Методологія забезпечення надійності волоконно-оптичних ліній передавання

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ЗВ'ЯЗКУ ІМ. О. С. ПОПОВА

УДК 681.7.068.019.3

МЕТОДОЛОГІЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАДІЙНОСТІ

ВОЛОКОННО-ОПТИЧНИХ ЛІНІЙ ПЕРЕДАВАННЯ

05.12.02 - телекомунікаційні системи та мережі

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

БОНДАРЕНКО ОЛЕГ ВОЛОДИМИРОВИЧ

Одеса-2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Одеській національній академії зв'язку

ім. О.С. Попова Міністерства транспорту та зв'язку України

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор

Захарченко Микола Васильович,

Одеська національна академія зв'язку ім. О.С. Попова,

завідувач кафедри інформаційної безпеки та передачі даних

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Костік Богдан Ярославович,

ВАТ «Укртелеком», Дирекція первинної мережі, директор;

доктор технічних наук, професор

Лісовий Іван Павлович,

Одеська національна академія зв'язку ім. О.С. Попова,

професор кафедри телекомунікаційних систем;

доктор технічних наук, професор

Филипенко Олександр Іванович,

Харківський національний університет радіоелектроніки, декан факультету електронних апаратів

Захист відбудеться « 24 » червня 2010 р. о _1000_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.816.02 Одеської національної академії зв'язку ім. О.С. Попова за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Ковальська, 1, ауд. 222.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеської національної академії зв'язку ім. О. С. Попова за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Ковальська, 1.

Автореферат розіслано «_21_» травня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

к.т.н., доц. А.Г. Ложковський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Процес інтеграції України у світовий інформаційний простір на базі виконання Комплексної програми створення Єдиної національної системи зв'язку України, Національної програми інформатизації України, створення Національної системи інформаційного забезпечення потребує впровадження в інфраструктуру електрозв'язку та мереж у цілому нових технологій, реалізованих у трьох напрямках: цифровізація, оптиковізація і комп'ютеризація.

На сучасному етапі розвитку мереж електрозв'язку всі три напрями удосконалення засобів електрозв'язку органічно пов'язані між собою. Нова техніка зв'язку - це, як правило, високошвидкісні ЦСП на волоконно-оптичному кабелі (ВОК) з високим рівнем програмного забезпечення.

Характерним для сучасних волоконно-оптичних систем передачі (ВОСП) є великий об'єм трафіка, що передається, тобто великий об'єм втрат у разі простою, і велика протяжність між сусідніми проміжними пунктами волоконно-оптичної лінії передавання (ВОЛП), тобто збільшення часу під'їзду для усунення пошкодження. Останнє вимагає підвищення вимог до надійності роботи ВОСП і, в першу чергу, ВОЛП та її елементів, тому що лінія вносить у загальне число пошкоджень системи передачі до 95 %. Через те, наприклад, пошкодження ВОК призводить до одночасної втрати усього трафіка або значної кількості каналів зв'язку.

В останні роки проблема забезпечення надійності ВОЛП, яка включає в себе надто широке коло питань, пов'язаних з розробкою та виробництвом її елементів, проектуванням, будівництвом та технічною експлуатацією лінії, є актуальною. Вирішення цієї проблеми потребує комплексного підходу.

Проблема забезпечення високонадійних ВОЛП вимагала розв'язання цілої низки задач, пов'язаних, у першу чергу, з теоріями оптичних хвилеводів (в тому числі ОВ), волоконно-оптичних кабелів і систем передачі.

Розробленню наукових основ і загальної теорії ВОСП, розрахунку, проектуванню та доведенню до дослідної експлуатації елементів ВОЛП присвячено багато робіт. Значний вклад у розвиток цих задач внесли Е.М. Діанов,

В.В. Шевченко, В.Б. Григор'янц, А.Д. Шатрога, А.С. Беланов, Є.Н. Свечников, І.І. Гроднєв, М.В. Захарченко, Л.Н. Беркман, В.В. Поповський, Л.М. Андрушко, Л.Г. Мурадян, І.І. Теумін, Ю.Т. Ларін, Г.А. Черенков, Д. Маркузе, Х.Г. Унгер, Дж.Є. Мідвінгер, Д. Ольшанський, Д. Глог, Ю. Міцунаги, Ю. Кацуями та ін.

У результаті розв'язано багато теоретичних і практичних задач з впровадження на мережах зв'язку ВОСП, розроблені і досліджені характеристики низки типів ОВ, ВОК, нерознімних з'єднувачів і рознімних з'єднувачів ОВ з апаратурою ВОСП.

Проте низка наукових та практичних задач зі створення високонадійних ВОЛП залишилися поза рамками відомих робіт. Сюди слід віднести задачі, пов'язані з: теорією конструювання ВОК нового покоління на базі силових елементів (СЕ) із різних матеріалів; оцінкою технічного стану елементів ВОЛП у процесі їх експлуатації та експресметодами; розробкою теорії прискорених натурних та форсованих випробувань елементів ВОЛП, дослідженням стабільності параметрів ВОЛП та її елементів, розробкою методик прогнозування тренду контрольованого параметра елемента ВОЛП за результатами обмежених у часі випробувань; розробкою методики розрахунку та проектування надійності ВОЛП.

Стан науково-практичної проблеми. Відомі методики розрахунку надійності виробів електротехнічної промисловості, електричних ліній зв'язку регламентовані окремими нормативними документами. Нормативна база для розрахунку, проектування та забезпечення надійності ВОЛП взагалі відсутня, що створює певні проблеми в реалізації високошвидкісного та ефективного зв'язку.

Проблема реалізації високошвидкісної ВОСП потребує досконалої елементної бази.

Сьогодні також відсутня нормативна документація з розрахунку конструкцій ВОК. Відомі джерела з конструювання кабелів дають лише загальну уяву про розрахунок конструкцій. В них повністю відсутні: метод розрахунку механічної міцності ВОК з силовими елементами (СЕ) із різних матеріалів; методи вибору та розрахунку конструкцій самонесучих оптичних кабелів (СОК) на базі значень еквівалентних модуля Юнга та температурного коефіцієнта лінійного розширення (ТКЛР) кабелю; загальні підходи до розрахунку геометричних розмірів і мас ВОК та ін.

Відомі в літературі методи прискореної оцінки технічного стану (ПОТС) елементів ВОЛП на базі незавершених натурних випробувань (ННВ), або прискорених форсованих випробувань (ПФВ) не відповідають вимогам інженерної практики, а методики ПФВ елементів ВОЛП відрізняються відносною простотою реалізації розрахунків при розробці випробувальних циклів, але приводять до низької точності результатів випробувань, у зв'язку з прийнятими допущеннями та положеннями. Методики ПФВ умовно поділяється на два види. Перший вид дає ПОТС елементів за результатами дії механічних факторів (звичайно одного), а другий - за результатами дії фізико-кліматичних факторів.

Тривалості дії факторів, що враховуються в цих методиках, вибираються приблизно, а рівні параметрів критеріїв відмов (ПКВ) не обґрунтовані.

