BRPI0318404B1

BRPI0318404B1 - cabo de fibra óptica

Info

Publication number: BRPI0318404B1
Application number: BRPI0318404A
Authority: BR
Inventors: Alessandro Ginocchio; Giovanni Brandi; Massimo Pizzorno
Original assignee: Pirelli & C Spa; Prysmian Cavi Sistemi Energia
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2015-10-06
Also published as: AU2003260331B2; CN100451710C; EP1664876B1; CN1802582A; AU2003260331A1; BR0318404A; ATE556341T1; WO2005015280A1; ES2386434T3; US20070140631A1; US7333697B2; DK1664876T3; EP1664876A1

Abstract

"cabo de fibra óptica". é descrito um cabo de fibra óptica de telecomunicação e, em particular, um cabo óptico de diâmetro reduzido com características de instalação melhoradas para uso em uma parte de terminação de uma rede de telecomunicação de acesso. o cabo de fibra óptica compreendendo: diversas fibras ópticas; pelo menos um tubo de núcleo contendo as fibras ópticas; uma camisa envolvendo o tubo de núcleo; e pelo menos uma haste de reforço espaçada do eixo central, o cabo tendo uma rigidez de torção g * j~ p~, em que g é o módulo de cisalhamento elástico, e j~ p~ é o momento polar de inércia de uma seção do cabo, em que a rigidez de torção g * j~ p~ é menor ou igual a 0,10 nm^ 2^, preferivelmente menor ou igual a 0,05 nm^ 2^ e mais preferivelmente menor ou igual a 0,02 nm^ 2^. o cabo pode ser proveitosamente instalado por um método de sopro.

Description

“CABO DE FIBRA ÓPTICA” A presente invenção diz respeito a um cabo de fibra óptica de telecomunicação e, em particular, diz respeito a um cabo de fibra óptica dielétrico de diâmetro reduzido com características de instalação melhorados para uso na parte de terminação de uma rede de telecomunicação de acesso.

Redes de telecomunicação de acesso feitas por arames estão sendo substituídas por redes de fibra óptica em vista de suas grandes capacidades de largura de banda. Como a substituição é submetida a solicitações do cliente final efetivo, e é bem cara para o provedor de telecomunicação, alguns provedores costumam arranjar uma rede de acesso feita somente de conduites plásticos vazios e passar os cabos de fibra óptica nos conduites somente quando as devidas solicitações dos clientes forem recebidas. Tais cabos ópticos de rede de acesso poderíam compreender um numero reduzido de fibras ópticas, tipicamente 2 +12,24,48 ou 72.

Uma técnica adequada para instalar esses cabos ópticos nos conduites é o método de sopro: o cabo de fibra óptica é impulsionado ao longo de um duto previamente instalado pelo arraste de fluido de um meio gasoso, preferivelmente ar, soprado ao longo do duto na direção desejada de avanço do cabo. Métodos de sopro são considerados proveitosos para instalar cabos em trajetos longos e curtos por causa do menor custo, pouco tempo e baixa tensão nos cabos.

Vantajosamente, um cabo óptico que é capaz de ser instalado de forma proveitosa no conduite supramencionado por métodos de sopro devem ter um diâmetro bem reduzido e um peso bem reduzido. Tais exigências são comuns a todos os cabos a ser instalados por sopro, mas são muito mais importantes para aqueles que são projetados para a parte de acesso da terminação da rede, que é caracterizado por um grande numero de mudanças de direção (trajeto sinuoso).

As duas estruturas bem conhecidas de cabo óptico são tubo com multi folgas (MLT), em que uma pluralidade de tubos alojados de forma folgada nas fibras ópticas fica arranjada em tomo de um elemento de reforço central, e o tubo central folgado (CLT), em que as fibras são alojadas de forma folgada em um único tubo central e a resistência exigida dos cabos é provida por outros mecanismos, por exemplos, pode duas hastes centrais.

Cabos de fibra óptica dielétricos MLT compreendendo até 24 fibras ópticas e adaptação para instalação por sopro em conduites existentes são bem conhecidos na tecnologia. Infelizmente, tais cabos ópticos de tubo com multi folgas, pela sua natureza, não são facilmente miniaturizados. Por exemplo, são conhecidos cabos ópticos MLT que compreendem quatro tubos (com seis fibras ópticas para cada um deles), com cada tubo tendo um diâmetro externo de 2,2 mm e um diâmetro interno de 1,5 mm, e tendo um diâmetro externo de cerca de 6,3 mm. Outros cabos ópticos MLT que compreendem seis tubos são conhecidos (com quatro fibras para cada um deles), com cada tubo tendo um diâmetro externo de 1,9 mm e um diâmetro interno de 1,2 mm, e tendo um diâmetro externo de cerca de 6,7 mm. As dimensões relativamente grandes de tais cabos impõem o uso de conduites de pelo menos 10 mm de diâmetro externo.

Cabos de fibra óptica CLT adequados para instalação por sopro estão descritos, por exemplo, no artigo de W. Griffloen et al. “Versatile Optical Access Network for bussiness and Future Consumer Market”, Communication Cables and Related Techonologies, A. L. Harmes (Ed.) IOS Press., 1999, pp. 69-75. Tais cabos compreendem um tubo soldado de aço que é coberto por uma mistura a base de HDPE (Polietileno de Alta Densidade). Esses cabos podem ter um diâmetro externo de cerca de 4 mm (aqueles que compreendem 2^12 fibras) ou cerca de 6 mm (aqueles que compreendem 24 -5- 48 fibras) tal que eles precisam ser instalados em conduites (tipicamente feitos de plástico) com diâmetros interno e externo de 7 mm e 10 mm, respectivamente. Observou-se também que os cabos CLT referidos não são dielétricos, e uma exigência deste tipo é em geral uma exigência chave para redes de acesso local que são altamente sensíveis a campos e fenômenos eletromagnéticos.

