۱. مقدمه

کابل‌های فیبر نوری (OFC) در انتقال و پردازش اطلاعات نقش حیاتی ایفا می‌کنند. آن‌ها شاهراه‌های ارتباطات از راه دور و تله‌ماتیک محسوب می‌شوند. بنابراین، تضمین اتصال ایمن در همه زمان‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. با این حال، گاهی اوقات، طول عمر عملیاتی یک OFC می‌تواند توسط جوندگان تهدید شود، به عنوان مثال، هنگامی که OFCها در کانال‌هایی نصب می‌شوند که به راحتی در دسترس موش‌ها هستند. در چنین محیط‌هایی، OFCها باید محافظت شوند، زیرا موش‌ها تمایل طبیعی به جویدن و حمله به OFCها دارند، زمانی که خروجی آن‌ها در این کانال‌ها مسدود شود.

برای طراحی بهینه کابل، تولیدکنندگان کابل ترجیح می‌دهند از ماده‌ای استفاده کنند که خواص تقویت‌کننده را با محافظت در برابر جوندگان ترکیب کند. آن‌ها همچنین می‌خواهند OFCها انعطاف‌پذیر و سبک باشند و قطر کمی داشته باشند. مواد مورد استفاده برای تقویت OFCهای دی‌الکتریک عمدتاً آرامید و به میزان کمتر E-glass هستند. استفاده از آرامید بسیار محبوب است و به دلیل ترکیب بی‌نظیر خواص مکانیکی و شیمیایی و خواص پردازش خوب آن، به سرعت در حال افزایش است و منجر به OFCهای بسیار مقرون به صرفه با عملکرد عالی و قابلیت اطمینان طولانی مدت می‌شود. با این حال، این سوال که آیا E-glass و آرامید محافظت کافی در برابر جوندگان را تضمین می‌کنند یا خیر، اغلب مطرح شده است. دریافت پاسخ روشن از کاربران نهایی OFC دشوار بود. به عنوان مثال، تجربیات کاربران نهایی OFC در سوئیس نشان داد که در برخی موارد، هم کابل‌های E-glass و هم کابل‌های تقویت‌شده با آرامید توسط موش‌ها چنان آسیب دیده‌اند که دیگر به درستی کار نمی‌کنند. برای روشن شدن وضعیت حفاظت در برابر جوندگان و حمایت از تولیدکنندگان OFCهای دی‌الکتریک، تصمیم گرفتیم با همکاری یکی از مشتریان سوئیسی خود، از یک مؤسسه تحقیقاتی مستقل، TNO (یک سازمان هلندی برای تحقیقات علمی کاربردی)، درخواست کنیم تا مطالعه‌ای را در شرایط عملی برای آزمایش مقاومت جوندگان در برابر چندین نوع OFC انجام دهد.

۲. تجربی

تنظیم آزمایش

برای آزمایش مقاومت جوندگان در برابر OFCها، TNO از موش‌های نژاد Sprague Dawley که در قفس‌هایی که مخصوص این مطالعه طراحی شده بودند، نگهداری می‌شدند، استفاده کرد. این قفس‌ها با استفاده از یک پارتیشن که دارای یک سوراخ دایره‌ای برای اتصال دو محفظه بود، به دو محفظه تقسیم شدند (شکل 1 را ببینید). یکی از محفظه‌ها روشن و دیگری تاریک شد. در طول آزمایش‌ها، ورودی محفظه تاریک، که غذای موش‌ها در آن قرار داشت، توسط OFCهای مورد آزمایش مسدود شد. از آنجایی که جوندگان محیط تاریک را ترجیح می‌دهند، بخش بیشتری از وقت خود را در سمت تاریک می‌گذرانند. بنابراین، دو محرک برای ورود موش‌ها به محفظه تاریک وجود داشت. در کل دوره آزمایش، موش‌ها به آب دسترسی آزاد داشتند. پس از اینکه موش‌ها به شرایط قفس‌ها عادت کردند، اولین آزمایش‌ها آغاز شد.

شکل ۱: قفس آزمایش به دو محفظه تقسیم شده است.

در شروع آزمایش‌ها، سه موش به مدت دو روز متوالی در محفظه‌های روشن هر قفس قرار گرفتند، در حالی که سوراخ دیواره توسط طرح OFC در طول آزمایش مسدود شده بود (شکل 2 را ببینید). پس از این دوره، موش‌ها به مدت چهار روز به قفس‌های دیگر منتقل شدند و متعاقباً برای دو روز دیگر به قفس‌های آزمایش بازگردانده شدند.

شکل ۲: سوراخی در پارتیشن که توسط OFC ها در حال آزمایش مسدود شده است.

طرح‌های OFC ارزیابی شدند

نه طرح مختلف OFC برای مقاومت در برابر جوندگان ارزیابی شدند. این طرح‌ها همگی بخشی از گروهی از طرح‌ها هستند که بزرگترین بخش بازار OFC را تشکیل می‌دهند. OFCها را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:

۱. طرح‌های استاندارد OFC با استفاده از نخ آرامید یا شیشه E (با یا بدون اشباع) به عنوان ماده تقویت‌کننده در زیر غلاف بیرونی PE (شکل‌های ۳a تا ۳d).

۲. طرح‌های ویژه OFC برای مقاومت در برابر حملات جوندگان، مانند سازه‌های دولایه یا سازه‌هایی با PA12 یا فولاد موج‌دار (شکل‌های ۳e تا ۳i).

