مصممة خصيصاً للمحيطات: التصميم الهيكلي لكابلات الألياف الضوئية البحرية

صُممت كابلات الألياف الضوئية البحرية خصيصًا للبيئات البحرية، لتوفير نقل بيانات مستقر وموثوق. ولا تقتصر استخداماتها على الاتصالات الداخلية للسفن فحسب، بل تُستخدم أيضًا على نطاق واسع في الاتصالات عبر المحيطات ونقل البيانات لمنصات النفط والغاز البحرية، ما يجعلها عنصرًا أساسيًا في أنظمة الاتصالات البحرية الحديثة. ولضمان استقرار العمليات البحرية، صُممت كابلات الألياف الضوئية البحرية لتكون مقاومة للماء والضغط والتآكل، بالإضافة إلى كونها متينة ميكانيكيًا ومرنة للغاية.

يتكون هيكل كابلات الألياف الضوئية البحرية عمومًا من وحدة ألياف، وغلاف، وطبقة حماية، وغلاف خارجي. في التصاميم أو التطبيقات الخاصة، قد تُستغنى عن طبقة الحماية في كابلات الألياف الضوئية البحرية، ويُستخدم بدلاً منها مواد أكثر مقاومة للتآكل أو أغلفة خارجية خاصة. إضافةً إلى ذلك، وللتكيف مع البيئات المختلفة، قد تتضمن كابلات الألياف الضوئية البحرية طبقات مقاومة للحريق، وعناصر مركزية/معززة، وعناصر إضافية مانعة لتسرب الماء.

(1) وحدة الألياف الضوئية

وحدة الألياف هي المكون الأساسي لكابلات الألياف الضوئية البحرية، وتحتوي على ليف ضوئي واحد أو أكثر.
تُشكّل الألياف الضوئية الجزء الأساسي من الكابل، وتتألف عادةً من لبّ وغلاف وطبقة خارجية، ضمن بنية دائرية متحدة المركز. اللبّ، المصنوع من السيليكا عالية النقاء، مسؤول عن نقل الإشارات الضوئية. أما الغلاف، المصنوع أيضاً من السيليكا عالية النقاء، فيُحيط باللبّ، موفراً سطحاً عاكساً وعزلاً ضوئياً، فضلاً عن الحماية الميكانيكية. والطبقة الخارجية، وهي الطبقة الخارجية للألياف، مصنوعة من مواد مثل الأكريلات والمطاط السيليكوني والنايلون، لحماية الألياف من الرطوبة والتلف الميكانيكي.

تُصنّف الألياف الضوئية عمومًا إلى ألياف أحادية النمط (مثل G.655 وG652D) وألياف متعددة الأنماط (مثل OM1-OM4)، ولكل منها خصائص أداء نقل مختلفة. تشمل خصائص النقل الرئيسية: أقصى توهين، وأدنى عرض نطاق ترددي، ومعامل الانكسار الفعال، والفتحة العددية، وأقصى معامل تشتت، وهي التي تحدد كفاءة نقل الإشارة ومسافتها.

تُحاط الألياف بأنابيب عازلة، سواء كانت فضفاضة أو محكمة، للحد من التداخل بين الألياف والتأثيرات البيئية الخارجية. ويضمن تصميم وحدة الألياف نقل البيانات بكفاءة، مما يجعلها الجزء الأكثر أهمية وحساسية في كابلات الألياف الضوئية البحرية.

(2) غمد

يُعد غلاف الألياف مكونًا أساسيًا للكابل، حيث يحمي الألياف الضوئية. وبناءً على بنيته، يمكن تقسيمه إلى أنابيب عازلة محكمة وأنابيب عازلة فضفاضة.

