с ним цилиндром радиусом R={R2-Ri)/2, который касается элементов сердечника и защитной оболочки и прочно с ними связан (см. рис. 6.5). При изгибе ОК все точки на окружности этого цилиндра, как и точки конструктивных элементов ОК в любом его поперечном сечении, остаются в одной плоскости, в то время как световод смещается вдоль своей оси. Расчет относительного удлинения ОВ при изгибе может быть выполнен по следующим формулам: для рис. 6.10

ео=-

Acose

ао = во£о;

ky = nEj[{l + ix„)lniRJR,)]; G = £„[2(l + iJ]; для рис.* 5.3, a

eo.b = [0,5(R„+l)?„+)]/i?,

где Ил-количество ЛЭ; [Хд-модуль сдвига; Шх, венная круговая частота винтовой линии с радиусом р.

Для кабелей с плотной укладкой ОВ необходимо применение весьма мягкого демпфера с £„ = 0,14-1 МПа. Только в этом случае ОК может быть подвергнут изгибу с достаточно малым радиусом.

Изгиб ОК на основе ЛЭ сопровождается его боковым смещением. Поскольку ЛЭ, как правило, взаимно подвижны, наибольшие деформации в ОВ возникнут в том сечении, где плоскость ЛЭ совпадает с плоскостью ОК. Крайние ОВ в каждом элементе подвергаются наибольшему растяжению и сжатию.

Рассмотрим расчет прочности армирующих элементов ОК, расположенных концентрически. При наличии нескольких повивов суммарное разрывное усилие в ОК

(6.38)

(6.39) пространст-

(6.40)

sin Pi

где a At и Syii-номинальное значение разрывной прочности и суммарное значение армирующих элементов в i-м повиве; Р,--угол скрутки армирующих элементов в i-м повиве. Количество проволок в повиве может быть выбрано в соответствии с [57, 58].

в OK, элементы которых расположены по спирали, при растяжении возникают крутящие моменты, которые стремятся раскрутить броню или армирующий элемент, что может привести к выходу кабеля из строя. Поэтому конструкция должна быть разработана таким образом, чтобы суммарный крутящий момент был минимальным. Для г-го повива крутящий момент

где djii-диаметр армирующего элемента; ni-количество армирующих элементов; Кц-радиус повива армирующих

элементов; -коэффигщент скрутки. Условие М,- = 0 для двухповивной конструкции может быть обеспечено при L «1.1- L«2 л-гл = 0;

l,2 = [l+(fccl,2M)]- (6.42)

Анализ этих уравнений показывает, что их решение возможно при достаточно малом значении диаметра проволок второго повива.

6.4. РАСЧЕТ УРОВНЯ ЗАТУХАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА, ПРИМЕНЯЕМОГО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАБЕЛЯ

В задачу конструирования ОК входит сохранение исходного затухания ОВ как при изготовлении кабельного изделия, так и в тпироком диапазоне условий прокладки и окружающей среды. Опыт создания ОК показывает, что их затухание превосходит затухание ОВ, на базе которого этот ОК изготовлен. Если коэффициент затухания ОВ обозначить то коэффициент затухания ОК

а=+ (6.43)

Дополнительный коэффициент затухания а состоит из суммы отдельных парциальных коэффициентов. Существует по крайней мере семь видов парциальных коэффициентов затухания, т. е.

(6.44)

где al возникает вследствие приложения к ОВ термомеханических воздействий в процессе изготовления кабеля, при этом создаются внутренние напряжения; аг-следствие температурной зависимости коэффициента преломления материала ОВ;

аз вызывается микроизгибами ОВ, механизм их влияния на затухание связан с рассеянием энергии и с появлением локальных микронапряжений; «4-следствие нарушения прямолинейности ОВ (скрутка), а также нерегулярностей, вызванных случайным отклонением от прямолинейности, например, при прокладке ОК или при воздействии внешних усилий; as-результат кручения ОВ относительно его оси, приводящего в свою очередь к появлению осевых напряжений скручивания; аб возникает вследствие неравномерности покрытия ОВ и температурных воздействий на волокно и на конструктивные элементы ОК, приводящие при жесткой связи (укладки) ОВ к локальным напряжениям в ОВ. (Приращение затухания этого вида может существенно проявиться при значительных изменениях температуры окружающей среды в процессе хранения или э]1сплуатации); а,-следствие потерь в защитной оболочке ОВ, которые, в свою очередь, обязаны туннельному эффекту и различным неоднородностям, обусловливающим эффект рассеяния энергии.

Таким образом, дополнительные потери определяются в основном процессами рассеяния энергии на неоднородностях, возникающих вследствие перечисленных влияний, и частично увеличиванием потерь на поглощение энергии. Причиной увеличения потерь на поглощение являются остаточные осевые и поперечные напряжения в ОВ, могущие возникнуть при изготовлении кабеля.

Значение парциального приращения а может быть уменьшено правильным выбором типа ОВ с учетом физико-химических свойств материалов для его изготовления. Важнейшими показателями этих свойств являются ТКЛР и усадка. Влияшге разности ТКЛР материалов сердцевины, оптической оболочки на приращение коэффициента затухания рассмотрено в гл. 4. Значение а определяется расчетно-экспериментальным путем.

Экспериментально установлено, что а2 в многокомпонентных световодах мало изменяется вплоть до 400° С. В кварцевых световодах затухание растет экспоненциально с ростом температуры, что объясняется сдвигом ультрафиолетового поглощения, рассчитанного по температурному изменению коэффициента преломления. Полные дополнительные потери, т. е. дополнительные потери на возбуждение и поглощение при распространении энергии вдоль световода

Р (Г) = 10 Ig (Р„,д/Р2г ) -10 Ig (Pio/i2o ), (6.45)

где Руо - мощность вошедшей в световод волны при 0° С; -20 и Р2Г-мощности волн на выходе световода при 0° С и при температуре Т; Рад-мощность возбуждающих световод волн при температуре, равной нулю. Дополнительные потери на возбуждение