Выбор метода прокладки кабеля и определение механических усилий

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Основные этапы строительства ВОЛС и линий связи с традиционными кабелями совпадают. Это позволяет использовать сложившуюся структуру строительных организаций связи: строительно-монтажное управление (СМУ) или передвижная механизированная колонна (ПМК) и входящие в их состав прорабские или мастерские участки. Силами этих участков выполняют такие основные работы по строительству, как разбивка трассы линии и определение мест установки НРП на местности в соответствии с проектом на строительство, доставка оборудования, кабеля и других материалов на трассу, испытание, прокладка и монтаж кабеля и оконечных устройств, проведение приемосдаточных испытаний. Отличия в организации, технологии строительства, монтажных работах и эксплуатации ВОЛС в значительной степени обусловливаются тем, что у ОК в отличие от электрических кабелей нет параметров, характеризующих состояние элементов кабельного сердечника и его защитных покровов (сопротивление изоляции, пробивное напряжение изоляции и герметичность оболочки). Отсутствие таких параметров в ОК требует изменений в порядке проведения приемосдаточных испытаний, а также в процессе дальнейшей эксплуатации ВОЛС. Ряд существенных отличий в проведении линейных работ на ВОЛС обусловлен также следующим своеобразием конструкции ОК:

- критичностью к растягивающим усилиям, малыми поперечными размерами и массой ОК;

- большими строительными длинами ОК;

- сравнительно большими величинами затухания сростков оптических волокон;

- невозможность содержания ОК под избыточным воздушным давлением;

- трудностями при организации служебной связи при строительстве ВОЛС с ОК без
металлических элементов;

- недостаточным развитием методов и отсутствием приборов для измерений и отыскания
мест повреждений на ОК.

Эти особенности ОК, обусловленные в известной мере недостаточным опытом их производства и прокладки, сказываются практически на всех этапах строительства и вызывают необходимость введения существенных изменений в практику строительства и эксплуатации ВОЛС. На первых этапах подготовки строительства ВОЛС, как правило, выполняют следующие работы: составляют проект производства работ (ППР); решают организационные вопросы взаимодействия строительной организации с представителями заказчика; проводят подготовку персонала к выполнению основных строительно-монтажных операций; проводят входной контроль ОК; решают задачи материально-технического снабжения будущего строительства. В состав работ входят: разбивка трассы; подготовка переходов на пересечениях трассы с дорогами, препятствиями и др. (прокладка трубопроводов с последующей протяжкой ОК); прокладка ОК в грунт кабелеукладчиком или разработка траншей (механизмами или вручную). Одновременно проводят сопутствующие работы по развозке ОК к месту прокладки и вывоз барабанов, подготовке котлованов для монтажа муфт, засыпке траншей, фиксации трассы проложенного кабеля, рекультивации земель, нарушенных при строительстве ВОЛС, и др. Способ прокладки ОК (бестраншейный или в заранее отрытую траншею) во многом зависит от местности, характера грунтов и определяется проектом и ППР на конкретное строительство.

a. Прокладка ОК кабелеукладчиком

Более производительным и прогрессивным является способ бестраншейной прокладки с помощью кабелеукладчиков. В этом случае ОК прокладывают непосредственно на дне узкой щели, прорезаемой в грунте ножом кабелеукладчика, снабженным кассетой для направления, подачи и укладки кабеля на заданную глубину залегания (0.9... 1.2 м). При этом кабель на пути от барабана до выхода из кабеле-направляющей кассеты подвергается различным механическим воздействиям, которые в зависимости от категории грунта, скоростных режимов прокладки, конструкции ОК и кабелеукладчика могут изменяться в значительных пределах, превышая в некоторых случаях предельно допустимое растягивающее усилие на ОК. Обработка расчетных данных показывает: для всех типов обычных кабелеукладчиков максимальная техническая скорость прокладки 3.3 км/ч не может быть реализована. натяжение ОК возрастает с увеличением строительной длины кабеля; с увеличением жесткости кабеля при прочих равных условиях натяжение ОК увеличивается; натяжение ОК также увеличивается с увеличением размера кабельного барабана. Эти закономерности должны учитываться при выборе режимов прокладки ОК различными типами кабелеукладчиков.

