1. Úvod

Pri prenose a spracovaní informácií zohrávajú optické káble (OFC) kľúčovú úlohu. Sú považované za diaľnice telekomunikácií a telematiky. Preto je nanajvýš dôležité, aby vždy zaručovali bezpečné pripojenie. Občas však môže byť prevádzková životnosť OFC ohrozená hlodavcami, napríklad keď sú OFC inštalované v potrubiach ľahko dostupných pre potkany. V takomto prostredí musia byť OFC chránené, pretože potkany majú prirodzený sklon hrýzť a napadať OFC, keď je ich výstup v týchto potrubiach zablokovaný.

Pre optimálny návrh kábla výrobcovia káblov uprednostňujú použitie materiálu, ktorý kombinuje výstužné vlastnosti s ochranou proti hlodavcom. Chcú tiež, aby OFC boli flexibilné a ľahké a aby mali malý priemer. Materiály na výstuž dielektrických OFC sú prevažne aramid a v menšej miere E-sklo. Použitie aramidu je veľmi populárne a rýchlo sa rozširuje vďaka jeho bezkonkurenčnej kombinácii mechanických a chemických vlastností a dobrým spracovateľským vlastnostiam, čo vedie k veľmi nákladovo efektívnym OFC s vynikajúcim výkonom a dlhodobou spoľahlivosťou. Často sa však kladie otázka, či E-sklo a aramid zabezpečujú dostatočnú ochranu proti hlodavcom. Bolo ťažké získať jasnú odpoveď od koncových používateľov OFC. Skúsenosti koncových používateľov OFC vo Švajčiarsku napríklad ukázali, že v niektorých prípadoch boli káble zo E-skla aj aramidom vystužené potkanmi tak vážne poškodené, že už nefungovali správne. Aby sme objasnili situáciu v oblasti ochrany proti hlodavcom a podporili výrobcov dielektrických bezkyslíkových kvapalín (OFC), rozhodli sme sa v spolupráci s jedným z našich švajčiarskych zákazníkov osloviť nezávislý výskumný ústav TNO (holandská organizácia pre aplikovaný vedecký výskum), aby vykonal štúdiu v praktických podmienkach na testovanie odolnosti niekoľkých typov OFC voči hlodavcom.

2. Experimentálne

Testovacie nastavenie

Na testovanie odolnosti kyslíkových kyselín (OFC) voči hlodavcom použila TNO potkany kmeňa Sprague Dawley umiestnené v klietkach špeciálne navrhnutých pre túto štúdiu. Tieto klietky boli rozdelené na dve časti pomocou priečky s kruhovým otvorom na spojenie oboch častí (pozri obr. 1). Jedna z častí bola osvetlená a druhá zatemnená. Počas pokusov bol vstup do zatemnenej časti, v ktorej sa nachádzala potrava potkanov, blokovaný testovanými OFC. Keďže hlodavce uprednostňujú tmavé prostredie, väčšinu času trávia na tmavej strane. Pre potkany teda existovali dva podnety, aby sa dostali do zatemnenej časti. Počas celého testovacieho obdobia mali potkany voľný prístup k vode. Keď si potkany zvykli na podmienky v klietkach, začali sa prvé pokusy.

Obr. 1: Testovacia klietka rozdelená na dve časti.

Na začiatku pokusov boli tri potkany umiestnené v osvetlených priehradkách každej klietky počas dvoch nasledujúcich dní, pričom otvor v priehradke bol počas skúšky zablokovaný OFC konštrukciou (pozri obr. 2). Po uplynutí tejto doby boli potkany na štyri dni premiestnené do iných klietok a následne na ďalšie dva dni vrátené do testovacích klietok.

Obr. 2: Diera v priečke zablokovaná OFC počas skúšky.

Vyhodnotené návrhy OFC

Deväť rôznych dizajnov OFC bolo hodnotených z hľadiska odolnosti voči hlodavcom. Všetky tieto dizajny patria do skupiny dizajnov, ktoré tvoria najväčšiu časť trhu s OFC. OFC možno rozdeliť do dvoch kategórií:

1. Štandardné konštrukcie z OFC s použitím aramidovej priadze alebo E-skla (s impregnáciou alebo bez nej) ako výstužného materiálu pod vonkajším plášťom z PE (obr. 3a až 3d).

2. Špeciálne konštrukcie z OFC na odolnosť voči útokom hlodavcov, napr. dvojvrstvové konštrukcie alebo konštrukcie s PA12 alebo vlnitou oceľou (obr. 3e až 3i).