شکل 3a: مقطع عرضی یک طرح استاندارد OFC. شکل 3b: مقطع عرضی یک طرح استاندارد OFC.

شکل 3c: مقطع عرضی یک طرح استاندارد OFC.شکل 3d: مقطع عرضی یک طرح استاندارد OFC.

شکل 3e: برش عرضی از یک طرح ویژه OFC.شکل 3f: برش عرضی از یک طرح ویژه OFC.

شکل 3g: برش عرضی از یک طرح ویژه OFC.شکل 3h: برش عرضی از یک طرح ویژه OFC.

شکل 3i: برش عرضی از یک طرح ویژه OFC.

۳. نتایج و بحث

پس از دو دوره آزمایش دو روزه، آسیب ناشی از حملات جوندگان بررسی شد. در شکل‌های 4a تا 4i، دو تصویر از هر یک از طرح‌های کابل آزمایش شده را مشاهده خواهید کرد؛ تصویر بالایی کمترین آسیب و تصویر پایینی بیشترین آسیب را نشان می‌دهد. نتایج بررسی ماکروسکوپی کابل‌ها به وضوح تفاوت در آسیب بین نه طرح OFC را نشان می‌دهد. اما، همانطور که در تصاویر مشاهده می‌کنید، همه OFCها - به استثنای طرح فولاد موج‌دار/آرامید - به گونه‌ای آسیب دیده‌اند که می‌توان انتظار داشت خواص انتقال طولانی مدت تحت تأثیر قرار گیرد. این امر در مورد طرح‌های OFC PE/E-glass آغشته به آب/نوار مسدودکننده (شکل 4d) و PE/رشته‌های E-glass آغشته به آب/PE/آرامید (شکل 4h) نیز صادق است، اگرچه این طرح‌ها آسیب کمتری نشان می‌دهند. با این حال، در عمل، با جوندگان غیرخانگی سروکار داریم که در صورت به دام افتادن جونده، می‌توانند حملات تهاجمی‌تر و مداوم‌تری را شامل شوند. بنابراین، بر اساس نتایج آزمایش TNO، نتیجه باید این باشد که از بین طرح‌های آزمایش‌شده، فقط طرح فولاد/آرامید موج‌دار کاملاً در برابر جوندگان مقاوم است.

مقاومت OFC در برابر جوندگان همچنین می‌تواند با استفاده از غلاف‌های بیرونی ساخته شده از پلی‌آمید آمورف یا کوپلیمرهای پلی‌آمید با سختی Shore D بسیار بالا بهبود یابد. بنابراین، ما به طراحان کابل پیشنهاد می‌کنیم که مقاومت OFCها در برابر جوندگان را با استفاده از فولاد موج‌دار (مانند Zetabon) یا غلاف‌های ساخته شده از پلی‌آمید آمورف یا کوپلیمرهای پلی‌آمید (مانند Grilamid) بهبود بخشند. به نظر می‌رسد استفاده از فولاد موج‌دار بهترین انتخاب باشد.

این پیشنهاد که قطر کابل بر مقاومت جوندگان یک OFC تأثیر می‌گذارد - به این معنی که از یک قطر کابل خاص به بعد ممکن است تأثیر مثبتی بر مقاومت جوندگان رخ دهد - جالب است و مطالعه بیشتر می‌تواند برای طراحان کابل ارزشمند باشد.

شکل 4a: طراحی کابل PE/آرامید پس از آزمایش؛ قطر ۱۳.۵ میلی‌متر.

شکل 4ب: طراحی کابل PE/E-glass آغشته پس از آزمایش؛ قطر ۱۱.۸ میلی‌متر.

شکل 4c: طراحی کابل PE/E-glass پس از آزمایش؛ قطر ۹.۵ میلی‌متر.

شکل 4d: طراحی کابل PE/E-glass آغشته به نوار عایق آب پس از آزمایش؛ قطر ۱۵.۵ میلی‌متر.

شکل 4e: طراحی کابل PE/E-glass/PE/آرامید آغشته پس از آزمایش؛ قطر ۸.۸ میلی‌متر.

شکل 4f: طراحی کابل PE/آرامید/PE/آرامید پس از آزمایش؛ قطر ۲۱ میلی‌متر.

شکل 4g: طراحی کابل PE/PA12/آرامید پس از آزمایش؛ قطر ۸.۵ میلی‌متر.

شکل 4h: طراحی کابل PE/رشته‌های E-glass آغشته به PE/آرامید پس از آزمایش؛ قطر ۱۵.۷ میلی‌متر

شکل 4i: طراحی کابل PE/فولاد موجدار/PE/آرامید پس از آزمایش؛ قطر ۱۴.۷ میلی‌متر.

۴. نتیجه‌گیری

بر اساس نتایج آزمایش‌ها، TNO به این نتیجه رسیده است که از بین طرح‌های OFC آزمایش‌شده، تنها طرح فولاد موج‌دار/آرامید کاملاً در برابر جوندگان مقاوم است. تمام طرح‌های دیگر (تقویت‌شده با E-glass با یا بدون اشباع یا آرامید، یا با غلاف PA12) به اندازه کافی در برابر حملات جوندگان مقاومت نکردند. این مطالعه به وضوح نشان می‌دهد که اگر مقاومت در برابر جوندگان مورد نیاز باشد، باید به طراحی کابل توجه ویژه‌ای شود.