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EuroWire – Mai 2009
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technischer artikel
5 Nachprüfung der
Testergebnisse
5.1 Von
CommScope
durchgeführte
Prüfung
Die
Standard-Kabelprüfungen
für
Außenanlagen wurden in der in Claremont,
NC, gelegenen Anlage von CommScope
durchgeführt.
Die
Prüfungen
wurden
nicht durchgeführt um dieses Kabel für
den Alltagseinsatz als terrestrisches Kabel
oder
als
Langstrecken-Tiefseekabel
zu
qualifizieren, sondern um den Maßstab für
den Aufbau zukünftiger Tiefsee-LWL-Kabel
zu definieren. Das Kabel wurde den
strengsten Anforderungen unterzogen, die
in den Standards ANSI/ICEA S-87-640-2006,
GR-20-CORE und EN 187105 festgelegt sind,
und wurde bis zur Fehlerprüfung gemäß den
allgemeinen Richtlinien dieser Spezifikationen
geprüft.
5.1.1 Bruch durch Druck
Telcordia GR-20 setzte den höchsten der
3 Maßstäbe. war der strengste der drei
Standards. Gefordert wurde ein Druck von
44N/mm für eine Dauer von einer Minute und
ein Druck von 22N/mm für zehn Minuten.
Eine ähnliche Prüfung wurde durchgeführt,
indem eine vorgeschriebenen Belastung für
eine Dauer von zehn Minuten angelegt und
dann die Dämpfung des Kabels nach Ablauf
dieser Zeit geprüft wurde, während das Kabel
immer noch belastet war. Der GR-20-Standard
wies die strengsten höchsten Anforderungen
aller Dämpfungserhöhungen auf; demzufolge
wurde der GR-20-Standard die eingesetzte
Richtlinie. Dem Standard entsprechend sollte
die Dämpfungsänderung unter 0,05dB für 90%
der Faser bleiben, die der Prüfung unterzogen
werden und unter 0,15 dB für 100% der
geprüften Faser.
Das Kabel wurde mit einer 25mm Stahlplatte
mit abgerundeten Ecken und mit einem
10mm Radius zerdrückt. Eine schematische
Darstellung des Prüfaufbaus ist aus
Bild 7
ersichtlich.
Nach jedem bestandenem Ergebnis wurde die
Last erhöht. Dieses Verfahren wurde verfolgt
bis ein Kabelausfall eintrat. Die Ergebnisse
dieser Prüfung sind in der
Tabelle 2
dargestellt.
Wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, agierte
das Kabel auf überraschend gute Weise, wenn
man bedenkt, daß die Anforderungen eines
Standard-Kabels für Außenanlagen 44N/mm
entsprechen. Jeder Druck wurde zwei Mal
durchgeführt, um ein positives oder negatives
Ergebnis zu sichern. Das nicht komprimierbare
Fluid im Kabel hat zu den Leistungen
unter einer komprimierbaren Last dieses
Kabelsaufbaus beigetragen.
5.1.2 Anprallbeständigkeit
Der Standard EN-187105 forderte, daß eine
spezifische Anprallkraft einmal über drei
unterschiedliche Kabelabschnitte angelegt
wird. Der ICEA-640 Standard forderte, daß eine
spezifische Anprallkraft zweimal über drei
unterschiedliche Kabelabschnitte angelegt
wird. Der GR-20 Standard forderte, daß eine
spezifische Anprallkraft zwanzig Mal in eine
Stelle des Kabels angelegt wird. In einem
echten Tiefsee-Szenarium würde ein Anprall
eher nur einmal in einer Stelle auftreten,
demzufolge
wurde
das
Prüfverfahren
des GR-20 verfolgt. Der GR-20-Standard
wies die strengsten Anforderungen aller
Dämpfungserhöhungen
auf;
demzufolge
war der GR-20-Standard die zu verfolgende
Richtlinie. Der Standard setzte von neuem fest,
daß die Dämpfungsänderung unter 0,05dB
für 90% der Faser bleiben sollte, die der
Prüfung unterzogen werden sollten und unter
0,15 dB für 100% der geprüften Faser. Eine
schematische Darstellung des Prüfaufbaus ist
aus
Bild 8
ersichtlich.
