Установка оптических кабелей

На рисунке 7.1 приведена схема кабельной канализации связи. В данном дипломном проекте прокладка кабеля осуществляется в существующей кабельной канализации.

Рисунок 6.1 – Схема кабельной канализации связи

 

Прокладку кабеля в кабельной канализации следует выполнять при температуре окружающего воздуха не ниже -10° С. В зависимости от рельефа трассы определяют первый колодец, с которого начинают прокладку кабеля. Если трасса прямолинейна, имеет не более одного - двух угловых колодцев, на ней отсутствуют изгибы и снижения, то за одну протяжку можно затянуть в одном направлении всю строительную длину кабеля. Если трасса не прямолинейна, имеет больше двух угловых колодцев и т. д., необходимо определить первый колодец и произвести прокладку кабеля от этого колодца в двух направлениях. Желательно, чтобы это был угловой колодец.

Барабан с удаленной обшивкой устанавливают со стороны трассы прокладки так, чтобы смотка шла сверху. Барабан должен свободно вращаться от руки. Конец кабеля освобождают от крепления к барабану, а также от защитного колпачка. Конец кабеля, с которого начинают прокладку, очищают, заделывая в одном из приспособлений: ЧСК-12; ЧСК-12К: ИКС. В каждом случае тяжение кабеля производится за центральный элемент и оболочку. Соединение компенсатора кручения с заготовочной проволокой осуществляют обычной скруткой. Скрутка не должна выступать за габариты наконечника и компенсатора кручения. Прокладку кабеля производят с помощью лебедки с ограничителем тяжения, вращая ее равномерно без рывков. С противоположной стороны кабель разматывают с барабана вручную. Размотка барабана тяжением кабеля недопустима. Во время прокладки необходимо следить за прохождением кабеля через угловые колодцы. Кабель должен проходить по центру поворотного колеса и фиксироваться  прижимными роликами.

Если из-за сложного рельефа трассы тяговое усилие лебедки превышает допустимое значение, в транзитных колодцах производят подтяжку ОК. Подтяжка производится вручную в промежуточных точках.

Если прокладка кабеля производится в двух направлениях, то вначале прокладывают одну большую длину в одну сторону. Оставшийся на барабане кабель разматывают, укладывают восьмеркой и прокладывают в другую сторону.

По окончании прокладки кабеля его конец возле наконечника (чулка) обрезают и герметизируют полиэтиленовым колпачком. Оптические кабели выкладывают по форме транзитных колодцев, укладывают их на консоли соответствующего ряда в ближайших к кронштейну ручьях (желательно на первое консольное место) и закрепляют перевязкой. Выкладываемый кабель не должен перекрещиваться с другими кабелями, идущими в том же ряду, и заслонять собой отверстия каналов. Запас кабеля, оставляемый в колодце для монтажа муфты, сворачивают кольцами диаметром 1000... 1200 мм, укладывают к стене и прикрепляют к кронштейнам. При последующем монтаже муфты в монтажно-измерительной машине запас кабеля после выкладки составляет 8 м, а при монтаже муфты в колодце (в зависимости от типа колодца) — 3... 5 м.

После выкладки кабеля снимают все противоугоны, направляющие воронки, другие устройства и устанавливают их на следующем участке трассы. Затем производят контрольные измерения затухания ОВ, которое должно быть в пределах установленной километрической нормы. После проверки проложенной длины кабеля полиэтиленовые колпачки на его концах должны быть восстановлены.

6.3.2 Устройство переходов через автомобильные и железные дороги

На пересечениях с шоссейными, железными дорогами, продуктопроводами и другими коммуникациями ОК затягивают в асбоцементные или пластмассовые трубы, которые прокладываются закрытым (горизонтальным проколом, бурением) или отрытым способом. Прокладка труб под препятствиями, как правило, проводится до начала прокладки кабеля в районе пересечения.

В сложных условиях подземной прокладки кабелей под шоссейными и железными дорогами, промышленными и гражданскими объектами в населенных пунктах, когда и бестраншейная прокладка ножевым кабелеукладчиком, и прокладка в открытую траншею недопустима или неэффективна, применяется закрытая прокладка кабелей путем горизонтального прокола грунта домкратами и пробойниками ударного действия. Способом прокола создается скважина без удаления грунта путем его уплотнения. В образовавшуюся скважину вводятся трубы малого диаметра, а затем затягиваются кабели.

Основной объем по проколу горизонтальных скважин производится с помощью гидравлического пресса БГ-3, представленного на рисунке 7.2, входящего в комплект машины КМ-170. Технические характеристики БГ-3 следующие:

1. давление в цилиндре – 30 Мпа;
2. скорость продавливания отверстий – 1,2 м/мин;
3. усилие, развиваемое прессом – 300 кН;
4. максимальная длина прокола – 30 м;
5. размеры котлована под пресс, мм:

• длина - 2000

• ширина – 1600
• глубина – глубина заложения кабеля +500

 

 

Рисунок 6.2 – Гидравлический пресс БГ-3 для горизонтальных проколов: 1 – пресс; 2 – силовая установка; 3 – опорная плита; 4 – рукав.