تُصنع أنابيب الحماية المحكمة عادةً من مواد مثل راتنج البولي بروبيلين (PP) وكلوريد البولي فينيل (PVC) والبولي إيثيلين المقاوم للهب الخالي من الهالوجين (HFFR PE). تلتصق هذه الأنابيب بإحكام بسطح الألياف، دون ترك أي فجوات تُذكر، مما يقلل من حركة الألياف. يوفر هذا التغطية المحكمة حماية مباشرة للألياف، ويمنع تسرب الرطوبة، ويمنحها قوة ميكانيكية عالية ومقاومة للعوامل الخارجية.

عادةً ما تُصنع أنابيب التخزين المؤقتة الفضفاضة من مواد ذات معامل مرونة عالٍمادة PBTمصنوع من البلاستيك، ومملوء بهلام مانع لتسرب الماء لتوفير التبطين والحماية. توفر الأنابيب العازلة المرنة مرونة فائقة ومقاومة عالية للضغط الجانبي. يسمح الهلام المانع لتسرب الماء للألياف بالتحرك بحرية داخل الأنبوب، مما يسهل استخراجها وصيانتها. كما يوفر حماية إضافية ضد التلف وتسرب الرطوبة، مما يضمن استقرار الكابل وسلامته في البيئات الرطبة أو المغمورة بالماء.

(3) طبقة الدرع

تقع طبقة الحماية داخل الغلاف الخارجي، وتوفر حماية ميكانيكية إضافية، مانعةً التلف المادي لكابل الألياف الضوئية البحرية. تُصنع طبقة الحماية عادةً من جديلة أسلاك فولاذية مجلفنة. يغطي الهيكل المضفر الكابل بأسلاك فولاذية مجلفنة، بنسبة تغطية لا تقل عادةً عن 80%. يوفر هيكل الحماية حماية ميكانيكية فائقة وقوة شد عالية، بينما يضمن التصميم المضفر المرونة ونصف قطر انحناء أصغر (نصف قطر الانحناء الديناميكي المسموح به لكابلات الألياف الضوئية البحرية هو 20D). هذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب حركة أو انحناء متكرر. بالإضافة إلى ذلك، توفر مادة الفولاذ المجلفن مقاومة إضافية للتآكل، مما يجعلها مثالية للاستخدام في البيئات الرطبة أو المعرضة لرذاذ الملح.

(4) السترة الخارجية

الغلاف الخارجي هو الطبقة الواقية المباشرة لكابلات الألياف الضوئية البحرية، وهو مصمم لتحمل أشعة الشمس والمطر وتآكل مياه البحر والتلف البيولوجي والصدمات الفيزيائية والأشعة فوق البنفسجية. ويُصنع الغلاف الخارجي عادةً من مواد مقاومة للعوامل البيئية مثل كلوريد البولي فينيل (PVC) ومواد منخفضة الدخان وخالية من الهالوجين (LSZHيتميز البولي أوليفين المستخدم في صناعة كابلات الألياف الضوئية البحرية بمقاومته الممتازة للأشعة فوق البنفسجية، والظروف الجوية، والمواد الكيميائية، بالإضافة إلى مقاومته للاشتعال. وهذا يضمن ثبات الكابل وموثوقيته في الظروف البحرية القاسية. ولأسباب تتعلق بالسلامة، تستخدم معظم كابلات الألياف الضوئية البحرية حاليًا مواد منخفضة الكثافة وخالية من الهالوجينات (LSZH)، مثل LSZH-SHF1 وLSZH-SHF2 وLSZH-SHF2 MUD. تتميز مواد LSZH بكثافة دخان منخفضة جدًا، كما أنها خالية من الهالوجينات (الفلور، الكلور، البروم، إلخ)، مما يمنع انبعاث الغازات السامة أثناء الاحتراق. ومن بين هذه المواد، يُعد LSZH-SHF1 الأكثر شيوعًا.

