Технические науки/2. Механика

Алькина А.Д., Какимова К.Ш., Жантуганова Т.С.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ В КОНСТРУКЦИИ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЯХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНОГО РОДА МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Экспериментально исследована способность ОВ противостоять различным видам механических воздействий некоторых типов полимерных покрытий: плотнооблегающее, трубчатое, комбинированное [1]. Устойчивость ОВ в полимерных покрытиях к локальным радиальным нагрузкам оценивалась при различных радиусах нагружаемого штока - индентора R. В процессе испытания в образцы ОВ, находящиеся между плоской поверхностью и индентором, вводилось световое излучение от гелий-неонового лазера ЛГ-52. Под действием нагрузки волокно считалось разрушенным при отсутствии излучения на выходном конце. Экспериментальные зависимости значе¬ний радиальной нагрузки, достаточной для разрушения ОВ, для плотнооблегающих, трубчатых и комбинированных покрытий от радиуса индентора приведены на рисунке 3.3.

Нагружение образцов индентором при R<1 мм производилось дис-кретно с интервалом возрастания силы воздействия 0,98 Н, при R > 1 мм - с интервалом 1,95 ÷ 4,8 Н. При каждом нагружении образец выдержи¬вался под нагрузкой в течение 1 ÷ 3 мин [2].

Установлено, что:

1. Кварцевое ОВ диаметром 150 мкм без покрытия разрушается при усилиях сдавливания от 5,9 до 14,7 Н (рисунок 3.3, а, кривая 1).

2. Плотнооблегающее покрытие из мягких материалов (М) (поли-этилена низкой плотности - ПЭНП) (рисунок 3.3, а, кривая 2) не обеспечи-вает упрочнения ОВ в радиальном направлении.

3. Плотнооблегающие покрытия из твердых полимерных материалов (Т) (полиамида 610 и фторопласта 2М) при малых радиусах индентора (от 0,5 до 1 мм) также не оказывают существенного упрочняющего дей-ствия (разрушение ОВ происходит при радиальной нагрузке 14,7 ÷ 20 Н).

4. При радиусах индентора 1,3 ÷ 2,8 мм для покрытий из относи-тельно твердых материалов (полиамида и фторопласта 2М) наблюдает-ся увеличение разрушающей нагрузки до 14,7 ÷ 49 и 19,6 ÷ 73,5 Н соот-ветственно (рисунок 3.3, а, кривые 3, 4).

5. Для материалов средней твердости (СТ) (полиэтилена высокой плотности или полипропилена) разрушающая нагрузка составляет 70 ÷ 240 Н (рисунок 1, а, кривые 5, 6) и более при радиусах индентора 1,3 ÷ 2,8 мм. Следовательно, ОВ в покрытии из этих материалов более прочное по сравнению с ОВ в покрытии из материалов М и Т [1].

Рисунок 1 - Предел прочности раздавливания ОВ в защитном покрытии раз¬личных конструкций: 1 - без покрытия; 2 - полиэтилен низкой плотности ПЭНП; 3 - полиамид; 4 - фторопласт 2М; 5 - полиэтилен высокой плотно¬сти ПЭВП; 6 – полипропилен.

Испытания трубчатых защитных покрытий показали, что: значения разрушающих усилий для покрытий из материалов СТ и Т находятся в пределах 50 ÷ 60 Н при радиусах индентора 0,5 мм и 70 ÷ 100 Н при радиусах 1,0 мм (рисунок 1, б, кривые 4, 5, 6). В случае воздей-ствия на трубчатые покрытия индентором с радиусом 1,3 мм разница в разрушающих нагрузках для таких покрытий становится очевидной, как и в случае плотнооблегающих покрытий; трубчатые защитные покрытия, выполненные из материалов Т и СТ (рисунок 1, б, кривые 5, 6), обеспечивают большее предохранение ОВ, по сравнению с трубчатыми покрытиями, выполненными из материалов М [2].

Сравнительный анализ упрочняющего действия плотнооблегающих покрытий из материалов СТ (рисунок 1, а, кривые 4, 6), а также трубчатых покрытий из материалов СТ и Т (рисунок 1, б, кривые 4, 5, 6) указывают на их идентичность. Однако плотнооблегающее покрытие из материалов средней твердости предпочтительнее трубчатого.

Результаты экспериментальных исследований прочности комбинированных защитных покрытий представлены на рисунке 3.3, в. Из рисунка видно, что комбинированные покрытия в сочетаниях материалов М-М и М-Т по своим упрочняющим свойствам существенно уступают покрытиям из сочетаний Т-Т, Т-М и СТ-Т. При равных условиях испытаний ОВ в комбинированных покрытиях типа СТ-Т более устойчивы к радиальным нагрузкам, по сравнению с ОВ в плотнооблегающих и трубчатых покрытиях.

При измерении значений дополнительных затуханий, вносимых радиальными нагрузками, ОВ помещается между плоскостью и нагруженным индентором с радиусом 1,7 мм. Условия опыта гарантировали постоянство ввода излучения от светодиода в ОВ.

Список литературы

1 Matthijsse P., Kuyt G. Влияние изгибов оптических волокон на их характеристики // Кабели и провода, 2005, №4, с. 17-22

2 Влияние деформаций на пропускание оптического волокна (http://www.2a-systems.ru/newsdesk_info.php/newsPath/13/newsdesk_id/108)