ما مدى مقاومة الكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء لتقلبات درجات الحرارة؟

الكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء ظهرت (ABMCs) كحل ثوري في شبكات الألياف الضوئية الحديثة. فهي توفر المرونة وقابلية التوسع وفعالية التكلفة في النشر، خاصة في البيئات الحضرية حيث المساحة محدودة. ومع ذلك، فإن هذا يشكل مصدر قلق بالغ للمهندسين ومخططي الشبكات والمشغلين كيف تعمل هذه الكابلات في ظل التغيرات في درجات الحرارة . يعد فهم المرونة الحرارية للكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء أمرًا ضروريًا لضمان موثوقية الشبكة على المدى الطويل وتجنب الأعطال المكلفة.

1. فهم الكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء

الكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء هي نوع من كابلات الألياف الضوئية المصممة لحمل الألياف الضوئية داخل قناة صغيرة مجوفة. على عكس كابلات الألياف التقليدية، حيث يتم دمج الألياف مباشرة داخل سترة واقية، تستخدم ABMCs أ نظام تركيب الألياف المنفوخة مما يسمح بإدخال الألياف أو استبدالها دون إزالة الكابل نفسه. تشمل المزايا الرئيسية ما يلي:

• الحد الأدنى من التعطيل أثناء ترقيات الشبكة
• كثافة ألياف عالية في القنوات الصغيرة
• سهولة التوسع المستقبلي دون أعمال حفر أو تركيب واسعة النطاق

ونظرًا لهذه الفوائد، يتم نشر ABMCs بشكل متزايد في مشاريع الاتصالات ومراكز البيانات وFTTH (الألياف إلى المنزل). ومع ذلك، فإن حجمها الصغير وتصميمها خفيف الوزن يعني ذلك يمكن أن تؤثر الضغوط الحرارية على أدائها بشكل مختلف عن كابلات الألياف التقليدية .

2. كيف تؤثر درجة الحرارة على كابلات الألياف الضوئية

يمكن أن تؤثر تقلبات درجات الحرارة على كابلات الألياف الضوئية بطرق متعددة:

1. التوسع المادي والانكماش :
   جميع مواد الكابلات تتوسع وتنكمش عندما تتغير درجات الحرارة. بالنسبة لكابلات الألياف، يشمل ذلك الغلاف والأنابيب العازلة والألياف نفسها. قد يؤدي التوسع أو الانكماش المفرط إلى الانحناء الدقيق، مما قد يزيد من توهين الإشارة.

2. الإجهاد الميكانيكي :
   قد تؤدي التغيرات السريعة في درجات الحرارة إلى حدوث ضغط بين طبقات الكابل. في الكابلات الصلبة أو سيئة التصميم، يمكن أن يؤدي هذا الضغط إلى التشقق أو التشوه.

3. أداء الإشارة :
   الألياف الضوئية حساسة للانحناء والإجهاد. قد يؤدي انكماش غلاف الكابل الناجم عن درجة الحرارة إلى ثني الألياف قليلاً، مما يؤدي إلى زيادة فقدان الإدخال.

4. تحديات التثبيت :
   يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المنخفضة للغاية إلى جعل الكابلات الصغيرة قاسية ويصعب نفخها عبر القنوات، في حين أن درجات الحرارة المرتفعة جدًا يمكن أن تجعلها ناعمة، مما يؤدي إلى تلف محتمل أثناء التثبيت.

3. تركيب المواد للكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء

تعتمد مقاومة درجات الحرارة لـ ABMCs بشكل كبير على تركيبتها المادية. تشمل المكونات الرئيسية ما يلي:

3.1. سترة خارجية

• عادة ما تكون مصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) أو دخان منخفض الهالوجين صفر (LSZH) مواد.
• يوفر HDPE مرونة ممتازة في الظروف الباردة، ويحتفظ بشكله عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى -40 درجة مئوية.
• غالبًا ما يستخدم LSZH في التطبيقات الداخلية، وهو قادر على تحمل درجات حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية دون أي تدهور.