Em vista do exposto, existe a necessidade de um cabo óptico que compreenda um numero bem pequeno de fibras ópticas, tipicamente ate 24 fibras ópticas, que seja dielétrico, que possa ser utilizados em uma ampla faixa de temperaturas (tipicamente de cerca de - 30°C a cerca de 60°C para aplicações em ambientes internos) e que possa ser instalado por técnicas de sopro em um tubo de dimensões relativamente reduzidas (tipicamente com diâmetro externo de cerca de 7 mm e um diâmetro interno de cerca de 5,5 mm) e finalmente que tenha um diâmetro bem reduzido, tipicamente cerca de 4,0 -5- 4,5 mm. O requerente considerou que uma estrutura de cabo CLT é particularmente adequada para atingir essas metas. Em outras palavras, uma estrutura de cabo óptico proveitosa que proporciona características dielétricas, de resistência à temperatura e de tamanho reduzido é um que compreende: um tubo de núcleo contendo fibras ópticas, uma camisa de plástico que envolve o tubo de núcleo, e um par de hastes dielétricas diametralmente opostas que se estende linearmente que são pelo menos parcialmente embutidos na camisa, com as hastes tendo uma rigidez compressiva que é efetiva para inibir contração substancial do cabo e resistência a tração que e efetiva para receber a carga de tração sem transferência substancial da carga de tração para as fibras ópticas. As hastes proporcionam tanto módulo e resistência a tração como compressão, de maneira tal que suas propriedades compressivas seja suficientes para inibir a contração da camisa de plástico e resistir ao empeno durante manuseio do cabo. O tipo de cabo supradescrito com o tubo de núcleo e um par de hastes de reforço dielétricas posicionadas simetricamente em lados opostos do tubo de núcleo é caracterizado por um comportamento de dobramento assimétrico. Em particular, um cabo do tipo referido apresenta uma rigidez ao dobramento no plano que contém as duas hastes de reforços que é maior do que a rigidez de dobramento no plano que é ortogonal ao plano que passa através das hastes de reforço. Em outras palavras, um cabo similar apresenta plano de dobramento preferencial. É de conhecimento dos especialistas na tecnologia que os cabos baseados em uma estrutura como essa podem ter desempenhos reduzidos em termos de máximos comprimentos de cabo que podem ser introduzidos em um tubo, os desempenhos de instalação sendo ainda piores quando forem usadas técnicas de sopro. A US 2003/0044139, que é considerada a tecnologia anterior mais recente, descreve um cabo óptico CLT conhecido que é reforçado por um par de hastes de reforço diametralmente opostas. De acordo com US 2002/0044139, as resistências ao dobramento entre planos de dobramento ortogonais podem diferir com um fator de apenas 1,2, se as hastes forem envoltas por um revestimento de adesão por atrito que permita que elas se movam localmente dentro da camisa em resposta a tensões compressivas e flexurais aplicadas ao cabo, enquanto que, sem esse revestimento, o mesmo fator seria quatro. De acordo com os preceitos da US 2003/0044139, isto aumenta os desempenhos do sopro do cabo. O cabo descrito em US 2003/0044139 é um cabo que contem uma quantidade relativamente grande de fibras ópticas, e tem hastes de reforço de diâmetro bem grande (1,5 ^ 3,0 mm). Portanto, é provável que o dito cabo tenha um diâmetro relativamente grande, e que seja projetado para aplicação na espinha dorsal de uma rede de telecomunicação, que não seja tão sinuosa como o trajeto na parte fmal/acesso da rede propriamente dita.

Em vista das considerações apresentadas, um objetivo da presente invenção é prover um cabo de fibra óptica de telecomunicação dielétrico e, em particular, um cabo de fibra óptica de diâmetro reduzido, com características de instalação melhorados, e particularmente adequado para uso na parte de terminação de uma rede de telecomunicação de acesso, ou similares.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um cabo de fibra óptica de telecomunicação dielétrico de instalação melhorado que possa ser instalado de forma proveitosa por técnicas de sopro. O requerente realizou alguns testes e observou que os cabos ópticos com a estrutura CLT supramencionada (compreendendo um tubo de núcleo e duas hastes dielétricas de reforço diametralmente opostas) tem uma atitude, quando soprados em um duto, de se dobrarem sempre no plano onde a resistência ao dobramento é menor, e a mais baixa energia de deformação ao dobramento é correspondentemente exigida. Assim, tipicamente, o dobramento ocorre no plano de energia de deformação de dobramento mais baixa e as propriedades de dobramento no plano que e ortogonal ao de menor energia não afetam fundamentalmente o comportamento do dobramento do cabo. O requerente observou também que este comportamento depende tanto da estrutura do cabo como a tortuosidade do trajeto, e que, em certas condições, o cabo poderia ser incapaz de se orientar devidamente de acordo com seu plano de energia de deformação de dobramento mais baixa.

De acordo com a presente invenção, as características de instalação melhoradas de um cabo óptico são obtidas provendo um cabo de fibra óptica em que a energia de torção é reduzida em relação a cabos similares, tal que o cabo seja capaz de se torcer ao longo do trajeto para orientar devidamente seu plano de energia mais baixa, também, em trajetos particularmente sinuosos. Assim, a presente invenção, díferentemente da tecnologia anterior mais recente, obtém a característica de instalação melhorada, não agindo na relação entre a resistência ao dobramento em dois planos ortogonais, mas reduzindo a energia de torção do cabo.