У літературі відсутні дані про дослідження комплексної дії зовнішніх впливових факторів (ЗВФ) на параметри елементів ВОЛП, а дані досліджень за результатами ПФВ зразків не підтверджені повною мірою натурними випробуваннями аналогів. Це, в свою чергу, визиває необхідність у розробці достеменних методик ПОТС елементів ВОЛП, а також паралельного випробування елементів ВОЛП в форсованому та натурному режимах з метою наступної ідентифікації одержаних результатів. Започатковані методи ПОТС елементів ВОЛП на основі ННВ або ПФВ елементів, нерідко змушують вдаватися до надлишкових матеріальних витрат. Тому і появилась настійна необхідність у створенні теорії ПОТС елементів ВОЛП.

Крім того, відсутні рекомендації з мінімізації ризику пошкоджень та забезпечення надійності ВОЛП.

Все викладене вище визначило основні напрямки наукових досліджень, які виконані в даній роботі.

Науково-прикладною проблемою, вирішенню якої присвячена дисертаційна робота, є розробка теоретичних положень, способів і методів забезпечення надійності ВОЛП. На початку роботи над дисертацією існував ланцюг невирішених проблем, до яких відносяться:

а) відсутність комплексного наукового підходу до забезпечення надійності ВОЛП, пов'язаного з колом питань, починаючи з конструювання та випуску високонадійних елементів і закінчуючи організацією технічної експлуатації ВОЛП у цілому;

б) необхідність розвитку теорії конструювання ВОК, які є основною складовою ВОЛП;

в) потреба у створенні та теоретичному дослідженні методів ПОТС елементів ВОЛП, які базуються на результатах ННВ та ПФВ елементів;

г) невизначеність щодо способів вибору рівнів ПКВ елементів в ході ПВ, рівнів та тривалості дії ЗВФ в одному циклі ПФВ;

д) потреба розробки методики ПФВ елементів ВОЛП, які імітують екстремальні згідно з ТУ або реальні умови експлуатації елементів, та методики і моделі прогнозування тренду ПКВ досліджуваного елемента;

е) потреба у розробці методики розрахунку та проектування надійності ВОЛП.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота пов'язана з пріоритетними напрямками розвитку науки і техніки в межах «Комплексної програми створення Єдиної національної системи зв'язку України» (Постанова Кабінету Міністрів України № 790 за 1993 рік); Комплексної цільової науково-технічної програми № 8 «Розробка та виробництво засобів зв'язку» (затверджено Міністерством України у 1993 році) та планами Одеської національної академії зв'язку ім. О.С. Попова. У роботі узагальнені, систематизовані та розвинені результати досліджень, проведених автором на кафедрі «Волоконно-оптичних ліній зв'язку» та в науково-дослідному відділі ВАТ «Одескабель» за період з 1981 по 2009 роки.

Мета і завдання дослідження. Мета дисертаційної роботи полягає у створенні методології забезпечення надійності ВОЛП.

Основні задачі досягнення даної мети зводяться до:

1. Систематизації складових забезпечення надійності ВОЛП.

2. Розвитку теорії розробки конструкцій ВОК.

3. Розробки теорії ПОТС лінії або її елементів за результатами: ННВ в умовах полігону або експлуатації; ПФВ в лабораторних умовах; ННВ або ПФВ та прогнозування тренду контрольованого параметра - затухання оптичного сигналу (А) чи коефіцієнта затухання оптичного сигналу в ОВ (б).

4. Розробки методики прогнозування тренду контрольованого параметра ВОЛП або її елементів.

5. Апробації теоретичних розробок з конструювання ВОК та прискореної оцінки технічного стану ВОЛП або їх елементів.

6. Розробки методики розрахунку та проектування показників надійності ВОЛП.

7. Створення бази статистичних даних для розрахунку показників надійності ВОЛП на основі досліджень інтенсивності відмов (л) та середнього часу відновлення зв'язку () для підземних ВОК первинної транспортної телекомунікаційної мережі зв'язку (ТТМЗ) України.

8. Розробки практичних рекомендацій щодо мінімізації ризику пошкоджень та забезпечення норм показників надійності ВОЛП;

Об'єкт дослідження - волоконно-оптичні лінії передавання.

Предмет дослідження - підходи, методи та методики забезпечення надійності волоконно-оптичних ліній передавання.

Методи дослідження. Для розв'язання поставлених задач у роботі використані: методи теорії ліній передавання, фізики оптичного зв'язку, елементи теорії пружності, методи диференційного обчислення, апарат перетворення Фур'є, методи цифрового моделювання, методи теорії ймовірності, методи математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів роботи полягає у запропонованому комплексному підході до забезпечення надійності ВОЛП на основі реалізації складових забезпечення надійності під час розробки конструкцій і виробництва її елементів, проектування і будівництва та експлуатації ліній.

Для реалізації цього підходу вперше в роботі додатково до існуючих складових, які викладені в нормативній документації з проектування, будівництва та технічної експлуатації ВОЛП, розроблені нові складові на основі теоретичних та практичних досліджень створених конструкцій ВОК та запропонованої методики проектування надійності ВОЛП.

У цілому це забезпечено такими новими науковими результатами:

1. У зв'язку з відсутністю в Україні нормативно-технічної бази з конструювання ВОК була розвинена теорія розробки сучасних конструкцій кабелів, в рамках якої вперше розроблені:

- методики розрахунку розтягувальних зусиль кабелю з СЕ із різних матеріалів (стальних дротів, склопластикових стержнів, арамідних ниток) та їх комбінації;

– методики вибору та розрахунку конструкцій СОК за розтягувальними зусиллями в залежності від дії механічних навантажень, створених кліматичними умовами зони експлуатації;

– метод визначення ТКЛР і модуля Юнга СОК на основі фізичних особливостей матеріалів усіх елементів або тільки СЕ кабелю;

– методи розрахунків геометричних розмірів і маси ВОК.

2. На основі аналізу методів випробувань виробів електротехнічної промисловості були вперше запропоновані:

– програми і методики ПОТС елементів ВОЛП для ННВ в умовах полігона чи експлуатації та для ПФВ в лабораторних умовах;

– базовий випробувальний цикл і його складові за рахунок моделювання дії температурного фактора, вологості, фізико-кліматичних факторів, що важко піддаються форсуванню, та дій інших чинників;

– розрахунково-експериментальний метод визначення умовної енергії активації елементу для розрахунку моделі форсованої теплової дії базового випробувального циклу;

– метод моделювання сумісної дії підвищеної температури і вологості, яка скорочує тривалість та матеріальні витрати на ПФВ елементів ВОЛП.

3. Вперше, на основі розвитку теорії методів математичного моделювання створена методика прогнозування тренду контрольованого параметра ВОЛП або її елементів на базі інформації про поведінку цього параметра на попередніх етапах випробувань. У рамках методики були одержані:

– математична модель процесу дрейфу контрольованого параметра ВОЛП або її елемента створена поліноміальною моделлю на базі ряду Тейлора;

– на основі цього ряду розроблені і реалізовані версії формування лінійної моделі (ЛМ) і багатофакторної екстраполяційної моделі вищого порядку (БЕМВП);

– результати контролю якості елементів ВОЛП, які дозволяють вносити корективи в їх конструкції за рахунок теоретичних та технологічних доопрацювань перед постановкою елементів на виробництво.

