Автореферат (Исследование оптических кабелей в условиях тропического климата)

На правах рукописиМАУНГ ЭЙИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХТРОПИЧЕСКОГО КЛИМАТАСпециальность 05.09.02 – Электротехнические материалы и изделияАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2016Работа выполнена на кафедре физики и технологии электротехническихматериалов и компонентов ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ»Научный руководитель:Боев Михаил Андреевичдоктор технических наук, профессор,профессор кафедры «физики и технологииэлектротехническихматериаловикомпонентов» ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ»ОфициальныеЛарин Юрий Тимофеевичоппоненты:доктор технических наук,заведующий отделом ОАО «ВНИИКП»Микилев Александр Иосифовичкандидат физико-математических наукдиректор по маркетингу Российского филиалаОФС ФайтелВедущая организация:Всероссийский электротехнический институт им.В.И. Ленина (г.

Москва)Защита диссертации состоится « 09 » июня 2016 г. в 15 часов 30 мин. назаседании диссертационного совета Д 212.157.19 при ФГБОУ ВО НИУ«МЭИ» по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 13, корпус Е,аудитория Е-205.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ».Автореферат разослан _____ апреля 2016 г.Ученый секретарь диссертационного советаД 212.157.19 к.т.н., доцентБоровкова А.М.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследованияОсновными каналами передачи информации в настоящее времяявляются кабели связи.

В последнее время созданы оптические кабели, вкоторых информация в виде инфракрасных импульсов передается постеклянным волокнам. Надежность оптических кабелей определяется какконструкцией кабеля, так и условиями эксплуатации. Учитывая, чтоприменение оптических кабелей в Республике Союз Мьянмы тольконачинается, исследование возможности их длительной эксплуатации втропическом климате является актуальным.К основным климатическим факторам окружающей среды относятся:температура, влажность и солнечная радиация.

В условиях тропическогоклимата уровень воздействия этих факторов значительно отличается отумеренногоклимата,чтоприводиткускоренному,необратимомуухудшению эксплуатационных свойств оптических кабелей. Исследованиювлияния факторов тропического климата на электрические и механическиесвойства кабельных изделий посвящены работы российских ученыхЯманова С. А., Сажина Б.

С., Тареева Б. М., Ерухимовича С. З. и других,надежность работы оптических кабелей исследовали Гроднев И. И.,Портнов Э. Л., Ларин Ю. Т. и другие.Под воздействием окружающей среды протекает процесс старения,которомунаиболееподверженыполимерныеэлементыкабелей:наружная оболочка и другие защитные покрытия. В результатестарения происходит изменение механических свойств полимеров,которые становятся жесткими и менее прочными.

Потеря эластичностиполимеровприводитпоявляютсяспособствуетирастуткрастрескиваниютрещины.повышениеиоболочки,Ускорениюрезкиеперепадывпроцессарезультатестарениятемпературы.Взависимости от способа прокладки некоторые конструкции кабелейподвергаются постоянной механической нагрузке, что также влияет на3скорость старения.Повышенная влажность окружающей среды также способствуетстарениюполимерныхматериалов.Крометого,сорбцияводыматериалом изоляции и внешней оболочки приводит к проникновениювлаги во внутренний объем кабельного изделия.

Проникающая внутрьвлага отрицательно воздействует на оптическое волокно кабелей связи.Солнечная радиация является существенным фактором старения длякабелей, работающих на открытом воздухе. Под воздействием солнечнойрадиации ускоряется процесс старения полимерной оболочки кабеля, наповерхности кабелей в материале оболочки происходят структурныеизменения, приводящие к снижению механической прочности.Ранее проводимые исследования воздействия тропического климатана свойства кабельных изделий базировались, в основном, на результатахнатурных испытаниях. Учитывая длительность и трудоемкость такихисследований, в данной работе натурные испытания использованы лишьдля подтверждения теоретических моделей и результатов ускоренныхиспытаний.Цель и задачи работыЦелью работы является исследование изменения свойств подвесных исамонесущих оптических кабелей, предназначенных для эксплуатации вусловиях тропического климата, путем проведения как ускоренных, так инатурных испытаний.Для достижения поставленной цели необходимо былорешитьследующие задачи:1.

Определить перспективу и основные типы применяемых в РеспубликеСоюз Мьянмы оптических кабелей.2. Выявить основные факторы, влияющие на свойства оптическихкабелей в процессе длительной эксплуатации.3. Моделировать процессы, протекающие при старении подвесных исамонесущих оптических кабелей.44. Провести экспериментальные исследования по подтверждениювыбранныхмоделейиопределениючисленныхзначенийпараметров для конкретных типов кабелей.5.

