光缆中松套管设计初探1
光缆松套工艺
第九章 光缆制造
第二节 光纤松套工艺
光纤与光缆技术
知识回顾：1、光缆的制作流程？
护套
缆芯 填充
缆芯 绞合
紧套 光纤套塑
松套
பைடு நூலகம்
光纤与光缆技术
2、光纤套塑的目的？
光纤与光缆技术
光纤与光缆技术
新课引入：
光纤与光缆技术
光纤与光缆技术
第二节 松套工艺
松套管 ➢机械保护
松套管内壁与光纤间填充阻水油膏，当有侧压力施加在松套管上时， 松套管产生的形变不会直接作用于光纤，为光纤提供了进一步的抗压、 抗拉的机械保护。
光纤与光缆技术
主牵引的线速度低于余长牵引轮的线速度，其速度差的调整和确定 既决定了所的余长值，这样得到的具有光纤正余长的套管在离开主牵 引到收线盘时，基本上没有内应力，从而得到一个稳定地光纤套管和 设计的光纤正余长值。
光纤与光缆技术
2)影响光纤余长形成的主要因素(热松弛法) 在光纤松套套塑工艺中影响光纤余长的因素有很多，其中有些因素可
作为调节光纤余长的工艺手段，而有些因素虽然影响光纤余长的值， 但却不宜作为光纤余长的调节手段。影响松套管中光纤余长的主要因 素有：放线张力；前后段冷却水槽水温温差；牵引轮直径；阻水油膏 粘度；主牵引张力；生产速度。
①放线张力 光纤放线张力越大，光纤被拉的越紧，光纤在松套内靠向内侧愈甚， 产生的负余长愈大。因此，光纤放线张力愈大，松套管成型后的正余 长愈小，反之，张力愈小，正余长愈大，由此可见，通过调整光纤放 线张力的大小可以调节光纤余长，这是最有效的调节工艺参数之一。
➢光纤余长
关键技术
光纤余长的产生使光纤在光缆受到伸缩变化时可以不受外力或使外
力的作用减小到可以承受的程度，保证光缆具有良好的机械、物理性
复合光纤松套管
用管子的塑性变型） 。可以看到优化的成型工艺采用滚轮成型，并且安排纵包台， 得到最
小的金属带的 拉伸。 这可以 有以下几种方法：
１ 试验及错误 ． ２ Ａ ．即计算机辅助工程，这里， ． Ｅ Ｃ 许多数学成型工艺的模拟给出图形及数宇化的
结果 。
Ｓ ＳＡ Ｗ Ｃ Ｂ公司采用模拟软件。 Ｉ Ｓ 基本步骤及结果将在以下作出讨论。 输人的 模拟数值是： 材料特性数据。 每一个成型工作台的一个数字化说明淋 之为 “ 变 形花’ 见（ １）］ ， 图 １ 。同时， ， 成型设备的说明 （ 型号， 数量， 成型工作台的距离，滚轮直
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七一－
光纤模块生产中的在线余长 测试
４ ｍ中 心束管的抗压性能 ｍ
该 试脸按照１ ７４１ Ｅ ９－进行 Ｃ
最大 ７０ａ Ｉ ０ ｍ ０ ｄＮ １ ｍ ０
新一代光缆结构形式— 复合光纤松套管
瑞士 缆 线 公司 Ｆｅ ｓＥ ｅ ｃ ｒＢ ｕｓｅ Ｌ ｒ， ｒ ｈ ， ｌｃ ｋ ｇ ｏ ｌｔ ｅ ． ｕｈ ｓ Ｂ
摘要： 一种新一代光缆绘 构形式已被开发成功，在此将对它的主要优点作一回 顾。 该工艺 条件已 被开发，以获得最大化的可靠性，生产效率及灵活性。 该光缆结构包括一个复合 （ 聚合物一 金属） 光纤松套管，其最大优点在于采用这种 形式可以 个高精度且很规则的光纤余长。 保证一 这种结构形式可以 应用于很多的用途， 其中最令人感兴趣的 不断在扩大的应用是光
新设计在Ｏ Ｇ Ｐ Ｗ缆中的庶用：
工艺的多样性能够实现最先进的型式设计。 有两种方法被考虑： １ 光纤成束， ） 通过色环来识别。
全干式光缆松套管工艺的几个研究
万方数据膏在松套管内起到了支撑的作用，而且油膏的注射量可以容易的控制松套管的直径，由于油膏较粘稠而不易流动。
这样可以很好的维持松套管的圆整度。
而当生产干式光纤松套管时。