Критичность большинства ОК к растягивающим усилиям и большие строительные длины ОК предопределяют следующие особенности технологического процесса его прокладки: кабель должен выдерживать допустимый радиус изгиба на всем участке подачи — от барабана до укладки на дно щели; кассета кабелеукладчика должна быть разборной, чтобы позволять освобождать ОК без его разрезания при подходе к местам, где механизированная прокладка невозможна (например, под дорогами); необходимы приспособления, ограничивающие боковые давления на ОК при прокладке и исключающие засорение кассеты; должно быть обеспечено принудительное вращение барабана в момент начала движения кабелеукладчика. Эти требования на сегодняшний день реализованы в навесном кабелеукладчике с виброустановкой КНВ-1К, имеющем следующие технические данные:

Средняя скорость прокладки, км/ч, в режиме:

активном........................................................ 0.4

пассивном....................................................... 1.5

Глубина прокладки, м...................................... 0.9... 1.2

Масса барабана с ОК, кг................................... 4000

Количество обслуживающего персонала, чел.. 2

Ширина кассеты, см........................................... 12

Габаритные размеры, м:

длина............................................................... 9.2

ширина............................................................ 3.7

высота............................................................. 3.1

Наряду с этим имеется положительный опыт прокладки ОК и другими типами кабелеукладчиков при условии обеспечения выполнения вышеперечисленных требований. Это достигается дооборудованном традиционных кабелеукладчиков специальной кассетой со специальными направляющими роликами для обеспечения минимально допустимого радиуса изгиба ОК. Кабеленаправляющая кассета соединена с ножом через две шарнирные тяги, имеет криволинейную поверхность по всех длине и в точках выхода ОК, а также входной раструб с округлением по контуру, высота которого над уровнем грунта составляет не менее 800 мм. Кассета обеспечивает необходимый радиус изгиба, ОК проходит в ней, опираясь на ролики, выполненные попарно на балансирах, позволяющих перемещать ролики в направлении, перпендикулярном оси опирающегося на него ОК. Ролики размещены в кассете таким образом, что максимально уменьшают радиальное давление на ОК. Они ставятся в точках траектории ОК, где величина поперечных сил на ОК имеет большую величину. В кассете такой конструкции поперечные силы на входе и выходе примерно вдвое меньше по сравнению с кассетой, имеющей обычную конструкцию. Кабель в такую кассету поступает в ее верхнюю часть и, проходя по системе направляющих роликов, выходит в грунт из нижней части через направляющую трубу. При этом необходимо обеспечивать принудительную, но свободную, без рывков, размотку ОК с барабана и его подачу в кассету. Для избежания рывков при размотке необходимо устранить боковое соскальзывание барабана при помощи установки на оси барабана боковых зажимных втулок. Зазор между осью и центральным отверстием в барабане не должен превышать 2... 3 мм. Наряду с этими мероприятиями необходимо выбирать оптимальные скоростные режимы прокладки.

При прокладке больших строительных длин внутризоновых и магистральных ОК бестраншейным способом возникают определенные трудности из-за наличия пересечений на трассе. Известно несколько способов преодоления пересечений без разрезания ОК.

1-й способ. При подходе кабелеукладчика к трубопроводу ОК разматывают с барабана, выкладывают его «восьмеркой» и пропускают под препятствием (в заготовленную трубу) и затем снова наматывают на барабан и продолжают прокладку. При коротких длинах оставшийся ОК можно прокладывать с земли, не наматывая его снова на барабан.

2-й способ. При достижении кабелеукладчиком на трассе препятствия под последним отрывают котлован. Барабан с ОК. снимают с кабелеукладчика и, освободив ОК из разборной кассеты, устанавливают на козлы перед препятствием. Кабелеукладчик перегоняют за препятствие. Опускают нож с кассетой в котлован за препятствием и заправляют в кассету ОК, протянутый петлей под препятствием. Для предохранения кабеля от перегибов под препятствием устанавливают кабельное колено или ролики. При нескольких препятствиях эту операцию повторяют.

Для предохранения от повреждения ОК при его волочении по поверхности грунта по трассе устанавливают раскатные ролики. Кроме того, необходимо привлечение дополнительного персонала для ручной размотки ОК с барабана и вспомогательной подтяжки кабеля в середине трассы проходящего по поверхности ОК.

Рассчитаем величину натяжения:

, где Р = 320 - масса единицы длины кабеля;

– коэффициент трения ( для грунта 2 и 3 категорий);

– строительная длина ( из предыдущего пункта)

Кабель выдерживает предельную нагрузку 300 Н, натяжение при прокладке в грунт кабелеукладчиком не превышает нормы.

b. Особенности прокладки ОК в канализации

Волоконно-оптические линии связи, проходящие в черте населенных пунктов, как правило, прокладывают в телефонной канализации. Основу составляют трубы круглого сечения диаметром 100 мм — асбоцементные, бетонные или пластмассовые. Телефонную канализацию прокладывают на глубине 0, 4... 1, 5 м отдельными блоками, герметично состыкованными между собой. Через 80... 150 м по трассе телефонной канализации размещают смотровые устройства — телефонные колодцы. По стенкам колодцев имеются особые консоли, на которых укладывают кабели, а в местах стыка двух строительных длин — кабельные муфты.

