管道蝶形光缆结构设计与性能分析

1、1管道蝶形光缆结构设计与性能分析管道蝶形光缆结构设计与性能分析黄正欧黄正欧湖北凯乐科技股份有限公司湖北凯乐科技股份有限公司2022年6月29日2目 录1管道蝶形光缆的发展及现状32管道蝶形光缆的结构形式43管道蝶形光缆的性能要求 74管道蝶形光缆的结构设计 95管道蝶形光缆的性能试验133管道蝶形光缆的发展及现状 随着随着FTTH的不断推进，蝶形光缆已经在的不断推进，蝶形光缆已经在FTTH网网络建设中大量应用，并逐渐成为光纤到户的主要应用络建设中大量应用，并逐渐成为光纤到户的主要应用光缆之一，管道蝶形光缆是将光纤从室外引入到室内光缆之一，管道蝶形光缆是将光纤从室外引入到室内的一种光缆。由于这种

2、光缆是在实际应用中派生出来的一种光缆。由于这种光缆是在实际应用中派生出来的光缆，到目前为止对这类光缆还没有形成统一的标的光缆，到目前为止对这类光缆还没有形成统一的标准要求，只是在招投标技术规范中有一些相关规定，准要求，只是在招投标技术规范中有一些相关规定，为了做好这类光缆，我们对这类光缆的设计和性能进为了做好这类光缆，我们对这类光缆的设计和性能进行了一些研究和分析，使之能充分满足其应用要求。行了一些研究和分析，使之能充分满足其应用要求。4管道蝶形光缆的结构形式 目前，常见管道蝶形光缆的几种形式目前，常见管道蝶形光缆的几种形式型号型号名称名称GJYX(F/D)H03金属（或非金属）加强件、低烟无

3、卤内护套、PE外护套、管道式蝶形引入光缆GJYX(F/D)H+A金属（或非金属）加强件、低烟无卤内护套、铝塑复合带、PE外护套、管道式蝶形引入光缆GJYX(F/D)H53金属（或非金属）加强件、低烟无卤内护套、皱纹钢带、PE外护套、管道式蝶形引入光缆GJYX(F/D)H63金属（或非金属）加强件、低烟无卤内护套、非金属加强带、PE外护套、管道式蝶形引入光缆5管道蝶形光缆的结构形式常见管道蝶形光缆的示意图常见管道蝶形光缆的示意图GJYX(F)H03结构示意图结构示意图6管道蝶形光缆的结构形式常见管道蝶形光缆的示意图常见管道蝶形光缆的示意图GJYX(F)H+A结构示意图结构示意图7管道蝶形光缆的结

4、构形式 常见管道蝶形光缆的示意图常见管道蝶形光缆的示意图GJYX(F)H53结构示意图结构示意图8管道蝶形光缆的结构形式 常见管道蝶形光缆的示意图常见管道蝶形光缆的示意图GJYX(F)H63结构示意图结构示意图9管道蝶形光缆的性能要求 管道蝶形光缆是在普通蝶形光缆外增加了一层保护层，其光缆管道蝶形光缆是在普通蝶形光缆外增加了一层保护层，其光缆的基本性能要求和光缆中光纤性能指标要求实际上和普通蝶形光缆的基本性能要求和光缆中光纤性能指标要求实际上和普通蝶形光缆的要求是一致的，但由于光缆使用环境的不同，对光缆的机械性能的要求是一致的，但由于光缆使用环境的不同，对光缆的机械性能要求和耐环境性能要求有所

5、不同。要求和耐环境性能要求有所不同。（1）机械性能要求）机械性能要求通常管道蝶形光缆对光缆的允许的短期和长期拉力要求较高，但通常管道蝶形光缆对光缆的允许的短期和长期拉力要求较高，但对短期和长期的压扁力要求比单独使用的蝶形光缆低。具体指标对短期和长期的压扁力要求比单独使用的蝶形光缆低。具体指标要求见下表：要求见下表：光缆类型光缆类型拉伸力拉伸力(N)(N)压扁力压扁力(N/100mm)(N/100mm)适用护层适用护层形式形式短期短期长期长期短期短期长期长期管道蝶形引入光缆管道蝶形引入光缆( (轻型轻型) )60060030030010001000300300(H)03(H)03、+A+A管道蝶

