1. Εισαγωγή

Στη μετάδοση και επεξεργασία πληροφοριών, τα καλώδια οπτικών ινών (OFC) διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο. Θεωρούνται οι λεωφόροι των τηλεπικοινωνιών και της τηλεματικής. Επομένως, είναι ύψιστης σημασίας να εγγυώνται ασφαλείς συνδέσεις ανά πάσα στιγμή. Ωστόσο, περιστασιακά, η διάρκεια ζωής ενός OFC θα μπορούσε να απειληθεί από τρωκτικά, για παράδειγμα όταν τα OFC εγκαθίστανται σε αγωγούς εύκολα προσβάσιμους σε αρουραίους. Σε τέτοια περιβάλλοντα, τα OFC πρέπει να προστατεύονται, επειδή οι αρουραίοι έχουν μια φυσική τάση να ροκανίζουν και να επιτίθενται στα OFC όταν η έξοδός τους εμποδίζεται σε αυτούς τους αγωγούς.

Για τον βέλτιστο σχεδιασμό καλωδίων, οι κατασκευαστές καλωδίων προτιμούν να χρησιμοποιούν ένα υλικό που συνδυάζει ενισχυτικές ιδιότητες με προστασία από τρωκτικά. Θέλουν επίσης τα OFC να είναι εύκαμπτα και ελαφριά, και να έχουν μικρή διάμετρο. Τα υλικά για την ενίσχυση των διηλεκτρικών OFC είναι κυρίως αραμίδιο και σε μικρότερο βαθμό ηλεκτρονικό γυαλί. Η χρήση αραμιδίου είναι πολύ δημοφιλής και αυξάνεται ραγδαία λόγω του απαράμιλλου συνδυασμού μηχανικών και χημικών ιδιοτήτων του και των καλών ιδιοτήτων επεξεργασίας του, με αποτέλεσμα πολύ οικονομικά αποδοτικά OFC με εξαιρετική απόδοση και μακροπρόθεσμη αξιοπιστία. Ωστόσο, το ερώτημα κατά πόσον το ηλεκτρονικό γυαλί και το αραμίδιο διασφαλίζουν επαρκή προστασία από τρωκτικά έχει συχνά τεθεί. Ήταν δύσκολο να ληφθεί σαφής απάντηση από τους τελικούς χρήστες OFC. Οι εμπειρίες των τελικών χρηστών OFC στην Ελβετία, για παράδειγμα, έδειξαν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις τόσο τα καλώδια ηλεκτρονικού γυαλιού όσο και τα καλώδια ενισχυμένα με αραμίδιο υπέστησαν τόσο σοβαρές ζημιές από αρουραίους που δεν λειτουργούσαν πλέον σωστά. Για να διευκρινίσουμε την κατάσταση σχετικά με την προστασία των τρωκτικών και να υποστηρίξουμε τους κατασκευαστές διηλεκτρικών OFC, αποφασίσαμε, σε συνεργασία με έναν από τους Ελβετούς πελάτες μας, να καλέσουμε ένα ανεξάρτητο ερευνητικό ίδρυμα, το TNO (έναν ολλανδικό οργανισμό εφαρμοσμένης επιστημονικής έρευνας), για να διεξάγει μια μελέτη υπό πρακτικές συνθήκες για να δοκιμάσει την αντοχή διαφόρων τύπων OFC στα τρωκτικά.

2. Πειραματικό

Ρύθμιση δοκιμής

Για να ελέγξει την αντοχή των OFC στα τρωκτικά, το TNO χρησιμοποίησε αρουραίους Sprague Dawley που στεγάζονταν σε κλουβιά ειδικά σχεδιασμένα για αυτή τη μελέτη. Αυτά τα κλουβιά χωρίστηκαν σε δύο διαμερίσματα μέσω ενός χωρίσματος που παρέχεται με κυκλική οπή για τη σύνδεση των δύο διαμερισμάτων (βλ. Σχήμα 1). Το ένα από τα διαμερίσματα ήταν φωτισμένο και το άλλο ήταν σκοτεινό. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, η είσοδος στο σκοτεινό διαμέρισμα, στο οποίο βρισκόταν η τροφή των αρουραίων, μπλοκαρίστηκε από τα OFC κατά τη δοκιμή. Δεδομένου ότι τα τρωκτικά προτιμούν ένα σκοτεινό περιβάλλον, θα περνούν το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου τους στη σκοτεινή πλευρά. Έτσι, υπήρχαν δύο ερεθίσματα για να μπουν οι αρουραίοι στο σκοτεινό διαμέρισμα. Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της περιόδου δοκιμής, οι αρουραίοι είχαν ελεύθερη πρόσβαση στο νερό. Αφού οι αρουραίοι συνήθισαν τις συνθήκες στα κλουβιά, ξεκίνησαν οι πρώτες δοκιμές.

