管道蝶形光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析

1、1管道蝶形光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析管道蝶形光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析黃正歐黃正歐湖北凱樂(lè)科技股份有限公司湖北凱樂(lè)科技股份有限公司2022年6月29日2目 錄1管道蝶形光纜的發(fā)展及現(xiàn)狀32管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)形式43管道蝶形光纜的性能要求 74管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 95管道蝶形光纜的性能試驗(yàn)133管道蝶形光纜的發(fā)展及現(xiàn)狀 隨著隨著FTTH的不斷推進(jìn)，蝶形光纜已經(jīng)在的不斷推進(jìn)，蝶形光纜已經(jīng)在FTTH網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中大量應(yīng)用，并逐漸成為光纖到戶(hù)的主要應(yīng)用絡(luò)建設(shè)中大量應(yīng)用，并逐漸成為光纖到戶(hù)的主要應(yīng)用光纜之一，管道蝶形光纜是將光纖從室外引入到室內(nèi)光纜之一，管道蝶形光纜是將光纖從室外引入到室內(nèi)的一種光纜。由于這種

2、光纜是在實(shí)際應(yīng)用中派生出來(lái)的一種光纜。由于這種光纜是在實(shí)際應(yīng)用中派生出來(lái)的光纜，到目前為止對(duì)這類(lèi)光纜還沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)的光纜，到目前為止對(duì)這類(lèi)光纜還沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)要求，只是在招投標(biāo)技術(shù)規(guī)范中有一些相關(guān)規(guī)定，準(zhǔn)要求，只是在招投標(biāo)技術(shù)規(guī)范中有一些相關(guān)規(guī)定，為了做好這類(lèi)光纜，我們對(duì)這類(lèi)光纜的設(shè)計(jì)和性能進(jìn)為了做好這類(lèi)光纜，我們對(duì)這類(lèi)光纜的設(shè)計(jì)和性能進(jìn)行了一些研究和分析，使之能充分滿足其應(yīng)用要求。行了一些研究和分析，使之能充分滿足其應(yīng)用要求。4管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)形式 目前，常見(jiàn)管道蝶形光纜的幾種形式目前，常見(jiàn)管道蝶形光纜的幾種形式型號(hào)型號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)GJYX(F/D)H03金屬（或非金屬）加強(qiáng)件、低煙無(wú)

3、鹵內(nèi)護(hù)套、PE外護(hù)套、管道式蝶形引入光纜GJYX(F/D)H+A金屬（或非金屬）加強(qiáng)件、低煙無(wú)鹵內(nèi)護(hù)套、鋁塑復(fù)合帶、PE外護(hù)套、管道式蝶形引入光纜GJYX(F/D)H53金屬（或非金屬）加強(qiáng)件、低煙無(wú)鹵內(nèi)護(hù)套、皺紋鋼帶、PE外護(hù)套、管道式蝶形引入光纜GJYX(F/D)H63金屬（或非金屬）加強(qiáng)件、低煙無(wú)鹵內(nèi)護(hù)套、非金屬加強(qiáng)帶、PE外護(hù)套、管道式蝶形引入光纜5管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)形式常見(jiàn)管道蝶形光纜的示意圖常見(jiàn)管道蝶形光纜的示意圖GJYX(F)H03結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖6管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)形式常見(jiàn)管道蝶形光纜的示意圖常見(jiàn)管道蝶形光纜的示意圖GJYX(F)H+A結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖7管道蝶形光纜的結(jié)

4、構(gòu)形式 常見(jiàn)管道蝶形光纜的示意圖常見(jiàn)管道蝶形光纜的示意圖GJYX(F)H53結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖8管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)形式 常見(jiàn)管道蝶形光纜的示意圖常見(jiàn)管道蝶形光纜的示意圖GJYX(F)H63結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖9管道蝶形光纜的性能要求 管道蝶形光纜是在普通蝶形光纜外增加了一層保護(hù)層，其光纜管道蝶形光纜是在普通蝶形光纜外增加了一層保護(hù)層，其光纜的基本性能要求和光纜中光纖性能指標(biāo)要求實(shí)際上和普通蝶形光纜的基本性能要求和光纜中光纖性能指標(biāo)要求實(shí)際上和普通蝶形光纜的要求是一致的，但由于光纜使用環(huán)境的不同，對(duì)光纜的機(jī)械性能的要求是一致的，但由于光纜使用環(huán)境的不同，對(duì)光纜的機(jī)械性能要求和耐環(huán)境性能要求有所

