Комбинированный кабель для передачи оптических и электрических сигналов

 

Использование: устройства связи между подвижными и стационарными объектами в тоннелях метрополитена. Сущность изобретения: комбинированный кабель для передачи оптических и электрических сигналов содержит центральный несущей трос, в изоляционной оболочке, поверх которой равномерно размещены оптические волокна. На волокнах установлены внутренняя эластичная оболочка из влаговоздухонепроницаемого материала. Поверх внутренней оболочки выполнена трубка из пластмассы. Кабель содержит внутренний электрический проводник, выполненный в виде металлического экрана, заключенного в эластичную оболочку, и внешний проводник в виде металлического цилиндра. Пространство между проводниками заполнено диэлектриком с коэффициентом диэлектрической проницаемости равным или большим 10. Внешний проводник может быть выполнен в виде цилиндра с гофрированными стенками. 9 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам связи между подвижными и стационарными объектами в тоннелях метрополитена.

Из-за значительного поглощения энергии радиоволн породами, через которые проложены тоннели метрополитена, радиосвязь под землей возможна только в пределах, как правило, прямой видимости и поэтому передачу информации между подвижными объектами осуществляют с помощью волноводов и излучающих кабелей.

В качестве прототипа изобретения принят двухполюсной силовой и оптико-волоконный кабель [1] содержащий шесть оптических волокон, заключенных в медную трубку, служащую в качестве защитного кожуха для оптических волокон и одновременно электрического проводника. Пространство внутри трубки между оптическими волокнами заполнено защитным материалом, а сами оптические волока снабжены защитными оболочками. Медная трубка заключена в трубу из диэлектрического материала, сверху которой одета металлическая труба из цветного металла (медного или алюминиевого сплавов), служащая одновременно кожухом и электрическим проводником. Наружный чехол кабеля выполнен из эластичного электрически изолирующего материала.

Однако известный кабель не может быть использован в тоннелях метрополитена из-за механического воздействия вибраций точек крепления кабеля на припой швов обоих электропроводящих труб, образующих кабель, при движении составов по тоннелям. При повреждении внешней оболочки влага проникает через разошедшие друг от друга концы швов и вызывает короткое замыкание силовой цепи.

Целью изобретения является обеспечение сохранности конструкции кабеля от внешних механических и химических воздействий в тяжелых условиях эксплуатации кабельных линий, например в тоннелях метрополитена.

Указанная цель достигается тем, что оптические волокна размещены в центре излучающего кабеля с гофрированной оболочкой, что позволяет передавать по одному кабелю световые импульсы и электрические колебания сверхвысокой частоты. Слой пенистого полистирола внутри кабеля гарантирует сохранность оптических волокон и обеспечивает передачу электромагнитных колебаний в пространстве между внутренней и внешней электропроводящими оболочками кабеля.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение предлагаемого комбинированного кабеля; на фиг.2 его продольный вид с последовательным снятием элементов.