Σχήμα 1: Κλουβί δοκιμής χωρισμένο σε δύο διαμερίσματα.

Στην έναρξη των δοκιμών, τρεις αρουραίοι στεγάστηκαν στα φωτιζόμενα διαμερίσματα κάθε κλουβιού για δύο επόμενες ημέρες, ενώ η οπή στο χώρισμα μπλοκαρίστηκε από τον σχεδιασμό OFC κατά τη δοκιμή (βλ. Σχήμα 2). Μετά από αυτό το διάστημα, οι αρουραίοι μεταφέρθηκαν σε άλλα κλουβιά για τέσσερις ημέρες και στη συνέχεια επέστρεψαν στα κλουβιά δοκιμής για δύο ακόμη ημέρες.

Σχήμα 2: Τρύπα στο χώρισμα μπλοκαρισμένη από OFC σε δοκιμή.

Αξιολογήθηκαν σχέδια OFC

Εννέα διαφορετικά σχέδια OFC αξιολογήθηκαν για αντοχή στα τρωκτικά. Αυτά τα σχέδια αποτελούν όλα μέρος της ομάδας σχεδίων που αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο μέρος της αγοράς OFC. Τα OFC μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες:

1. Τυπικά σχέδια OFC που χρησιμοποιούν νήμα αραμιδίου ή E-glass (με ή χωρίς εμποτισμό) ως ενισχυτικό υλικό κάτω από το εξωτερικό περίβλημα PE (Εικ. 3α έως 3δ).

2. Ειδικά σχέδια OFC για αντοχή σε επιθέσεις τρωκτικών, π.χ. κατασκευές διπλής στρώσης ή κατασκευές με PA12 ή κυματοειδή χάλυβα (Εικ. 3ε έως 3θ).

Σχήμα 3α: Διατομή ενός τυπικού σχεδιασμού OFC. Σχήμα 3β: Διατομή ενός τυπικού σχεδιασμού OFC.

Σχήμα 3γ: Διατομή ενός τυπικού σχεδιασμού OFC.Σχήμα 3δ: Διατομή ενός τυπικού σχεδιασμού OFC.

Σχήμα 3ε: Διατομή ειδικού σχεδιασμού OFC.Σχήμα 3στ: Διατομή ειδικού σχεδιασμού OFC.

Σχήμα 3g: Διατομή ειδικού σχεδιασμού OFC.Σχήμα 3η: Διατομή ειδικού σχεδιασμού OFC.

Σχήμα 3i: Διατομή ειδικού σχεδιασμού OFC.

3. Αποτελέσματα και συζήτηση

Μετά τις δύο περιόδους δοκιμών των δύο ημερών η καθεμία, εξετάστηκε η ζημιά που οφείλεται σε επιθέσεις τρωκτικών. Στα Σχήματα 4α έως 4θ θα δείτε δύο εικόνες από κάθε ένα από τα σχέδια καλωδίων που δοκιμάστηκαν. Η επάνω εικόνα δείχνει το λιγότερο κατεστραμμένο και η κάτω εικόνα δείχνει το περισσότερο κατεστραμμένο OFC. Τα αποτελέσματα της μακροσκοπικής εξέτασης των καλωδίων δείχνουν σαφώς διαφορές στις ζημιές μεταξύ των εννέα σχεδίων OFC. Ωστόσο, όπως μπορείτε να δείτε στις εικόνες, όλα τα OFC - με εξαίρεση το σχέδιο από κυματοειδές χάλυβα/αραμίδιο - έχουν υποστεί ζημιά με τέτοιο τρόπο που θα μπορούσε κανείς να αναμένει ότι θα επηρεαστούν οι μακροπρόθεσμες ιδιότητες μετάδοσης. Αυτό ισχύει και για τα σχέδια OFC PE/εμποτισμένο E-glass/ταινία φραγμού νερού (Σχήμα 4δ) και PE/εμποτισμένα κλώνοι E-glass/PE/αραμίδιο (Σχήμα 4η), αν και αυτά τα σχέδια παρουσιάζουν λιγότερο σοβαρές ζημιές. Στην πράξη, ωστόσο, ασχολούμαστε με μη οικόσιτα τρωκτικά, τα οποία θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν πιο επιθετικές και επίμονες επιθέσεις σε περίπτωση παγίδευσης του τρωκτικού. Συνεπώς, βάσει των αποτελεσμάτων των δοκιμών TNO, το συμπέρασμα πρέπει να είναι ότι από τα δοκιμασμένα σχέδια, μόνο ο σχεδιασμός από κυματοειδή χάλυβα/αραμίδιο είναι πλήρως ανθεκτικός στα τρωκτικά.