Das Prüfkabel wurde bei einer spezifischen
Kraft
für
die
Dauer
eines
Zyklus
zusammengedrückt. Bei vervollständigtem
Anprall wurde die Dämpfung des Kabels
geprüft. Dieses Verfahren wurde solange
wiederholt bis ein Kabelausfall eintrat. Die
Ergebnisse dieser Prüfung sind in der
Tabelle 3
dargestellt.
Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß
0,4Nm die höchste Anprallkraft darstellt, der
dieses Kabel widerstehen konnte. Bei 0,5Nm
war das Kabel völlig abgeflacht mit der
gebrochenen Faser, die seitlich des Mantels
herausragte.
Als Bezug für Standard-Außenanlagen wurde
ein Widerstand von 4,4Nm gefordert, bzw.
eine viel höher Anprallkraft als jene die bei
Tiefsee-ROV-Kabel erzielt wurde. Wie auch
immer, dieses Kabel wird bestimmt unter
Wasser zusammengedrückt; alle Gegenstände,
die absinken, bewegen sich viel langsamer,
daher wird viel weniger Kraft auf das
Kabel ausgeübt.
5.1.3 Zugbeständigkeit
Bei allen drei Standards ist eine spezifische
Zugkraft erforderlich und die Standards
ICEA-640 und GR-20 verlangen die höchste
kurzfristige Zuglast bei 2670N. EN-187105
fordert eine kurzzeitige Zuglast, was einem
Faktor des Kabelgewichts entspricht. Der auf
der Arbeitsfläche benutzte Dorndurchmesser
wurde als aller strengster in den Unterlagen
des GR-20 und ICEA-640 spezifiziert. In diesen
Standards wird ein Höchstdurchmesser von
560mm und ein Mindestdurchmesser vom
30fachen des Kabeldurchmessers vorgegeben.
Tester haben für diese Prüfung einen
Dorndurchmesser von 26mm benutzt.
Nach
den
Unterlagen
des
ICEA-640
und GR-20, stellt ein Kabelausfall eine
Dämpfungserhöhung über 0,05dB bei 1550nm
Wellenlänge dar und/oder eine Faserdehnung
über oder gleich 60% des höchsten
Dehnungswerts der Faser. Diese Studie wird
sich natürlich nicht mit den vorgeschriebenen
Belastungen befassen, da das Kabel einen
Elastizitätsmodul im Bereich von nur 12kgf
aufweist.
Tester
setzten
einen
Instron®-Ziehtisch
mit eingebautem Dehnungsmesser ein,
um dieses Kabel Dehnungsprüfungen zu
unterziehen. Der Ziehtisch wurde eingestellt
um so langsam wie möglich zu funktionieren,
damit die Erfassung der Kabeldämpfung
und -dehnung möglich war. Instron bot die
Ladedaten, während der Dehnungsmesser
die Dehnungsdaten zur Verfügung stellte.
Da die Über-Faserlänge in diesem Kabel
bedeutungslos war, wurde angenommen, daß
die Kabeldehnung und die Faserdehnung sich
glichen. Eine schematische Darstellung des
Prüfaufbaus ist aus
Bild 9
ersichtlich.
Bild 7
▲
▲
:
Diagramm Druckversuch
Bild 8
▲
▲
:
Diagramm Anpralltest
Druck (N/mm)
Delta (dB)
Bestanden/nicht bestanden
10
0.00
Bestanden
15
0.08
Bestanden
20
0.03
Bestanden
25
0.11
Bestanden
30
0.70
nicht bestanden
A
nzahl der Anpralle
Kraft (Nm)
Δ Dämpfung
.
Bestanden/
nicht bestanden
1
0.1
0
Bestanden
1
0.2
0
Bestanden
1
0.3
0
Bestanden
1
0.4
0
Bestanden
1
0.5
N/A
nicht bestanden
Tabelle 2
▲
▲
:
Ergebnisse des Druckversuchs
Tabelle
▲
▲
3
:
Ergebnisse der Anprallprüfung
Zerquetschmaschine
Geprüftes Kabel
Fasermeßausrüstung
Maschine für Anpralltests
Geprüftes Kabel
Fasermeßausrüstung