Выдерживаемое усилие при растяжении кабеля

В целях предотвращения растяжения жил и повреждения изоляции кабелей при прокладке максимально допустимое усилие тяжения Т
макс
должно быть ограничено, чтобы наибольшее напряжение в металле токопроводящей жилы не превышало предельно допустимой величины, при которой исключена возможность повреждения изоляции, т. е. должно быть соблюдено условие

где σ
доп
— допустимое напряжение токопроводящей жилы; п — число одновременно протягиваемых жил; s — сечение токопроводящих жил.

Усилие тяжения зависит от длины кабеля и его плотности, коэффициента трения между кабелями и трубопроводом, количества одновременно протягиваемых кабелей, отношения внутреннего диаметра трубопровода к внешнему диаметру кабеля и расположения кабелей в трубопроводе, профиля и плана трассы, направления тяжения при наличии на трассе поворотов и разности уровней. Так, например, при одновременном затягивании в стальной трубопровод трех одножильных кабелей с медными жилами на напряжение 220 кв допустимое длительно действующее усилие принимается не более 30 н/мм
2
, а кратковременное действие усилия и толчки 50 н/мм
2
. В США максимально допустимые напряжения независимо от типа кабеля обычно ограничивают величиной 35-50 н/мм
2
в кабелях с медными жилами и 25-37,5 н/мм
2
с алюминиевыми жилами. Усилие тяжения при протягивании одного кабеля в прямолинейный трубопровод в горизонтальной плоскости

где Р -вес кабеля, н/м; L — длина кабеля, м; k = 0,15 — 0,20 — коэффициент трения кабеля о стальной трубопровод (с учетом материала проволок скольжения, шага их наложения и смазки).

Если на трассе трубопровода имеются изгибы, то кабель будет прижиматься к стенке трубопровода под действием силы собственного веса и нормальной составляющей силы тяжения. Последняя обычно во много раз превышает вес кабеля. Нормальная составляющая тяжения в стальном трубопроводе в месте изгиба радиусом R

При одновременном затягивании в трубопровод нескольких одножильных кабелей усилия, прижимающие отдельные кабели к стенке трубопровода, не равны их весу и зависят от расположения и в трубопроводе. Так, при расположении трех одножильных кабелей по треугольнику с вершиной в верхнем положении усилие тяжения в прямолинейный трубопровод

при расположении их по треугольнику с вершиной в нижнем положении усилие тяжения

где D — внутренний диаметр трубопровода; d -диаметр кабеля поверх проволоки скольжения; k = 0,19 — среднее значение коэффициента трения.

На рис. 6-3 приведены числовые значения коэффициентов поправки в зависимости от расположения кабелей в трубопроводе.

При прокладке кабелей связи в канализации на прямолинейном участке усилие тяжения определяется по формуле (6-78), а на криволинейном участке при изгибе в горизонтальной плоскости

где Р — вес единицы длины кабеля; R — радиус изгиба труб канализации: φ — центральный угол.

При сложных изгибах в вертикальной плоскости

где α — угол наклона труб канализации; k = 0,16 -коэффициент трения при затягивании кабеля .в канализацию на прямолинейном участке и k = 0,8 — 0,87 — на криволинейных участках.

При прокладке кабелей непосредственно в земле они не Должны испытывать заметных натяжений, так как обычно принимают меры, обеспечивающие свободную размотку кабеля и поступление его в кассету кабелеукладчика. Однако в процессе прокладки бывают вынужденные остановки или нарушения синхронности в работе нескольких тракторов, ведущих кабелеукладчик. В результате в кабеле создаются растягивающие усилия, составляющие в зависимости от типа кабеля до 500-2000 н. Для получения ориентировочных значений тяжения кабеля с учетом поправки на динамическое действие нагрузки и вертикальное давление слоя земли, находящейся над кабелем, пользуются формулой

Где
— вертикальное давление слоя земли над кабелем; μ — динамический коэффициент; L
п
-длина уже проложенного в земле кабеля; η = 1,2 — коэффициент перегрузки; γ — масса грунта; h — глубина прокладки кабеля; В-ширина рабочего ножа кабелеукладчика; D — наружный диаметр кабеля;

— коэффициент вертикального давления грунта (рис. 6-4); С — величина сцепления; ε
1
= σ
х
/σ
y
— отношение горизонтальной и вертикальной составляющих напряжения грунта; φ
o
— угол трения засыпки.