4. Впроваджені у виробництво експериментально підтверджені наукові положення з розробки конструкцій ВОК на прикладі кабелю ОКЛБг-3-М12-3Ч4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-12/0.

5. Виконані експериментальні дослідження зразків ВОК типів ОК-50-1-1/0 і ОК-50-1-2/0, вперше показано правомірність використання методик ПОТС елементів ВОЛП на основі обмежених у часі натурних та лабораторних випробувань.

6. Вперше розроблена методика розрахунку та проектування показників надійності ВОЛП, в рамках якої були запропоновані:

– загальні вимоги щодо забезпечення експлуатаційних показників надійності ВОЛП;

– послідовності розрахунку та забезпечення норм показників надійності при проектуванні ВОЛП;

– спосіб забезпечення надійності ВОЛП за рахунок резервування ВОЛП на ТТМЗ;

– варіанти підвищення надійності ВОЛП або окремих її компонентів:

а) заміна менш надійних компонентів ВОЛП на більш надійні іншого виробника;

б) внесення змін у структурну схему організації зв'язку по елементах, або по лінійному тракту на дільниці перемикання.

7. Розроблені практичні рекомендації щодо мінімізації ризику пошкоджень ВОЛП при проектуванні, будівництві та технічній експлуатації.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

1. Удосконалена та розвинена теорія конструювання ВОК дозволила вперше в Україні створити низку конструкцій кабелів для різних умов експлуатації (в повітрі на опорах, в кабельній каналізації, під землею та водою).

2. При доведенні дослідних зразків нових конструкцій елементів ВОЛП до серійного виробництва, на прикладі ВОК, набула практичної цінності запропонована теорія прискорених випробувань, в рамках якої одержана можливість оперативного визначення ступеня впливу ЗВФ на процеси деградації досліджуваних ВОК, та на його основі більш обґрунтовано вибрати матеріали і конструкції компонент, що забезпечують високу якість і надійність кабелю, уникаючи зайвих матеріальних витрат.

3. З метою підвищення точності вимірювання приросту затухання (?б) або б при дослідженні стабільності цих параметрів під час натурних прискорених випробувань в умовах полігону ОНАЗ ім. О.С. Попова розроблено вимірювальний комплекс згідно з Авторським свідоцтвом СРСР на винахід

4. № 1238696 «Устройство для измерения приращения коэффициента затухания оптических волокон» (автори О.В. Бондаренко, О.Г. Кондаков, В.Г. Ніколаєв).

5. Одержані в роботі математичні моделі прогнозування тренду контрольованого параметра ВОЛП або її елементів сприяють прискореній оцінці їх технічного стану при значному скороченні матеріальних затрат на випробування.

6. Розроблена методика розрахунку та проектування показників надійності ВОЛП дає можливість забезпечувати мінімум ризику пошкоджень елементів або лінії у цілому.

7. Теоретична і практична значимість дисертації, значний вклад її результатів підтверджуються і впровадженням:

– теоретичних основ конструювання ВОК в Мінмашпромі України за рахунок виробничої бази ВАТ «Одескабель» потужністю до 5 тис. км на рік ВОК тільки однієї модульної конструкції;

– теорії ПОТС ВОК у нормативні документи ВНДІКП та у випробувальну базу ОНАЗ ім. О.С. Попова;

– методики розрахунку та проектування показників надійності ВОЛП в ВАТ «Укртелеком»;

– результатів досліджень з'єднуваних оптичних ліній МТМ м. Києва та розробки рекомендацій по збільшенню терміну їх експлуатації.

8. Матеріали з розвитку теорії конструювання ВОК, методів і методик ПОТС та експериментальних випробувань кабелів на надійність увійшли до складу роботи «Комплекс дослідно-конструкторських та технологічних розробок по впровадженню високих технологій при виробництві волоконно-оптичних кабелів світового рівня», відзначеної Державною премією України в галузі науки та техніки за 2001 рік. Автору дисертації присуджене звання лауреата цієї премії.

9. Практичне значення, виконаних автором розробок в галузі кабельної техніки щодо конструювання високонадійних ВОК, пояснюється повною відсутністю вітчизняних науково-дослідних установ кабельної промисловості. На основі впровадження цих розробок у виробництво ВАТ «Одескабель» тільки, наприклад, в 2000 році дало прибуток 1496860 доларів США, а по ВАТ «Укртелеком» при будівництві лише однієї ВОЛП «Дніпро-Донбас», за рахунок закупівлі ВОК національного виробника, одержано економію 1338524 доларів США.

Вітчизняне виробництво ВОК не тільки забезпечує країну та низку зарубіжних країн кабелями, але і розв'язання задач створення ЄНСЗ України та її інтеграцію у світовий інформаційний простір. Це дозволяє вирішити також деякі соціальні питання, пов'язані з підтримкою національного виробника, збереженням вільно конвертованої валюти та підвищенням зайнятості населення країни.

10. Результати досліджень, пов'язаних з проблемою забезпечення високої надійності ВОЛП та її елементів, увійшли до складу 15 науково-технічних звітів низки науково-дослідних робіт та п'яти технічних умов на ВОК [27 - 31], а також використовуються в лекційних курсах і практичних заняттях, які проводяться для студентів ОНАЗ ім. О.С. Попова за напрямком «Телекомунікації» та спеціальностями «Інформаційні мережі зв'язку» та «Телекомунікаційні системи».

Особистий внесок здобувача. Основні наукові результати теоретичних і практичних досліджень, викладені в дисертації, одержані автором самостійно, або в розробці яких автор вніс основний творчий вклад. Роботи [6, 7, 9, 10, 25, 34, 45, 49] - виконані автором самостійно. У працях, виконаних у співавторстві, автору належить: [1, 2, 47] - постановка задачі, формування концептуального напрямку роботи та теоретичні дослідження; [3, 4, 36, 37, 42, 43, 44] - систематизація конструкцій, аналіз конструктивних і технічних характеристик ВОК та умов їх прокладки й експлуатації; [5, 8, 11, 27, 28, 29, 30, 31] - розвинена теорія конструювання ВОК та програми і методики контрольних випробувань зразків кабелів; [12, 13, 14, 15, 16, 34, 50] - результати досліджень параметрів ВОК на основі загальних вимог до ВОЛП; [17, 18, 19, 20, 21, 22, 38, 39, 40] - принципи, методи та методики прискорених випробувань ВОЛП та її елементів; [23, 41] - постановка задачі та теорія прогнозування контрольованого ПКВ в ході ПВ; [26, 33] - ідеї та способи реалізації пристроїв для виміру б при натурних випробуваннях ВОК; [24, 32, 48] - програми, методики проведення та оброблення результатів експериментальних досліджень конструкцій ВОК та з'єднуваних ВОЛП; [46] - методика розрахунку та забезпечення надійності ВОЛП.