5、不同。要求和耐環(huán)境性能要求有所不同。（1）機(jī)械性能要求）機(jī)械性能要求通常管道蝶形光纜對(duì)光纜的允許的短期和長(zhǎng)期拉力要求較高，但通常管道蝶形光纜對(duì)光纜的允許的短期和長(zhǎng)期拉力要求較高，但對(duì)短期和長(zhǎng)期的壓扁力要求比單獨(dú)使用的蝶形光纜低。具體指標(biāo)對(duì)短期和長(zhǎng)期的壓扁力要求比單獨(dú)使用的蝶形光纜低。具體指標(biāo)要求見(jiàn)下表：要求見(jiàn)下表：光纜類(lèi)型光纜類(lèi)型拉伸力拉伸力(N)(N)壓扁力壓扁力(N/100mm)(N/100mm)適用護(hù)層適用護(hù)層形式形式短期短期長(zhǎng)期長(zhǎng)期短期短期長(zhǎng)期長(zhǎng)期管道蝶形引入光纜管道蝶形引入光纜( (輕型輕型) )60060030030010001000300300(H)03(H)03、+A+A管道蝶

6、形引入光纜管道蝶形引入光纜( (鎧裝型鎧裝型) )1500150060060010001000300300(H)53,63(H)53,6310管道蝶形光纜的性能要求（2）溫度特性要求）溫度特性要求 由于管道蝶形光纜是由室外引入到室內(nèi)的光纜，其使用的環(huán)境由于管道蝶形光纜是由室外引入到室內(nèi)的光纜，其使用的環(huán)境溫度范圍較大，通常需要適應(yīng)溫度范圍較大，通常需要適應(yīng)-4070溫度范圍。溫度范圍。分級(jí)代號(hào)分級(jí)代號(hào)適用溫度范圍（適用溫度范圍（）允許光纖附加衰耗（允許光纖附加衰耗（dB/km）級(jí)別級(jí)別低限低限高限高限1310nm1550nmC-40+700.30.3（3 3）光纜的滲水性能）光纜的滲水性能 為

7、保證管道蝶形引入光纜有良好的抗?jié)B水能力，光纜外護(hù)為保證管道蝶形引入光纜有良好的抗?jié)B水能力，光纜外護(hù)套以?xún)?nèi)的所有間隙應(yīng)有有效的阻水措施，在鋼、鋁帶、非金屬套以?xún)?nèi)的所有間隙應(yīng)有有效的阻水措施，在鋼、鋁帶、非金屬加強(qiáng)帶和普通蝶形引入光纜之間應(yīng)設(shè)有阻水層。光纜的滲水性加強(qiáng)帶和普通蝶形引入光纜之間應(yīng)設(shè)有阻水層。光纜的滲水性能需滿足：能需滿足：1 1米水頭加在光纜全部截面上時(shí)，光纜應(yīng)能阻止米水頭加在光纜全部截面上時(shí)，光纜應(yīng)能阻止水水縱縱向滲流，通常要通過(guò)向滲流，通常要通過(guò)1 1米水柱，米水柱，3 3米長(zhǎng)光纜，米長(zhǎng)光纜，2424小時(shí)無(wú)水滲出。小時(shí)無(wú)水滲出。11管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）光纜的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)）

8、光纜的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 管道蝶形光纜是在普通蝶形光纜外增加一層管道蝶形光纜是在普通蝶形光纜外增加一層PE保護(hù)層，使光保護(hù)層，使光纜外形呈圓形便于施工。由于普通蝶形光纜為矩形結(jié)構(gòu)，要將其纜外形呈圓形便于施工。由于普通蝶形光纜為矩形結(jié)構(gòu)，要將其包覆成圓形就需要在蝶形纜的兩側(cè)分別放置一根填充繩（或用輔包覆成圓形就需要在蝶形纜的兩側(cè)分別放置一根填充繩（或用輔助增強(qiáng)元件替代填充繩），其尺寸大小應(yīng)滿足與普通蝶形纜組合助增強(qiáng)元件替代填充繩），其尺寸大小應(yīng)滿足與普通蝶形纜組合在一起后形成一個(gè)等效圓，該填充用作輔助增強(qiáng)元件時(shí)，其強(qiáng)度在一起后形成一個(gè)等效圓，該填充用作輔助增強(qiáng)元件時(shí)，其強(qiáng)度應(yīng)能滿足光纜抗拉強(qiáng)度的要求。