Em outras palavras, o requerente observou que um cabo CLT com um sistema de reforço que compreende pelo menos um elemento de resistência desalinhado com o eixo central do cabo, mas preferivelmente duas ou mais hastes de reforço laterais, pode ser particularmente adequado para instalação por sopro em um trajeto sinuoso, de maneira tal que, na parte final de uma rede de telecomunicação de acesso, reduzindo-se ao máximo possível sua rigidez de torção. O requerente verificou que um cabo com uma rigidez de Λ A torção máxima de cerca de 0,10 Nm, preferivelmente cerca de 0,05 Nm , mais preferivelmente cerca de 0,02 Nm2, satisfaz as exigências citadas. O requerente também verificou que a rigidez de torça do cabo pode ser reduzida a tais valores baixos reduzindo-se, em combinação, ou como alternativa, o diâmetro das hastes de reforço e as distâncias das hastes de reforço mútuas.

Pode-se perceber que, também para cabos com rigidez de dobramento relativamente alta no plano de dobramento preferencial, com consequente fracos desempenhos de instalação, uma redução da rigidez de torção melhora de qualquer maneira a capacidade de sopro nos conduites da instalação, por causa da redução do trabalho total gasto para avançá-lo.

De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção diz respeito a um cabo de fibra óptica que tem um eixo central e que compreende: - diversas fibras ópticas; - pelo menos um tubo de núcleo que contém as fibras ópticas; - uma camisa que envolve o tubo de núcleo; e - pelo menos uma haste de reforço espaçada do eixo central, o cabo tendo uma rigidez de torção G * Jp, em que G é o módulo de cisalhamento elástico; e Jp é o momento polar de inércia de uma seção do cabo, a rigidez de torção G * Jp sendo menor ou igual a 0,10 Nm2.

Preferivelmente, o cabo óptico compreende pelo menos duas hastes de reforço diametralmente opostas que se estendem linearmente que são pelo menos parcialmente embutidas na camisa.

Preferivelmente, a rigidez de torção é menor ou igual a 0,05 Nm2, mais preferivelmente menor ou igual a 0,02 Nm2.

Preferivelmente, o momento de inércia polar dado pelas hastes de reforço é menor ou igual a 20 x 10'12 m4, mais preferivelmente menor ou igual a 10 x 10"12 m4.

Preferivelmente, quando o cabo for guiado em um trajeto formado por duas curvas espaçadas de 0,5 mm, arranjadas em planos ortogonais e tendo um raio de dobra de acordo com o mínimo raio de dobra dinâmico prescrito para o cabo, a relação entre o trabalho de dobramento para dobrar o cabo de fibra óptica em tomo de duas curvas e o trabalho de torção para torcer o cabo entre as duas curvas é maior do que 30, preferivelmente maior do que 50, mais preferivelmente maior do que 80 e ainda mais preferivelmente maior do que 90. A distância de 0,5 m é significativa, posto que representa uma situação grave particular em uma instalação de sopro.

Preferivelmente, a rigidez de dobramento da estrutura do cabo Λ O no plano de dobramento inferior fica entre cerca de 0,01 Nm e 0,10 Nm, mais preferivelmente entre cerca de 0,01 Nm e 0,06 Nm .

Preferivelmente, a distância recíproca dos eixos das hastes longitudinais de reforço é entre cerca de 1,5 mm e 5,0 mm, mais preferivelmente entre cerca de 2,0 mm e 4,0 mm.

Preferivelmente, as hastes longitudinais de reforço têm um diâmetro menor ou igual a cerca de 1 mm, mais preferivelmente entre cerca de 0,4 mm e 0,7 mm.

Preferivelmente, a camisa tem um diâmetro externo de cerca de 3,0 mm a cerca de 6,0 mm, mais preferivelmente de cerca de 4,0 mm a 5,0 mm, e ainda mais preferivelmente de cerca de 4,0 a 4,5 mm.

Preferivelmente, as hastes longitudinais de reforço compreendem Plástico Reforçado com Vidro ou Plástico Reforçado com Aramida.

Preferivelmente, as hastes longitudinais de reforço compreendem fios filamentares de vidro e/ou fibras de aramida. A presente invenção ficará mais completamente clara após a leitura da descrição detalhada seguinte e com referência aos desenhos anexos, em que: • A figura 1 é uma vista em perspectiva de um cabo de acordo com a presente invenção; • A figura 2 é uma vista seccional transversal do cabo de acordo com a presente invenção; • A figura 3 é uma vista em planta diagramática de um arranjo de teste que foi usado para testar o cabo da invenção; • A figura 4A mostra diagramaticamente o mesmo arranjo de teste da figura 3 visto de A; • A figura 4B mostra diagramaticamente o mesmo arranjo de teste da figura 3 visto de B; • A figura 5 mostra diagramaticamente como medir uma rigidez de dobramento de cabo; e • A figura 6 mostra diagramaticamente como medir uma rigidez de torção de cabo.

Com referência às figuras 1 e 2, o cabo de fibra óptica dielétrico 10 de acordo com a presente invenção compreende: pelo menos um tubo de núcleo 11 contendo fibras ópticas 12, uma camisa de plástico 13 que envolve o tubo de núcleo lie um par de hastes dielétricas diametralmente opostas que se estende linearmente 14 que fica pelo menos parcialmente embutido na camisa 13, com as hastes 14 tendo uma rigidez compressiva que é efetiva para inibir contração substancial do cabo, e uma rigidez de tração que é efetiva para receber uma carga de tração sem transferência substancial da carga de tração para as fibras ópticas 12. Possivelmente, o cabo de acordo com a presente invenção compreende adicionalmente elementos de corte da camisa 15 para cortar a camisa 13 nas extremidades do cabo a fim de acessar facilmente as fibras. O cabo 10 tem um eixo longitudinal 16.