Апробація результатів роботи. Основні наукові результати і положення дисертації представлялися, доповідалися та всебічно обговорювалися на 17 міжнародних, галузевих, науково-практичних і науково-технічних конференціях та наукових семінарах [34 - 50].

Публікації. За результатами досліджень, які викладені в дисертації, опубліковано 50 наукових праць, серед яких: 1 монографія, 2 книги, 22 статті у провідних виданнях згідно з переліком, що затверджений ВАК України (14 у співавторстві), 1 заявка на винахід, 5 нормативних документів (ТУ на ВОК),

2 депонованих рукописи, 17 публікацій в збірниках праць міжнародних, державних семінарів та конференцій (15 у співавторстві).

Структура і зміст роботи. Робота складається із вступу, шести розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг роботи складає 310 сторінок друкованого тексту, дисертація містить 46 рисунків на

34 сторінках, 39 таблиць на 49 сторінках, список використаних джерел нараховує 236 найменувань на 15 сторінках, додатки на 49 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

У вступі розкрито суть і стан проблеми. Наведено базові положення дисертаційної роботи, обґрунтовано її актуальність та доцільність, відображено її зв'язок з галузевими та державними програмами, визначено мету роботи й коло вирішених завдань, показано її наукову новизну й практичну значимість для галузі зв'язку і виробництва засобів зв'язку, наведено інформацію про особистий внесок здобувача, апробацію та впровадження результатів роботи і приклади оцінки економічної ефективності від її впровадження.

У першому розділі дисертації наводиться короткий огляд літератури з теми дослідження, здійснюється аналіз стану проблеми та визначається, що розширення функцій сучасних ВОСП потребує підвищеної уваги до надійності їх складових та надійності ВОСП. Проблема надійності ВОСП включає в себе надто широке коло питань, пов'язаних з конструюванням і виробництвом її складових, проектуванням, будівництвом та експлуатацією ВОСП. Показано, що до сьогодні ця проблема вирішувалася реалізацією окремих задач. Зараз вона потребує комплексного підходу. Обґрунтовано, що враховуючи високу надійність сучасної апаратури, основну частину проблеми забезпечення надійності ВОСП складає надійність ВОЛП. При цьому, частина складових забезпечення надійності ВОЛП вже реалізована, а частина, яка стосується розробки конструкцій ВОК, прискореної оцінки технічного стану та надійності ВОЛП і її елементів, а також проектування показників надійності ВОЛП, потребують теоретичних та практичних розробок.

Виходячи із цього у даному розділі формулюється постановка завдання, визначається коло питань, вирішення яких дозволило досягати поставленої в дисертації мети і основної проблеми.

У другому розділі на базі, обґрунтованих автором вихідних положень з розробки методик конструювання ВОК, знайшла розвиток теорія конструювання кабелів різного призначення для експлуатації в різних кліматичних умовах.

На основі вибраних сучасних високоякісних матеріалів для елементів ВОК і розроблених автором рекомендацій з забезпечення параметрів ВОК, у першу чергу, коефіцієнта затухання та дисперсії сигналу з урахуванням загальних вимог до ВОЛП та оцінки зовнішніх механічних навантажень (розтягування, вигину, роздавлювання та гідростатичного тиску), що діють на кабелі (в землі, кабельній каналізації, водоймах та на опорах повітряних ліній), були розроблені методики розрахунку механічної міцності низки конструкцій ВОК. Вони базуються на методах розрахунку розтягуючих зусиль ВОК.

Методики та методи розрахунку розтягувальних зусиль ВОК з силовими елементами із різних діелектричних та стальних матеріалів, які працюють в межах пружних деформацій у відповідності до закона Гука. В методах запропоновані критерії максимального допустимого видовження (деформації) кабелів під час прокладки та експлуатації, що відповідають допустимим значенням їх розтягувальних зусиль, які забезпечують відсутність небажаних змін характеристик ОВ.

Конструкції ВОК забезпечують допустимі розтягувальні зусилля завдяки, в першу чергу, центральному силовому елементу (ЦСЕ), периферійному силовому елементу (ПСЕ) або їх комбінації. Як СЕ використовуються сталеві дроти або троси, склопластикові стержні та арамідні нитки.

Як відомо, величина допустимого розтягувального зусилля ВОК, що забезпечена конструкцією СЕ визначається за виразом

, (1)

де ,, - допустимі розтягувальні зусилля ВОК, ЦСЕ та ПСЕ відповідно, Н; - модуль Юнга і-го елемента ВОК, ГПа; - площа поперечного перерізу і-го елемента ВОК, мм2; - максимально допустиме видовження ВОК, %; п - число елементів кабелю.

Розтягувальні зусилля, що забезпечують решта елементів ВОК, незначні, тому вони враховуються як технологічний запас конструкції ВОК.

Кабель під дією усіх динамічних та статичних навантажень повинен подовжуватися на величину не більшу ніж:

, (2)

де - допустиме видовження ВОК, за якого ОВ втрачає свободу переміщення в трубці, тобто ще не підлягає дії механічного навантаження (=0); - допустиме видовження ОВ, в практиці конструювання ВОК, як правило, приймається = 0,25 %.

Як відомо з робіт Мальке та Гессинга визначається із геометричних розмірів осердя і типу скрутки його елементів за виразом

, (3)

де R - радіус скрутки елементів осердя ВОК (оптичних модулів, заповнювачів) навколо ЦСЕ; h - крок скрутки елементів осердя ВОК, мм; ДR - зазор між ОВ або пучком ОВ, розташованих у центрі оптичного модуля (ОМ) кабелю, та внутрішньою поверхнею трубки модуля, мм.

- Метод розрахунку ВОК зі стальними СЕ. Для ВОК з стальними СЕ запропоновано критерій розрахунку розтягувального зусилля кабелю вибирати виходячи із поведінки стального дроту (рис. 1) на межі пружної деформації його матеріалу за виразом .

(4)

де , , , - допустиме розтягувальне навантаження дроту, n дротів, ПСЕ та ПСЕ із m повивів дротів відповідно, Н; - модуль Юнга дроту, ГПа; , - площі поперечного перерізу дроту та дроту і-го повиву відповідно, мм2; (); - оптимальне видовження кабелю; в1 - кут скрутки дротів в ПСЕ, град; , - радіус і крок скрутки дротів повиву відповідно, мм.

За довідковими даними напруження сталистого та м'якого дроту при розриві () слід визначити напруження за виразами для: ЦСЕ ; ПСЕ .

Розрахунок для одного дроту в ЦСЕ та n дротів в одному або в m повивах ПСЕ запропоновано визначати:

– Метод розрахунку ВОК з діелектричними СЕ:

а) склопластикові стержні

, , (5)

де , - навантаження, яке забезпечується склопластиковими стержнем, при видовженні кабелю на і при розриві відповідно, Н; - видовження склопластикового стержня при розриві, %; - площа поперечного перерізу склопластикового стержня, мм2; - межа розривної міцності склопластикового стержня, МПа.

