1. Wprowadzenie

W transmisji i przetwarzaniu informacji kable światłowodowe (OFC) odgrywają kluczową rolę. Są one uważane za główne szlaki telekomunikacyjne i telematyczne. Dlatego niezwykle ważne jest, aby gwarantowały one bezpieczne połączenia przez cały czas. Czasami jednak żywotność OFC może być zagrożona przez gryzonie, na przykład gdy OFC są instalowane w kanałach kablowych, do których mają łatwy dostęp szczury. W takich środowiskach OFC muszą być chronione, ponieważ szczury mają naturalną skłonność do obgryzania i atakowania OFC, gdy ich wyjście z kanałów jest zablokowane.

Aby uzyskać optymalną konstrukcję kabla, producenci kabli preferują stosowanie materiałów łączących właściwości wzmacniające z ochroną przed gryzoniami. Chcą również, aby OFC były elastyczne i lekkie oraz miały małą średnicę. Materiałami wzmacniającymi dielektryczne OFC są głównie aramid i, w mniejszym stopniu, szkło E. Zastosowanie aramidu jest bardzo popularne i szybko rośnie ze względu na jego niezrównane połączenie właściwości mechanicznych i chemicznych oraz dobre właściwości przetwórcze, co skutkuje bardzo ekonomicznymi OFC o doskonałej wydajności i długoterminowej niezawodności. Często jednak pojawia się pytanie, czy szkło E i aramid zapewniają wystarczającą ochronę przed gryzoniami. Trudno było uzyskać jednoznaczną odpowiedź od użytkowników OFC. Doświadczenia użytkowników OFC w Szwajcarii pokazały na przykład, że w niektórych przypadkach zarówno kable wzmocnione szkłem E, jak i aramidem były tak poważnie uszkadzane przez szczury, że nie funkcjonowały już prawidłowo. Aby wyjaśnić sytuację dotyczącą ochrony przed gryzoniami i wesprzeć producentów dielektrycznych OFC, we współpracy z jednym z naszych szwajcarskich klientów postanowiliśmy zwrócić się do niezależnego instytutu badawczego TNO (holenderskiej organizacji zajmującej się badaniami naukowymi stosowanymi) z prośbą o przeprowadzenie badania w warunkach praktycznych w celu sprawdzenia odporności kilku rodzajów OFC na gryzonie.

2. Eksperymentalny

Konfiguracja testowa

Aby przetestować odporność gryzoni na OFC, TNO wykorzystało szczury Sprague Dawley umieszczone w klatkach specjalnie zaprojektowanych do tego badania. Klatki te podzielono na dwie komory za pomocą przegrody z okrągłym otworem łączącym obie komory (patrz rys. 1). Jedna z komór była oświetlona, ​​a druga zaciemniona. Podczas prób wejście do zaciemnionej komory, w której znajdował się pokarm szczurów, było blokowane przez OFC. Ponieważ gryzonie preferują ciemne środowisko, spędzają większość czasu po ciemnej stronie. Zatem szczury miały dwa bodźce, aby dostać się do zaciemnionej komory. Przez cały okres trwania badania szczury miały swobodny dostęp do wody. Po przyzwyczajeniu szczurów do warunków panujących w klatkach, rozpoczęto pierwsze próby.

Rys. 1: Klatka testowa podzielona na dwie komory.

Na początku prób trzy szczury umieszczono w oświetlonych przegrodach każdej klatki na dwa kolejne dni, podczas gdy otwór w przegrodzie był zablokowany przez konstrukcję OFC podczas próby (patrz rys. 2). Po tym okresie szczury przeniesiono do innych klatek na cztery dni, a następnie z powrotem do klatek testowych na kolejne dwa dni.

Rys. 2: Otwór w partycji zablokowany przez OFC podczas testu.

Ocenione projekty OFC

Dziewięć różnych projektów OFC zostało ocenionych pod kątem odporności na gryzonie. Wszystkie te projekty należą do grupy projektów, które stanowią największą część rynku OFC. OFC można podzielić na dwie kategorie:

1. Standardowe konstrukcje przewodów OFC wykorzystujące przędzę aramidową lub szkło E (z impregnacją lub bez) jako materiał wzmacniający pod zewnętrzną osłoną z PE (rys. 3a do 3d).

2. Specjalne konstrukcje OFC odporne na ataki gryzoni, np. konstrukcje dwuwarstwowe lub konstrukcje z PA12 lub blachy falistej (rys. 3e do 3i).

Rys. 3a: Przekrój poprzeczny standardowej konstrukcji OFC. Rys. 3b: Przekrój poprzeczny standardowej konstrukcji OFC.