Obr. 3a: Prierez štandardného dizajnu OFC. Obr. 3b: Prierez štandardného dizajnu OFC.

Obr. 3c: Prierez štandardného dizajnu OFC.Obr. 3d: Prierez štandardného dizajnu OFC.

Obr. 3e: Prierez špeciálnej konštrukcie OFC.Obr. 3f: Prierez špeciálnej konštrukcie OFC.

Obr. 3g: Prierez špeciálnej konštrukcie OFC.Obr. 3h: Prierez špeciálnej konštrukcie OFC.

Obr. 3i: Prierez špeciálnej konštrukcie OFC.

3. Výsledky a diskusia

Po dvoch dvojdňových testovacích obdobiach sa skúmalo poškodenie spôsobené útokmi hlodavcov. Na obr. 4a až 4i uvidíte dva obrázky každého z testovaných návrhov káblov; horný obrázok zobrazuje najmenej poškodený a dolný obrázok zobrazuje najviac poškodený OFC. Výsledky makroskopického vyšetrenia káblov jasne ukazujú rozdiely v poškodení medzi deviatimi návrhmi OFC. Ako však vidíte na obrázkoch, všetky OFC – s výnimkou návrhu z vlnitej ocele/aramidu – sú poškodené takým spôsobom, že by sa dalo očakávať, že dlhodobé prenosové vlastnosti budú ovplyvnené. To platí aj pre návrhy OFC PE/impregnované E-sklo/vodotesná páska (obr. 4d) a PE/impregnované E-sklo pramene/PE/aramid (obr. 4h), hoci tieto návrhy vykazujú menej závažné poškodenie. V praxi sa však jedná o nedomestikované hlodavce, ktoré by v prípade uväznenia hlodavca mohli viesť k agresívnejším a pretrvávajúcim útokom. Na základe výsledkov testu TNO je preto potrebné dospieť k záveru, že z testovaných konštrukcií je iba konštrukcia z vlnitej ocele/aramidu plne odolná voči hlodavcom.

Odolnosť OFC voči hlodavcom sa dá zlepšiť aj použitím vonkajších plášťov vyrobených z amorfného polyamidu alebo polyamidových kopolymérov s veľmi vysokou tvrdosťou Shore D. Preto odporúčame konštruktérom káblov zlepšiť odolnosť OFC voči hlodavcom použitím vlnitej ocele (napr. Zetabon) alebo plášťov vyrobených z amorfného polyamidu alebo polyamidových kopolymérov (napr. Grilamid). Použitie vlnitej ocele sa javí ako optimálna voľba.

Návrh, že priemer kábla ovplyvňuje odolnosť OFC voči hlodavcom – v tom zmysle, že od určitého priemeru kábla môže dôjsť k pozitívnemu vplyvu na odolnosť voči hlodavcom – je zaujímavý a pre konštruktérov káblov by sa mohol ukázať ako užitočný ďalší výskum.

Obr. 4a: Konštrukcia PE/aramidového kábla po skúške; priemer 13,5 mm.

Obr. 4b: Konštrukcia kábla z PE/impregnovaného E-skla po skúške; priemer 11,8 mm.

Obr. 4c: Konštrukcia kábla z PE/E-skla po skúške; priemer 9,5 mm.

Obr. 4d: Konštrukcia kábla z PE/impregnovaného E-skla/vodotesnej pásky po skúške; priemer 15,5 mm.

Obr. 4e: Konštrukcia kábla z PE/impregnovaného E-skla/PE/aramidu po skúške; priemer 8,8 mm.

Obr. 4f: Konštrukcia kábla PE/aramid/PE/aramid po skúške; priemer 21 mm.

Obr. 4g: Konštrukcia kábla z PE/PA12/aramidu po skúške; priemer 8,5 mm.

Obr. 4h: Konštrukcia kábla z PE/impregnovaných sklenených vlákien E/PE/aramidu po skúške; priemer 15,7 mm

Obr. 4i: Konštrukcia kábla z PE/vlnitej ocele/PE/aramidu po skúške; priemer 14,7 mm.

4. Záver

Na základe výsledkov skúšok TNO dospela k záveru, že z testovaných konštrukcií OFC je iba konštrukcia z vlnitej ocele/aramidu plne odolná voči hlodavcom. Všetky ostatné konštrukcie (vystužené E-sklom s impregnáciou alebo aramidom alebo bez nej, alebo s plášťom z PA12) dostatočne neodolali útokom hlodavcov. Štúdia jasne dokazuje, že ak je požadovaná odolnosť voči hlodavcom, je potrebné venovať osobitnú pozornosť konštrukcii kábla.