3.2. أنبوب المنتجات الدقيقة

• تم تصميم الأنبوب المجوف الذي يتم نفخ الألياف بداخله الحفاظ على قطر داخلي ثابت حتى في ظل التغيرات في درجات الحرارة.
• معظم المنتجات الدقيقة مصنوعة من البولي ايثيلين أو البولي بروبيلين مع مثبتات للأشعة فوق البنفسجية للاستخدام في الهواء الطلق، قادرة على تحمل -30 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية بشكل روتيني، وفي بعض الحالات تصل إلى 85 درجة مئوية للبيئات عالية الحرارة.

3.3. الألياف الضوئية

• الألياف نفسها تعتمد على السيليكا، وهي مقاومة بطبيعتها لدرجات الحرارة القصوى.
• تم تصميم الطلاءات الواقية على الألياف (الأكريليت أو الطلاء المزدوج الطبقة) للحفاظ على المرونة ومنع الانحناء الدقيق في نطاق -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية.

4. الاختبارات المعملية والمعايير

يقوم مصنعو ABMCs بإجراء اختبارات صارمة لضمان مرونة درجة الحرارة:

• اختبارات الدراجات الحرارية : تتعرض الكابلات لدورات متكررة من درجات الحرارة العالية والمنخفضة لمحاكاة التقلبات الموسمية واليومية.

• الشيخوخة الحرارية : التعرض طويل الأمد لدرجات حرارة مرتفعة لتقييم تدهور المواد.

• اختبارات الانحناء البارد : يقوم بتقييم مرونة الكابل عند درجات الحرارة المنخفضة لضمان عدم كسر الألياف أثناء التثبيت أو التشغيل.

• الامتثال للمعايير :

  • IEC 60794: المعيار الدولي لكابلات الألياف الضوئية، بما في ذلك درجات الحرارة.
  • ITU-T G.657: مبادئ توجيهية للألياف غير الحساسة للانحناء، والتي تساعد في الحفاظ على الأداء تحت الضغط الحراري.

توفر هذه الاختبارات بيانات عن درجات حرارة التشغيل القصوى، والأداء المتوقع مع مرور الوقت، وهوامش الأمان للتركيب في المناخات القاسية.

5. مقاومة درجات الحرارة العملية لـ ABMCs

استنادًا إلى تصميم المواد والاختبارات المعملية، تتحمل الكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء عادةً ما يلي:

هذه النطاقات تجعل ABMCs مناسبة لـ:

• الشبكات الحضرية والضواحي الخارجية
• عمليات النشر الداخلية مع البيئات التي يتم التحكم في درجة حرارتها
• المناطق ذات التغيرات الموسمية الكبيرة

ومن المهم أن نلاحظ ذلك الظروف القاسية خارج هذه النطاقات - مثل حرارة الصحراء التي تزيد عن 90 درجة مئوية أو برودة القطب الشمالي أقل من -50 درجة مئوية - قد تتطلب كابلات مصممة خصيصًا.

6. اعتبارات التثبيت في البيئات ذات درجات الحرارة المتغيرة

حتى لو تم تصنيف الكابل لنطاقات درجات حرارة واسعة، تقنيات التثبيت تؤثر بشكل كبير على الأداء :

1. التكييف المسبق :

   • في الطقس شديد البرودة، قد تحتاج الكابلات إلى التسخين لتحسين مرونة النفخ.

2. اختيار القناة المناسبة :

   • تعمل المنتجات الدقيقة ذات التمدد الحراري المنخفض على تقليل الضغط على الكابلات أثناء تقلبات درجات الحرارة.

3. تعديلات ضغط النفخ :

   • قد يلزم تعديل ضغط الهواء أثناء التثبيت للتعويض عن التغيرات في صلابة المواد الناتجة عن درجة الحرارة.

4. تجنب التعرض لأشعة الشمس المباشرة أثناء التثبيت :

   • قد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أثناء التثبيت إلى تليين الغلاف مؤقتًا، مما يجعله عرضة للتشوه في حالة تطبيق شد مفرط.