Preferivelmente, as hastes compreendem fios filamentares de fibra de vidro e/ou aramida, mais preferivelmente eles são feitos de GRP (Plástico Reforçado com Vidro) ou ARP (Plástico Reforçado com Aramida). Além disso, as hastes ficam preferivelmente posicionadas tangentes à superfície externa do tubo de núcleo 11.

Tipicamente, um cabo de acordo com a presente invenção compreende até 24 fibras ópticas 12. As fibras ópticas podem ficar dispostas retas ou SZ dentro do tubo 11, e são preferivelmente agrupadas em um feixe, por exemplo, com três fibras centrais e outras nove em tomo das três centrais, e o restante na parte interna. O espaço entre as fibras e o tubo 11 é preferivelmente cheio com uma geléia. A fim de entender o comportamento de um cabo óptico do tipo citado, quando ele for instalado por técnicas de sopro na parte de acesso de uma rede de telecomunicação, que é caracterizada por um trajeto altamente sinuoso, o requerente simulou um comprimento de trajeto típico por um arranjo que está mostrado nas figuras 3, 4A e 4B. O arranjo 100 compreende duas polias 101 e 102 a uma certa distância L uma da outra. A primeira polia 101 é montada de forma rotativa em tomo de um eixo 103. O sentido de rotação está indicado por 104. A segunda polia 102 é montada de forma rotativa em tomo de um eixo 105 que é ortogonal em relação ao eixo 103. O sentido de rotação da polia 102 está indicado por 106.

Um cabo de fibra óptica 10 foi envolto na primeira polia (ver seta 107), direcionado através da segunda polia 102 (ver seta 108) e enrolado nela. O requerente observou que o cabo 10, sendo do tipo ilustrado nas figuras 1 e 2, tem um comportamento de sempre se dobrar em um plano onde a resistência ao dobramento é menor, e a menor energia de deformação de dobramento é correspondentemente exigida. Assim, no arranjo de polia das figuras 3 e 4, o cabo tende se torcer em tomo de seu eixo 16 no trajeto entre as duas polias, de maneira a poder se enrolar em ambas as polias 10 e 102, de acordo com o plano de menor resistência de dobramento. O comportamento citado depende da rigidez à torção da estrutura do cabo e, em particular, do trabalho mecânico que é necessário a afim de ter o cabo rotacionado em tomo de seu próprio eixo ao longo de um comprimento de cabo entre duas polias consecutivas. Assim, o cabo de fibra óptica tem que ter um trabalho de deformação total reduzido, a saber, solicitando uma baixa energia de torção, de maneira tal que ele possa ser instalado em um trajeto altamente sinuoso.

Como um cabo óptico é considerado fundamentalmente inelástico, todo o trabalho de deformação que ao qual um cabo está sujeito quando ele passa através de duas polias, conforme ilustrado nas figuras 3, 4A e 4B, é dado por pelo menos os três termos principais seguintes: A: trabalho para dobrar (e em seguida endireitar) o cabo óptico em tomo da primeira polia; B: trabalho para torcer o cabo óptico no vão entre as duas polias; e C: trabalho para dobrar (e em seguida endireitar) o cabo óptico em tomo da segunda polia. O termo A é dado por , em que. é o momento de dobramento associado. O termo B é dado por ■, em que é o momento de torção associado.

Finalmente, o termo C é dado por i ι o momento de dobramento associado.

Todos os termos de trabalho são calculados para um comprimento de 1 m de cabo deformado.

Em que: Rigidez de dobramento de um cabo no plano onde a energia é mais baixa; E: Coeficiente de elasticidade; J„Momento de inércia de uma seção do cabo no plano onde a energia é mais baixa; R1} R2: Raio de dobra da primeira e segunda polias; (φ/Γ): Torção especifica do cabo por unidade de comprimento; (G * Jp): Rigidez de torção do cabo; G: Módulo de cisalhamento elástico total; e Jp: Momento polar de inércia da seção do cabo. A rigidez de dobramento é calculada pelo método E17B, que é apresentado em IEC 60794-1-2/1999 (a figura 5 mostra diagramaticamente um aparelho de configuração de teste em balancim): onde fé a força aplicada; Sé a deflexão do cabo; e L é o comprimento do cabo que está sujeito ao momento de dobramento.

De acordo com o método E17B, uma amostra do cabo é presa em uma garra, uma força é aplicada na extremidade da amostra remota do grampo e o deslocamento subsequente é medido. A amostra deve ser preparada para impedir qualquer movimento dos componentes do cabo nas extremidades que possa afetar o resultado. A rigidez de torção é dada por: i , em que MT = F * / é o momento de torção que é aplicado; e (Θ/L) é a torção específica da estrutura do cabo. A figura 6 mostra diagramaticamente um aparelho de configuração de teste de torção possível. Uma amostra de cabo é presa em um primeiro grampo em uma extremidade (lado esquerdo na figura 6) e um segundo grampo na extremidade oposta, para impedir movimentos relativos dos componentes do cabo nas extremidades que possam afetar o resultado. A uma distância L do primeiro grampo, uma alavanca de torção fica arranjada (com um comprimento 1). Na figura 6, uma torção de 90 0 é aplicada e o movimento correspondente de uma linha de referência é medido. A explicação apresentada deixa claro que todo o trabalho de deformação depende dos momentos de dobramento e torção, e assim da rigidez de dobramento e torção.