б) арамідні нитки

, , ,(6)

де , , - розтягуючі зусилля ПСЕ, і-го повиву і сумарне розтягуюче зусилля ВОК, при накладені ниток у кожному m-му повиві під кутом ві відповідно, Н; - модуль Юнга арамідних ниток, МПа; - площа ниток, мм2; - лінійна густина однієї нитки, дтекс; с - густина арамідних ниток, г/см3; п - кількість арамідних ниток у повиві, шт.

- Методика проектування конструкцій самонесучого оптичного кабелю за розтягувальними зусиллями.

У рамках методики проектування конструкції СОК за розтягуючими зусиллями була запропонована блок-схема процесу розрахунку кабелю (рис. 2).

Розрахункові значення і в прийнятій моделі СОК визначаються з виразів:

; , (7)

де - максимально допустима, фіктивна напруга в СОК, МПа;

S - площа поперечного перетину несучих елементів СОК, мм2; - фіктивний модуль пружності СОК, ГПа.

Для визначення у СОК, за відомої початкової напруги , допустимо використати рівняння ланцюгової лінії для однорідних дротів

, (8)

де - напруга, кгс/мм2, питоме навантаження, кгс/(м·мм2) і температура в кабелі, °С для заданих умов; - те ж саме для відомих умов роботи кабелю; б0 - ТКЛР самонесучого ВОК, 1 єС-1; - довжина прольоту повітряної лінії, м.

Значення , , б0 СОК знаходяться за виразами:

;

;,(9)

де і - відповідно модуль Юнга і площа поперечного перетину i-го несучого елемента СОК; - напруга армуючих ниток за кімнатної температури, МПа; ба - ТКЛР армуючих ниток за кімнатної температури, 1 °С-1; - перепад температури, °С; - модуль Юнга армуючих ниток за кімнатної температури, ГПа;- фіктивний модуль пружності, ГПа; - коефіцієнт пружного подовження кабелю, 1/ГПа; - ТКЛР решти i-х елементів СОК відповідно, 1 °С-1; - модуль Юнга, ГПа, і площа поперечного перетину, мм2, арамідних ниток (шару ниток) і решти i-х елементів СОК відповідно.

Для визначення та б0 на основі виразів (9) був розроблений метод, реалізований на базі двох схем заміщення (рис. 3): тільки силових елементів або усіх елементів кабелю. Використання в конструюванні СОК першої схеми заміщення дає оціночні значення і , які дозволяють розрахувати в першому наближенні. Друга схема заміщення дозволяє одержати значення, наприклад, , яке відрізняється від експериментального значення менше, ніж 5,5 %.

Результати порівняння розрахункових та експериментальних значень розтягуючих зусиль СОК показали, що розтягувальні зусилля одержані за значеннями б0 і на основі першої схеми заміщення відрізняються від експериментальних значень FЕ на 9,70 %, а другої схеми заміщення - на 4,66 %.

У заключній частині цього розділу були запропоновані методики розрахунку геометричних розмірів і погонної маси ВОК та результати досліджень параметрів ВОК на основі загальних вимог до ВОЛП.

Основні результати, що витікають із досліджень та розвитку теорії конструювання ВОК одержані в даному розділі, пропонується використовувати в кабельній промисловості при розробці керівного нормативного документа з проектування ВОК та при розробці нових конструкцій кабелів світового рівня.

У третьому розділі на основі прийнятих в роботі принципів ПФВ та розробки моделі базового випробувального циклу і його складових розроблена методика ПОТС елементів ВОЛП.

Як основні принципи ПФВ елементів прийнято:

– максимальне збільшення жорсткості режимів форсування діючих факторів (в рамках збереження автомодельності процесів деградації), що адекватно збільшує коефіцієнт прискорення () і зменшує «життя» досліджуваного зразка;

– форсування процесів деградації елементів ВОЛП лише тими факторами, які мають за його нормальної експлуатації, або в екстремальних умовах;

– максимальне наближення результатів лабораторних випробувань елемента ВОЛП до результатів природної експлуатації або екстремальних умов шляхом організації сумісної дії модельованих ЗВФ.

В роботі показано, що:

– залежно від типу кабелю і реальних або екстремальних умов його експлуатації спектр ЗВФ, що підлягають моделюванню при ПФВ може бути різним у кожному конкретному випадку;

– прискорені форсовані випробування, повинні проводитися однаковими за тривалістю циклами. Досвід проведення ПФВ ВОК дозволяє за базовий цикл випробувань брати еквівалентний цикл, що відповідає року реальної експлуатації зразків.

З урахуванням прийнятих допущень і положень в роботі було розроблено базовий цикл ПФВ на прикладі ВОК, до якого були включені такі ЗВФ: тепло, холод, волога, сезонні та добові температурні перепади без переходу і з переходом через 0 єС.

Зміст, об'єм та умови механічних випробувань для конкретних типів ВОК визначаються програмою випробувань (ПВ) у відповідності з вимогами міжнародних стандартів, ТУ на кабель і ГОСТів (ГОСТ 12182.3-80, ГОСТ 12182.4-80, ГОСТ 12182.6-80, ГОСТ 12182.8-80, ГОСТ 20.57.406-81 та ін.).

Фізико-кліматичні випробування в роботі запропоновано виконувати у відповідності з їхніми моделями, що імітують дію кожного фактора зокрема або сумісну дію деяких із них.

Підвищена температура навколишнього (ТВ) середовища є одним із основних кліматичних факторів, що впливають на стабільність параметрів ОВ і ВОК в цілому. Це пов'язано із суттєвим впливом підвищеної температури на оптичні і фізичні параметри матеріалів ОВ.

У роботі прийнято, що фізико-хімічні процеси, які протікають у ВОК під впливом температурного навантаження, обумовлюють його старіння і достатньо повно описуються рівнянням Арреніуса

, (10)

де , - тривалості дії форсуючої температури () та і-го інтервалу температури протягом року експлуатації, год; R - універсальна газова стала, 8,31 Дж/(моль·єК); l - кількість інтервалів, на які квантований діапазон зміни температури за рік експлуатації ; , - форсуюча температура та температура в і-му інтервалі, на які квантовано діапазон її зміни за час модельованих умов експлуатації, єК. - енергія активації, кДж/моль.

При виборі моделі форсування процесів деградації ВОК підвищеною температурою (10) виникають два принципові питання: визначення значень і . Перше питання запропоновано розв'язувати спеціальними випробуваннями ВОК за методикою, розробленою у роботі; друге - на підставі дослідження екстремальних або реальних (натурних) умов експлуатації кабелю.

Використовуючи закон Арреніуса при дослідженні двох вибірок ВОК, що володіють однаковою деградацією зразків, за двох значеннях підвищеної температури і , автором була одержана залежність, що дозволяє виразити ЕН напрацюваннями за режиму через напрацювання за температурного режиму .

. (11)

На основі залежності запропоновано визначати за вибраним значенням параметра-критерію відмови (Дб').

Задавшись різними рівнями деградації ВОК, тобто різними рівнями зміни затухання ОВ, в роботі побудована залежність = f(Дб') (рис. 4).