由于松套管内只有光纤和阻水纱，没有原先粘稠的油膏对管壁进行支撑，这样松套管在挤出机头后会马上变形。
并无法保证工艺所要求的直径和圆整度。
所以在提出全干式光缆的概念后，我们必须在光纤松套管工艺采用阻水纱取代传统油膏时，如何来找到一种设备和工艺解决方案来解决上述三个工艺难题。
麦拉菲尔公司最近的工艺研究以及客户的成功经验已经表明我们已经掌握了解决这三个工艺难题的方法。
如同下文所述。
３．无油膏光纤松套管工艺的二次套塑高速生产线我们制造了一条高速光纤松套管生产线用于无油膏松套管工艺的研究，如图１所示。
设备的构成包括一台高速光纤放线机、一台６０ｍｍ挤出机、冷却水槽系统、一套牵引机系统以及一台双盘自动收线机。
这套牵引机系统位于冷却系统中，配备了三台牵引设备：一台是集成水槽于一体的紧压式牵引机、一台置于冷却水槽中间的轮式主牵引机以及一台履带式后牵引机。
其中前两台牵引机的位置可以根据工艺的要求进行优化调整。
两者之间的速度可以同步控制，以满足干式松套管工艺控制余长的要求。
围１高速光纤松套冒生产线４．“紧压式牵引”——稳定光纤余长的松套管生产工艺目前光缆的生产速度越来越高。
但干式光缆的制造不能以降低速度为代价，所以我们必须解决好光纤余长的控制问题。
在传统的松套管生产过程中。
挤出机的速度与主轮式牵引机同步．以控制松套管的直径壁厚等参数，但在主牵引机牵引套管时，对套管进行了拉伸，由于套管是由ＰＢＴ等聚酯材料组成，材料内部分子问存在着晶格趋向。
所以在套管冷却和成形后，套管会在盘上收缩，我们称为套管的“后收缩”。
如图２所示：图２光纤松套冒在牵引机处被拉伸为此，麦拉菲尔公司提出了在挤出机和主牵引机之间。
增加一台紧压式牵引机的解决方案。
这时套管的直径和壁厚仍通过挤出机与主牵引机同步来控制，但套管在进入到主牵引机之前，增加了紧压式牵引机，紧压式牵引机以高于主牵引机的速度运行，它的作用是：套管在紧压式牵引机前被拉伸。
高寒和温差大地区光缆设计初步探讨
摘要：通过理论分析和试验得出高寒和温差大地区光缆余长的设计依据，初步探讨了高寒和温差大地区的特殊光缆结构。
介绍了一种特殊设计、适用于高寒和温差大地区的光缆。
关键词：光缆 松套管 层绞式 中心管式 结晶 回缩西南、西北、东北等地区，属于相对高寒地区，昼夜温差远大于其它地区，温差可达50~70︒C 。
目前，随着国民经济的高速增长，各种光通信网络越来越多，重要性不断提高，线路中断造成的经济损失也越来越大，这就为高寒、温差大地区的光缆设计提出了新的挑战。
按照国家、行业目前光缆相关标准中规定光缆工作环境温度-40～+70︒C ，但是有不少用户特别要求工作温度低至-50︒C 、甚至-60︒C ，要求光缆材料和光缆结构必须适应极低温环境，对光缆结构设计提出了新的挑战。
本文简要介绍了这类光缆（以下简称低温光缆）的套管材料，主要介绍其结构特点。
通过理论分析得出低温光缆的工艺控制要点，样缆生产验证了设计的可行性，初步探讨了低温光缆的结构设计，最后介绍了一种温度特性十分优异光缆的结构特征和实验测试结果。
我们已知，已经敷设完成、正运行的光缆受环境气候影响主要是随着气温变化导致光缆余长不断变化【1】【2】，从而影响光纤衰减变化。
因此，有必要对光缆余长的相关知识做一定的了解。
1 光缆余长的理论分析光缆的成缆方式主要有：层绞式、中心管式、骨架式三种。
大量的文献【1】【2】对束管式光缆的低温回缩现象作了充分的阐述。
本文主要介绍层绞式光缆，通过理论分析和试验来确定低温光缆的结构。
层绞式光缆的余长主要由两部分组成：套管余长、成缆绞合余长。
这里，分别对这两种余长的理论公式作出相应的阐述。
由于套管余长与套管材料/结构有一定的关系，因此，有必要了解套管材料/结构的基本知识。