Rys. 3c: Przekrój poprzeczny standardowej konstrukcji OFC.Rys. 3d: Przekrój poprzeczny standardowej konstrukcji OFC.

Rys. 3e: Przekrój specjalnej konstrukcji OFC.Rys. 3f: Przekrój specjalnej konstrukcji OFC.

Rys. 3g: Przekrój specjalnej konstrukcji OFC.Rys. 3h: Przekrój specjalnej konstrukcji OFC.

Rys. 3i: Przekrój specjalnej konstrukcji OFC.

3. Wyniki i dyskusja

Po dwóch dwudniowych okresach testowych zbadano uszkodzenia spowodowane atakami gryzoni. Na rysunkach 4a do 4i przedstawiono dwa zdjęcia każdego z testowanych projektów kabli; górny obrazek przedstawia najmniej uszkodzony, a dolny najbardziej uszkodzony OFC. Wyniki makroskopowego badania kabli wyraźnie pokazują różnice w uszkodzeniach między dziewięcioma projektami OFC. Jednak, jak widać na zdjęciach, wszystkie OFC – z wyjątkiem projektu z falistej stali/aramidu – są uszkodzone w taki sposób, że można by oczekiwać pogorszenia długoterminowych właściwości transmisyjnych. Dotyczy to również projektów OFC z PE/impregnowanym szkłem E/taśmą blokującą wodę (rys. 4d) i PE/impregnowanymi pasmami ze szkła E/PE/aramidem (rys. 4h), chociaż te projekty wykazują mniej poważne uszkodzenia. W praktyce jednak mamy do czynienia z gryzoniami obcymi, które mogą wiązać się z bardziej agresywnymi i uporczywymi atakami w przypadku uwięzienia gryzonia. Zatem na podstawie wyników testów TNO można wyciągnąć wniosek, że spośród przetestowanych konstrukcji jedynie konstrukcja z falistej stali i aramidu jest w pełni odporna na gryzonie.

Odporność OFC na gryzonie można również poprawić poprzez zastosowanie osłon zewnętrznych z amorficznego poliamidu lub kopolimerów poliamidu o bardzo wysokiej twardości Shore'a D. Dlatego sugerujemy projektantom kabli, aby poprawili odporność OFC na gryzonie poprzez zastosowanie blachy falistej (np. Zetabon) lub osłon z amorficznego poliamidu lub kopolimerów poliamidu (np. Grilamid). Zastosowanie blachy falistej wydaje się optymalnym wyborem.

Interesująca jest sugestia, że ​​średnica kabla ma wpływ na rezystancję przewodu OFC w stosunku do gryzoni, co oznacza, że ​​od pewnej średnicy kabla może wystąpić pozytywny wpływ na rezystancję w stosunku do gryzoni, a dalsze badania mogą okazać się wartościowe dla projektantów kabli.

Rys. 4a: Projekt kabla PE/aramidowego po próbie; średnica 13,5 mm.

Rys. 4b: Projekt kabla PE/szkło impregnowane E po próbie; średnica 11,8 mm.

Rys. 4c: Projekt kabla PE/E-szkło po próbie; średnica 9,5 mm.

Rys. 4d: Projekt kabla wykonanego z PE/szkła E impregnowanego/taśmy blokującej wodę po próbie; średnica 15,5 mm.

Rys. 4e: Projekt kabla PE/impregnowanego szkła E/PE/aramidu po próbie; średnica 8,8 mm.

Rys. 4f: Projekt kabla PE/aramid/PE/aramid po próbie; średnica 21 mm.

Rys. 4g: Projekt kabla PE/PA12/aramid po próbie; średnica 8,5 mm.

Rys. 4h: Projekt kabla PE/impregnowanego włókna szklanego E/PE/aramidu po próbie; średnica 15,7 mm

Rys. 4i: Projekt kabla PE/stali falistej/PE/aramidu po próbie; średnica 14,7 mm.

4. Wnioski

Na podstawie wyników badań, TNO stwierdziło, że spośród przetestowanych konstrukcji przewodów OFC jedynie konstrukcja z blachy falistej i aramidu jest w pełni odporna na gryzonie. Wszystkie pozostałe konstrukcje (wzmocnione szkłem E z impregnacją lub bez, aramidem, lub w osłonie z PA12) nie były wystarczająco odporne na ataki gryzoni. Badanie wyraźnie pokazuje, że jeśli wymagana jest odporność na gryzonie, należy zwrócić szczególną uwagę na konstrukcję kabla.