ملخص: تتزايد باستمرار مزايا كابلات الألياف الضوئية، مما يجعل استخدامها في مجال الاتصالات يتوسع باستمرار. ولمواكبة مختلف البيئات، تُضاف عادةً مواد التعزيز المناسبة في عملية تصميم كابلات الألياف الضوئية لتلبية مختلف الاحتياجات. تُقدم هذه الورقة البحثية بشكل رئيسي مزايا خيوط الألياف الزجاجية (أي خيوط الألياف الزجاجية) كمقوٍّ لكابلات الألياف الضوئية، وتُقدم بإيجاز هيكل وأداء كابلات الألياف الضوئية المُقوّاة بخيوط الألياف الزجاجية، وتُحلل بإيجاز صعوبات استخدامها.
الكلمات المفتاحية: التعزيز، خيوط الألياف الزجاجية
1. وصف الخلفية
يُعدّ ظهور وتطور اتصالات الألياف الضوئية ثورةً هامةً في تاريخ الاتصالات، إذ غيّرت هذه الاتصالات طريقة الاتصال التقليدية، متيحةً التواصل بسرعاتٍ عاليةٍ وسعةٍ عاليةٍ دون أي تداخلٍ مغناطيسي. ومع التطور المستمر لكابلات الألياف الضوئية وتكنولوجيا الاتصالات، شهدت هذه التقنية تطورًا كبيرًا، مما جعل استخدام كابلات الألياف الضوئية في مجال الاتصالات يتوسع باستمرار. في الوقت الحاضر، تشهد كابلات الألياف الضوئية تطورًا سريعًا وتطبيقاتٍ واسعةً في مختلف مجالات الاتصالات السلكية، وأصبحت وسيلة الاتصال الرئيسية في عصرنا الحديث، مما يؤثر على الحياة الاجتماعية بشكلٍ أعمق.
2. تطبيق معظم وأنواع التعزيزات
للتكيف مع البيئات المختلفة، عادةً ما تتم إضافة التعزيزات المقابلة في عملية تصميم الكابل أو يتم تغيير هيكل الكابل لتلبية الاحتياجات المختلفة. يمكن تقسيم تعزيز كابل الألياف الضوئية إلى تعزيزات معدنية وتقويات غير معدنية، وأجزاء التعزيز المعدنية الرئيسية هي أحجام مختلفة من الأسلاك الفولاذية وشريط الألومنيوم وما إلى ذلك، وأجزاء التعزيز غير المعدنية هي بشكل رئيسي FRP و KFRP وشريط مقاوم للماء والأراميد وخيوط الربط وخيوط الألياف الزجاجية وما إلى ذلك. نظرًا للصلابة العالية وقوة التعزيز المعدني، فإنه يستخدم بشكل رئيسي في بيئة البناء والاستخدام ذات المتطلبات العالية للتوتر المحوري، مثل وضع الأنابيب العلوية في الهواء الطلق والدفن المباشر وغيرها من المناسبات. أجزاء التعزيز غير المعدنية نظرًا للتنوع الواسع، فإن الدور الذي تلعبه مختلف. نظرًا لأن التعزيز غير المعدني ناعم نسبيًا وقوة الشد أصغر من التعزيز المعدني، فيمكن استخدامه في الداخل أو في المباني أو بين الطوابق أو متصل بكابلات الألياف الضوئية المقواة بالمعادن عند وجود حاجة خاصة. في بعض البيئات الخاصة، كالبيئة المعرضة للقوارض المذكورة أعلاه، يلزم استخدام تعزيزات خاصة لتلبية الضغوط المحورية والجانبية المطلوبة، بالإضافة إلى مزايا إضافية، مثل مقاومة القوارض. تُقدم هذه الورقة البحثية استخدام خيوط الألياف الزجاجية كتعزيز في كابلات سحب الترددات الراديوية، وكابل الفراشة الأنبوبي، والكابلات المقاومة للقوارض.
3. خيوط الألياف الزجاجية ومزاياها
الألياف الزجاجية نوع جديد من المواد الهندسية، تتميز بخصائص ممتازة في مقاومة الاحتراق والتآكل، ودرجات الحرارة العالية، وامتصاص الرطوبة، والاستطالة، وغيرها من الخصائص الكهربائية والميكانيكية والكيميائية والبصرية، مما يجعلها مستخدمة على نطاق واسع في مختلف الصناعات. يُقسم خيوط الألياف الزجاجية إلى نوعين: خيوط غير ملتوية وخيوط ملتوية، تُستخدم عادةً في تصنيع كابلات الألياف الضوئية.
يعتبر خيوط الألياف الزجاجية بمثابة تعزيز لكابل الألياف الضوئية، وله المزايا التالية:
(1) في متطلبات قوة الشد المناسبة، بدلاً من الأراميد، تُشكل عناصر شد كابلات الألياف الضوئية، وهي اقتصادية ومجدية. الأراميد ألياف صناعية جديدة عالية التقنية، تتميز بمزايا القوة الفائقة، ومعامل المرونة العالي، ومقاومة درجات الحرارة العالية. كان سعر الأراميد مرتفعًا، مما أثر بشكل مباشر على تكلفة كابلات الألياف الضوئية. يبلغ سعر خيوط الألياف الزجاجية حوالي 1/20 من سعر الأراميد، ولا تختلف مؤشرات الأداء الأخرى كثيرًا عن الأراميد، لذا يمكن استخدام خيوط الألياف الزجاجية كبديل للأراميد، مما يوفر استهلاكًا اقتصاديًا أفضل. يوضح الجدول أدناه مقارنة الأداء بين خيوط الأراميد والألياف الزجاجية.
جدول مقارنة بين أداء خيوط الألياف الأراميدية والألياف الزجاجية
(2) خيوط الألياف الزجاجية غير سامة وغير ضارة، وغير قابلة للاشتعال، ومقاومة للتآكل، ومقاومة لدرجات الحرارة العالية، واستطالة منخفضة، ومستقرة كيميائيًا، وتلبي متطلبات أداء الكابلات البصرية مثل RoHS. كما تتميز بمقاومة أفضل للتآكل والتآكل، والحفاظ على الحرارة، وخصائص عزل حراري. هذا يضمن عمل كابل الألياف البصرية بشكل طبيعي في درجات الحرارة العالية والمنخفضة، والتكيف مع البيئات القاسية. خصائص العزل هذه تجعل كابل الألياف البصرية مقاومًا للصواعق والتداخلات الكهرومغناطيسية الأخرى، ويمكن استخدامه على نطاق واسع في كابلات الألياف البصرية العازلة بالكامل.
(3) يمكن لكابل الألياف الضوئية المملوء بخيوط الألياف الزجاجية أن يجعل هيكل الكابل مضغوطًا ويزيد من قوة الشد والضغط للكابل.
(4) يُعدّ خيط الألياف الزجاجية العازل للماء من أفضل الطرق لحجب الماء في كابلات الألياف الضوئية. يتفوق خيط الألياف الزجاجية العازل للماء على خيط الأراميد العازل للماء، الذي يتمتع بمعدل امتصاص تورم يبلغ 160%، بينما يبلغ معدل امتصاص تورم خيط الألياف الزجاجية العازل للماء 200%. مع زيادة كمية خيط الألياف الزجاجية، يكون تأثير حجب الماء أكثر وضوحًا. إنه هيكل جاف مانع للماء، ولا حاجة لمسح معجون الزيت أثناء عملية التوصيل، مما يجعله أكثر ملاءمة للبناء وأكثر امتثالًا للمتطلبات البيئية.
(5) يتميز غزل الألياف الزجاجية، كهيكل تقوية لكابل الألياف الضوئية، بمرونة جيدة، مما يُغني عن عيوب كابل الألياف الضوئية الذي يصعب ثنيه بسبب التعزيز، مما يوفر راحةً في جميع جوانب الإنتاج والتركيب. كما أن له تأثيرًا ضئيلًا على أداء ثني كابل الألياف الضوئية، حيث يصل نصف قطر الانحناء إلى 10 أضعاف القطر الخارجي للكابل، وهو أكثر ملاءمةً لبيئات التركيب المعقدة.
(6) كثافة خيوط الألياف الزجاجية هي 2.5 جرام / سم 3، كابل الألياف الضوئية مع خيوط الألياف الزجاجية كتعزيز خفيف الوزن، مما يقلل من تكاليف النقل.
(7) يتميز غزل الألياف الزجاجية أيضًا بمقاومة جيدة للقوارض. في العديد من الحقول والمناطق الجبلية في الصين، تُعدّ النباتات بيئة مثالية لعيش القوارض، كما أن الرائحة المميزة للغلاف البلاستيكي لكابل الألياف الضوئية تجذب القوارض بسهولة، مما يُؤدي إلى لدغات القوارض في بعض الأحيان، مما يؤثر سلبًا على جودة الاتصال، وفي الحالات الخطيرة، قد يؤدي ذلك إلى انقطاع شبكة الاتصالات الرئيسية، مُسببًا خسائر فادحة للمجتمع. يُقارن الجدول التالي مزايا وعيوب طرق الحماية التقليدية من القوارض، وخصائص الحماية من القوارض باستخدام غزل الألياف الزجاجية.
6. الخاتمة
باختصار، لا يتمتع خيوط الألياف الزجاجية بالأداء الممتاز فحسب، بل يتميز أيضًا بالسعر المنخفض، مما يجعله من المؤكد أنه سيصبح تقوية كابل الألياف الضوئية المستخدمة على نطاق واسع، مما يقلل من تكلفة إنتاج مصنعي كابل الألياف الضوئية، ويلبي بشكل أفضل الاحتياجات المختلفة للعملاء المحليين والأجانب.
وقت النشر: 9 يوليو 2022