[1]Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям пожаробезопасных огнестойких оптических кабелей, предназначенных для внутриобъектовой и наружной прокладки на стационарных и подвижных объектах с повышенными требованиями к безопасности, в том числе на АЭС и подвижных объектах специальной и гражданской техники.
[3]Известен кабель оптический монтажный пожаробезопасный огнестойкий, содержащий защищенный оплеткой из стальных проволок сердечник, обмотанный водоблокирующим элементом, состоящий из центрального упрочняющего элемента, вокруг которого скручены оптические миниатюрные кабели, выполненные из оптических волокон в плотном буферном покрытии, упрочняющих нитей, оболочки из полимерного материала; в общей защитной оболочке из полимерного материала, не содержащего галогенов (Патент на изобретение №2804313). Данное техническое решение является наиболее близкими к предлагаемому по совокупности признаков. Недостатком известного кабеля является недостаточная стойкость к растягивающим усилиям и пониженной температуре, значительно меньшее количество оптических волокон (как следствие меньшее количество независимых каналов передачи информации) и ограниченный срок службы.
[4]Сущность полезной модели
[5]Решаемая задача заключается в создании оптического кабеля с улучшенной стойкостью к воздействию пламени и колебаниям температуры, высокими пожаробезопасными свойствами, работоспособностью в условиях воздействия пламени, стойкого к пониженной температуре минус 60°С, имеющего в составе до 48 оптических волокон, со сроком службы не менее 60 лет.
[6]Достигаемый технический результат заключается в сохранении работоспособности в условиях колебания температур от минус 60°С и в условиях воздействия открытого огня.
[7]Указанный технический результат достигается тем, что кабель оптический термостойкий огнестойкий содержит сердечник, поверх которого последовательно наложены: заполняющая оболочка из кремнийорганического материала, водоблокирующий элемент, распределенный упрочняющий элемент и наружная оболочка, упомянутый сердечник включает центральный упрочняющий элемент, скрученные оптические модули и скрепляющий элемент в виде нитей, при этом упомянутые оптические модули выполнены в виде полимерных трубок, внутри которых свободно уложены оптические волокна, а упомянутая наружная оболочка выполнена из композиции пониженной пожарной опасности, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35%, удельной теплотой сгорания не более 15 МДж/кг, водородным показателем не менее 4,3 и показателем токсичности не менее 40.
[8]Перечень фигур чертежей
[9]На фиг. 1 показан поперечный разрез кабеля.
[10]Осуществление полезной модели
[11]Кабель содержит сердечник, поверх которого последовательно наложены: заполняющая оболочка 6 из кремнийорганического материала, водоблокирующий элемент 7, распределенный упрочняющий элемент 8 и наружная оболочка 9.
[12]Сердечник кабеля включает центральный упрочняющий элемент 1, скрученные (предпочтительно однонаправленной скруткой) вокруг центрального упрочняющего элемента 1 оптические модули и скрепляющий элемент 5 в виде арамидных или стеклонитей. Сердечник может включать обмотку из водоблокирующего материала 7, выполненного из полимерной композиции пониженной опасности, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30%, удельной теплотой сгорания не более 17 МДж/кг, водородным показателем не менее 4,3, показателем токсичности не менее 40.
[13]Каждый оптический модуль выполнен в виде полимерной трубки 2, внутри которой свободно уложены от 1 до 6 оптических волокон 3, смазанные гидрофобным гелем.
[14]Наружная оболочка 9 выполнена из композиции пониженной пожарной опасности, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35%, удельной теплотой сгорания не более 15 МДж/кг, водородным показателем не менее 4,3 и показателем токсичности не менее 40. Толщина наружной оболочки 9 предпочтительно составляет не менее 1,5 мм.
[15]Каждый их оптических модулей может иметь диаметр 1,4±0,15 мм и содержать до 2 свободно уложенных оптических волокон, либо диаметр 1,8±0,15 мм и до 4 свободно уложенных оптических волокон, либо диаметр 2,0±0,15 мм и до 6 свободно уложенных оптических волокон.