1.1 套管材料和结构目前光缆生产中，比较常用的套管材料的是：聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT ）、聚丙烯（PP ）、聚碳酸酯（PC ）这三种，比较常见的套管结构：PBT 、PP 单层套管，PC/PP 、PC/PBT 双层套管。
层绞式光纤带光缆的结构及套管设计的探讨
计套管尺寸的依据。
套 管 内径 的 公 式 如 下 ：
Ｄ内＝Ｋ Ｄ叠带
＝
套 管 壁 厚 的 设 计 ，需 兼 顾 套 管 的 耐 压 扁 性 能 。耐 扭 转 性 能 和 曲 折 性 能 。 这 些 性 能 的 测 试 结 果 与 在 加 工 过 程 中 套 管 过 转 轮 、绞 合 头 等 处 所 需 承 受 的 侧 压 力 、 弯 曲 和 扭 转 情
内容 ，同时 ，运营 商随着城市化 的发展而不 断地建设 并完
善 其 基 础 物 理 光 纤 网络 ，既 有 其 发 展 的 必 要 性 ，又 有 其 保
持 竞争地位 的需要。 因此 ，来 自基础 建设和业务 发展这 两 方 面的大量需 求 ，直接导致 了运营商对 光纤光缆 需求的快
速 增 长 ，例 如 ：２ ０ 年 相 对 ２ ０ 年 市 场 需 求 的 增 长 率 高 达 ０９ ０８ １ ０ ，用量 达 Ｎ ８ ０ 万 纤 芯 公 里 以 上 。但 是 用 于 敷 设 光 缆 ０％ ００ 的 城 市 地 下 管 网 资 源 在 相 当 长 的一 段 时 间 内 和 一 定 空 间范 围 内 的 增 加 又 是 有 限 的 ，并 且 具 有 独 占性 和 稀 缺 的 特 点 。 而 光 纤 带 光 纤 光 缆 具 有 光 纤 密 度 大 ， 光 缆 外 径 小 ，易 于 敷
况 相 关 。 行 业 标 准 已规 定 了相 应 的试 验 方 法 。
通 信 光 缆 电 缆
√ ＋ ｙ ，
Ｄ ：套管内径 ；
Ｄ ：叠 带 矩 形 对 角 线 长 度 ；Ｗ ：光 纤 带 宽 度 ； 叠
为 了方 便 设 计 ，套 管 的 壁 厚 与 侧 压 强 度 及 弯 曲 强 度 的
光纤带光缆套管的设计原理分析
光纤带光缆套管的设计原理分析一、概述光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。
光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
在我国，光纤通信从70年代末开始运用，到现在已有20年有余，尤其是近年来，光纤光缆的大规模采用，更为显着，一方面因为3G网络的覆盖建设、FTTX网络的规模推广以及IPTV网络在城市的试点开展，另一方面运营商业务容量的急速膨胀，以及不断开发出丰富且多样性的业务内容，同时，运营商随着城市化的发展而不断地建设并完善其基础物理光纤网络，既有其发展的必要性，又有其保持竞争地位的需要。
因此，来自基础建设和业务发展这两方面的大量需求，直接导致了运营商对光纤光缆需求的快速增长。
由于用于敷设光缆的城市地下管网资源在相当长的一段时间内和一定空间范围内的增加又是有限的，并且具有独占性和稀缺的特点。
而光纤带光纤光缆具有光纤密度大，光缆外径小，易于敷设等特点，较好地解决了运营商发展的需要与面临城市地下管网不足的矛盾。
这些年来，运营商对光纤带光缆的运用也越来越普遍，运用的地域也越来越广泛，运营的网络层次也由核心层逐步向重点接入层扩散，而且芯数也在不断增加，已经运行的大芯数光纤带光缆已经达到了432芯。
正是基于光纤带光纤光缆的发展，本文介绍了制造层绞式光纤带光缆的结构设计原理，通过对不同材质的光纤带套管的选择、不同套管尺寸的设计和性能比较，以及相关的试验，验证了采用不同材料的光纤带套管时，光纤带光缆的性能变化。