Провести оценку срока службыподвесных и самонесущихоптических кабелей в условиях тропического климата.Научная новизна работыВпервые в процессе экспериментального исследования в натурныхусловиях подвесных и самонесущих оптических кабелей установлено, чтоосновным параметром, характеризующим динамику развития процессастарения кабеля, является стрела провиса.Теоретический анализ кинетики изменения стрелы провиса позволилвпервые разработать две математические модели, описывающие влияниевремени старения и температуры.

Получены значения коэффициентоврегрессии для этих моделей применительно к конкретным типам подвесныхи самонесущих оптических кабелей.Предложен метод ускоренных испытаний для оценки долговечностиподвесных и самонесущих оптических кабелей, основанный на результатахмеханических испытаний на растяжение кабелей и кинетике изменениястрелы провиса. Сделана оценка долговечности кабеля предложеннымметодом.Практическая значимость исследованияРезультаты диссертационной работы использованы в производствеподвесных и самонесущих оптических кабелей. Полученные в ходеэкспериментальных и теоретических исследований данные проходилипроверку на вновь разрабатываемых и модернизируемых конструкцияхкабелей серийно изготавливаемых на предприятии ООО "Еврокабель 1".Положительные результаты исследования внедрены в производство.Методология и методы исследованияВ работе использован полученный автором опыт по конструированиюи расчету подвесных и самонесущих оптических кабелей.

В процессе5решенияпоставленныхзадачвработеширокоиспользованыэкспериментальные и математические методы исследования, компьютерныетехнологии и программные средства. Исследования осуществлялись нареально сконструированных и изготовленных образцах кабелей. Натурныеиспытания кабелей проводились на испытательной площадке предприятияООО "Еврокабель 1". Ускоренное старение под действием внешнихмеханическихвоздействийпроизводилосьспомощьюспециальногоиспытательного оборудования. При проведении расчетов использовалисовременный математический аппарат и программные комплексы MicrosoftExcel, Mathcad и другие.Научные положения, выносимые на защиту1.

Результаты исследования по влиянию длительной экспозиции итемпературы на свойства подвесных и самонесущих оптическихкабелей.2. Результаты исследования воздействия механической нагрузки насвойства подвесных и самонесущих оптических кабелей.3. Математические модели процессов изменения стрелы провисаподвесныхисамонесущихоптическихкабелейвпроцесседлительной эксплуатации.4. Метод ускоренных испытаний для определения долговечностикабелей.Личный вклад автораАвтору диссертационной работы принадлежит анализ состояния иизучение тенденций применения подвесных и самонесущих оптическихкабелей связи в Республике Союз Мьянмы, выбор объектов исследования ипроведение основных испытаний опытных образцов оптических кабелей.Результаты испытаний, их математическая обработка, построение моделей иформулирование методов, изложенных в диссертации, получены и личноавтором.Таким образом, вклад автора является определяющим и заключается в6непосредственном участии во всех этапах исследования: от постановки задач,их экспериментальной, теоретической и практической реализации дообсуждения результатов в научных публикациях и докладах, их внедрения впроизводство.Степень достоверности и апробация результатов работыРезультатытеоретическихиэкспериментальныхисследованийполучены с использованием современного математического аппарата ивычислительной техники, а также новейшего испытательного оборудования,прошедшего поверку/аттестацию.Научные результаты и основные положения диссертационной работыдоложены и обсуждены на следующих конференциях: 20-я, 21-я и 22-яМеждународная научно-техническая конференция студентов и аспирантов.«Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2014 г., 2015г.

и2016г.);15-ямеждународнаяконференция«Электромеханика,электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Крым,Алушта, 2014 г.)ПубликацииПо теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, втом числе 3 статьи в рецензируемых научных журналах из Перечня ВАКМинистерства образования и науки России и 4 тезисов докладов в сборникахтрудов международных научных конференций.Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит извведения, четырѐх глав, заключения, списка использованной литературы из138 наименований и содержит 82 страницы машинописного текста, 38рисунков, 29 формул и 12 таблиц.7ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВовведенииобоснованаактуальностьтемыисследования,сформулирована цель и основные задачи исследования, приведеныосновные положения, выносимые на защиту, сформулирована научнаяновизна, практическая ценность и реализация результатов работы.В первой главе рассмотрены особенности климата и тенденции вразвитии связи в Республике Союз Мьянма.

Показано, что тропическийклиматРеспубликиСоюзМьянмахарактеризуетсясреднегодовойтемпературой 18 оС при этом максимальная температура достигает 45 оС.Интенсивность солнечного среднесуточного облучения в течение года надтерриторией Республики Союз Мьянма колеблется в диапазоне 3,30÷6,49кВт·ч/м2. Относительная влажность обычно составляет от 34 % (комфортной)до 80 % в течение года, редко достигает экстремальных значений 23 %(сухой) и 100 % (очень влажный).Анализ тенденций в развитии связи показал, что преимущественноприменение в Республике Союз Мьянма находят подвесные и самонесущиеоптические кабели.