Ako sa vyrovnáva All-Dielectric Self-podporujúci letecký optický kábel (ADS) s dlhodobými výzvami stability v zložitých prostrediach?

Vďaka svojej jedinečnej nekovej štruktúre a samoliečujúcemu dizajnu, All-Dielectric Self-podporujúci letecký optický kábel (ADS) sa široko používa v sieťových komunikačných sieťach, najmä vhodný na inštaláciu v koridoroch vysokorýchlostného prenosového vedenia. Vzduchové prostredie leteckého kladenia však predstavuje závažný test na dlhodobú spoľahlivosť optických káblov vrátane ultrafialového žiarenia, extrémnych teplotných rozdielov, dynamických vibrácií vetra, zaťaženia ľadu a snehu a silného interferencie elektrického poľa. Návrh environmentálnej adaptability optického kábla ADS je sústredený okolo týchto výziev a prostredníctvom komplexného uplatňovania výberu materiálu, štrukturálnych stratégií optimalizácie a ochrany zaisťuje jej stabilnú prevádzku za zložitých pracovných podmienok.

V leteckom prostredí je ultrafialové (UV) žiarenie jedným z hlavných faktorov, ktoré vedú k starnutiu optických plášťov káblov. Dlhodobé vystavenie priamemu slnečnému žiareniu môže ľahko spôsobiť zlomenie molekulárneho reťazca v bežných polyetylénových (PE) materiáloch, čo má za následok krehké a prasknuté plášť, čo zase ovplyvňuje mechanické vlastnosti a utesnenie optických káblov. Vonkajší obal ADSS optického kábla obvykle prijíma polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) alebo polyetylén rezistentný na sledovanie (AT-PE) a do materiálu sa pridajú polyetylén (AT-PE) alebo iné anti-UV stabilizátory, aby účinne absorbovali a rozptýlili ultrafialové lúče a oneskorili foto-oxidačný proces. Tento mechanizmus ochrany umožňuje optickému káblu zachovať flexibilitu a odolnosť proti nárazu po dlhodobej vonkajšej prevádzke, čím sa zabráni zvýšeniu straty optických vlákien spôsobených degradáciou plášťov.

Okrem ultrafialových lúčov, drastické zmeny teploty tiež predstavujú výzvu pre štrukturálnu stabilitu optických káblov. V oblastiach s veľkými teplotnými rozdielmi medzi denným a nočným alebo extrémnym sezónnym podnebom sa optické káblové materiály vyskytnú opakovaná tepelná expanzia a kontrakcia. Ak je nesprávne navrhnutý, môže spôsobiť zvyškové napätie v optickom vlákne a dokonca viesť k zhoršeniu výkonu prenosu. Optický kábel ADS s týmto problémom optimalizáciou dizajnu nadmernej dĺžky. Jeho štruktúra krútenia vrstvy voľnej trubice umožňuje optickému vlákniu udržiavať miernu prebytočnú dĺžku v plášti, čím sa zabezpečí, že optické vlákno nie je ovplyvnené vonkajším napätím v širokom teplotnom rozsahu -40 ℃ až 70 ℃. Zároveň má aramid priadza ako ťahový prvok extrémne nízky koeficient tepelnej expanzie, ktorý umožňuje optickým káblom udržiavať stabilné mechanické vlastnosti, keď sa teplota kolíše, čím sa zabráni koncentrácii napätia spôsobenej expanziou materiálu a kontrakciou.

Vibrácie vetra a zaťaženie ľadu a snehu sú ďalším typom dynamického mechanického napätia, ktorým čelí optické káble nad hlavou. V silných veterných prostrediach budú optické káble produkovať vysokofrekvenčné vibrácie a dlhodobé účinky môžu spôsobiť štrukturálnu únavu a dokonca aj zlomenie vlákien. Optické káble ADS používajú ako zosilnenie aramidovú priadzu s vysokou špecifickou pevnosťou a ich vynikajúci odpor v ťahu a únave môže účinne odolať vplyvu vibrácií vetra. Ľahké vlastnosti aramidskej priadze tiež znižujú celkovú hmotnosť optického kábla, znižujú jeho amplitúdu švihu pod veternou silou, a tak znižujú vplyv vibrácií vetra na vežu a optické káblové telo. V oblastiach pokrytých ľadom a snehom musí mať materiál plášťa optických káblov ADSS dostatočný odpor v tlaku, aby sa zabránilo miestnej deformácii spôsobenej hromadením ľadu. Jeho konštrukčný dizajn zvyčajne prijíma kruhový prierez na zníženie adhézie ľadu a snehu a flexibilita plášťa zaisťuje, že prenosový výkon optického vlákna sa môže udržiavať pod pokrytím ľadu.

Silné prostredie elektrického poľa koridoru prenosového vedenia kladie vpred jedinečné požiadavky na elektrické výkony pre optické káble ADS. Pretože optické káble sú zvyčajne inštalované na rovnakú vežu ako vysokorýchlostné vodiče, v dôsledku indukcie elektrického poľa sa môže vyskytnúť miestny výtok na ich povrchu. Dlhodobé účinky spôsobia elektrickú koróziu a perforáciu plášťa, čo ohrozuje životnosť optického kábla. Na tento účel sa vonkajší obal optického kábla ADS používa špeciálne formulovaný anti-sledovací materiál a znižuje silu povrchového elektrického poľa optimalizáciou hrúbky a dielektrických vlastností. Okrem toho môže byť povrch plášťa ošetrený hydrofóbnosťou, aby sa znížila akumulácia nečistôt a vlhkosti, predišla tvorbe vodivých kanálov, a tým inhibovala výtok z koróny a eróziu oblúka. Tento dizajn umožňuje optickému káblu ADSS zostať po dlhú dobu stabilný v silnom prostredí elektrického poľa 110 kV alebo dokonca 500 kV a spoľahlivú izoláciu je možné dosiahnuť bez spoliehania sa na vrstvu kovovej tienenia.

Environmentálna adaptabilita optického kábla ADSS sa neodráža iba v optimalizácii jediného výkonu, ale aj v systematickej rovnováhe celkového návrhu. Napríklad UV rezistencia plášťa sa musí brať do úvahy v spojení s vlastnosťami proti sledovaniu, aby sa zabránilo prísadám ovplyvňujúcim elektrickú stabilitu materiálu; Pevnosť v ťahu aramidskej priadze musí zodpovedať ohybovému výkonu optického kábla, aby sa zabezpečilo, že nie je ľahké prelomiť sa za silných podmienok vetra, a konštrukcia a kladenie nie sú ovplyvnené nadmernou tuhosťou. Tento koncept návrhu optimalizácie viacerých viacerých spoločností umožňuje optickým káblom ADSS dosiahnuť dlhodobú prevádzku bez údržby v zložitých prostrediach a stať sa kľúčovou infraštruktúrou pre energetické komunikačné siete.

V budúcnosti, keďže požiadavky energetického systému na spoľahlivosť komunikácie sa naďalej zvyšujú, návrh ADS optických káblov sa bude naďalej vyvíjať. Zavedenie nových kompozitných materiálov a technológie inteligentnej monitorovania môže poskytnúť lepšie riešenie pre dlhodobú stabilitu optických káblov v extrémnom podnebí a silnom elektromagnetickom prostredí. Avšak bez ohľadu na to, ako sa vyvíja, jej základná logika dizajnu sa nezmení: to znamená na základe architektúry všetkých médií, prostredníctvom hlbokej integrácie materiálovej vedy a štrukturálnej mechaniky, optický kábel vždy udržiava vynikajúci mechanický a prenosový výkon v zložitých prostrediach.