Комбинированный кабель для передачи оптических и электрических сигналов содержит несущий трос 1, скрученный из нескольких, например семи прочных и упругих металлических проволок, в хлорвиниловой изоляции 2. Несущий трос 1 служит опорой нескольких, например восьми оптических волокон 3, заключенных в общую тонкостенную оболочку 4 из нейлона или другого влаговоздухонепроницаемого материала толщиной от 0,1 до 0,3 мм, размещенного в защитной трубке 5 из пластмассы с толщиной стенок не менее 0,5 мм, которая служит опорой металлического экрана 6, выполненного из хорошо проводящего электрический ток материала в виде трубки, например, из листовой меди или сплетенной из медных проводников. Экран 6, в свою очередь, заключен в изолирующую трубку 7, изготовленную, например, из хлорвинила с толщиной стенок не менее 1 мм. Экран 6 служит в качестве внутреннего проводника для излучающей линии, образованной этим проводником и внешним проводником 8 из хорошо проводящего электрический ток материала в виде гофрированной оболочки, изготовленной например из листовой меди или оплеткой медных проводов. Гофрированная оболочка 8 не может быть согнута под малым углом, что обеспечивает плавность изгибания оптических волокон, расположенных внутри кабеля. Пространство между внутренним и внешним электрическими проводниками 7 и 8 заполнено диэлектрическим материалом 9 с коэффициентом диэлектрической проницаемости ε равной или больше 10, например пенистым полистиролом. В наружном цилиндрическом проводнике 8 в местах для вывода высокочастотной энергии перпендикулярно кабелю вырезаны щели или отверстия 10 с одной или обеих сторон (в зависимости от характера взаимодействия с приемопередатчиками подвижного состава) внешней оболочки-проводника, длина или диаметр которых должен быть не меньше половины длины волны излучаемой высокочастотной энергии. Сверху кабель одет в оболочку 11 из эластичного диэлектрического материала, предпочтительно резины. Оболочка 11 сплошная и герметически изолирует кабель от атмосферы и в то же время не мешает излучению радиоволн из отверстий 10, являющихся щелевыми антеннами. Для распознавания излучающих точек кабеля на оболочке 11 нанесены соответствующие обозначения (на чертеже не изображены).

Оптические волокна 3 и излучающий кабель, образованный внутренним проводником 6 и внешним проводником 8, пространство между которыми заполнено диэлектриком, могут быть использованы для одновременной передачи информации независимо друг от друга. Световые сигналы, передаваемые по волокнам 3, и высокочастотные сигналы, передаваемые по волноводу, образованному между экранирующими поверхностями проводников 6 и 8, не мешают друг другу. Экономное использование технологического пространства за счет совмещения в одном и том же кабеле нескольких функций: передача и прием световых и высокочастотных сигналов, излучение в пространство и прием высокочастотной энергии, представляет возможность большего насыщения автоматической аппаратурой подвижного состава и тоннелей метрополитена. Высокая защищенность от внешних воздействий оптических волокон в тяжелых условиях эксплуатации является преимуществом изобретения.

Формула изобретения

1. Комбинированный кабель для передачи оптических и электрических сигналов, содержащий несколько оптических волокон, поверх которых расположена внутренняя оболочка, внутренний электрический проводник, выполненный в виде металлического экрана, внешний проводник, выполненный в виде металлического цилиндра, и наружную оболочку, при этом пространство между внутренним и внешним проводниками заполнено диэлектриком, отличающийся тем, что в него введен центральный несущий трос в изоляционной оболочке, поверх которой равномерно размещены оптические волокна, при этом внутренняя оболочка выполнена эластичной толщиной 0,1 0,3 мм из влаговоздухонепроницаемого материала, поверх внутренней оболочки установлена защитная трубка из пластмассы толщиной не менее 0,5 мм, внутренний проводник размещен поверх защитной трубки и заключен в эластичную оболочку, наружная оболочка выполнена из эластичного материала, а коэффициент диэлектрической проницаемости диэлектрика равен или больше 10.

2. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что внешний проводник выполнен в виде цилиндра с гофрированными стенками.

3. Кабель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на боковой поверхности внешнего проводника, выполненного в виде цилиндра, перпендикулярно его оси выполнены вырезы для вывода энергии высокочастотных электрических колебаний, длина каждого из которых не менее половины длины волны излучаемых высокочастотных колебаний.

4. Кабель по пп.1 3, отличающийся тем, что изолирующая оболочка центрального несущего троса выполнена из хлорвинила.

5. Кабель по пп.1 4, отличающийся тем, что внутренняя оболочка выполнена из нейлона.

6. Кабель по пп.1 5, отличающийся тем, что внешний проводник выполнен из меди.

7. Кабель по пп.1 6, отличающийся тем, что внутренний проводник выполнен из меди.

8. Кабель по пп.1 7, отличающийся тем, что наружная оболочка выполнена из резины.

9. Кабель по пп.1 8, отличающийся тем, что эластичная оболочка выполнена из резины.

10. Кабель по пп.1 9, отличающийся тем, что в пространстве между внутренним и внешним проводниками расположен пенистый полистрол.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2