(5) طبقة مقاومة للحريق

في المناطق الحيوية، ولضمان استمرارية وموثوقية أنظمة الاتصالات (مثل أنظمة إنذار الحريق والإضاءة والاتصالات أثناء حالات الطوارئ)، تتضمن بعض كابلات الألياف الضوئية البحرية طبقة مقاومة للحريق. وغالبًا ما تتطلب كابلات الأنابيب العازلة إضافة شريط الميكا لتعزيز مقاومتها للحريق. وتستطيع الكابلات المقاومة للحريق الحفاظ على قدرات الاتصال لفترة معينة أثناء الحريق، وهو أمر بالغ الأهمية لسلامة السفينة.

(6) العناصر المعززة

لتعزيز القوة الميكانيكية لكابلات الألياف الضوئية البحرية، يتم استخدام عناصر تقوية مركزية مثل أسلاك الفولاذ المطلية بالفوسفات أو البلاستيك المقوى بالألياف (الألياف الزجاجية المقواة بالبلاستيكتُضاف مواد تقوية إضافية، مما يزيد من قوة الكابل ومقاومته للشد، ويضمن ثباته أثناء التركيب والاستخدام. كما يمكن إضافة عناصر تقوية إضافية، مثل خيوط الأراميد، لتحسين قوة الكابل ومقاومته للتآكل الكيميائي.

(7) التحسينات الهيكلية

مع التطورات التكنولوجية، تشهد بنية ومواد كابلات الألياف الضوئية البحرية تطورًا مستمرًا. فعلى سبيل المثال، تستغني كابلات الأنابيب الفضفاضة الجافة تمامًا عن الجل التقليدي المانع لتسرب الماء، وتستخدم مواد جافة مانعة لتسرب الماء في كل من الأنابيب الفضفاضة وقلب الكابل، مما يوفر مزايا بيئية، ووزنًا أخف، وخلوها من الجل. ومن الأمثلة الأخرى استخدام مادة البولي يوريثين الحراري (TPU) كغلاف خارجي، مما يوفر نطاقًا أوسع لدرجات الحرارة، ومقاومة للزيوت والأحماض والقلويات، ووزنًا أخف، ومساحة أصغر. تُبرز هذه الابتكارات التحسينات المستمرة في تصميم كابلات الألياف الضوئية البحرية.

(8) ملخص

يُراعي التصميم الهيكلي لكابلات الألياف الضوئية البحرية المتطلبات الخاصة للبيئات البحرية، بما في ذلك مقاومة الماء والضغط والتآكل، فضلاً عن المتانة الميكانيكية. ويجعل الأداء العالي والموثوقية الفائقة لهذه الكابلات منها عنصراً لا غنى عنه في أنظمة الاتصالات البحرية الحديثة. ومع تطور التكنولوجيا البحرية، يستمر تطوير بنية ومواد كابلات الألياف الضوئية البحرية لتلبية متطلبات استكشاف أعماق المحيطات واحتياجات الاتصالات الأكثر تعقيداً.

حول قناة ون وورلد (OW Cable)

تُعدّ شركة ONE WORLD (OW Cable) موردًا عالميًا رائدًا للمواد الخام عالية الجودة لصناعة الأسلاك والكابلات. تشمل منتجاتنا البلاستيك المقوى بالألياف (FRP)، ومواد منخفضة الدخان وخالية من الهالوجين (LSZH)، والبولي إيثيلين المقاوم للهب والخالي من الهالوجين (HFFR PE)، وغيرها من المواد المتطورة المصممة لتلبية المتطلبات الصارمة لتطبيقات الكابلات الحديثة. بفضل التزامنا بالابتكار والجودة والاستدامة، أصبحت ONE WORLD (OW Cable) شريكًا موثوقًا به لمصنعي الكابلات في جميع أنحاء العالم. سواءً كان الأمر يتعلق بكابلات الألياف الضوئية البحرية، أو كابلات الطاقة، أو كابلات الاتصالات، أو غيرها من التطبيقات المتخصصة، فإننا نوفر المواد الخام والخبرة اللازمة لضمان أداء فائق وموثوقية عالية.