9、應(yīng)能滿足光纜抗拉強(qiáng)度的要求。a）蝶形光纜等效圓直徑計(jì)算：）蝶形光纜等效圓直徑計(jì)算：D =w2+h2 式中：式中： D 蝶形光纜等效圓直徑蝶形光纜等效圓直徑 w 蝶形光纜的截面寬度蝶形光纜的截面寬度 h 蝶形光纜的截面高度蝶形光纜的截面高度b）阻水帶寬帶計(jì)算：）阻水帶寬帶計(jì)算：W1 =(D+1)+2 式中：式中： W1 阻水帶寬度阻水帶寬度 1 阻水帶厚度阻水帶厚度12管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)c）鋼、鋁帶寬度計(jì)算）鋼、鋁帶寬度計(jì)算W2 =(D1-2)+D*0.2 式中：式中： W2 鋼、鋁帶寬度鋼、鋁帶寬度 D1 鋼、鋁帶成型后外徑鋼、鋁帶成型后外徑 2 鋼、鋁帶厚度鋼、鋁帶厚度/軋紋后的厚度軋紋

10、后的厚度d）FRP帶寬度計(jì)算帶寬度計(jì)算W3 =(D+3) 式中：式中： W3 FRP帶寬度帶寬度 3 FRP帶厚度帶厚度13管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）光纜的增強(qiáng)件設(shè)計(jì)）光纜的增強(qiáng)件設(shè)計(jì) 管道蝶形光纜在外護(hù)套和普通蝶形纜之間內(nèi)置的增強(qiáng)元件通常管道蝶形光纜在外護(hù)套和普通蝶形纜之間內(nèi)置的增強(qiáng)元件通常采用非金屬增強(qiáng)材料，這些材料中最常用的是高強(qiáng)度芳綸纖維，采用非金屬增強(qiáng)材料，這些材料中最常用的是高強(qiáng)度芳綸纖維，也可以采用類(lèi)似的材料如高強(qiáng)度也可以采用類(lèi)似的材料如高強(qiáng)度PE纖維等。這類(lèi)材料具有強(qiáng)度高、纖維等。這類(lèi)材料具有強(qiáng)度高、重量輕、柔韌性好，既增加了光纜的抗拉強(qiáng)度，又起到了間隙填重量輕、柔韌性好，既

11、增加了光纜的抗拉強(qiáng)度，又起到了間隙填充的作用。充的作用。光纜可承受拉伸力的近似計(jì)算公式：光纜可承受拉伸力的近似計(jì)算公式： F =(SiEi) 式中：式中： F 光纜所承受的拉伸力光纜所承受的拉伸力 光纜受拉伸時(shí)的應(yīng)變光纜受拉伸時(shí)的應(yīng)變Si 光纜中各加（增）強(qiáng)元件的截面積光纜中各加（增）強(qiáng)元件的截面積Ei 光纜各加（增）強(qiáng)元件的拉伸彈性模量光纜各加（增）強(qiáng)元件的拉伸彈性模量 根據(jù)上述公式計(jì)算，對(duì)于短期拉力為根據(jù)上述公式計(jì)算，對(duì)于短期拉力為600N的的GJYX(F/D)H03和和GJYX(F/D)H+A型光纜需要增加型光纜需要增加6320dtex芳綸紗芳綸紗2根，對(duì)于短根，對(duì)于短期拉力為期拉力為1

12、500N的的GJYX(F/D)H53和和GJYX(F/D)H63型光纜需要型光纜需要增加增加6320dtex芳綸紗芳綸紗4根。根。14管道蝶形光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）光纜的阻水及填充設(shè)計(jì)）光纜的阻水及填充設(shè)計(jì) 由于管道蝶形光纜是用在室外或室內(nèi)引入段，光纜需要適應(yīng)室由于管道蝶形光纜是用在室外或室內(nèi)引入段，光纜需要適應(yīng)室外的環(huán)境條件，要求全截面縱向阻水，因此在光纜外護(hù)套和內(nèi)置外的環(huán)境條件，要求全截面縱向阻水，因此在光纜外護(hù)套和內(nèi)置的蝶形纜之間應(yīng)采取阻水措施，通常采用干式阻水材料（即阻水的蝶形纜之間應(yīng)采取阻水措施，通常采用干式阻水材料（即阻水帶或阻水紗），選用阻水紗時(shí)應(yīng)采用繞放和平拖直放相結(jié)合或雙帶或阻