Portanto, o requerente chegou à conclusão de que a instalação dos cabos CLT assimétricos supramencionados exige, em relação a um cabo simétrico (tal como um cabo MLT), um trabalho mecânico adicional que é necessário a fim de se ter o cabo torcido e devidamente orientado. “Devidamente orientado” significa que o cabo arranja por si próprio em uma posição preferida em relação ao plano de dobramento imposto pelo trajeto de instalação, em particular, com seu plano de deformação de menor dobramento paralelo ao plano de dobramento. O plano de dobramento é considerado o plano que contém as trajetórias retas antes e depois do dobramento e a curva compreendida entre eles. O trabalho mecânico adicional depende de vários fatores, incluindo: estrutura física do cabo (a saber, características físicas dos componentes, tamanho do cabo e, em particular, arranjo e distância recíproca das duas hastes de reforço); valor do ângulo de rotação do cabo para se adaptar à mudança no plano de dobramento por causa do trajeto de instalação local; e distância entre duas dobras consecutivas orientadas em diferentes planos de dobramento (no aparelho que foi usado, a distância L entre as duas polias).

De acordo com alguns testes feitos pelo requerente, descobriu-se que um cabo de fibra óptica de tamanho reduzido com uma alta relação entre o trabalho de deformação de dobramento e o trabalho de deformação de torção (L/Lt) é capaz, também quando soprado em conduites muito sinuosos, torcer entre duas dobras consecutivas do conduite, de maneira a ter sempre seu plano de mínima energia de dobramento orientado paralelo ao plano de dobramento imposto pelo trajeto. O requerente observou em particular que um cabo óptico CLT com duas hastes laterais é adequado para ser soprado em trajetos particularmente sinuosos, se a relação (Lf/Lt) for maior do que cerca de 30, preferivelmente maior do que cerca de 50, mais preferivelmente maior do que cerca de 80, ainda mais preferivelmente maior do que cerca de 90. Esses valores têm sido em particular determinados considerando-se a condição severa particular de um trajeto que inclui dobras espaçadas de 0,5 m e com os respectivos planos de curva inclinados 90 0 um em relação ao outro. A relação (Lf/Lt) é dada pela fórmula seguinte: em que: Lf. trabalho de dobramento (para dobrar/endireitar um cabo em dois planos de dobramento que ficam arranjados ortogonais um ao outro);

Lt'. trabalho de torção (para torcer um cabo 90 0 entre duas dobras em planos de dobramento ortogonais);

Mf. momento de dobramento inferior (para dobrar e endireitar um cabo em dois planos de dobramento que são deslocados 90 °, com um raio de dobra R): Mt\ momento de torção (para torcer um cabo 90 0 ao longo de um comprimento de 0,5 m); {E * J): rigidez de dobramento inferior da estrutura do cabo; (G * Jp): rigidez de torção da estrutura do cabo;

Ki, K2: constantes que dependem das condições laterais; e R: raio de dobra mínimo que pode ser imposto ao cabo em condições dinâmicas sem riscos de danos estruturais (em geral, R = n * D, onde D é o diâmetro do cabo e n é um fator experimental/empírico).

Pela fórmula anterior (1), resulta que (L/Lc) é inversamente proporcional a R2 e a {G * Jp).

No que diz respeito a R, observou-se que quanto menor for R, tanto maior é o trabalho de dobramento para dobrar o cabo em relação ao trabalho de torção.

Como resultado da fórmula (1), a relação (L/Lt) está relacionada à rigidez de torção (G * Jp) do cabo. O requerente observou-se Λ que, se a rigidez de torção {G * Jp) for menor do que cerca de 0,10 Nm , a relação desejada entre Lf e Lt pode ser satisfeita. Melhores desempenhos podem ser obtidos se {G * Jp) for menor do que cerca de 0,05 Nm2 e desempenhos ainda melhores podem ser obtidos se (G * Jp) for menor do que cerca de 0,02 Nm2.

Na prática, o termo (G * Jp) tem diversas contribuições das diferentes partes do cabo, tais como o tubo de núcleo 11, a camisa 13 e as hastes 14, de maneira tal que ele pode ser expresso como: onde o módulo de cisalhamento elástico (?* do componente único if pode por sua vez ser expresso como: onde llrrii = v, é o coeficiente de Poisson.

Na prática, a rigidez de torção (G * Jp) depende fortemente das duas hastes de reforço que são pelo menos parcialmente embutidas na camisa do cabo. O módulo de cisalhamento elástico G está relacionado com os materiais particulares usados no cabo. No que diz respeito às hastes, tanto CRP como ARD têm um valor de G menor do que o metal e, portanto, são referidos para a aplicação considerada. O momento de inércia polar das hastes é dado pela fórmula seguinte (2): em que: Jpr: momento de inércia polar dado por duas hastes de reforço; r. raio de cada uma das hastes de reforço; e y: distância entre o eixo do cabo e o eixo da haste de reforço.

Em decorrência disto a rigidez de torção do cabo, e assim o momento e trabalho correspondentes, são baixos, quando as duas barras estiverem próximas do eixo do cabo, e quando as barras tiverem um pequeno diâmetro. O requerente observou que o momento de inércia polar JPr deve ser preferivelmente menor do que cerca de 20.10"12 m4, mais 1 rj Λ preferivelmente menor do que 10.10' m . A fim de fornecer uma alta capacidade de sopro, tanto o trabalho de deformação de dobramento como o trabalho de deformação de torção devem ser minimizados. O trabalho de deformação de dobramento pode ser minimizado reduzindo-se todo o diâmetro do c abo e o trabalho de deformação de torção pode ser minimizado reduzindo-se o diâmetro e/ou a distância das hastes de reforço.

