كيف تعمل جميع الكابلات ذاتية الدعم العازلة في ظروف الرياح العاتية أو حمل الجليد؟

وفي مجال الاتصالات الحديثة، تعتمد موثوقية البنية التحتية في كثير من الأحيان على مدى قدرتها على تحمل التحديات البيئية. جميع الكابلات العازلة ذاتية الدعم (إي دي إس إس) تعتبر جزءًا مهمًا من شبكات الألياف الضوئية، خاصة عندما تكون التركيبات العلوية ضرورية. تم تصميم هذه الكابلات بدون مكونات معدنية، مما يجعلها مثالية للتركيب بالقرب من خطوط الطاقة ذات الجهد العالي وفي المناطق التي قد يؤثر فيها التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) على الأداء. ومع ذلك، فإن أحد الأسئلة الأكثر أهمية للمهندسين ومخططي الشبكات هو: كيف تعمل كابلات ADSS في ظل ظروف الرياح العاتية أو أحمال الجليد؟

1. فهم هيكل جميع الكابلات ذاتية الدعم العازلة

قبل استكشاف أدائها في الظروف القاسية، من المفيد أن نفهم ما الذي يجعل كابلات ADSS فريدة من نوعها. تتكون هذه الكابلات بالكامل من مواد غير معدنية، وتتضمن عادةً ما يلي:

• الألياف الضوئية المركزية والتي تحمل إشارات البيانات.
• أنبوب عازل الذي يوفر التوسيد والحماية للألياف.
• أعضاء القوة ، غالبًا ما تكون مصنوعة من خيوط الأراميد (مثل الكيفلار)، والتي تمنح الكابل قوة الشد وتسمح له بدعم وزنه عبر مسافات طويلة.
• السترات الخارجية ، عادة ما تكون مصنوعة من مادة البولي إيثيلين المقاومة للأشعة فوق البنفسجية أو مواد مماثلة، والتي تحمي من الرطوبة والتآكل وأشعة الشمس.

يسمح هذا التصميم "العازل بالكامل" لكابلات ADSS بأن تكون خفيفة الوزن، ومقاومة للتآكل، وخالية من التوصيل الكهربائي - وكلها ضرورية للنشر الجوي بالقرب من خطوط الكهرباء.

2. عوامل الإجهاد البيئي: حمل الرياح والجليد

في التركيبات الهوائية الخارجية، هناك اثنان من أشد الضغوط الميكانيكية التي تواجهها الكابلات ضغط الرياح و تراكم الجليد .

• ظروف الرياح العالية: عندما تهب رياح قوية عبر امتداد الكابل، فإنها تخلق قوى جانبية تتسبب في تأرجح الكابل أو اهتزازه أو تأرجحه. مع مرور الوقت، يمكن أن تؤدي هذه الحركة إلى إجهاد الكابل أو الأجهزة الداعمة له.
• شروط تحميل الجليد: في المناخات الباردة، يمكن أن يؤدي المطر المتجمد أو الرطوبة العالية إلى تكوين الجليد على سطح الكابل. يزيد وزن الجليد بشكل كبير من الحمل على الكابل ودعاماته، مما قد يؤدي إلى الترهل أو الضغط الميكانيكي أو حتى كسر الكابل إذا لم يتم حسابه بشكل صحيح.

يمكن أن يؤدي التأثير المشترك للرياح والجليد إلى تضخيم مستويات الإجهاد، حيث تطبق الرياح قوى ديناميكية بينما يزيد الجليد من الحمل الثابت. ولذلك، فإن قدرة كابلات ADSS على تحمل هذه الظروف المجمعة تعد أمرًا ضروريًا لنجاح تشغيلها على المدى الطويل.

3. العوامل التصميمية المؤثرة على أداء كابل ADSS

أ. قوة الشد وتصميم الامتداد

إحدى المزايا الرئيسية لكابلات ADSS هي نسبة قوة الشد العالية إلى الوزن، والتي يتم تحقيقها من خلال استخدام خيوط الأراميد. تقوم هذه الألياف الاصطناعية بتوزيع الضغط الميكانيكي بالتساوي على طول الكابل وتسمح له بالبقاء مستقرًا حتى تحت أحمال الجليد الثقيلة.
عادةً ما يقوم المهندسون بحساب الحد الأقصى المسموح به لطول المدى بناءً على ظروف الرياح والجليد المتوقعة في المنطقة. غالبًا ما يُنصح باستخدام مسافات أقصر في المناطق ذات الجليد الثقيل لتقليل التوتر وخطر حدوث عطل ميكانيكي.