к содержанию

Основные механические характеристики оптического кабеля: устойчивость к растяжению, сдавливанию, ударам, изгибам, перекручиванию, а также диапазон температур, в которых можно эксплуатировать кабель и его устойчивость к проникновению влаги.

Допустимое продольное натяжение (в документации к кабелям иностранного производства — Tensile performance) измеряется в ньютонах и представляет собой показатель максимально допустимой силы, растягивающей кабель в продольном направлении. Проще говоря: если тянуть кабель сильнее, то производитель не гарантирует сохранения технических характеристик волокон в заявленных пределах.
Превышение этого значения не означает, что волокна порвутся. Оптические волокна внутри модуля располагаются не линейно, а спирально, имея определенный запас по длине. Когда кабель натягивается, спираль волокна выпрямляется, сохраняя работоспособность. При обратном сжатии спиральная структура восстанавливается. Даже после полного выпрямления волокно может еще немного натянуться без потери свойств, однако дальнейшее натяжение приведет к изменению его геометрии и структуры и скажется на проводящих свойствах.
Из этого же показателя вытекает прочность кабеля на разрыв. Не стоит буквально воспринимать это значение: кабель не обязательно порвется, если его потянуть с силой, превышающей максимальное значение, но ухудшение проводимости в таком случае вполне вероятно.
Зачастую в документации к кабелю можно встретить два показателя: прочность на разрыв при кратковременном и длительном натяжении.
Измеряют силу натяжения динамометром. В идеале, протяжку кабеля обязательно надо проводить с постоянным контролем тянущей силы.

Сдавливающее усилие (Crush) — это показатель максимально допустимой силы поперечного сжатия кабеля. Сильное пережатие кабеля может снизить пропускную способность волокон, увеличив затухание сигнала. Измеряют это значение в несистемных единицах давления: кН/100 мм. Чем меньше длина кабеля, подвергающаяся сдавливанию одинаковой силы, тем выше вероятность повреждения: при интенсивном сжимании щипцами и зажимами можно разрушить волокна.

Ударная нагрузка (Impact) показывает, удар какой силы выдержит кабель без повреждений внутренней структуры. Именно на ограничение по ударной нагрузке обращают внимание при креплении кабеля с помощью степлера или пистолета. Этот показатель измеряется в Ньютонметрах (Нм). 1 нм — это сила удара тела весом в 1 кг, упавшего на кабель с высоты 100 мм при обычном ускорении.

Радиус максимально-допустимого изгиба (Cable bend) показывает, насколько можно загибать кабель, и измеряется в миллиметрах. Нередко традиционно соизмеряется с диаметром самого кабеля (максимальный изгиб кабеля ИК/Д-М — 20 номинальных наружных диаметров). Превышение этого значения при монтаже ведет к повреждению кабеля.

Кручение (Torsion) измеряется в угловых градусах, на которые допустимо перекручивание кабеля вокруг своей оси на протяжении одного метра. Этот показатель бывает весьма значимым при работе с бронированными кабелями (ДПЛ, ДПС , ДП2 ). При сильном скручивании такого кабеля нарушается структура брони и изменяются защитные характеристики.

Температурный режим, при котором возможна полноценная эксплуатация кабеля (температурный цикл — Temperature cycling), важен при наружной прокладке, в особенности в холодных регионах или в условиях возможного перегрева (на чердаках, нагревающихся на солнце). Не менее важным является диапазон температур, при котором допустимо производить монтаж кабеля. Он зачастую более ограничен, чем температурный цикл эксплуатации.

Влагонепроницаемость (Water penetration) — показатель, важный для неспециализированных кабелей, прокладывающихся в условиях сырых грунтов, в затапливаемых подвалах. Он говорит о том, как долго волокна внутри кабеля будут защищены, если кабель будет погружен в воду на глубину 1 м. Обычно от нескольких часов до нескольких суток.

При несоблюдении рекомендованных производителем условий эксплуатации — превышении температурных и силовых нагрузок на кабель — вы рискуете потерять время, демонтируя неудачно проложенный кабель и заменяя новым, и деньги (гарантия производителя не распространяется на такие случаи). Выбирайте кабель с учетом запаса прочности и соблюдайте рекомендованные температурные режимы.