De acordo com os resultados obtidos nos testes pelo requente e realizados em conduites com comprimentos de até 500 m, o requerente observou que o cabo de fibra óptica 10 compreendendo diversas fibras ópticas de até 24 devem ter, além de uma rigidez de torção na faixa supramencionada, as seguintes características: - diâmetro do cabo: de cerca de 3,0 mm a 6,0 mm, preferivelmente de cerca de 4,0 mm a 5,0 mm e mais preferivelmente de cerca de 4,0 mm a 4,5 mm; - distância dos eixos ou hastes longitudinais de reforço; entre cerca de 1,5 mm e 5,0 mm, preferivelmente entre cerca de 2,0 e 4,0 mm; - diâmetro de hastes preferivelmente < cerca de 1 mm, mais preferivelmente cerca de 0,4 e 0,7 mm; - rigidez de dobramento da estrutura do cabo no plano onde o dobramento é menor: entre cerca de 0,01 Nm2 e 0,10 Nm2, preferivelmente entre cerca de 0,01 Nm2 e 0,06 Nm2. A seguir, são dados alguns resultados do teste com detalhes. TESTE 1 O teste 1 foi conduzido com um cabo de fibra óptica dielétrico que compreende um tubo de núcleo que contém 24 fibras ópticas, uma camisa de plástico que envolve o tubo de núcleo, e um par de hastes GRP (Plástico Reforçado com Vidro) diametralmente opostos que se estendem linearmente que foram embutidas na camisa e tangentes ao tubo de núcleo. O diâmetro total do cabo foi de 4,1 mm; a camisa foi feita de HDPE (polietileno de alta densidade); cada haste do par de hastes teve um diâmetro de 0,04 mm; e o tubo de núcleo foi de PBT com um diâmetro externo (De) — cerca de 2,60 mm e um diâmetro interno (Di) = cerca de 1,95 mm. A distância eixo a eixo das hastes foi de 3 mm. O momento de inércia polar JP>r do sistema de reforço de duas hastes foi de 0,570.10-12 m4.

Um cabo similar foi submetido a medições mecânicas tanto da rigidez de dobramento como de torção, e os resultados seguintes foram obtidos. - rigidez de dobramento (E * Jm) medida no plano que solicita a menor energia de dobramento: cerca de 0,0155 Nm2; - rigidez de dobramento (E * JM) medida no plano ortogonal ao que solicita a menor energia de dobramento: cerca de 0,0300 Nm2; - rigidez de torção (G * Jp): cerca de 0,0053 Nm2; ): cerca de 2,13.

Os dados experimentais apresentados foram usados para simular e estimar o comportamento do cabo em termos de momento e trabalho de deformação correspondente, quando o cabo é sujeito, durante a etapa de instalação em um tubo sinuoso, a dois dobramentos sucessivos em diferentes planos de dobramento.

As condições seguintes foram consideradas: - mínimo raio de dobramento para o cabo em condições dinâmicas: R = 0,120 m (R = cerca de 30 vezes o diâmetro do cabo); - ângulo de rotação do plano de dobramento: φ = 90 °; e - distância L (ver figura 6): cerca de 0,50 m; cerca de 1,0 m, cerca de 1,5 m e cerca de 2,0 m. O trabalho de deformação total exigido pelo cabo foi calculado e indicado, juntamente com os valores citados e outros mais, na tabela 1 seguinte, em que o trabalho se refere a um comprimento de 1 m de cabo deformado.

Tabela 1 - Cabo Φ = 4,1 mm____________________________________________ Resumidamente, a fim de dobrar um cabo de acordo com duas dobras com um raio de 120 mm, colocada em dois planos de dobramento ortogonais a uma distância de 0,5 m um do outro, é necessário gastar, para cada metro de cabo que avança, um trabalho de deformação total de cerca de 2,18 N.M (com cerca de 0,03 sendo o trabalho de torção adicional).

Pelo exposto, notou-se também que (L/Lt) varia de cerca de 82 (quando L = 0,5 m) a 1345 (quando L = 2 m).

Com o cabo de acordo com a presente invenção, mesmo em condições praticamente extremas (L = 0,5 m), o trabalho de deformação total Ltot é bem baixo (cerca de 2,18 Nm) e a contribuição atribuída à torção é praticamente desprezível (cerca de +0,03 Nm). O módulo de cisalhamento elástico Gr das hastes GPR foi medido usando o método explicado com referência à figura 6 e a relação onde Mt=F.l (F sendo a força aplicada e 1 o braço) e (φ/L) é a torção do cabo por unidade de comprimento. O Gr medido foi 5,9.109 N/m . A rigidez de torção teórica Gr * Jp r do sistema de duas hastes foi calculada. No teste 1, G> * JPtT foi 0,00336 Nm2, que é muito próximo da rigidez de torção de todo o cabo.

Um cabo óptico de acordo com as características citadas foi então instalado em um conduto real da parte extrema de uma rede de acesso. O requerente verificou que um cabo similar apresentou bom desempenho, quando instalado em condutos altamente sinuosos com um diâmetro interno tanto de cerca de 5,5 mm como de 8,0 mm. TESTE 2 O teste 2 foi conduzido com um cabo de fibra óptica dielétrico que compreende um tubo de núcleo contendo até 24 fibras ópticas, uma camisa de plástico que envolve o tubo de núcleo e um par de hastes GRP diametralmente opostas que se estendem linearmente que foram embutidas na camisa e tangentes ao tubo de núcleo. O diâmetro total do cabo foi de 5,0 mm; a camisa foi feita de HDPE; cada haste do par de hastes teve um diâmetro de 0,70 mm; e o tubo de núcleo foi de PBT com um diâmetro externo (De) = cerca de 2,8 mm e um diâmetro interno (D;) = cerca de 2,00 mm. A distância eixo a eixo das hastes foi 3,5 mm. O momento de inércia polar Jp>r do sistema de reforço de duas hastes foi 2,404. 10‘12 m4.

