1. Sissejuhatus

Info edastamisel ja töötlemisel mängivad optilised kiudkaablid (OFC-d) olulist rolli. Neid peetakse telekommunikatsiooni ja telemaatika maanteedeks. Seetõttu on äärmiselt oluline, et need tagaksid igal ajal ohutu ühenduse. Mõnikord võivad OFC-de tööiga aga ohustada närilised, näiteks kui OFC-d paigaldatakse rottidele kergesti ligipääsetavatesse kanalitesse. Sellises keskkonnas tuleb OFC-sid kaitsta, sest rottidel on loomupärane kalduvus OFC-sid närida ja rünnata, kui nende väljapääs nendes kanalites on takistatud.

Optimaalse kaablikonstruktsiooni saavutamiseks eelistavad kaablitootjad kasutada materjali, mis ühendab tugevdavad omadused näriliste kaitsega. Samuti soovivad nad, et OFC-d oleksid painduvad ja kerged ning väikese läbimõõduga. Dielektriliste OFC-de tugevdamiseks kasutatavad materjalid on valdavalt aramiid ja vähemal määral E-klaas. Aramiidi kasutamine on väga populaarne ja kasvab kiiresti tänu oma võrratule mehaaniliste ja keemiliste omaduste kombinatsioonile ning headele töötlemisomadustele, mille tulemuseks on väga kulutõhusad OFC-d, millel on suurepärane jõudlus ja pikaajaline töökindlus. Siiski on sageli tõstatatud küsimus, kas E-klaas ja aramiid tagavad piisava kaitse näriliste eest. OFC lõppkasutajatelt oli raske selget vastust saada. Näiteks Šveitsi OFC lõppkasutajate kogemused näitasid, et mõnel juhul said rotid nii E-klaasist kui ka aramiidiga tugevdatud kaablid nii tõsiselt kahjustada, et need ei toiminud enam korralikult. Näriliste kaitse olukorra selgitamiseks ja dielektriliste OFC-de tootjate toetamiseks otsustasime koostöös ühe oma Šveitsi kliendiga kutsuda sõltumatu uurimisinstituudi TNO (Hollandi rakendusteaduslike uuringute organisatsioon) läbi viima uuringu, et testida mitut tüüpi OFC-de näriliste resistentsust praktilistes tingimustes.

2. Eksperimentaalne

Testi ülesehitus

Näriliste OFC-de resistentsuse testimiseks kasutas TNO Sprague Dawley rotte, keda peeti spetsiaalselt selle uuringu jaoks loodud puurides. Need puurid jagati kaheks sektsiooniks vaheseina abil, millel oli ümmargune ava kahe sektsiooni ühendamiseks (vt joonis 1). Üks sektsioonidest oli valgustatud ja teine ​​pimendatud. Katsete ajal blokeerisid testitavad OFC-d rottide toidu sissepääsu pimendatud sektsiooni. Kuna närilised eelistavad pimedat keskkonda, veedavad nad suurema osa ajast pimedal poolel. Seega oli rottidel pimendatud sektsiooni pääsemiseks kaks stiimulit. Kogu katseperioodi vältel oli rottidel vaba juurdepääs veele. Pärast seda, kui rotid olid puurides valitsevate tingimustega harjunud, alustati esimeste katsetega.

Joonis 1: Katsepuur on jagatud kaheks sektsiooniks.

Katsete alguses hoiti iga puuri valgustatud sektsioonides kolm rotti kahe järjestikuse päeva jooksul, samal ajal kui vaheseina auk oli katse ajal OFC-konstruktsiooniga blokeeritud (vt joonis 2). Pärast seda perioodi viidi rotid neljaks päevaks teistesse puuridesse ja seejärel veel kaheks päevaks tagasi katsepuuridesse.

Joonis 2: OFC-de poolt proovis blokeeritud auk vaheseinas.

OFC disainilahenduste hindamine

Näriliste kindluse osas hinnati üheksat erinevat OFC-disaini. Need disainid kuuluvad kõik disainide rühma, mis moodustab OFC-turu suurima osa. OFC-d saab jagada kahte kategooriasse:

1. Standardsed OFC-konstruktsioonid, milles kasutatakse PE-väliskesta all tugevdusmaterjalina aramiidlõnga või E-klaasi (immutusmaterjaliga või ilma) (joonis 3a kuni 3d).

2. Spetsiaalsed OFC-konstruktsioonid näriliste rünnakute vastu võitlemiseks, nt kahekihilised konstruktsioonid või PA12 või lainepapist konstruktsioonid (joonis 3e kuni 3i).

