1. Введение

В передаче и обработке информации оптоволоконные кабели (ОИК) играют решающую роль. Они считаются магистралями телекоммуникаций и телематики. Поэтому крайне важно, чтобы они гарантировали безопасное соединение в любое время. Однако иногда срок службы ОИК может быть нарушен грызунами, например, если кабели установлены в каналах, легкодоступных для крыс. В таких условиях ОИК необходимо защищать, поскольку крысы имеют естественную склонность грызть и атаковать кабели, если их выход из этих каналов заблокирован.

Для оптимальной конструкции кабеля производители предпочитают использовать материал, сочетающий в себе армирующие свойства и защиту от грызунов. Они также стремятся к тому, чтобы оптоволоконные кабели были гибкими, легкими и имели малый диаметр. В качестве материалов для армирования диэлектрических оптоволоконных кабелей преимущественно используются арамид и в меньшей степени стекловолокно E-glass. Использование арамида очень популярно и быстро растет благодаря непревзойденному сочетанию механических и химических свойств, а также хорошим технологическим характеристикам, что позволяет создавать очень экономичные оптоволоконные кабели с превосходными эксплуатационными характеристиками и долгосрочной надежностью. Однако часто поднимался вопрос о том, обеспечивают ли стекловолокно E-glass и арамид достаточную защиту от грызунов. Получить четкий ответ от конечных пользователей оптоволоконных кабелей было сложно. Например, опыт конечных пользователей оптоволоконных кабелей в Швейцарии показал, что в некоторых случаях кабели, армированные как стекловолокном E-glass, так и арамидом, были настолько сильно повреждены крысами, что перестали нормально функционировать. Чтобы прояснить ситуацию с защитой от грызунов и поддержать производителей диэлектрических оптоволоконных кабелей, мы в сотрудничестве с одним из наших швейцарских клиентов решили обратиться в независимый научно-исследовательский институт TNO (голландская организация прикладных научных исследований) для проведения исследования в практических условиях по проверке устойчивости нескольких типов оптоволоконных кабелей к грызунам.

2. Экспериментальный

Настройка теста

Для проверки устойчивости к воздействию OFC на грызунов компания TNO использовала крыс породы Спраг-Доули, содержащихся в специально разработанных для этого исследования клетках. Клетки были разделены на два отсека перегородкой с круглым отверстием для соединения двух отсеков (см. рис. 1). Один из отсеков был освещен, а другой — затемнен. Во время испытаний вход в затемненный отсек, где находился корм для крыс, был заблокирован тестируемыми OFC. Поскольку грызуны предпочитают темную среду, они проводят большую часть времени в темной части клетки. Таким образом, для крыс существовали два стимула, побуждающих их попасть в затемненный отсек. В течение всего периода тестирования крысы имели свободный доступ к воде. После того, как крысы привыкли к условиям в клетках, начались первые испытания.

Рис. 1: Испытательная клетка разделена на два отсека.

В начале экспериментов в освещенные отсеки каждой клетки в течение двух последующих дней помещали по три крысы, при этом отверстие в перегородке блокировали с помощью конструкции OFC (см. рис. 2). После этого крыс переводили в другие клетки на четыре дня, а затем возвращали в экспериментальные клетки еще на два дня.

Рис. 2: В ходе испытаний отверстие в перегородке было заблокировано оптоволоконными кабелями.

Оценены конструкции OFC.

Были оценены девять различных конструкций оптоволоконных топливных элементов (ОПТ) на предмет устойчивости к грызунам. Все эти конструкции входят в группу конструкций, занимающих наибольшую долю рынка ОПТ. ОПТ можно разделить на две категории:

1. Стандартные конструкции OFC с использованием арамидной пряжи или стекловолокна E (с пропиткой или без нее) в качестве армирующего материала под внешней полиэтиленовой оболочкой (рис. 3a–3d).

2. Специальные конструкции из оптоволокна, устойчивые к воздействию грызунов, например, двухслойные конструкции или конструкции из PA12 или гофрированной стали (рис. 3e–3i).

Рис. 3а: Поперечное сечение стандартной конструкции оптоволоконной цепи. Рис. 3б: Поперечное сечение стандартной конструкции оптоволоконной цепи.

Рис. 3с: Поперечное сечение стандартной конструкции оптоволоконной цепи.Рис. 3d: Поперечное сечение стандартной конструкции оптоволоконной цепи.

