一種中心管式異形套管光纜設計與性能研究

本文聚焦于光纜結構創新，提出了一種新型中心管式異形套管光纜結構，旨在攻克傳統圓形套管空間利用率低這一長期存在的難題。通過采用橢圓形或跑道形套管設計，對光纜截面空間布局進行了深度優化，在確保光纜外徑不變的前提下，顯著提升了光纖容納能力與余長容量。研究數據充分顯示，該新型結構在拉伸性能、溫度穩定性以及架空應用場景中均展現出優良表現，同時還具備出色的施工便利性與成本效益，為光纜結構創新開辟了一條全新的技術路徑。

一、研究背景

中心管式光纜憑借其結構簡潔、生產效率高、重量輕盈等諸多優勢，在接入網、局域網等眾多領域獲得了極為廣泛的應用。然而，傳統中心管式光纜所采用的圓形套管設計，存在著不容忽視的局限性。圓形截面在光纜橫截面積中的空間利用率并非處于優良狀態，這一缺陷直接限制了光纖數量的進一步增加以及光纖余長的有效提升。

為有效應對上述挑戰，本文提出了一種創新性的中心管式異形套管光纜設計。該設計的核心亮點在于突破了傳統圓形套管的思維定式，通過巧妙改變套管的幾何形狀，對光纜內部空間進行優化重構。這種創新設計能夠在有限的光纜外徑限制下，實現性能與性價比的雙重提升，為光纜技術的發展注入了新的活力。

1.光纜結構

光纜結構如圖1所示，兩根剛性加強元件，分別分布在異形套管兩側，再加上護套成型。其中套管與加強件之間沒有護套料，套管采用跑道型（圓角矩形）或者橢圓形。光單元可以是著色光纖或者是緊套纖，可以是單芯或多芯。

圖1 光纜結構

2.光纜特點

（1）在光纜直徑保持一致的情況下，異形套管相較于傳統圓形套管，對光纜截面積的利用更為充分。其獨特的設計使得套管內孔面積得以增大，這一特性為光纜帶來了極大的靈活性。既可以容納更多數量的光纖，滿足日益增長的大容量數據傳輸需求；也能夠預留出更大的光纖余長，為光纜在復雜環境下的穩定運行提供保障。

（2）一方面，較大的光纖余長賦予了該光纜在架空應用中的獨特優勢。當光纜處于架空狀態時，能夠承受更大程度的光纜形變。在加強件尺寸相同的前提下，它能夠輕松應對更為苛刻的氣象條件，如強風、暴雨等，同時也能夠適應更長的跨距要求，確保通信線路的穩定暢通。另一方面，與采用紗線余長的架空光纜相比，本光纜采用剛性加強設計，在金具夾持部位，光纜護套具有更強的抗形變能力，有效避免了因護套變形而導致的通信故障。

 （3）剛性加強件在光纜中發揮著至關重要的作用，它能夠有效抵御光纜護套的收縮。在溫度變化較大的環境中，護套的收縮往往會對光纜的性能產生不利影響，而剛性加強件的存在則使得光纜的溫度性能更加穩定。無論是在高溫酷暑還是低溫嚴寒的條件下，光纜都能夠保持良好的工作狀態，確保通信信號的穩定傳輸。

（4）設計上充分考慮了施工的便捷性，加強件與套管之間未設置護套料。在進行光纜開剝操作時，只需使用刀具快速削掉加強件兩側的護套料，光纜內部的各個元件便能夠輕松分離。同時，由于剛性加強件的存在，在刀具削去護套料的過程中，能夠有效避免對套管造成損傷，提高了施工效率和質量。

（5）通過高效利用光纜截面積，增大了光纖余長容量，為光纜的拉伸性能提供了更大的拉伸窗口。在相同的應用拉伸條件下，可以采用尺寸更小的加強件，這不僅有助于降低材料成本，還能夠進一步減小光纜的整體尺寸。較小的光纜尺寸在安裝、運輸等方面都具有明顯的優勢，綜合來看，本光纜具有較高的性價比，能夠為用戶帶來更大的經濟效益。

3.橢圓套管注意事項

采用橢圓套管與緊套光纖的組合是方案之一。然而，該方案面臨一個關鍵的機械力學問題：緊套纖在橢圓套管內的抽動阻力（夾絲風險）。此問題直接影響光纜的光學性能。

問題的核心在于緊套纖與橢圓套管內壁之間的摩擦力學關系。如圖2所示，橢圓套管的兩側角度相較于跑道形套管更小，類似于楔形卡槽，角度過小就會因摩擦力導致緊套纖被鎖死。我們將緊套纖和套管內壁接觸面的法線與垂直方向的夾角α定義為接觸角。物體在斜面上處于即將滑動的臨界狀態時，斜面與水平面之間的夾角θ定義為摩擦角。其正切值等于兩種接觸材料之間的靜摩擦系數μ，即θ= arctan(μ)。

1. 樣品結構尺寸詳情

表1 光纜結構尺寸

2. 實驗測試內容

（1）余長測試

表2 光纜溫度性能測試結果

四、總結

綜合以上各方面因素，該異形套管光纜設計成功實現了性能提升與成本控制的有機平衡，尤其適用于對機械性能、環境穩定性以及施工效率都有著較高要求的架空場景，具備重要的工程應用價值和廣闊的市場前景。（來源：中國線纜網）