光纤通信的原理光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。
无源光器件中光纤用松套管材料的性能研究
无源光器件中光纤用松套管材料的性能研究■ 李环宇1 章仕平1 柯旋2 唐伟然1（1.深圳市特发信息光网科技股份有限公司 广东 东莞 523407）（2.深圳市特发信息股份有限公司 广东 深圳 518000）本文主要对三种热塑型高分子材料的性能进行了对比研究，并对其制成的三种０．９ｍｍ松套管进行了红外光谱分析，锁定原材料配方。
同时，深入研究了三种松套管的机械拉伸性能，抗测压性能和热收缩性能，得出了实验数据，为工艺生产和材料的应用选择提供参考。
In this paper, the performance of three types of thermoplastic polymer materials was compared and studied, and the infrared spectroscopy analysis of the three 0.9mm loose tubes made of them was carried out to lock the raw material formula. At the same time, the mechanical tensile properties, compression resistance and thermal shrinkage properties of the three loose tubes are thoroughly studied, and experimental data are obtained to provide references for process production and material application.无源光器件 松套管 热塑型高分子 性能研究passive optical device; loose tube; thermoplastic polymer; performance researchDoi:10.3969/j.issn.1673-5137.2021.01.008摘 要Abstract关键词Key Words１． 前言随着5G时代的来临，通信市场对光纤光缆、无源光器件以及光模块的需求越来越多，伴着5G前传网络技术的不断成熟，运营商和集成商对光纤的使用寿命、传输性能、及光纤保护材料的要求也不断提高。
光纤松套管工艺对带状光缆的影响研究
式 中 ，ｅ表 示 光
纤 带在 松 套 管 中
（ ＫＬ ｏ Ｓ ｆＯＣＴＮ，Ｆ ｂ ｒ ｍｅＴｅｅ ｏ ｉ ｅ Ｈｏ ｌｃ ｍｍ ｕ ｉａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓＣｏ ｎ ｃ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ．，Ｌｔ ． ｏ ｄ ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ４，Ｃｈ ｎ ） ｈｎ４ ０ ７ ｉ ａ Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ａ ｅ ｉｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｂ ｓｃ ｓ ｅ ｓ ｉ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｅ － ｐ ｉ ｌｏ ｅ ｔ ｂ ｓ ｆ ｒ ｒ ｂ ｎ ｏ ｔ ａ ａ ｌｓ ａ ｄ ｂ ｉｆｙ ｅ ｐ ｐ ｒｆｒ ｔｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ａ ｉ ｔ ｐ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｆ ｒｏ ｔｃ ｏ ｓ ｕ ｅ ｏ ｉ ｏ ｐ ｉ ｌ ｂ ｅ ｎ ｒ ｌ ｂ ｂ ｃ ｃ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｓｔ ｅｒ ｍａｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｃ ｌｐ ｉｔ ．Ｔｈ ｎ ｉ ｅ ｐ ａｎ ｈ ｅ ｏ ｎ ｓｉ ｈ ｅ ｉｎ ｂ ｕ ｎ ｉａ ｉ ｅａ ａｙ ｉ ｎ ｘ ｌ ｉ ｓｔ ｅ ｅ ｃ ｉ ｅ ｈ ｉ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｏ ｎ ｓ ｅ ｘ ｌ ｉ ｓｔ ｅ ｋ ｙ ｐ ｉ ｔ ｎ ｔ ｅｄ ｓｇ ｙ ｑ ａ ｔｔ ｔ ｎ ｌ ｓｓａ ｄ ｅ ｐ ａｎ ｈ ｔ ｖ ｉｓ ｅ ｏ ｔｅ ｔ ｎ ｉ ｈ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｏ ｈ ａ ｉ ｆｔ ｅｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｐ ａ ｔ ｅ ａ ｄ ｐ ｔ ｏ ｗａ ｄ ｓ ｇ ｅ ｔ ｎ ｏ ｈ ｅｅ ｔ ｎ ａ ｄ ｓ ｕ ｓ ｆ ｒａ ｔ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅｒ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓ ｏ ｈ ｒ ｄ ｃ ｉ ｒ ｃ ｉ ｎ ｕ ｓｆ ｒ ｒ ｕ ｇ ｓ ｉ ｓｆ ｒｔ ｅｓ ｌｃ ｉ ｎ ｏ ｏ ｏ ｃ ｏ ｏ
陈 华 明 。 保 平 陈
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光缆中松套管设计初探
徐建国
摘要: 本文从松套层绞式光缆结构的拉伸应变和压扁机械性能入手, 阐述松套层绞式光缆更为合理的内部结构尺寸, 从而达到降低现有产品成本的目的.
前言: 随着光通信产业的迅速发展, 作为光通信的载体 光纤光缆是目前不可替代的一种光传输载体. 光缆产品的品种越来越多, 但光缆产品的基本设计原理是万变不离其宗 保护光纤, 使其不受外界应力的影响, 保证正常光信号的传输. 合理的保护光纤, 运用现有原材料的特性,降低光缆成本是技术的关键.
一. 光缆拉伸强度
对于一般光纤筛选张力为6N, 此时光纤发生的拉伸应变εp =6.7‰.为了要求光纤断裂寿命达到20年, εr /εp =0.32,此光纤可保证20年中断裂概率为10-5
/km. εr 为在敷设后
光纤可允许的长期拉伸应变(2.1‰).
光缆的拉伸应变可根据胡克定律计算: εc =
∑=n
i EiSi
Fc
1
( 1 )
式中: εc 为光缆的拉伸应变; F c 为光缆所受拉力; E i 为各种材料的弹性模量; S i 为各种材
料的横截面积. GYTA 与GYTY 53光缆各主要原材料参数见表1.
松套层绞式光缆与束管式光缆的不同点在于前者的光纤在套管内具有一定的自由范围, 后者则没有. 松套层绞式光缆当在受到拉伸时光纤具有向缆中心移动的空间; 同理在收缩时光纤具有向外移动空间, 此空间范围见图1. 这样光缆在同等外界应力的作用下, 松套层绞式光缆中光纤受到的应力相比束管式光缆中的光纤可能受到的应力要小.