 

Работы по устройству горизонтальных скважин способом прокола выполняются обычно в летнее время. В зимний период работы ведутся под промерзшим грунтом. Для выполнения работ отрывают котлованы для установки гидравлического пресса и траншею для отыскивания места выхода наконечника штанги, рисунок 7.3. Дно рабочего котлована должно располагаться на 0,5 м ниже оси прокладываемых трубопроводов. Стенки котлована крепятся с помощью щитов или отдельных досок толщиной 40…50 мм. При проколе влагонасыщенных слабосвязных грунтов котлованы обшиваются изнутри шпунтовыми досками, которые обеспечивают при набухании защиту от чрезмерного натекания воды в котлованы и осыпания их стенок.

Рисунок 6.3 – Схема установки гидропресса БГ-3: 1 – масляный насос высокого давления; 2 – бензодвигатель; 3 - двухцилиндровый гидравлический пресс; 4 – задний упор; 5 – передний упор; 6 – штанга 70 мм; 7 – стакан расширитель; 8 – асбоцементная труба; 9 – муфта металлическая; 10 – упорный фланец.

 

При прокладке асбоцементных труб скважины расширяются до необходимого диаметра с помощью расширителей. В приготовленную скважину вводятся асбоцементные трубы, которые соединяются между собой стальными или полиэтиленовыми муфтами с буртиками для упора стыкуемых труб. После окончания всех работ по затягиванию асбоцементных труб концы их плотно закрываются пробками. Продолжительность работ по устройству скрытого перехода зависит от его длины, емкости блока и состояния грунта.

В данном дипломном проекте не предусмотрено использование пробойников, так как проектируемая трасса прокладывается в существующей кабельной канализации связи.

 

 

6.4 Монтаж оптических кабелей

 

6.4.1 Требования к неразъемным соединениям ОВ

Одной из самых важных операций является монтаж оптических кабелей. Эта операция предопределяет качество и дальность связи по ВОЛП. Монтаж ОК должен обеспечивать малые потери мощности сигнала в сростке, высокую влагостойкость и герметичность соединительной муфты, надежные механические параметры сростка на разрыв, сжатие, вибрацию и требуемые нормами ограничения радиусов изгиба ОВ, а также работоспособность сростка в условиях длительного нахождения  земле (или в телефонной канализации).

В настоящее время для сращивания ОК в основном применяются два способа: сварка оптических волокон и механическое соединение.

Важнейшей технологической операцией при монтаже ОК является сращивание ОВ, которое должно удовлетворять требованиям эксплуатации ВОЛП. Необходимо, чтобы эксплуатационная надежность стыков ОВ была не ниже, чем самих ОВ. Соответственно соединение ОВ должно обладать достаточной механической прочностью, возможность возникновения дефектов в волокнах при подготовке концов ОВ к соединению и при их сращивании должна быть сведена к минимуму. Дефекты, практически не ухудшающие оптические характеристики ОВ на период монтажа линии, в дальнейшем из-за усталостного разрушения волокон в процессе эксплуатации ВОЛП могут развиться и привести к повреждению в месте стыка ОВ.

Качество соединения ОВ определяется вносимым затуханием (потерями мощности оптического излучения). Известно, что величина потерь в месте стыка ОВ зависит от параметров соединяемых волокон и уровня технологии, выбранной для сращивания. В частности, потери определяются геометрическими размерами ОВ (диаметром сердцевины), числовой апертурой и их отклонениями, а также профилем показателя преломления. Кроме того, потери обусловлены наличием зазора между торцами соединяемых волокон, осевым и угловым смещениями осей сращиваемых ОВ, деформацией сердцевины при сварке, загрязнением сердцевины, образованием пузырька газа, качеством подготовки торцов соединяемых ОВ.

6.4.2 Подготовка ОВ к сращиванию

Процесс подготовки ОВ к сращиванию включает в себя операции снятия первичного защитно-упрочняющего покрытия волокна и скалывания для получения хорошо обработанной торцевой поверхности волокна, а также обтирку зачищенных концов мягким материалом, пропитанным растворителем (спиртом).

Для снятия покрытия с волокна на сегодняшний день основным методом является механический способ. При этом необходимо обеспечить сохранность поверхности оптического волокна, поскольку поверхностные эффекты критическим образом снижают прочность волокна.

Основное требование к поверхности скола ОВ состоит в обеспечении его перпендикулярности к оси волокна. Имеющиеся в настоящее время на рынке устройства скола позволяют стабильно получать значения этого угла в пределах 0,50.