Другим ЗВФ, який форсує старіння ВОК, є збільшення відносної вологості (з). Форсування його дії створюється підвищенням з або за даної вологості, або тим та іншим одночасно.

Час дії вологи на ВОК умовно поділяється на час нестаціонарного процесу () зволоження його захисних покриттів і час стаціонарної дії ().

Для кабельної оболонки зовнішнім діаметром і внутрішнім час нестаціонарного процесу зволоження ВОК (дифузії вологи) і час стаціонарної форсованої дії вологи на ВОК визначається за виразами

; ,(12)

де Q - кількість вологи, що проходить через кабельну оболонку; - коефіцієнт вологопроникненості оболонки; , - тиск водяної пари ззовні і всередині кабелю відповідно, тор; , - тривалість стаціонарної дії вологості при експлуатації і форсованої дії вологості протягом прискореного року випробувань ВОК, год; B1, B2 - коефіцієнти вологопроникності захисних покриттів ВОК за температур T1 і T2 відповідно; і - початковий і кінцевий тиски водяного пару, тор; T1, з1, T2, з2 - індекси, що характеризують параметри температури і вологості, за експлуатації ВОК та за експерименту відповідно.

Перший вираз (12) визначає час дифузії певної кількості пару води під дією постійного перепаду тиску.

У кабелі всередині оболонки з поверхнею S є замкнений об'єм V. Тому, тиск пари всередині оболонки в процесі дифузії весь час зростатиме до стану динамічної рівноваги тиску над і під оболонкою.

У другому виразі (12) залежить, в першу чергу, від значень , і , . Аналізуючи методику визначення часу форсуючої дії та коефіцієнта прискорення випробувань () було установлено, що час дії вологи на ВОК у форсованому режимі та можуть змінюватися за постійних значень і змінних і , або за постійних значеннях і змінних і .

Порівняння тривалості форсованого моделювання теплового старіння і старіння під сумісною дією вологи і тепла дозволило дійти висновку, що значно перевищує . Тривалість дії підвищеної температури протягом прискореного циклу за вибраної випробувальної температури є незмінною величиною. Тому порівнювання тривалості та може бути досягнуте шляхом варіювання рівня дії вологи, що може бути здійснене зниженням значення відносної вологості при тому ж ефекті старіння ВОК.

Дії на ВОК від'ємної температури, сезонних та добових коливань температури є діями, що важко піддаються форсуванню.

Дослідження дії негативних температур (ТН) в діапазоні 0 - - 40 °С на ОВ і ВОК показали, що після декількох годин витримки ВОК на цих температурах різке зростання залишкового затухання припиняється, в т.ч. процес зміни оптичних і фізико-механічних властивостей матеріалів стабілізується і подальша витримка зразків не дає суттєвого збільшення Дб. Тому річна дія ТН на ВОК може бути імітована витримкою зразків ВОК у камері холоду протягом одиниць або десятків годин за граничної негативної температури середовища прокладки кабелю або екстремальної температури по ТУ на кабель. Визначення часу форсованої дії ТН відбувається на підставі результатів статистичної оцінки температур для відповідної кліматичної зони.

Дія сезонних коливань температури (СКТ) та добових коливань температури (ДКТ) моделюється зміною температури від мінімально негативної до максимально позитивної для даної зони експлуатації ВОК.

Кількість сезонних і добових циклів за умовний рік експлуатації вибирається, виходячи з статистично можливого числа переходів температури через нульове значення (?Т0) відповідно до даних метеорологічних довідників.

Значення ТВ і ТН при добових змінах без переходу через нульове значення вибираються з метеорологічних довідників, виходячи з максимальної добової зміни температури для даної кліматичної зони.

Дія ДКТ має своєю метою перевірку кабелів в умовах різких змін температури, а при переходах через нульове значення - в умовах періодичного танення і замерзання вологи у повітряних включеннях.

Випробування ВОК температурними перепадами повинно виконуватися з урахуванням викладеного і рекомендацій ГОСТ 20.57.406-81.

Таким чином, викладені в даному розділі матеріали з моделювання дії фізико-кліматичних факторів, що важко підлягають форсуванню, можуть слугувати основою для розробки методики і програм ПФВ технічного стану елементів ВОЛП (ВОК, рознімних і нерознімних з'єднань).

Наведені принципи ПФВ та моделі форсуючих факторів дозволили розробити методику та приклади програм ПФВ ВОК для двох кліматичних зон пострадянського простору. Методика визначає послідовність випробувань, об'єм виборок, підготовку зразків до випробувань, рівні контрольованих ПКВ, рівні та тривалості ЗВФ, а також методи статистичного оброблення результатів випробувань.

Дослідження, які проведені у цьому розділі показали, що для ПОТС будь-якого елемента ВОЛП необхідна розробка програми ПФВ з урахуванням: експериментального визначення елемента; обґрунтованих методів вибору рівнів та термінів ЗВФ, що моделюють.

Запропоновані розрахунково-експериментальний метод визначення елемента, довідкові матеріали з вибору форсуючих рівнів та час сумісної дії тепла і вологи на зразки елемента ВОЛП та методика ПФВ у цілому можуть слугувати базовим матеріалом для розробки часткових методик і програм ПОТС будь-якого елемента ВОЛП.

У четвертому розділі для прискореної оцінки технічного стану елементів ВОЛП розроблені моделі оцінки тренду (тенденції зміни) та дрейфу контрольованого параметра елементів у майбутньому в даних або інших умовах експлуатації на основі методів математичного прогнозу.

Інформаційну основу побудови алгоритму прогнозу складають дані вимірювань параметрів контрольованого виробу . Суть завдання полягає в прогнозі характеристик випадкового процесу в часі > за передісторії його поведінки, виявленій при . Тут - час спостереження випадкового процесу (ВП) випробуваного параметра.

При розв'язанні поставленої задачі були прийняті наступні положення та припущення: характеристика ВП представляється в аналітичному вигляді дискретним інформаційним рядом випадкових значень вихідного параметра і зовнішніх факторів, що впливають; як прогнозовані моделі прийнято моделі поліноміального типу на підставі ряду Тейлора; у регресійних моделях використовуються поліноми 1, 2 і 3-го ступенів; у версії дискримінаційного вибору прогнозованих моделей використовуються поліноми 1-го ступеня.

Основними чинниками, що впливають на дрейф контрольованих параметрів елементів ВОЛП, вибрані час, температура і відносна вологість навколишнього середовища.

Для ПОТС елементів ВОЛП на основі скорочених у часі випробувань були розроблені ЛМ та БЕМВП. На базі матеріалів попередніх експериментальних досліджень елемента моделі дозволяють прогнозувати тренд та величини дрейфа контрольованого параметра максимально наближені до реальних величин, визначати закономірності процесу реології елемента з урахуванням комплексного впливу факторів зовнішнього середовища.