Joonis 3a: Standardse OFC-disaini ristlõige. Joonis 3b: Standardse OFC-disaini ristlõige.

Joonis 3c: Standardse OFC-disaini ristlõige.Joonis 3d: Standardse OFC-disaini ristlõige.

Joonis 3e: Spetsiaalse OFC-disaini ristlõige.Joonis 3f: Spetsiaalse OFC-disaini ristlõige.

Joonis 3g: Spetsiaalse OFC-disaini ristlõige.Joonis 3h: Spetsiaalse OFC-disaini ristlõige.

Joonis 3i: Spetsiaalse OFC-disaini ristlõige.

3. Tulemused ja arutelu

Pärast kahte kahepäevast katseperioodi uuriti näriliste rünnakutest tingitud kahjustusi. Joonistel 4a kuni 4i on näha iga testitud kaablidisainist kaks pilti; ülemine pilt näitab kõige vähem kahjustatud ja alumine kõige rohkem kahjustatud OFC-kaablit. Kaablite makroskoopilise uuringu tulemused näitavad selgelt kahjustuste erinevusi üheksa OFC-disainide vahel. Kuid nagu piltidelt näha, on kõik OFC-kaablid – välja arvatud lainepapist/aramiidist disain – kahjustatud viisil, mis võib eeldada pikaajaliste ülekandeomaduste mõjutamist. See kehtib ka OFC-disainide PE/immutatud E-klaas/vett blokeeriv lint (joonis 4d) ja PE/immutatud E-klaaskiud/PE/aramiid (joonis 4h) kohta, kuigi need disainid näitavad vähem tõsiseid kahjustusi. Praktikas on aga tegemist kodutute närilistega, kelle lõksu jäämise korral võivad rünnakud olla agressiivsemad ja püsivamad. Seega tuleb TNO testi tulemuste põhjal järeldada, et testitud konstruktsioonidest on ainult lainepapist/aramiidist konstruktsioonil täielikult närilistele kindel olla.

OFC-kaabli närilistekindlust saab parandada ka amorfsest polüamiidist või polüamiid-kopolümeeridest, millel on väga kõrge Shore D kõvadus, valmistatud väliskestade abil. Seetõttu soovitame kaabliprojekteerijatel parandada OFC-kaablite närilistekindlust, kasutades lainepapist terast (nt Zetabon) või amorfsest polüamiidist või polüamiid-kopolümeeridest (nt Grilamid) valmistatud kestasid. Lainepapist terase kasutamine näib olevat optimaalne valik.

Väide, et kaabli läbimõõt mõjutab OFC närilistekindlust – alates teatud kaabli läbimõõdust võib ilmneda positiivne mõju närilistekindlusele –, on huvitav ja edasine uurimine võiks kaablidisaineritele väärtuslik olla.

Joonis 4a: PE/aramiidkaabli konstruktsioon pärast katset; läbimõõt 13,5 mm.

Joonis 4b: PE/immutatud E-klaasist kaabli disain pärast katset; läbimõõt 11,8 mm.

Joonis 4c: PE/E-klaasist kaabli disain pärast katset; läbimõõt 9,5 mm.

Joonis 4d: PE/immutatud E-klaasist/vett blokeerivast teibist kaabli disain pärast katset; läbimõõt 15,5 mm.

Joonis 4e: PE/immutatud E-klaasist/PE/aramiidist kaabli disain pärast katset; läbimõõt 8,8 mm.

Joonis 4f: PE/aramiid/PE/aramiidkaabli konstruktsioon pärast katset; läbimõõt 21 mm.

Joonis 4g: PE/PA12/aramiidkaabli disain pärast katset; läbimõõt 8,5 mm.

Joonis 4h: PE/immutatud E-klaaskiudude/PE/aramiidkaabli disain pärast katset; läbimõõt 15,7 mm

Joonis 4i: PE/gofreeritud teras/PE/aramiidkaabli konstruktsioon pärast katset; läbimõõt 14,7 mm.

4. Kokkuvõte

Katsete tulemuste põhjal jõudis TNO järeldusele, et testitud OFC-konstruktsioonidest on ainult lainepapist/aramiidist disain täielikult närilistekindel. Kõik teised konstruktsioonid (tugevdatud E-klaasiga, immutamise või aramiidiga või ilma, või PA12-kestaga) ei pidanud näriliste rünnakutele piisavalt vastu. Uuring näitab selgelt, et kui on vaja närilistekindlust, tuleb kaabli konstruktsioonile pöörata erilist tähelepanu.