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EuroWire – Maggio 2009
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articolo tecnico
5.1.1Resistenza alla rottura da com-
pressione
La norma Telcordia GR-20 era la più rigorosa
delle tre norme sopra citate, poiché richiedeva
una pressione di 44N/mm nell’arco di un
minuto e 22N/mm di pressione in dieci minuti.
Un test analogo è stato adottato applicando
un carico specifico per un periodo di dieci
minuti, e quindi valutando l’attenuazione
del cavo alla fine del tempo previsto mentre
il cavo era ancora sotto carico. La norma
GR-20 presentava i requisiti più rigorosi per
qualsiasi aumento di attenuazione; pertanto
è stata adottata come linea direttiva. La
norma stabiliva che il cambio di attenuazione
dovrebbe restare inferiore a 0,05dB per il 90%
delle fibre testate ed inferiore a 0,15dB per il
100% delle fibre testate.
Il cavo è stato schiacciato utilizzando
una piastra d’acciaio di 25mm con bordi
arrotondati ed un raggio di 10mm. Si veda la
Figura 7
per il grafico della configurazione di
prova.
Ad ogni risultato positivo, il carico veniva
aumentato. Questa procedura è stata seguita
fino ad ottenere il cedimento del cavo. I
risultati di queste prove sono illustrati nella
Tabella 2
.
Come evidenziato dai risultati, le prestazioni
del cavo sono state sorprendentemente
buone, considerando che il requisito per
un cavo per installazione esterna standard
è di 44N/mm. Ciascuna pressione è stata
esercitata due volte al fine di assicurare un
risultato positivo o negativo. Le prestazioni
di questa struttura di cavo sotto un carico
compressibile possono essere associate al
fluido incompressibile all’interno del cavo.
5.1.2Resistenza alla rottura causata da
urto
La norma EN-187105 richiedeva l’applicazione
di una forza d’impatto specifica su tre diverse
sezioni del cavo. La norma EN-640 richiedeva
l’applicazione di una forza d’impatto specifica
due volte su tre diverse sezioni del cavo. La
norma EN-20 richiedeva l’applicazione di una
forza d’impatto specifica 20 volte in un punto
del cavo. In un contesto sottomarino reale, un
impatto si verificherebbemolto probabilmente
una sola volta in un unico punto; pertanto
è stata adottata la procedura di prova della
norma GR-20.
La norma GR-20 presentava i requisiti più
rigorosi per qualsiasi aumento di attenuazione
ed è stata quindi adottata come linea direttiva.
Ancora, la norma stabiliva che il cambio di
attenuazione restasse inferiore a 0,05dB
per il 90% delle fibre testate ed inferiore a
0,15dB per il 100% delle fibre sottoposte alla
prova. Si veda la
Figura 8
per il grafico della
configurazione di prova.
Il cavo di prova fu sottoposto ad un impatto
con una forza specifica per la durata di un
ciclo. Una volta completato l’impatto, fu testata
l’attenuazione del cavo. Questa procedura
fu ripetuta fino ad ottenere il cedimento del
cavo. I risultati di queste prove sono illustrati
nella
Tabella 3
.
Questi risultati evidenziano che il valore
0,4Nm rappresenta la massima forza d’impatto
che il cavo potrebbe sopportare. A 0,5Nm il
cavo risultava completamente appiattito con
la fibra danneggiata che sporgeva dalla parte
laterale del rivestimento.
Come riferimento, le installazioni esterne
standard, richiedono la resistenza ad una forza
d’impatto di 4,4Nm, un valore di gran lunga
superiore al valore che si poteva ottenere con
il cavo ROV per alte profondità. Tuttavia, è più
probabile che questo cavo subisca degli urti
sott’acqua; qualsiasi oggetto che precipita
sott’acqua si muove con una velocità di gran
lunga inferiore, e pertanto la forza esercitata
sul cavo sarà di gran lunga inferiore.
5.1.3 Resistenza alla trazione
Tutte e tre le norme richiedono un carico di
trazione specifico mentre le norme ICEA-640 e
GR-20 prevedono il carico di trazione a breve
termine più elevato di 2670N.
La norma EN-187105 richiede un carico di
trazione a breve termine che costituisce un
fattore del peso del cavo. Per quanto riguarda
il diametro del mandrino utilizzato sul banco
di prova, le norme GR-20 e ICEA-640 erano
le più severe. Queste norme specificano un
diametro massimo di 560mm ed un minimo di
30 volte il diametro del cavo.
Gli operatori utilizzarono per questa prova
un mandrino del diametro di 26mm.
Secondo le norme ICEA-640 e GR-20, il
cedimento di un cavo comporta un aumento
dell’attenuazione superiore a 0,05dB ad
una lunghezza d’onda di 1550nm e/o una
deformazione della fibra superiore o uguale
al 60% del valore di deformazione massima
della fibra. Ovviamente, questa prova non si
avvicinerebbe ai carichi specificati, poiché
il cavo presenta un modulo di elasticità
nell’ordine di solo 12kgf.
Gli operatori incaricati delle prove utilizzarono
un banco Instron® per prove di trazione con
estensimetro incorporato per sottoporre il cavo
alla prova di deformazione. Il banco per prove
di trazione fu allestito in modo da funzionare
il più lentamente possibile, per consentire di
registrare l’attenuazione e la deformazione
del cavo. Il banco di prova Instron fornì i dati
di carico, mentre l’estensimetro fornì i dati di
deformazione.
Essendo la lunghezza aggiuntiva della fibra in
questo cavo così insignificante, si suppose che
la deformazione del cavo e la deformazione
della fibra fossero uguali. Si veda la
Figura 9
per il grafico della configurazione di prova.
I risultati della deformazione del cavo e della
deformazione della fibra con le corrispondenti
letture dell’attenuazione sono illustrate nella
Figura 10
.
I risultati evidenziano che l’attenuazione
non presenta variazioni significative al di
sotto di 30 libbre. Tutte le norme relative
ai cavi a fibre ottiche richiedono che la
deformazione della fibra non superi il 60%
del valore di prova massimo della fibra con il
cavo sottoposto al carico nominale massimo.
Pressione (N/mm)
Delta (dB)
Positivo/Negativo
10
0,00
Positivo
15
0,08
Positivo
20
0,03
Positivo
25
0,11
Positivo
30
0,70
Negativo
Numero di urti
Forza (Nm)
Δ Attenuazione Positivo/Negativo
1
0,1
0
Positivo
1
0,2
0
Positivo
1
0,3
0
Positivo
1
0,4
0
Positivo
1
0,5
N/A
Negativo
Tabella 2
▲
▲
:
Risultati della prova di compressione
Tabella
▲
▲
3
:
Risultati della prova d’urto
Figura 7
▲
▲
:
Diagramma test di compressione
Macchina di
frantumazione Cavo sottoposto
a prova
Equipaggiamento per la misurazione delle fibre
Figura 8
▲
▲
:
Diagramma prova d’urto
Macchina per prova d’urto
Equipaggiamento
di trazione
Equipaggiamento per
la misurazione delle fibre
Cella di
carico
Dispositivo di fissaggio
Lunghezzadicavo
sottopostoaprova
Figura 9
▲
▲
:
Diagramma test di trazione
Equipaggiamento per la misurazione delle fibre
Cavo sottoposto
a prova