Розроблена процедура побудови прогнозтичних математичних моделей (ММ) містить такі етапи: а) формування ряду структур моделі; б) структурна і параметрична ідентифікації оптимальної моделі; в) оцінка адекватності ММ процесу, що досліджується; г) оцінка стійкості ММ на інтервалі прогнозування; д) екстраполювання ММ, одержаної при визначенні кліматичних дій, на інтервал упередження за аналогічних (середньостатистичних) умов або на інтервал передісторії і прогнозування за інших умов.

Дані вимірювань будь-якого контрольованого параметра (наприклад б) в залежності від зовнішніх дій можуть бути представлені функцією декількох змінних. З аналізу ЗВФ б ОВ найбільшою мірою залежить від Т і з середовища експлуатації ВОК і, в першому наближенні, представляється усіченим трипараметричним рядом Тейлора

,(13)

де l, , - порядки диференціювання по відповідно; , , ; - початкові значення змінних.

Алгоритм побудови моделі вигляду (13):

1. Початкова вибірка результатів вимірювань, представлена точками чотиривимірного простору (, розбивається на пробну і контрольну вибірки об'ємів та за умови , .

2. Вибираються максимальні значення показників ступенів , l і в розкладанні (13). У лінійній моделі вони вважаються як такими, що дорівнюють одиниці.

3. Послідовність різних комбінаційних структур ЛМ за (13) містить наступні моделі



4. Невідомі параметри чергової ЛМ оцінюються методом вибраних точок: а) пробна вибірка розбивається на приблизно рівні за об'ємом підвибірки за числом оцінюваних параметрів моделі; б) складається і вирішується система лінійних алгебраїчних рівнянь з q невідомими , де - розмірність вектора оцінюваних параметрів моделі (4.1); - вектор оцінюваних параметрів даної моделі, відносно компонент якого вирішується система рівнянь .

5. Модель як функція екстраполюється на ділянку контрольної вибірки. Для цієї моделі вираховується показник компактності як середній модуль відхилення

,

де - експериментально отримані значення коефіцієнта затухання в моменти ; Nk - число реалізацій на інтервалі контролю.

6. Показники компактності обчислюються для всіляких ЛМ виразу (14), що задаються комбінаціями виразу (13) членів розкладання. Як модель оптимальної структури вибирається модель, для якої показник компактності мінімальний.

Аналіз величин відхилення моделей на ділянці контрольної підвибірки дозволяє далі або обмежитися розв'язуванням задачі прогнозування за допомогою лінійної моделі, або, у разі недостатньої її збіжності з контрольною підвибіркою, перейти до розв'язування задачі прогнозування за допомогою моделей вищого порядку.

Стратегія послідовної верифікації «віяла моделей» відрізняється суттєвими затратами розрахункового часу.

Зважаючи на перелічені особливості ЛМ ефективна при прогнозуванні трендів випадкових процесів зміни контрольованих параметрів елементів ВОЛП за умови використання поліномів з числом членів не більше трьох.

Багатофакторна екстраполяційна модель вищого порядку сформована за умови, що l, k, m = .

Оцінка вільних коефіцієнтів, що входять в (13) виконується за допомогою методу найменших квадратів (МНК) із умови

.(15)

У даній задачі МНК буде поширений на випадок функції трьох (або більше) змінних (,…).

На основі цієї умови із (13) одержана структура БЕМВП у виді

.(16)

Ця модель відрізняється від ЛМ більш повним урахуванням особливостей впливу зовнішніх фізико-кліматичних факторів на процеси деградації елемента, що досліджується. Наприклад, багатофакторна екстраполяційна модель другого порядку враховує можливі середні швидкості зміни зовнішніх впливів. Це досягається введенням градієнтних показників як компонент прогнозованої моделі.

Перехід до максимально повної фізично-змістовної моделі, що формується на попередньому етапі з урахуванням основних зовнішніх збуджень, дозволяє звести до мінімуму затрати розрахункового часу та забезпечити більш високу ступінь точності розв'язування задачі прогнозу порівняно з використанням ЛМ.

Процедури прогнозування, які включають структурну і параметричну ідентифікацію моделей і, власне, прогноз формалізовані для вирішення за допомогою ЕВМ (рис. 6 та 7).

На основі апробації прогностичних моделей, що виконувалася на базі результатів трирічних ННВ різних конструкцій ВОК в умовах полігона ОНАЗ ім. О.С. Попова (повітряна підвіска, підземна прокладка, закладка в морську воду і т. п.) було установлено, що: ЛМ є вірогідно-статистичною моделлю, а її реалізація дає залежні вільні коефіцієнти, що вказують на статистичний характер підбору її коефіцієнтів; БЕМВП є фізично-змістовною моделлю, а її реалізація дає незалежні вільні коефіцієнти, що відтворюють фізику дії кожного чинника; у випадку обмеженої попередньої інформації найбільшою ефективністю володіє прогнозування тренду та його дрейфу контрольованого параметра, що реалізується за допомогою ЛМ; у разі наявності достатньої попередньої інформації, що володіє 30 і більше реалізаціями, найбільшою ефективністю володіє БЕМВП; реалізація прогнозування на базі ЛМ, що враховує дію трьох зовнішніх факторів ( та ) вимагає затрат облікового часу в 60 разів більших, ніж трифакторна екстраполяційна модель другого порядку.

Аналіз залежностей б ОВ шести конструкцій кабелів, одержаних в ході ННВ за різних умов полігона за семирічний термін, дозволяє зробити наступні висновки: для здобуття прогнозу б ОВ кабелів з точністю не гірше 20 % слід приймати глибину прогнозу, що дорівнює тривалості попередніх випробувань зразків; глибші прогнози б ОВ кабелів при цій самій точності вимагають збільшення тривалості попередніх ННВ; розбіжність результатів прогнозу б ОВ і результатів вимірів б ОВ зразків, що знаходяться в натурних умовах пояснюються, в першу чергу, використанням у процесі прогнозу середньостатистичних значень температури і вологості в середовищі дослідження кабелю, які відрізняються від реальних значень і ; запропонована модель прогнозу дрейфу контрольованого параметра зразків володіє універсальністю, що дозволяє давати прогнозовані аналізи стану різних параметрів ВОЛП та їхніх елементів.

У п'ятому розділі приведені результати експериментальних досліджень теоретичних положень та розробок, одержаних у розділах (1 - 4) дисертаційної роботи. Вони зведені до: експериментальних досліджень зразків кабелю типу ОКЛБг-3-М12-3Ч4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-12/0 в умовах кафедри ВОЛЗ ОНАЗ ім. О.С. Попова та ВАТ «Одескабель» на відповідність теорії конструювання ВОК; експериментальної оцінки технічного стану елементів ВОЛП на прикладі ВОК типів ОК-50-1-1/0 та ОК-50-1-2/0, що пройшли прискорені випробування в умовах полігону ОНАЗ ім. О.С. Попова і НПО «Шторм», а також реальної ВОЛП між РАТС-722 і РАТС-723 м. Одеси, реалізованої кабелем ОК-50-2-5-8 довжиною 3620 метрів.

