеля для ввода в специализированную передвижную лабораторию (ЛИОК) или палатку составляет 8..12 м [3..8]. При локальном повреждении кабеля для монтажа кабеля необходимо откопать в обе стороны от места повреждения не менее 10..12 м кабеля. Около 2 м кабеля с каждого конца в обе стороны от места повреждения следует отрубить в целях профилактики, а оставшиеся концы проложенного кабеля, примерно по 8 м длиной каждый, ввести в ЛИОК для монтажа муфт. Длина кабельной вставки при этом составит (10+8)Х2=36 м (рис.2). Соответственно, с учетом запаса на укладку и профилактику, минимальная длина постоянной кабельной вставки составит 50 м.

Фактор усталостного разрушения необходимо учитывать и при выборе типа вставки, хотя в первую очередь его определяет время монтажа ПОКВ.