6、形引入光缆管道蝶形引入光缆( (铠装型铠装型) )1500150060060010001000300300(H)53,63(H)53,6310管道蝶形光缆的性能要求（2）温度特性要求）温度特性要求 由于管道蝶形光缆是由室外引入到室内的光缆，其使用的环境由于管道蝶形光缆是由室外引入到室内的光缆，其使用的环境温度范围较大，通常需要适应温度范围较大，通常需要适应-4070温度范围。温度范围。分级代号分级代号适用温度范围（适用温度范围（）允许光纤附加衰耗（允许光纤附加衰耗（dB/km）级别级别低限低限高限高限1310nm1550nmC-40+700.30.3（3 3）光缆的渗水性能）光缆的渗水性能 为

7、保证管道蝶形引入光缆有良好的抗渗水能力，光缆外护为保证管道蝶形引入光缆有良好的抗渗水能力，光缆外护套以内的所有间隙应有有效的阻水措施，在钢、铝带、非金属套以内的所有间隙应有有效的阻水措施，在钢、铝带、非金属加强带和普通蝶形引入光缆之间应设有阻水层。光缆的渗水性加强带和普通蝶形引入光缆之间应设有阻水层。光缆的渗水性能需满足：能需满足：1 1米水头加在光缆全部截面上时，光缆应能阻止米水头加在光缆全部截面上时，光缆应能阻止水水纵纵向渗流，通常要通过向渗流，通常要通过1 1米水柱，米水柱，3 3米长光缆，米长光缆，2424小时无水渗出。小时无水渗出。11管道蝶形光缆的结构设计（1）光缆的结构尺寸设计）

8、光缆的结构尺寸设计 管道蝶形光缆是在普通蝶形光缆外增加一层管道蝶形光缆是在普通蝶形光缆外增加一层PE保护层，使光保护层，使光缆外形呈圆形便于施工。由于普通蝶形光缆为矩形结构，要将其缆外形呈圆形便于施工。由于普通蝶形光缆为矩形结构，要将其包覆成圆形就需要在蝶形缆的两侧分别放置一根填充绳（或用辅包覆成圆形就需要在蝶形缆的两侧分别放置一根填充绳（或用辅助增强元件替代填充绳），其尺寸大小应满足与普通蝶形缆组合助增强元件替代填充绳），其尺寸大小应满足与普通蝶形缆组合在一起后形成一个等效圆，该填充用作辅助增强元件时，其强度在一起后形成一个等效圆，该填充用作辅助增强元件时，其强度应能满足光缆抗拉强度的要求。

9、应能满足光缆抗拉强度的要求。a）蝶形光缆等效圆直径计算：）蝶形光缆等效圆直径计算：D =w2+h2 式中：式中： D 蝶形光缆等效圆直径蝶形光缆等效圆直径 w 蝶形光缆的截面宽度蝶形光缆的截面宽度 h 蝶形光缆的截面高度蝶形光缆的截面高度b）阻水带宽带计算：）阻水带宽带计算：W1 =(D+1)+2 式中：式中： W1 阻水带宽度阻水带宽度 1 阻水带厚度阻水带厚度12管道蝶形光缆的结构设计c）钢、铝带宽度计算）钢、铝带宽度计算W2 =(D1-2)+D*0.2 式中：式中： W2 钢、铝带宽度钢、铝带宽度 D1 钢、铝带成型后外径钢、铝带成型后外径 2 钢、铝带厚度钢、铝带厚度/轧纹后的厚度轧纹

10、后的厚度d）FRP带宽度计算带宽度计算W3 =(D+3) 式中：式中： W3 FRP带宽度带宽度 3 FRP带厚度带厚度13管道蝶形光缆的结构设计（2）光缆的增强件设计）光缆的增强件设计 管道蝶形光缆在外护套和普通蝶形缆之间内置的增强元件通常管道蝶形光缆在外护套和普通蝶形缆之间内置的增强元件通常采用非金属增强材料，这些材料中最常用的是高强度芳纶纤维，采用非金属增强材料，这些材料中最常用的是高强度芳纶纤维，也可以采用类似的材料如高强度也可以采用类似的材料如高强度PE纤维等。这类材料具有强度高、纤维等。这类材料具有强度高、重量轻、柔韧性好，既增加了光缆的抗拉强度，又起到了间隙填重量轻、柔韧性好，既