7. الموثوقية على المدى الطويل في المناخات المتغيرة

تم تصميم الكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء من أجل امتصاص الإجهاد الحراري مع مرور الوقت دون تدهور كبير في الأداء. تساهم عدة عوامل في موثوقيتها على المدى الطويل:

• سترة مرنة وعازلة : تقليل الانحناء الدقيق حتى عندما يتمدد الكابل أو ينكمش.
• تصميم وحدات : يمكن استبدال الألياف الفردية دون إزعاج الكابل بأكمله، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل.
• مثبتات الأشعة فوق البنفسجية : الكابلات الصغيرة الخارجية تقاوم التدهور الحراري والأشعة فوق البنفسجية.
• انخفاض امتصاص الماء : يمنع الضرر الناتج عن دورات التجميد والذوبان، خاصة في البيئات الخارجية.

أظهرت الدراسات الميدانية أن ABMCs في المناطق ذات التغيرات في درجات الحرارة من -30 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية تحافظ على توهين منخفض للإشارة وتظهر الحد الأدنى من التآكل الجسدي على مدار عقد من التشغيل.

8. استراتيجيات التخفيف من درجات الحرارة القصوى

لعمليات النشر في المناخات القاسية:

1. المناخات الباردة (-40 درجة مئوية إلى -20 درجة مئوية) :

   • استخدم الكابلات ذات المرونة المحسنة في درجات الحرارة المنخفضة.
   • قم بتسخين المنتجات الدقيقة أو الكابلات مسبقًا قبل التثبيت.
   • تجنب الانحناءات الحادة لتقليل خطر تشقق الألياف.

2. المناخات الحارة (50 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية) :

   • اختر الكابلات ذات السترات المقاومة للحرارة العالية.
   • فكر في تظليل القنوات الخارجية لتقليل التسخين الشمسي.
   • مراقبة التمدد الحراري والضغط على الهياكل الداعمة.

3. التقلبات السريعة في درجات الحرارة :

   • قم بتنفيذ حلقات ارتخاء الكابل لامتصاص التمدد/الانكماش.
   • قم بفحص قطاعات الشبكة الخارجية بانتظام بحثًا عن علامات إجهاد المواد.

9. دراسات الحالة والأداء الميداني

دراسة الحالة 1: نشر FTTH في المناطق الحضرية

في مدينة أوروبية تنخفض فيها درجات الحرارة في الشتاء إلى -25 درجة مئوية وتصل درجات الحرارة القصوى في الصيف إلى 35 درجة مئوية، تم تركيب ABMCs في منتجات دقيقة موضوعة مسبقًا. بعد خمس سنوات:

• ظل أداء الألياف ثابتًا.
• لم تتم ملاحظة أي مشاكل في الانحناء الدقيق.
• تم امتصاص التمدد والانكماش بواسطة مرونة القناة والكابلات.

دراسة الحالة 2: العمود الفقري لمركز البيانات

قام مركز بيانات بتثبيت ABMCs في بيئات داخلية تتراوح من 18 درجة مئوية إلى 27 درجة مئوية يوميًا. وكانت تقلبات درجات الحرارة لا تأثير على جودة الإشارة، مما يدل على أن ABMCs تتعامل مع الاختلافات البسيطة في الأماكن المغلقة بسهولة.

10. الاستنتاج

عرض الكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء مقاومة ممتازة لتقلبات درجات الحرارة ، بشرط أن يتم تحديدها وتثبيتها بشكل صحيح. إن تصميمها المرن والمواد عالية الجودة والالتزام بالمعايير الدولية يسمح لها بالعمل بشكل موثوق عبر نطاق واسع من درجات الحرارة:

• سترات HDPE الخارجية: -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية
• سترات LSZH الداخلية: من 0 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية
• طلاءات الألياف: -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية

تشمل الاعتبارات الرئيسية لتحقيق أقصى قدر من المرونة في درجات الحرارة اختيار مجاري الهواء المناسبة، وتقنيات التركيب، واستراتيجيات التخفيف للظروف المناخية القاسية . باستخدام هذه التدابير، يمكن للكابلات الصغيرة المنفوخة بالهواء أن تحافظ على أداء طويل الأمد، مما يجعلها الخيار المفضل لشبكات الألياف الضوئية الحديثة التي تتطلب كلا من قابلية التوسع والمرونة البيئية .