Сварка волокон может осуществляться как по одиночке, так и по несколько волокон одновременно. В первом случае находят применение сварочные аппараты, использующие принцип автоматического или ручного сведения волокон либо по максимуму оптического сигнала, проходящего через стык перед стыком, либо по профилю показателя преломления волокна.

 

 

6.4.3 Способы сращивания оптического волокна

В настоящее время для соединения ОВ кабелей связи применяются следующие способы: сварка ОВ; соединение с помощью механических сростков; склеивание ОВ.

После того, как волокна состыкованы, начинается процесс их сварки. В качестве первого шага часто используется отчистка от загрязнений с помощью вспомогательных дуговых разрядов. Следующий шаг состоит в предварительном нагреве концов волокон до состояния размягчения, что позволяет волокнам сплавляться в месте контакта.

Оптимальная температура в момент сварки зависит от температуры предварительного нагрева, тока дуги и времени разряда в момент сварки и отрезком времени между предварительным нагревом и моментом сведения волокон. Применяемые в разных аппаратах методы предварительного нагрева могут быть разделены на продолжительный и импульсный нагрев. В первом случае достигается равномерный прогрев торцевой поверхности волокна, во втором – тепло концентрируется на периферии торца. Высокое качество сварки может быть достигнуто в обоих методах, но при импульсном нагреве сварное соединение внешне может иметь утоньшение.

Как правило, потери на стыках одномодовых ОВ, выполненных методом сварки, не превышают 0,1 дБм.

Проблемы сварки одномодовых ОВ активизировали поиск альтернативных способов соединений волокон. Наиболее успешно со сваркой конкурирует способ соединения ОВ с помощью специальных соединителей — механических сростков. Это простые и эффективные механические устройства для выполнения неразъемных соединений в полевых условиях. Для механического сростка концы подготовленных волокон поочередно укладывают в каналы, образованные выравнивающими элементами устройства, после чего обе половины устройства соединяют, фиксируя ОВ. Под действием давления выравнивающих элементов соединяемые волокна юстируются. Наиболее известны механические сростки типа Fiber-lock фирмы 3М (США). Потери в таком соединении не превышают 0,1 дБм.

Наибольшее распространение механические сростки находят на одномодовых ВОЛП.

Основным фактором, сдерживающим внедрение метода склеивания оптических волокон, является отсутствие клея-заполнителя с оптическими характеристиками, близкими к кварцу, и способного за короткое время (до 10 мин) обеспечить жесткое фиксирование ОВ в конструкции соединителя. Применяемые в большинстве случаев клеи на основе эпоксидных компаундов, обладающие хорошими оптическими и прочностными характеристиками, имеют время полимеризации 2...24 ч. При повышенной влажности, что характерно для полевых условий, этот процесс еще более замедляется.

В проекте предусматривается использование сварочного аппарата Fujikura FSM – 40S, краткие характеристики которого приведены в приложении А, так как он позволяет сваривать почти все выпускаемые ОВ, в том числе и одномодовые с двухслойными оболочками, имеющие W-профиль показателя преломления. Для автоматической юстировки ОВ в этом аппарате используется метод видеодиагностики. Этот метод позволяет также на основе автоматического расчета геометрических размеров соединяемых ОВ оценить качество сростка.

После сварки оптических волокон необходимо провести измерение затухания в сростке, механическую прочность незащищенного сростка, а также произвести защиту места сварки.

Оценка или измерение затухания в сростке. Современные высококачественные сварочные аппараты обеспечивают эту функцию для того, чтобы затухание в сростке можно было оценить непосредственно после сварки. В аппаратах с автоматической юстировкой концов световодов затухание в сростке оценивается настолько достоверно, что повторение измерения на отдельных сростках даже при самых высоких требованиях не требуются.

Испытание на растяжение проводятся с целью проверки механической прочности незащищенного сростка для того, чтобы при эксплуатации кабельной сети обеспечить отсутствие повреждений из-за излома световодов в защитной оболочке сростка. В этой связи во многих сварочных аппаратах имеется специальный встроенный динамометр.

6.4.4 Защита мест сварки ОВ, герметизация сростка

На практике наиболее широкое применение нашел способ защиты сростков ОВ с помощью специальных гильз: ГЗС (гильзы для защиты сростков) или КДЗС (комплект деталей для защиты сростков). Конструкция ГЗС содержит термоусаживаемую трубку, внутри которой находится несущий металлический стержень диаметром 1,0 мм, и трубку из материала высокой текучести — сэвилена.

Перед сваркой волокон гильзу надевают на один из сращиваемых концов ОВ. Затем после сварки ее надвигают на место сварки и нагревают. В процессе нагрева и усаживания трубки сэвилен расплавляется и уплотняется вокруг ОВ. Несущий металлический элемент надежно защищает ОВ от изгиба внутри термоусаживаемой трубки.