表1 光缆各参数
在符合光缆拉伸强度标准(GYTA 为1000N; GYTY 53为3000N)的情况下, 采用公式(1),可求出其光缆的应变:
ε
c(GYTA)=
∑=n
i EiSi
Fc
1
=
833011
1000
≈1.2‰ (2)
εc(GYTY53)=
∑=n
i EiSi
Fc
1
=
964174
3000
≈3.11‰ (3)
对于松套层绞式光缆的拉伸和压缩特性可由下列公式计算: εc =1-)2()(12
2
F O F D D D D D P
-+⨯-⨯-
T T π (4)
εT =)2()(12
2
F O F D D D D D P
-+⨯-⨯+
T T π (5)
式中: P 为绞缆节距; D T 为松套管内径; D F 为光纤束等效直径; D O 为松套管轴中心间距.
利用公式(4)¸公式(5)光缆拉伸与压缩范围的计算, 并通过对光纤套塑余长的设定, 来
适应松套层绞式光缆要满足抗拉强度和环境温度的需要, 最终使光纤应变小于1.0‰.(行业标准.
二. 光缆的抗侧压
根据文献]1[可知, 在横向负载下圆柱管体的变形有:
δ=12×(4π-π2)×E -)1(2γ×33
t R ×L P (6)
式中: δ为管子的变量; γ为泊松比; E 为 管子的杨氏弹性模量; R 为管子的有效外径; t 为管壁厚度; P 为侧向负载; L 为 受侧压 力的管子长度. 此式适用于多层套管.
当套管在受到侧压力P 的作用时,套管 圆形截面变形为椭圆,此时变形率Q 为:
Q=
a
b a
b +-×100‰ (7) 假设套管前后的周长不变, 即πR=π(a+b),
从图2可知:δ=R-2a. 由此, δ=RQ; R=D O-t, D O 为套塑管外径. 根据公式(6)经过换算可得到套管壁厚t 的数值:
t=Q A p q q p q q 332232232
3232
32+
⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛- (8) 式中: A=12×(4π-π2)×E
-)
1(2γ×L P
q=-⎥
⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-22
27232Q A Q A Do Do Q A p=
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-Q A Do Q A 32 松套管变形率Q 是给定的(Huls PBT3001屈服伸长率9%), 而松套管P/L 值, 依据产品标准和不同的护层推算出松套管上所受P/L 值, 从而得到壁厚t. 下面以GTYA 与GYTY53型光缆为例, 给出了不同壁厚t 曲线图3仅供参考.
运用上述压扁计算方法, 同样适用于其它各类光缆压扁性能的设计.
三. 讨论
从以上二节拉伸和压扁的阐述中可以看出, 松套层绞式光缆的拉伸强度好坏主要取决于加强元件, 它承担了光缆拉伸强度的75%~87%左右. 在一定的缆芯结构下, 松套层绞式光缆通过在生产过程中适当的工艺调整(节距P), 就能满足用户最基本的敷设和使用环境温度要求. 合理的护套厚度除了在达到相关的机械性能要求以外, 从图3可见, 更能降低本公司光缆的成本.
四. 结论
总之, 松套层绞式光缆在设计中, 首先光缆必须在满足机械性能的前提下,使光纤在短期拉力下应力小于1‰. 其次, 合理的护层厚度设计即保护了光纤又降低了成本, 从而使本公司的产品在以后激烈的市场竞争中提供了一个有效的武器. 同样, 对于带状; 束管这类光缆也可参照上述思路, 来进行现有结构的优化, 使其提高市场竞争力.
参考资料:
1.IWCS.39th《一种改进的可现场配置的光缆结构及其发展》C.S.Pegge, K.G.Hnott,
B.J.Elliott BICC Cables Limited,Helsby,England
2.IWCS.43th.《采用调整收缩和延伸窗口的方法设计松套管光纤光缆》Jana Horska.
CommScope,Inc.General Instrument Coporation Catawaba,North Carolina 28609 USA.
3.IWCS.44th.《一种适用于护外的干式阻水型松套光缆》Clinton E. Clybura Ⅲ, Anne
G.Bringuier Siecor Corporation Research,Development and Engineering Hickory,
NC 28603 USA.
4.全国第七次光纤通信学术会议论文集《高分子圆松套管壁厚度设计》姜正权 1992.1。