Um cabo similar foi submetido a medições mecânicas tanto da rigidez de dobramento como de torção, e os resultados seguintes foram obtidos. - rigidez de dobramento (E * Jm) medida no plano que solicita a menor energia de dobramento: cerca de 0,041 Nm2; - rigidez de dobramento (E * JM) medida no plano ortogonal ao que solicita a menor energia de dobramento: cerca de 0,108 Nm2; - rigidez de torção (G * Jp)\ cerca de 0,0137 Nm2; -(E* Jffi)/(E * JM): cerca de 2,63.

As condições seguintes foram consideradas: - raio de dobramento para o cabo em condições dinâmicas: R = 0,125 m (R = cerca de 25 vezes o diâmetro do cabo); - ângulo de rotação do plano de dobramento: φ = 90 °; e - distância L (ver figura 6): cerca de 0,50 m; cerca de 1,0 m, cerca de 1,5 m e cerca de 2,0 m. O trabalho de deformação total exigido pelo cabo foi calculado e indicado, juntamente com os valores citados e outros mais, na tabela 1 seguinte, em que o trabalho se refere a um comprimento de 1 m de cabo deformado.

Tabela 2 - Cabo Φ = 5,0 mm Resumidamente, a fim de dobrar um cabo de acordo com duas dobras com um raio de 125 mm, colocadas em dois planos de dobramento ortogonais a uma distância de 0,5 m uma da outra, é necessário gastar, para cada metro de cabo que avança, um trabalho de deformação total de cerca de 5,32 N.m (com cerca de 0,07 sendo o trabalho de torção adicional).

Pelo exposto, notou-se também que (L/Lt) varia de cerca de 77 (quando L = 0,5 m) a 11.250 (quando L = 2 m).

Com o cabo de acordo com a presente invenção, mesmo em condições praticamente extremas (L = 0,5 m), o trabalho de deformação total Ltot foi bem baixo (cerca de 5,316 Nm) e a contribuição atribuída à torção é praticamente desprezível (cerca de +0,07 Nm). O módulo de cisalhamento elástico das hastes (conforme explicado no teste 1) é 5,9.109 N/m2. A rigidez de torção teórica Gr * JP>r foi calculada. No teste 2, G> * JPr foi 0,01419 Nm2, que é muito próximo da rigidez de torção de todo o cabo.

Um cabo óptico de acordo com as características citadas foi então instalado em um conduto real da parte extrema de uma rede de acesso. O requerente verificou que um cabo similar apresentou bom desempenho, quando instalado em condutos altamente sinuosos com um diâmetro interno de cerca de 8,0 mm. TESTE 3 O teste 3 foi conduzido com um cabo de fibra óptica dielétrico que compreende um tubo de núcleo contendo até 24 fibras ópticas, uma camisa de plástico que envolve o tubo de núcleo e um par de hastes GRP diametralmente opostas que se estendem linearmente que foram embutidas na camisa e tangentes ao tubo de núcleo. O diâmetro total do cabo foi de 13,2 mm; a camisa foi feita de HDPE; cada haste do par de hastes teve um diâmetro de 1,60 mm; e o tubo de núcleo foi de PBT com um diâmetro externo (De) = cerca de 8,4 mm e um diâmetro interno (Di) = cerca de 6,40 mm. A distância eixo a eixo das hastes foi 10 mm. O momento de inércia polar JPtY do sistema de reforço de duas hastes foi 101,8. 10'12 m4.

Um cabo similar foi submetido a medições mecânicas tanto da rigidez de dobramento como de torção, e os resultados seguintes foram obtidos. - rigidez de dobramento (E * Jm) medida no plano que solicita a menor energia de dobramento: cerca de 1,71 Nm2; - rigidez de dobramento (E * JM) medida no plano ortogonal ao que solicita a menor energia de dobramento: cerca de 5,74 Nm2; - rigidez de torção (G * Jp): cerca de 0,051 Nm2; i: cerca de 3,36.

As condições seguintes foram consideradas: - raio de dobramento para o cabo em condições dinâmicas: R = 0,270 m (R = cerca de 20 vezes o diâmetro do cabo); - ângulo de rotação do plano de dobramento: φ = 90 °; e - distância L (ver figura 6): cerca de 0,50 m; cerca de 1,0 m, cerca de 1,5 m e cerca de 2,0 m. O trabalho de deformação total exigido pelo cabo foi calculado e indicado, juntamente com os valores citados e outros mais, na tabela 1 seguinte, em que o trabalho se refere a um comprimento de 1 m de cabo deformado.

Tabela 3 - Cabo Φ = 13,2 mm Resumidamente, a fim de dobrar um cabo de acordo com duas dobras com um raio de 270 mm, colocada em dois planos de dobramento ortogonais a uma distância de 0,5 m um do outro, é necessário gastar, para cada metro de cabo que avança, um trabalho de deformação total de cerca de 49,4 N.m (com cerca de 2,51 sendo o trabalho de torção adicional).