11、增加了光缆的抗拉强度，又起到了间隙填充的作用。充的作用。光缆可承受拉伸力的近似计算公式：光缆可承受拉伸力的近似计算公式： F =(SiEi) 式中：式中： F 光缆所承受的拉伸力光缆所承受的拉伸力 光缆受拉伸时的应变光缆受拉伸时的应变Si 光缆中各加（增）强元件的截面积光缆中各加（增）强元件的截面积Ei 光缆各加（增）强元件的拉伸弹性模量光缆各加（增）强元件的拉伸弹性模量 根据上述公式计算，对于短期拉力为根据上述公式计算，对于短期拉力为600N的的GJYX(F/D)H03和和GJYX(F/D)H+A型光缆需要增加型光缆需要增加6320dtex芳纶纱芳纶纱2根，对于短根，对于短期拉力为期拉力为1

12、500N的的GJYX(F/D)H53和和GJYX(F/D)H63型光缆需要型光缆需要增加增加6320dtex芳纶纱芳纶纱4根。根。14管道蝶形光缆的结构设计（3）光缆的阻水及填充设计）光缆的阻水及填充设计 由于管道蝶形光缆是用在室外或室内引入段，光缆需要适应室由于管道蝶形光缆是用在室外或室内引入段，光缆需要适应室外的环境条件，要求全截面纵向阻水，因此在光缆外护套和内置外的环境条件，要求全截面纵向阻水，因此在光缆外护套和内置的蝶形缆之间应采取阻水措施，通常采用干式阻水材料（即阻水的蝶形缆之间应采取阻水措施，通常采用干式阻水材料（即阻水带或阻水纱），选用阻水纱时应采用绕放和平拖直放相结合或双带或阻

13、水纱），选用阻水纱时应采用绕放和平拖直放相结合或双向交叉绕放的结构设计，以保证光缆的阻水效果。向交叉绕放的结构设计，以保证光缆的阻水效果。15管道蝶形光缆的性能试验 针对上述四种结构的管道蝶形光缆，对我们所设计的光缆进行针对上述四种结构的管道蝶形光缆，对我们所设计的光缆进行了各项性能的试验，其试验结果均符合蝶形光缆的相关标准和各了各项性能的试验，其试验结果均符合蝶形光缆的相关标准和各运营商的相关要求。运营商的相关要求。GJYXH+A型光缆拉伸试验图（短期拉力型光缆拉伸试验图（短期拉力600N）（1）机械性能试验）机械性能试验 下图为选取其中两种典型结构光缆拉伸性能试验的结果。下图为选取其中两种

14、典型结构光缆拉伸性能试验的结果。16管道蝶形光缆的性能试验 从拉伸试验结果看，所设计的光缆符合光缆的拉伸要求，满足从拉伸试验结果看，所设计的光缆符合光缆的拉伸要求，满足设计和客户的要求，具有良好的抗拉伸性能，能适应管道敷设的设计和客户的要求，具有良好的抗拉伸性能，能适应管道敷设的施工要求。施工要求。 除了光缆的拉伸性能外，我们还进行了光缆的压扁、扭转、反除了光缆的拉伸性能外，我们还进行了光缆的压扁、扭转、反复弯曲、冲击等机械性能的试验，其试验结果均满足设计、相关复弯曲、冲击等机械性能的试验，其试验结果均满足设计、相关标准和客户要求。标准和客户要求。GJYXH53型光缆拉伸试验图（短期拉力型光缆

15、拉伸试验图（短期拉力1500N）17管道蝶形光缆的性能试验（3）高低温试验）高低温试验 下表为下表为GJYXH+A-2B6型光缆高低温试验测试记录，从下表可型光缆高低温试验测试记录，从下表可以看出，我们设计生产的管道蝶形光缆有着良好的高低温适应性以看出，我们设计生产的管道蝶形光缆有着良好的高低温适应性能，在能，在40和和+70的温度下保持的温度下保持12小时后与常温的光纤衰减相小时后与常温的光纤衰减相比较，其附加衰减低于比较，其附加衰减低于0.01dB/km。衰减值（衰减值（dB/km）常温常温40+70兰纤兰纤1310nm0.3280.3240.3301550nm0.1970.1960.201桔纤桔纤1310nm0.3240.3230.3281550nm0.1850.1860.192（4）渗水试验）渗水试验 光缆的渗水性能是管道蝶形光缆的重要性能指标，该光缆和室光缆的渗水性能是管道蝶形光缆的重要性能指标，该光缆和室外光缆一样进行全截面渗水性能试验，经过多个试样的反复试验，外光缆一样进行全截面渗水性能试验，经过多个试样的反复试验，全部通过了全部通过了1米水柱米水柱3米长米长24小时和小时和1米水柱米水柱1米长米长8小时渗水性能试小时渗水性能试验。说明该光缆的防水设计合理，满足客户对光缆渗水性