Η αντοχή ενός OFC στα τρωκτικά μπορεί επίσης να βελτιωθεί με τη χρήση εξωτερικών θηκών κατασκευασμένων από άμορφο πολυαμίδιο ή συμπολυμερή πολυαμιδίου με πολύ υψηλή σκληρότητα Shore D. Συνεπώς, προτείνουμε στους σχεδιαστές καλωδίων να βελτιώσουν την αντοχή των OFC στα τρωκτικά χρησιμοποιώντας κυματοειδή χάλυβα (π.χ. Zetabon) ή θήκες κατασκευασμένες από άμορφο πολυαμίδιο ή συμπολυμερή πολυαμιδίου (π.χ. Grilamid). Η χρήση κυματοειδούς χάλυβα φαίνεται να είναι η βέλτιστη επιλογή.

Η υπόθεση ότι η διάμετρος του καλωδίου επηρεάζει την αντοχή ενός OFC στα τρωκτικά - με την έννοια ότι από μια συγκεκριμένη διάμετρο καλωδίου και μετά μπορεί να υπάρξει θετική επίδραση στην αντοχή στα τρωκτικά - είναι ενδιαφέρουσα και περαιτέρω μελέτη θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμη για τους σχεδιαστές καλωδίων.

Σχήμα 4α: Σχεδιασμός καλωδίου PE/αραμιδίου μετά από δοκιμή· διάμετρος 13,5 mm.

Σχήμα 4β: Σχεδιασμός καλωδίου από PE/εμποτισμένο E-glass μετά από δοκιμή· διάμετρος 11,8 mm.

Σχήμα 4γ: Σχεδιασμός καλωδίου από PE/E-glass μετά από δοκιμή· διάμετρος 9,5 mm.

Σχήμα 4δ: Σχεδιασμός καλωδίου από PE/εμποτισμένο E-glass/ταινία φραγμού νερού μετά από δοκιμή· διάμετρος 15,5 mm.

Σχήμα 4ε: Σχεδιασμός καλωδίου PE/εμποτισμένου E-glass/PE/αραμιδίου μετά από δοκιμή· διάμετρος 8,8 mm.

Σχήμα 4στ: Σχεδιασμός καλωδίου PE/αραμιδίου/PE/αραμιδίου μετά από δοκιμή· διάμετρος 21 mm.

Σχήμα 4g: Σχεδιασμός καλωδίου PE/PA12/αραμιδίου μετά από δοκιμή· διάμετρος 8,5 mm.

Σχήμα 4η: Σχεδιασμός καλωδίου από PE/εμποτισμένο E-glass/PE/αραμίδιο μετά από δοκιμή· διάμετρος 15,7 mm

Σχήμα 4i: Σχεδιασμός καλωδίου PE/κυματοειδούς χάλυβα/PE/αραμιδίου μετά από δοκιμή· διάμετρος 14,7 mm.

4. Συμπέρασμα

Με βάση τα αποτελέσματα των δοκιμών, η TNO κατέληξε στο συμπέρασμα ότι από τα σχέδια OFC που δοκιμάστηκαν, μόνο ο σχεδιασμός από κυματοειδές χάλυβα/αραμίδιο είναι πλήρως ανθεκτικός στα τρωκτικά. Όλα τα άλλα σχέδια (ενισχυμένα με E-glass με ή χωρίς εμποτισμό ή αραμίδιο, ή με θήκη από PA12) δεν αντιστάθηκαν επαρκώς στις επιθέσεις τρωκτικών. Η μελέτη καταδεικνύει σαφώς ότι εάν απαιτείται αντοχή στα τρωκτικά, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στον σχεδιασμό των καλωδίων.