Podrobný Popis
Proč optické vlákno na navíjecím bubnu?
Zakladač/reklamér v uhelném terminálu má výložník dlouhý 40–60 metrů, pojezdovou vzdálenost 500–1 000 metrů podél kolejnice skladu a motorizovaný navíjecí buben, který kabel odvíjí a navíjí při pohybu stroje. Navíjecí buben uchovává 500–1 000 metrů kabelu ve více vrstvách. Každý metr tohoto kabelu musí přenášet:
- Video CCTV z kamer na výložníku a strojovně do kabiny obsluhy a vzdálené řídicí místnosti
- Komunikaci PLC–PLC mezi palubním řídicím systémem stroje a centrálním řídicím systémem terminálu
- Ethernetová data pro terminálový operační systém (TOS) a monitorování stroje
- Bezpečnostní blokace — nouzové zastavení, detekci požáru, vyosení pásu — které musí fungovat bez přerušení
Optický navíjecí kabel řeší všechny tři problémy: žádné EMI, žádné zemní smyčky a nižší hmotnost na metr než ekvivalentní měděný datový kabel.
Volné trubičky z nerezové oceli vs. PBT — proč nerez pro navíjení
Volné trubičky, v nichž jsou uložena optická vlákna, musí odolávat tlakové síle více vrstev kabelu navinutého na buben. Navíjecí buben ukládá kabel ve vrstvách — 3, 5, 8 a více vrstev, v závislosti na průměru bubnu a délce kabelu. Spodní vrstva je vystavena tlakové síle všech vrstev nad sebou — potenciálně 500–1 000 N na 100 mm délky kabelu.
| Vlastnost | Volná trubička PBT | Volná trubička z nerezové oceli |
|---|---|---|
| Odolnost proti rozdrcení | 1 000 N/100 mm (typická) | 4 000 N/100 mm (typická) |
| Tepelná roztažnost | Vysoká (α ≈ 1,3 × 10⁻⁴/K) | Nízká (α ≈ 1,7 × 10⁻⁵/K) — sladěna s vláknem |
| Rozsah teplot | –40 °C až +70 °C | –50 °C až +85 °C |
| Bariéra proti vlhkosti | Závisí na gelové výplni | Kovová trubička = absolutní bariéra proti vlhkosti |
| Hmotnost | Lehčí | Těžší |
| Cena | Nižší | Vyšší (+30–50 % přirážka) |
| Odolnost proti hlodavcům | Náchylná | Odolná |
Pro vnitřní nebo lehké navíjení (krátký buben, málo vrstev, řízené prostředí) jsou volné trubičky PBT přijatelné. Pro venkovní těžké navíjení — zakladače/reklaméry, jeřáby STS, těžební zařízení — jsou volné trubičky z nerezové oceli standardní specifikací. Cenová přirážka je ospravedlněna odstraněním poruch rozdrcení trubiček, které by jinak vyžadovaly kompletní výměnu kabelu na stroji, jehož neplánovaný výpadek stojí 5 000–20 000 dolarů za hodinu.
Vodní blokování — tři vrstvy ochrany
Navíjecí kabel na venkovním stroji je vystaven dešti, sněhu, kondenzaci a příležitostnému ponoření. Voda vnikající do kabelu sleduje mezerní prostory mezi trubičkami a putuje podél délky kabelu. Když dosáhne vlákna, nastanou dvě věci:
- Vodíkové zatemnění: Voda reaguje s povrchem křemenného skleněného vlákna a vytváří absorpční píky hydroxylových iontů (OH⁻) při 1 383 nm, které zvyšují útlum
- Poškození zmrazováním a rozmrazováním: Voda, která zamrzne uvnitř kabelu, expanduje o ~9 %, což vytváří mechanické namáhání vláken a trubiček
- Vrstva 1 — Gel v trubičkách: Tixotropní gel vyplňuje prostor mezi vláknem a vnitřní stěnou každé nerezové trubičky. Gel je hydrofobní — odpuzuje vodu a brání jejímu kontaktu s vláknem. Zároveň maže pohyb vlákna při ohybu kabelu
- Vrstva 2 — Bobtnavá páska: Bobtnavá páska je šroubovicově ovinuta kolem sestavy nerezových trubiček. Pokud dojde k porušení vnějšího pláště a pancíře, voda kontaktuje pásku, která nabobtná a vytvoří gelovou zátku blokující podélnou migraci vody
- Vrstva 3 — Bobtnavé příze: Bobtnavé aramidové příze vyplňují mezery mezi trubičkami a pod pancéřovou vrstvou. Tyto příze poskytují dodatečné podélné vodní blokování a zároveň slouží jako prvky odolné proti tahu
Výroba optických navíjecích kabelů Yichi
- Svařování nerezových trubiček: Trubičky se tvarují z pásu nerezové oceli AISI 304, podélně svařují a protahují na výsledný průměr. Svar je průběžně testován vířivými proudy — jakákoliv vada svaru vyvolá automatické odmítnutí postižené délky trubičky
- Řízený přebytek délky vlákna (EFL): EFL se měří OTDR na každé trubičce před kabeláží. Cíl je 0,2–0,5 % — mírně vyšší než u trolejových optických kabelů (0,1–0,3 %), aby se vyhovělo většímu protažení kabelové konstrukce při navíjecím tahu
- Ověření krytí pancíře: Krytí ocelovým drátěným pancířem se měří opticky — minimálně 90 % krytí nad vnitřním pláštěm. Mezery v krytí pancíře vytvářejí slabá místa, kde je vnitřní plášť vystaven mechanickému poškození
- Testování útlumu před a po kabeláži: Vlákna se testují na útlum před kabeláží (holé vlákno), po zatrubení (vlákna v trubičkách) a po finálním opláštění (hotový kabel). Jakýkoliv nárůst větší než 0,05 dB/km v jakékoli fázi je vyšetřován — ukazuje na výrobní problém (nadměrné napětí, těsný ohyb, rozdrcená trubička), který musí být opraven