ب. قطر الكابل والتشطيب السطحي

يؤثر القطر الخارجي ونعومة سطح الكابل بشكل مباشر على كمية الجليد المتراكم وكيفية تأثير الرياح عليه. يوفر الكابل ذو القطر الأصغر مساحة سطحية أقل لسحب الرياح وتراكم الجليد. تنطبق أيضًا بعض الشركات المصنعة الطلاءات منخفضة الاحتكاك أو مسعور التي تقلل من التصاق الجليد، مما يساعد على تقليل الوزن الزائد خلال ظروف الشتاء.

ج. مرونة المواد وتكوين السترة

تم تصميم الغلاف الخارجي لكابلات ADSS لمقاومة التشقق والتآكل في ظل درجات الحرارة المتقلبة. في مناطق الرياح الشديدة، يجب أن تمنع السترة أيضًا التآكل الناتج عن الاهتزاز أو الاتصال بالهياكل الداعمة. يعد تثبيت الأشعة فوق البنفسجية مهمًا بنفس القدر نظرًا لأن التعرض لأشعة الشمس على المدى الطويل يمكن أن يضعف المادة ويزيد من خطر التلف أثناء ظروف الضغط العالي.

4. الاهتزازات والتأثيرات الإيولية تحت حمل الرياح

أحد التحديات الدقيقة ولكن المهمة التي تواجهها كابلات ADSS في بيئات الرياح العالية هو الاهتزازات الإيولية - ظاهرة ناجمة عن رياح ثابتة ومنخفضة السرعة (عادة 3-25 ميل في الساعة). يمكن لهذه الرياح أن تولد تذبذبات صغيرة ومتكررة في الكابل، مما يؤدي إلى تلف الكلال على المدى الطويل في كل من الكابل وتركيباته.

للتخفيف من هذا التأثير، مخمدات الاهتزاز أو أجهزة التحكم في الاهتزاز الحلزوني يتم تثبيتها عادة بالقرب من نقاط المرفقات. يلعب الشد المناسب أثناء التثبيت أيضًا دورًا رئيسيًا في تقليل سعة الاهتزاز ومنع التآكل المبكر. في المناطق العاصفة بشكل خاص، يمكن للحماية ذات الطبقة المزدوجة أو تصميمات المشبك المتخصصة أن تزيد من تعزيز الاستقرار.

5. الأداء تحت ظروف تحميل الجليد

عندما يبدأ الجليد بالتراكم على كابل ADSS، تحدث عدة تغييرات:

• ال الوزن من الكابل يزيد بشكل كبير.
• ال حمل الشد على نقاط الربط يرتفع.
• ال تبلد في الزيادات في الكابل، مما قد يغير الخلوصات ويؤدي إلى إجهاد انحناء إضافي.

تم تصميم كابلات ADSS الحديثة للتعامل مع هذه المواقف من خلال القوة الميكانيكية والمرونة المحسنة. يضمن تعزيز خيوط الأراميد أنه حتى مع وزن الجليد الإضافي، تظل الألياف الضوئية محمية جيدًا وتستمر في إرسال الإشارات دون توهين.

في البيئات شديدة البرودة، مواد سترة مقاومة للبرد - غالبًا ما تكون مصنوعة من مادة البولي إيثيلين منخفضة الحرارة - وتستخدم لمنع الهشاشة والتشقق. استخدام هندسة الكابل المناسبة و أجهزة الدعم مصمم للمناطق المعرضة للجليد ويساعد على الحفاظ على الاستقرار حتى في ظل ظروف الجليد الشديدة.

6. ممارسات التثبيت لأداء الطقس السيئ

حتى كابل ADSS المصمم جيدًا يمكن أن يكون أداءه سيئًا إذا لم يتم تركيبه بشكل صحيح. ممارسات التثبيت لها تأثير مباشر على كيفية تفاعل الكابل مع الأحمال البيئية. وتشمل بعض الاعتبارات الرئيسية ما يلي:

• التوتر الصحيح: يساعد التأكد من أن الكابل ليس ضيقًا للغاية أو مرتخيًا جدًا على تحقيق التوازن في الأداء أثناء أحداث الرياح والجليد.
• أطوال النطاق المناسبة: يُنصح بالامتدادات الأقصر والدعم المتوسط في المناطق عالية المخاطر.
• اختيار الأجهزة: يساعد استخدام المشابك والدعامات ومخمدات الاهتزاز المقاومة للطقس على إطالة عمر الخدمة.
• تخطيط التخليص: إن التأكد من وجود مسافة كافية من خطوط الكهرباء والهياكل الأخرى يمنع التلامس أو التآكل أثناء حركة الكابل.