Отличие технологии прокладки в телефонной канализации оптических и традиционных кабелей заключается в том, что усилие тяжения ОК при прокладке не должно превышать допустимого растягивающего усилия, а также не допускается кручение кабеля. При этом тяжение должно осуществляться одновременно за оболочку и армирующие элементы ОК.

Прокладка ОК в телефонной канализации производится, как правило, в свободные каналы диаметром 100 мм или в субканалы, образованные предварительно затянутыми в основной канал полиэтиленовыми трубами с внутренним диаметром 32 мм. Наиболее часто применяются трубы из полиэтилена низкого давления ПНД-32, изготавливаемые по ГОСТ 18599—83.В свободный канал диаметром 100 мм одновременно может быть затянуто три-четыре субканала.

c. Устройство переходов через реки, шоссейные и железные дороги

Чтобы не прекращать движения транспорта во время строительства кабельной линии, на пересечении трассы с шоссейными и железными дорогами кабели, как правило, укладывают в специально заложенные под проезжей частью трубы. Укладка труб, в основном асбоцементных или пластмассовых, обычно выполняется способом

горизонтального бурения грунта. Прокладываемые под железными дорогами асбоцементные трубы для повышения их изоляции предварительно покрываются горячим битумом. Число труб определяется проектом. Концы труб должны выходить не менее чем на 1 м от края кювета и лежать на глубине не менее 0.8 м от его дна.

Бурение грунта и затяжка труб осуществляются гидравлическим буром, бурильно-шнековой установкой или пневмопробойником. Процесс бурения состоит в следующем. С помощью гидравлического блока цилиндров и насоса высокого давления в грунт заталкивается стальная штанга, состоящая из отрезков длиной 1м, навинчиваемых друг на друга по мере продавливания.

Способы прокладки речных подводных кабелей зависят от характера реки, ширины, глубины ее, наличия судоходства, времени прокладки, массы кабеля и имеющихся в распоряжении технических средств для прокладки. Кабель может быть проложен с помощью кабелеукладчика или плавучих средств, а в зимнее время - со льда. На судоходных и сплавных реках при глубине до 8 м кабель заглубляется в дно реки не менее чем на 1 м, на несудоходных - на 0.7 м. В береговой части до места стыка с подземным подводный кабель углубляется на 1 м.

Кабелеукладчик обычного типа может применяться для прокладки кабелей через реки шириной до 200 м и глубиной до 8 м при скорости течения реки до 1.5 м/с. Для прокладки кабеля со сложным рельефом дна применяются специальные гидравлические кабелеукладчики. Перед прокладкой кабеля проверяют дно и выявляют возможные препятствия. Для этого либо кабелеукладчик проходит трассу вхолостую (без кабеля), либо протягивают якорь - кошку. Кабелеукладчик с кабелем ставят на одном берегу, а передвигающий его трактор на другом. С помощью троса трактор перетягивает кабелеукладчик с одного берега на другой, при этом кабель укладывается по дну реки. Если использование кабелеукладчиков невозможно, то применяют специальные водолазные средства.

Расчёт надёжности ВОЛС

Исходные данные:

Параметр
L₁, %
L₂, %
L₃, %

Таблица 11.1. Исходные данные

Среднестатистические значения интенсивности отказов λ ср и среднее время восстановления связи tв в различных районах:

Местность прокладки ОК	Европейская часть
, , 1/км*ч	, ч
В ненаселённых пунктах(поле)	1.85	4.85
В населённых пунктах	10.55	4.3
В канализации	7.4	4.15

Таблица 11.2. Значения интенсивности отказов λ ср и время восстановления связи tв в различных районах.

Расчёт потока отказов

Поток отказов рассчитывается по формуле:

L₁ = L * 0.6= 84.06 км

L₂ = L * 0.3 = 42.03 км

L₃ = L * 0.1 = 14.01 км

По результатам расчётов:

λ = 0.703 *10^-4

Расчёт наработки на отказ

Среднее время между отказами, оно же наработка на отказ, рассчитывается по формуле:

По результатам вычислений:

Т₀ = 1423 ч

12 3 Следующая ⇒