Pelo exposto, notou-se também que (Lf/Lt) varia de cerca de 19 (quando L = 0,5 m) a 293 (quando L = 2m), Neste cabo de grande dimensão, o trabalho de deformação total Ltot é bem baixo (cerca de 49,4 Nm) e a contribuição atribuída à torção é praticamente desprezível (cerca de +2,51 Nm). O módulo de cisalhamento elástico G> das hastes (conforme explicado no teste 1) é 5,9.109 N/m2. A rigidez de torção teórica Gr * Jj>>r foi calculada. No teste 1, Gr * Jp r foi 0,60072 Nm2, que é muito próximo da rigidez de torção de todo o cabo.

Um cabo óptico de acordo com as características citadas foi instalado em um conduto real da parte extrema de uma rede de acesso. O requerente verificou que um cabo similar apresentou desempenhos bem piores, quando instalado em conduites altamente sinuosos.

Foi assim mostrado e descrito um cabo óptico de telecomunicação inédito que preenche todos os objetivos e vantagens dele esperadas. Muitas mudanças, modificações, variações e outros usos e aplicações da invenção em questão, entretanto, ficarão aparentes aos versados na técnica, depois de considerar a especificação e os desenhos anexos, que divulgam suas modalidades preferidas. Todas tais mudanças, modificações e variações e outros usos e aplicações que não fujam do escopo da invenção são considerados cobertos pela invenção, que está limitada apenas pelas reivindicações que se seguem.

Por exemplo, embora a descrição apresentada se refira a um cabo óptico dielétrico, a presente invenção pode ser igualmente aplicada a um cabo provido com hastes de reforço metálicas.

Além disso, embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a um cabo incluindo duas hastes de reforço, pode-se perceber que a invenção pode ser aplicada a qualquer cabo com um número diferente de hastes de reforço, desde que o cabo tenha uma estrutura assimétrica e, em particular, um plano de dobramento preferencial. O cabo poderia, por exemplo, compreender uma única haste de reforço, tal como descrito em US 6.137.936, ou pode ter em qualquer lado diversas hastes acima de duas, preferivelmente uma adjacente à outra.

Embora as hastes fiquem preferivelmente posicionadas tangentes ao tubo de núcleo, e pelo menos parcialmente embutidas na camisa, em uma modalidade diferente as hastes podem ficar pelo menos parcialmente embutidas no tubo de núcleo, tal como descrito emUS 6.377.738.

Claims

1. Cabo de fibra óptica (10) que tem um eixo central (16) e que compreende: - diversas fibras ópticas (12); - pelo menos um tubo de núcleo (II) contendo as fibras ópticas; - uma camisa (13) envolvendo o tubo de núcleo (11); e - pelo menos uma haste de reforço (14) espaçada do eixo centra] (16), o cabo tendo uma rigidez de torção G * Jp, em que G é o modulo de cisalhamento elástico; e Jp é o momento polar de inércia de uma seção do cabo, caracterizado pelo fato de que a rigidez de torção G * Jp é menor ou igual a 0,10 Nm2, em que o mesmo compreende pelo menos duas hastes de reforço diametralmeme opostas (14) que se estendem, linearmeme que são pelo menos parcialmente embutidas na camisa (13), em que a distância recíproca dos eixos das hastes longitudinais de reforço(14) é entre 1,5 mm e 5,0 mm, em que as hastes longitudinais de reforço (14) têm um diâmetro menor ou igual a 1 mm, e em que a camisa (13) tem um diâmetro externo de 3,0 mm a 6,0 mm.

2. Cabo óptico (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rigidez de torção G * J, é menor ou igual a 0,05 Nm2.

3. Cabo óptico (10) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a rigidez de torção G * JP é menor ou igual a 0,02 Nm2.

4. Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 -3, caracterizado pelo fato de que o momento de inércia polar Jp,r dado pelas hastes de reforço é menor ou igual a 20 x 10'12 m4.

5. Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, caracterizado pelo fato de que o momento de inércia polar dado pelas hastes de reforço J(> , é menor ou igual a 10.10'12 m4.

6. Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5, caracterizado pelo fato de que o cabo é guiado em um trajeto formado por duas dobras espaçadas de 0,5 mm, arranjadas em planos ortogonais e tendo um raio de dobra de acordo com o raio de dobra dinâmico mínimo prescrito para o cabo, a relação (L/Lt) entre o trabalho de dobramenio para dobrar o cabo de fibra óptica em torno de duas dobra c o trabalho de torção (L·,) para torcer o cabo entre as duas dobras é maior do que 30, preferivelmente maior do que 50, mais preferivelmente maior do que 80 e ainda mais preferivelmente maior do que 90.

7. Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-6, caracterizado pelo fato de que compreende um plano de dobramento inferior e cm que uma rigidez de dobramenio E * J da estrutura do cabo no plano de dobramento inferior fica entre 0,01 Nnrf e 0,10 Nnf, preferivelmente entre 0,01 Nnf e 0,06 Nnf.

8. Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-7, caracterizado pelo fato de que a distância recíproca dos eixos das hastes longitudinais de reforço é entre 2,0 mm e 4,0 mm.

9. Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-8, caracterizado pelo fato de que as bastes longitudinais de reforço (14) têm um diâmetro entre 0,4 mm e 0,7 mm.

10. Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9, caracterizado pelo fato de que a camisa (13) tem um diâmetro externo de 4,0 mm a 5,0 mm, e mais preferivelmente de 4,0 a 4,5 mm.

11. Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-10, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma haste de reforço (14) compreende Plástico Reforçado com Vidro.

12. Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-10, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma baste de reforço (14) compreende Plástico Reforçado com Aramida.

13.

Cabo óptico (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-12, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma baste de reforço (14) compreende fios filamentares de fibras de vidro e/ou aram ida.