يعد الفحص الروتيني بعد الطقس القاسي ضروريًا أيضًا لاكتشاف الأضرار المحتملة قبل أن يؤدي إلى انقطاع الخدمة.

7. اختبارات ومعايير المقاومة البيئية

يتم اختبار كابلات ADSS في ظل ظروف موحدة لمحاكاة الأحمال البيئية في العالم الحقيقي. معايير الصناعة مثل إيك 60794 و إيي 1222 تحديد المتطلبات الميكانيكية والبيئية والكهربائية لهذه الكابلات.
قد تشمل الاختبارات ما يلي:

• اختبار حمل الشد تحت وزن الجليد المحاكى
• اختبار نفق الرياح للسلوك الديناميكي الهوائي
• ركوب الدراجات في درجة الحرارة لتقييم أداء السترة
• تقييم مقاومة الأشعة فوق البنفسجية والرطوبة

يضمن الامتثال لهذه المعايير أن كابلات ADSS قادرة على تحمل البيئات الخارجية الصعبة لعقود من الزمن.

8. تطبيقات العالم الحقيقي والموثوقية المثبتة

لقد أثبت استخدام جميع الكابلات ذاتية الدعم العازلة في المناطق ذات المناخات القاسية مرونتها. في البلدان الشمالية التي تشهد تساقط ثلوج كثيفة، تحافظ كابلات ADSS على الاتصال على الرغم من تراكم الجليد بسبب بنيتها خفيفة الوزن ولكنها قوية. وفي المناطق الساحلية والجبلية، تمنع تركيبتها غير المعدنية التآكل وتخفف من الأضرار الناجمة عن الملح أو الحطام الناتج عن الرياح.

غالبًا ما يختار مشغلو المرافق والاتصالات كابلات ADSS لها أنظمة اتصالات خطوط الكهرباء ، حيث تتكرر الرياح العاتية والجليد. إن قدرتها على الحفاظ على أداء بصري ثابت، حتى تحت الضغط الميكانيكي، تجعلها حلاً يمكن الاعتماد عليه للتركيبات الجوية.

9. الصيانة الوقائية والأداء طويل الأمد

في حين أن كابلات ADSS مصممة بحيث تتطلب الحد الأدنى من الصيانة، إلا أن التدابير الوقائية يمكن أن تزيد من طول عمرها:

• إجراء فحوصات بصرية منتظمة بعد العواصف
• مراقبة الترهل وقيم التوتر
• التحقق من وجود علامات تآكل السترة أو التعرض لخيوط الأراميد
• استبدال مخمدات الاهتزاز البالية أو أجهزة التعليق

مع الرعاية المناسبة، يمكن أن تعمل كابلات ADSS بشكل موثوق 25 إلى 30 سنة حتى في المناطق المعرضة للرياح والجليد.

الاستنتاج

تم تصميم جميع كابلات الدعم الذاتي العازلة لتحمل بعض الظروف البيئية الأكثر تحديًا التي تواجه تركيبات شبكات الألياف الضوئية. مزيجها من البناء خفيف الوزن، وقوة الشد العالية، والمواد غير الموصلة يسمح لها بالأداء الفعال في ظل ظروف حمل الرياح والجليد العالية.

على الرغم من أنه لا يمكن التخلص تمامًا من الضغوط البيئية، إلا أن الاختيار الدقيق لتصميم الكابلات وتقنيات التثبيت الدقيقة والالتزام بأفضل ممارسات الصيانة يمكن أن يضمن الأداء والموثوقية على المدى الطويل. سواء تم نشرها عبر الحقول المفتوحة أو التلال الجبلية أو ممرات الطاقة الساحلية، تستمر كابلات ADSS في إثبات أن الهندسة القوية والتصميم المدروس يجعل من الممكن تحقيق القوة والاستقرار في البيئات الصعبة.