[16]Центральный упрочняющий элемент 1 целесообразно выполнить из композиционного материала, состоящего из стеклянных или базальтовых волокон, и связующей эпоксидной или акриловой смолы.
[17]Обмотку центрального упрочняющего элемента целесообразно выполнить водоблокирующим материалом в виде нитей или ленты.
[18]Центральный упрочняющий элемент 1 целесообразно выполнить из стеклопластикового или базальтопластикового прутка или из стального троса с покрытием из кремнийорганического материала или полимерной композиции пониженной пожарной опасности, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30%, удельной теплотой сгорания не более 17 МДж/кг, водородным показателем не менее 4,3, показателем токсичности не менее 40. Допускается отсутствие полимерного покрытия у центрального упрочняющего элемента из стеклопластикового или базальтопластикового прутка. Необходимость его наложения определяется требуемым диаметром центрального упрочняющего элемента, который зависит от размеров и числа элементов в повиве сердечника, т.к. все оптические модули и кордели должны быть равномерно распределены вокруг центрального элемента и не оказывать сдавливающего воздействия друг на друга.
[19]Часть оптических модулей в скрутке сердечника может быть заменена на кордели 4 заполнения, выполненные из полимерной композицией пониженной опасности, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30%, удельной теплотой сгорания не более 17 МДж/кг, водородным показателем не менее 4,3, показателем токсичности не менее 40, при этом диаметр таких корделей должен быть равен диаметру оптических модулей.
[20]Скрепляющий элемент 5 в виде нитей, наиболее предпочтительно накладывать во встречном направлении с шагом не менее 300 мм.
[21]Заполняющая оболочка 6 из кремнийорганического материала частично заполняет пространство между оптическими модулями и выполняет функции барьера для влаги и термобарьера. Радиальную толщину заполняющей оболочки 6 целесообразно обеспечить не менее 0,4 мм.
[22]Распределенный упрочняющий элемент 8, одновременно являющийся огнезащитным барьером, целесообразно выполнить в виде гофрированной стальной ленты, имеющей полимерное покрытие с наружной стороны для обеспечения адгезии к наружной оболочке 9, или в виде оплетки из стальных нержавеющих проволок диаметром не менее 0,3 мм каждая. Плотность такой оплетки должна составлять не менее 75%.
[23]Показатель деформации оптических волокон предпочтительно не должен превышает 0,15 при контроле деформации оптических волокон с помощью бриллюэновского анализатора (рефлектометра).
[24]При изготовлении кабеля используют известные материалы, освоенные в серийном производстве.
[25]Технология изготовления кабеля предусматривает операции по изготовлению оптических модулей в виде полимерных трубок 2 с размещенными в них оптическими волокнами 3, наложение полимерного покрытия на центральный упрочняющий элемент 1 (при необходимости), обмотку водоблокирующим элементом 7 центрального упрочняющего элемента 1, скрутку оптических модулей вокруг центрального элемента 1 с одновременной обмоткой во встречном направлении с большим шагом скрепляющими нитями 5, наложение заполняющей оболочки 6, водоблокирующего элемента 7, наложение распределенного упрочняющего элемента 8 и наложение наружной полимерной оболочки 9.
[26]Наложение полимерных оболочек и покрытий, а также изготовление корделей заполнения 4 производится на экструзионном оборудовании. Наложение заполняющей оболочки 6 из кремнийорганической резины осуществляют на специальном экструзионном оборудовании с последующей вулканизацией в туннельной печи. Скрутка сердечника производится с применением крутильной машины однонаправленной скрутки, дополненной лентообмотчиком. Оплетку осуществляют на оплеточной машине.
