GYXTS束管铠装特种光缆产品的设计与创新应用

作  者：王江山 张桂林 周双双 王杨 丛晓红

公  司：宏安集团有限公司

摘要：束管铠装光缆作为一种特殊场合应用光缆，它对于环境要求、性能要求、拉力要求不同于传统的室外光缆，主要是用于铁路、隧道居多，发展前景广阔；本文主要介绍的GYXTS束管紧套铠装型号36芯结构的铠装光缆产品的设计过程、产品质量的稳定性以及工艺实施，并对产品的机械性能进行验证，以期达到良好的性能指标且满足客户需求。

关键词：紧套光缆；铠装；机械性能性能   

一、 引言

针对当前5G光纤光缆新市场背景下的网络发展，在新时代和一带一路的带领下，我们的通信保障就显得至关重要，尤其是对于管道、直埋、架空等常规敷设方式的省干、本地主干及接入光缆，通信传输的要求非常高，不仅要考虑传输速率、传输质量，同时也要考虑不同境下的力学性能的要求，针对市场形势的发展，束管铠装光缆的小型化需求也逐渐增大，其工艺的控制也将成为生产过程中的重要研究指标；这就要求光缆产品从结构、性能、应用等方面不断突破现有的技术瓶颈，完全实现5G网络下的超稳定运行和传输，提供强有力的信息传输能力，完成5G完全商用的整体规划目标。

二、GYXTS束管铠装光缆产品的结构设计与特点

光缆的结构设计参照YD/T 769-2018《通信用中心管填充式室外光缆》，采用G652D单模光纤，微束管的设计采用单管12芯，外径1.4mm，其中微束管内无任何填充，松套管尺寸设计为4.2mm，采用的是一种大管套小管的结构方式，外部加入钢丝铠装并绕包阻水带和钢带铠装，利用双铠装设计提升产品抗冲击力，护套料使用中密度聚乙烯料，主要产品设计图详见下图：

图1   GYXTS-36B1.3 束管铠装光缆

GYTY-8B1.3产品结构设计尺寸参数详见下表：

表1  GYXTS-36B1.3产品结构设计尺寸参数

传统的套管内部直接加入光纤和纤膏，保证套管圆整，改进后套管内直接加入微束管，然后套管内充入纤膏，保证套管圆整度，该设计在一定程度上提升了光纤的保护层，抗冲击性能明显增强；

1.GYXTS束管铠装光缆产品的结构设计特点

（1）采用微束管代替光纤直接护套的方式，可有效增加光纤的保护作用，提升抗冲击；

（2）采用钢丝铠装和钢带铠装的双铠装设计，大大提升了抗拉和抗压性能，并能有效解决鼠咬问题；

（3）光纤外采用5层防护设计，大大降低了光纤受力的风险；

（4）该结构设计成大管套小管的方式，在同样芯数下相比于层绞结构尺寸小，重量轻；

（5）外护材料使用LSZH，具有一定的阻燃性能。

三、GYXTS束管铠装光缆产品设计生产过程中的工艺控制难点

1.光纤的选型

我们在光纤的选用上，一般情况下使用G652D类型的光纤即可， 光纤在选用的时候，建议进行应力筛选，选用承受应力较大的光纤能够在很大程度上避免受力引起的光纤损耗。

2.套塑工序的工艺控制

套管的控制难点主要在于控制圆整度以及紧套与套管内壁的粘连，正常套管的生产在高速运行的过程中光纤带动油膏产生一定的压力，使套管相对圆整；加入微束管后，纤膏的加入量要根据管径重新调整，并且要适当降低挤出机的温度，避免套管内壁与微束管粘连，我们采取的措施是将挤出温度控制在220-240℃，保证挤出稳定，外观光滑；另外，在套管生产过程中，生产速度不宜过快，否则充油跟不上，外观不良，建议速度在30-50m/min，在充油运行过程中，纤针的底部需要堵住，因为没有了光纤的高速带动，纤膏会回流，为了避免此类问题，建议对纤针底部做密封处理，防止纤膏回流；如果要保证比较合理的生产效率和稳定性，建议充油方式改为气吹的方式进行改造，气吹的方式可以提供较大的压力，而且生产速度可以提升到100-150m/min，也能够充分保证管内的填充饱满度，从而使套管圆整度符合技术工艺要求。

3.铠装工序的工艺控制

钢丝铠装节距控制：

钢丝铠装的生产，控制难点主要是小节距的控制以及钢丝之间的缝隙的大小；节距的控制主要是为了满足客户所需要的1500N的短期拉力以及600N的长期拉力要求，该结构铠装生产过程中档位的转速保持在48.1rpm/min，档位对应3挡，此时节距保持在220-230之间，绞合缝隙几乎没有，也没有乱层，整体状态良好；此时生产速度在5-8m/min左右，牵引转速为191.25rpm/min，绞笼转速在430.31rpm/min，铠装钢丝绞合头实物图如下图：                                   

图3  铠装钢丝绞合实物图

四、产品的主要性能指标

1.光缆的性能指标要求以及相关试验测试数据

以下为相关测试实验数据：

GYXTS型号成品测试衰减数据详见下表2：

表2 成品测试衰减数据

通过以上试验测试数据可以看出，该产品在性能方面的稳定性比较优异，传输稳定，传输距离远等优势。

机械性能拉伸实验：

拉伸试验由客户提供的试验指标要求，同时也考虑到该产品需要用到隧道敷设环境中使用，所以对于抗拉力的要求尤为重要，针对客户的需求，我们也对产品的拉伸力进行不断的工艺改进，最终能满足客户所需要的拉力指标，拉伸实验图像详见下图：

图4  光纤附加衰减变化图像

在图4中，左边部分代表附加衰减，下边数值部分代表拉力值；曲线代表接入的12根光纤的附加衰减。

图5  拉伸应变变化率图像

在图5中，左边部分代表应变，下边部分代表拉力值；上方的曲线代表光缆应变，下方曲线代表12根光纤的应变曲线；

压扁试验：

加载时间：1分钟。

表3 光缆允许侧压力表

图6  压扁附加衰减图像

通过以上实验得出结论，该产品具备优异的拉伸和压扁性能，完全具备在管道、直埋和架空等复杂环境下使用的要求。

五、结语

目前光缆市场的需求将随着5G市场的发展而不断的扩充，同时随着近几年管道、直埋、架空等需求的不断更新迭代，光通信的需求也随之越来越大，此时常规光缆无法满足特殊环境下的光学性能、力学性能，这就对铠装光缆的性能提出了更高的要求，就要满足传输性能的稳定，也要能够适应复杂环境下的各种拉力影响，从而保证用户能够安心的使用网络，针对这一市场大环境下的发展，我们对铠装光缆的性能指标在不断的创新和完善，力求对客户和最终用户的双重负责，提供更好的产品，为中国的5G通信网络助力。

参考文献

[1]YD/T 769-2018 《通信用中心束管填充式室外光缆》.

[2]陈炳炎，光纤光缆的设计和制造[M].浙江：浙江大学出版社，2016.

[3]GB/T 29199-2012 《光缆防鼠性能测试方法》-方法B咬合力测试方法.

[4]GB/T 7424.21-2021 光缆总规范 第21部分：光缆基本试验方法 机械性能试验方法；