13、水紗），選用阻水紗時(shí)應(yīng)采用繞放和平拖直放相結(jié)合或雙向交叉繞放的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以保證光纜的阻水效果。向交叉繞放的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以保證光纜的阻水效果。15管道蝶形光纜的性能試驗(yàn) 針對(duì)上述四種結(jié)構(gòu)的管道蝶形光纜，對(duì)我們所設(shè)計(jì)的光纜進(jìn)行針對(duì)上述四種結(jié)構(gòu)的管道蝶形光纜，對(duì)我們所設(shè)計(jì)的光纜進(jìn)行了各項(xiàng)性能的試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果均符合蝶形光纜的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和各了各項(xiàng)性能的試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果均符合蝶形光纜的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和各運(yùn)營(yíng)商的相關(guān)要求。運(yùn)營(yíng)商的相關(guān)要求。GJYXH+A型光纜拉伸試驗(yàn)圖（短期拉力型光纜拉伸試驗(yàn)圖（短期拉力600N）（1）機(jī)械性能試驗(yàn)）機(jī)械性能試驗(yàn) 下圖為選取其中兩種典型結(jié)構(gòu)光纜拉伸性能試驗(yàn)的結(jié)果。下圖為選取其中兩種

14、典型結(jié)構(gòu)光纜拉伸性能試驗(yàn)的結(jié)果。16管道蝶形光纜的性能試驗(yàn) 從拉伸試驗(yàn)結(jié)果看，所設(shè)計(jì)的光纜符合光纜的拉伸要求，滿足從拉伸試驗(yàn)結(jié)果看，所設(shè)計(jì)的光纜符合光纜的拉伸要求，滿足設(shè)計(jì)和客戶(hù)的要求，具有良好的抗拉伸性能，能適應(yīng)管道敷設(shè)的設(shè)計(jì)和客戶(hù)的要求，具有良好的抗拉伸性能，能適應(yīng)管道敷設(shè)的施工要求。施工要求。 除了光纜的拉伸性能外，我們還進(jìn)行了光纜的壓扁、扭轉(zhuǎn)、反除了光纜的拉伸性能外，我們還進(jìn)行了光纜的壓扁、扭轉(zhuǎn)、反復(fù)彎曲、沖擊等機(jī)械性能的試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)、相關(guān)復(fù)彎曲、沖擊等機(jī)械性能的試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和客戶(hù)要求。標(biāo)準(zhǔn)和客戶(hù)要求。GJYXH53型光纜拉伸試驗(yàn)圖（短期拉力型光纜

15、拉伸試驗(yàn)圖（短期拉力1500N）17管道蝶形光纜的性能試驗(yàn)（3）高低溫試驗(yàn)）高低溫試驗(yàn) 下表為下表為GJYXH+A-2B6型光纜高低溫試驗(yàn)測(cè)試記錄，從下表可型光纜高低溫試驗(yàn)測(cè)試記錄，從下表可以看出，我們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)的管道蝶形光纜有著良好的高低溫適應(yīng)性以看出，我們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)的管道蝶形光纜有著良好的高低溫適應(yīng)性能，在能，在40和和+70的溫度下保持的溫度下保持12小時(shí)后與常溫的光纖衰減相小時(shí)后與常溫的光纖衰減相比較，其附加衰減低于比較，其附加衰減低于0.01dB/km。衰減值（衰減值（dB/km）常溫常溫40+70蘭纖蘭纖1310nm0.3280.3240.3301550nm0.1970.1960.201桔纖桔纖1310nm0.3240.3230.3281550nm0.1850.1860.192（4）滲水試驗(yàn)）滲水試驗(yàn) 光纜的滲水性能是管道蝶形光纜的重要性能指標(biāo)，該光纜和室光纜的滲水性能是管道蝶形光纜的重要性能指標(biāo)，該光纜和室外光纜一樣進(jìn)行全截面滲水性能試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多個(gè)試樣的反復(fù)試驗(yàn)，外光纜一樣進(jìn)行全截面滲水性能試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多個(gè)試樣的反復(fù)試驗(yàn)，全部通過(guò)了全部通過(guò)了1米水柱米水柱3米長(zhǎng)米長(zhǎng)24小時(shí)和小時(shí)和1米水柱米水柱1米長(zhǎng)米長(zhǎng)8小時(shí)滲水性能試小時(shí)滲水性能試驗(yàn)。說(shuō)明該光纜的防水設(shè)計(jì)合理，滿足客戶(hù)對(duì)光纜滲水性