[27]Снижение механических напряжений в оптических волокнах путем контроля этих напряжений в процессе изготовления кабеля после каждой технологической операции при изготовлении сердечника и после изготовления кабеля в целом путем контроля деформации оптических волокон осуществляется с помощью бриллюэновского анализатора (рефлектометра), соблюдением четкого соотношения пропорций между элементами сердечника кабеля и использованием конструкционных материалов, работоспособных в течение требуемого времени хранения и эксплуатации кабеля при указанных внешних воздействиях без ухудшения их свойств, в частности усадки, что могло бы стать причиной деградации оптических волокон и снижения их надежности.
[28]Каждый из оптических модулей включает полимерную трубку 2, выполненную из поликарбоната, полибутилентерефталата, полиарилсульфона, полиэфирэфиркетона или полиэфиримида. Для предотвращения механических напряжений в оптических волокнах 3 в результате трения волокон друг о друга и о стенки модуля в процессе изготовления оптического модуля, волокно промазывают небольшим количеством гидрофобного геля. Заполнение оптического модуля гидрофобным гелем не допускается во избежание увеличения горючей массы кабеля и снижения его пожаробезопасных свойств.
[29]Для минимизации деформации оптических волокон и обеспечения требуемого срока службы при механических и климатических воздействиях в процессе эксплуатации максимальное количество оптических волокон в одном оптическом модуле должно составлять:
[30]для модуля диаметром 1,4±0,15 мм - не более 2 оптических волокон,
[31]для модуля диаметром 1,8±0,15 мм - не более 4 оптических волокон;
[32]для модуля диаметром 2,0±0,15 мм - не более 6 оптических волокон.
[33]Оптические модули для обеспечения совокупности требуемых характеристик должны быть скручены вокруг центрального упрочняющего элемента 1 однонаправленной скруткой и скреплены двумя арамидными или стекло-нитями 5, уложенными во встречном направлении с шагом не менее 300 мм. Использование нитей из менее термостойких материалов или меньшего шага скрутки нитей может привести к повреждению оптических модулей в технологическом процессе вулканизации материала внутренней оболочки или при воздействии растягивающих нагрузок.
[34]Раскладка заготовки кабеля после каждой операции изготовления оптических модулей и сердечника кабеля на приемной катушке должна осуществляться без перехлестов во избежание избыточных механических напряжений в оптических волокнах.
[35]Распределенный упрочняющий элемент 8, размещаемый поверх заполняющей оболочки 6, обеспечивает одновременно функцию защиты оптического волокна при воздействии пламени.
[36]Для обеспечения требований электробезопасности и стойкости к внешним воздействиям толщина наружной оболочки 9 должна быть не менее 1,5 мм.
[37]Для выполнения требований пожаробезопасности значение эквивалентного показателя токсичности продуктов горения всех полимерных материалов, из которых изготовлен кабель, определяемое по ГОСТ 31565, должно быть более 40.
[38]Основные характеристики кабеля оптического пожаробезопасного огнестойкого с увеличенным сроком службы:
[39]срок службы не менее 60 лет;
[40]сохранение работоспособности в условиях пожара не менее 180 мин;
[41]нераспространение горения при групповой (в том числе вертикальной) прокладке по категории А;
[42]низкое дымо- и газовыделение (снижение светопроницаемости при горении и тлении не более 40%);
[43]эквивалентный показатель токсичности продуктов горения кабельного изделия - не менее 40 г/м3;
[44]низкая коррозионная активность продуктов горения материалов кабельной конструкции;
[45]стойкость к воздействию температур в диапазоне от минус 60°С до 90°С;
[46]стойкость к воздействию растягивающей нагрузки не менее 1700 Н;
[47]стойкость к воздействию раздавливающей нагрузки не менее 500 Н/см;
[48]сейсмостойкость при воздействиях уровня максимального расчетного землетрясения интенсивностью 9 баллов (категория сейсмостойкости I по НП-031-01);
[49]количество оптических волокон - до 48.