Рис. 3е: Поперечное сечение специальной конструкции оптоволоконной шины.Рис. 3f: Поперечное сечение специальной конструкции оптоволоконной шины.

Рис. 3г: Поперечное сечение специальной конструкции оптоволоконной шины.Рис. 3h: Поперечное сечение специальной конструкции оптоволоконной шины.

Рис. 3i: Поперечное сечение специальной конструкции оптоволоконной шины.

3. Результаты и обсуждение

После двух двухдневных периодов испытаний были исследованы повреждения, вызванные нападением грызунов. На рисунках 4a–4i представлены по два изображения каждого из испытанных типов кабелей; на верхнем изображении показан наименее поврежденный кабель, а на нижнем — наиболее поврежденный оптоволоконный кабель. Результаты макроскопического исследования кабелей четко показывают различия в повреждениях между девятью типами оптоволоконных кабелей. Но, как видно на рисунках, все оптоволоконные кабели, за исключением кабеля из гофрированной стали/арамида, повреждены таким образом, что можно было бы ожидать ухудшения долговременных характеристик передачи. Это также относится к типам оптоволоконных кабелей PE/импрегнированный стекловолокно E-glass/водонепроницаемая лента (рис. 4d) и PE/импрегнированные волокна E-glass/PE/арамид (рис. 4h), хотя эти типы показывают менее серьезные повреждения. На практике, однако, приходится иметь дело с недомашними грызунами, что может привести к более агрессивным и настойчивым нападениям в случае попадания грызуна в ловушку. Таким образом, на основании результатов испытаний TNO можно сделать вывод, что из всех протестированных конструкций только конструкция из гофрированной стали/арамида обладает полной устойчивостью к грызунам.

Устойчивость оптоволоконных кабелей к грызунам также может быть улучшена за счет использования наружных оболочек из аморфного полиамида или сополимеров полиамида с очень высокой твердостью по Шору D. Поэтому мы предлагаем разработчикам кабелей повысить устойчивость оптоволоконных кабелей к грызунам, используя гофрированную сталь (например, Zetabon) или оболочки из аморфного полиамида или сополимеров полиамида (например, Grilamid). Использование гофрированной стали представляется оптимальным выбором.

Предположение о том, что диаметр кабеля влияет на устойчивость оптоволоконного кабеля к грызунам — и что начиная с определенного диаметра кабеля может наблюдаться положительное влияние на устойчивость к грызунам — представляет интерес, и дальнейшие исследования могли бы оказаться полезными для разработчиков кабелей.

Рис. 4а: Конструкция кабеля из полиэтилена и арамида после испытаний; диаметр 13,5 мм.

Рис. 4б: Конструкция кабеля из полиэтилена и пропитанного стекловолокном E-glass после испытаний; диаметр 11,8 мм.

Рис. 4с: Конструкция кабеля из полиэтилена и стекловолокна после испытаний; диаметр 9,5 мм.

Рис. 4d: Конструкция кабеля из полиэтилена, пропитанного стекловолокном E-glass и водонепроницаемой ленты после испытаний; диаметр 15,5 мм.

Рис. 4е: Конструкция кабеля из полиэтилена, пропитанного стекловолокном E-glass, полиэтилена и арамида после испытаний; диаметр 8,8 мм.

Рис. 4f: Конструкция кабеля из полиэтилена/арамида/полиэтилена/арамида после испытаний; диаметр 21 мм.

Рис. 4г: Конструкция кабеля из PE/PA12/арамида после испытаний; диаметр 8,5 мм.

Рис. 4h: Конструкция кабеля из полиэтилена, пропитанного стекловолокном E-класса, полиэтилена и арамида после испытаний; диаметр 15,7 мм.

Рис. 4i: Конструкция кабеля из полиэтилена, гофрированной стали, полиэтилена и арамида после испытаний; диаметр 14,7 мм.

4. Заключение

На основании результатов испытаний компания TNO пришла к выводу, что из протестированных конструкций оптоволоконных кабелей только конструкция из гофрированной стали/арамида полностью устойчива к воздействию грызунов. Все остальные конструкции (армированные стекловолокном E-glass с пропиткой или без нее, или арамидом, или с оболочкой из PA12) не обеспечили достаточной защиты от грызунов. Исследование ясно демонстрирует, что при необходимости обеспечения защиты от грызунов следует уделять особое внимание конструкции кабеля.