Для експериментальних досліджень ВОК типу ОКЛБг-3-М12-3Ч4Е-0,40Ф3,5/0,30Н19-12/0 були розроблені програма та методика ПФВ в об'ємі сертифікаційних випробувань. Аналіз результатів випробувань показав, що кабель повністю відповідає вимогам ТУ, а нові теоретичні положення з конструювання ВОК, одержані автором дисертації, є правильними і необхідними для конструкторів та можуть бути використані у створенні нормативної документації України з конструювання ВОК.

Для підтвердження теоретичних положень ПОТС елементів ВОЛП та розробки прогностичних моделей тренду контрольованого параметра були проведені ПФВ та ННВ оптичних кабелів типу ОК-50-1-1/0, ОК-50-1-2/0 і 28 місячні натурні випробування ВОЛП між РАТС-722 та РАТС-823 м. Одеси.

У ході випробувань як ПКВ приймались цілісність елемента і його покриття, а також б на довжині хвилі 0,85 мкм. Вимірювання б в ході натурних випробувань ВОК на полігоні виконувалися методом порівняння на спеціальному вимірювальному комплексі (ВК), розробленому в рамках

НДР-13-83 за участі та під керівництвом автора дисертації. Вимірювання б ОВ при ПФВ ВОК та А на з'єднувальній лінії в кабелі та в нерознімних з'єднаннях (НЗ) ОВ виконувалися рефлектометром типу AQ.

У місцях проведення експериментів вимірювалися (температура та відносна вологість) середовища розміщення кабелю. Це дозволило виконати формування прогностичних моделей тренду б ОВ та дати ПОТС досліджуваних зразків за результатами ННВ комбінованих з ММП.

Результати часової залежності А елементів ВОЛП і б ВОК дозволили визначити параметри надійності зразків та давши оцінку їхньому технічному стану виконати порівняння результатів цієї оцінки, одержані різними методами (ННВ, ПФВ та ННВ і прогнозу тренду контрольованого параметра).

При ПФВ елементів ВОЛП еквівалентними річними циклами вимірювання б виконувалося дискретно після проведення кожного циклу приладом типу ИФ-193.

В процесі ННВ вимірювальним комплексом на полігоні один раз на місяць контролювався ?б сигналу ОВ.

За параметр-критерій відмови при ПФВ ВОК приймалося значення  = = 16,5 дБ/км, що враховувало дрейф б внаслідок старіння зразків при T = 20 єC.

Експериментальне дослідження стабільності А та технічного стану з'єднуваної лінії виконувалося при = 17,5 дБ/км ВОК і при =

= 0,575 дБ/км нерознімних з'єднань, що враховують дрейф контрольованого параметра внаслідок старіння зразків та їхніх відгуків на температурні збурення середовища експлуатації.

Оброблення результатів випробувань елементів ВОЛП при визначенні технічного стану зразків велося у відповідності з ГОСТ 27.503-81.

Результати теоретичних та експериментальних досліджень технічного стану різноманітних елементів ВОЛП, на прикладі ВОК, в ході ПФВ, ННВ комбінованих з ММП (табл. 1) дозволили з'ясувати, що:

– оцінка середнього терміну служби () зразків ВОК типів ОК-50-1-1/0 і ОК-50-1-2/0, виробництва «Подольського кабельного заводу» при = 16,50 дБ/км, одержана різними методами випробувань, складає від 3,04 до 3,8 років.

Таблиця 1 Результати статистичного оброблення даних ПФВ, що моделюють експлуатацію в кабельній каналізації, та ННВ кабелів типів ОК-50-1-1/0 і ОК-50-1-2/0

Метод випробувань	Параметр надійності: ймовірність безвід-мовної роботи, ; інтенсивність відмов, ; середній термін служби, , рік	Середня оцінка параметра	Довірчі межі
			двосторонні	односторонні

Подобные документы

• Будівництво волоконно-оптичних ліній зв'язку

  Характеристика основних етапів будівництва волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ). Особливості проведення вхідного контролю і групування будівельних довжин оптичних кабелів, а також технологія та засоби прокладання їх в кабельній каналізації та в ґрунті.
  
  реферат [24,9 K], добавлен 23.12.2010
  

• Вплив ліній електропередач на волоконно-оптичний кабель

  Характеристика кінцевого пункту, вибір траси ВОЛП, типу кабелю та системи передач. Розрахунок кількості оптичного кабелю, дисперсії сигналу в одномодовому волокні, довжини дільниці регенерації. Захист волоконно-оптичних ліній від небезпечних впливів ЛЕП.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.10.2014
  

• Захист волоконно-оптичних ліній від небезпечних впливів ЛЕП

  Розгорнуті мобільні та стільникові телефонні мережі. Структура оптичного кабелю, його застосування. Скелетна схема варіантів прокладання волоконно-оптичної лінії передачі. Коефіцієнт загасання сигналу. Розрахунок дисперсії. Довжина дільниці регенерації.
  
  курсовая работа [719,0 K], добавлен 08.10.2014
  

• Розрахунок параметрів передачі оптичного волокна

  Проектування ВОЛЗ (волоконно-оптичних ліній зв'язку). Опис цифрової системи комутації EWSD. Телефонні мережі загального користування. Розрахунок телефонного навантаження та кількості з'єднувальних ліній. Визначення структурного складу абонентів мережі.
  
  курсовая работа [251,4 K], добавлен 23.08.2014
  

• Квантово-електронні модулі

  Схема модуляційних кодів. Характеристика найбільш поширених кодів: RZ та NRZI; код Манчестер та Міллер. Швидкість передачі даних і сигналу. Приймачі для волоконно-оптичних систем передавання. Фотодіоди на основі p-n переходу, основні принципи роботи.
  
  контрольная работа [499,5 K], добавлен 21.11.2010
  

• Конструкція магістрального волоконно-оптичного кабелю пасивних оптичних мереж доступу

  Топологія та компоненти пасивних оптичних мереж доступу. Характеристики абонентських і магістральних волоконно-оптичних кабелів зовнішнього і внутрішнього прокладання. Властивості матеріалів їх конструктивних елементів. Термомеханічний розрахунок кабелю.
  
  дипломная работа [4,8 M], добавлен 09.12.2014
  

• Розробка волоконно-оптичної лінії передавання Вінниця-Луганськ

  Проектування фрагменту волоконно-оптичної лінії зв'язку між двома містами Вінниця-Луганськ з використанням апаратури другого рівня цифрової ієрархії STM-4. Перенесення інформації в межах синхронного транспортного модуля зі швидкістю 622,08 Мбіт/с.
  
  дипломная работа [2,0 M], добавлен 28.05.2015
  

• Волоконно-оптичні системи передачі

  Поняття волоконно-оптичної системи передачі як сукупністі активних та пасивних пристроїв, призначених для передачі інформації на відстань по оптичних волокнах. Відомості про волоконно-оптичні системи передачі. Передавальні і приймальні оптичні пристрої.
  
  реферат [35,4 K], добавлен 18.02.2010
  

• Оцінка ефективності модифікованого алгоритму ітеративного декодування турбокодів

  Дослідження потенційних можливостей м’якого декодування завадостійких кодів. Аналіз алгоритму ітеративного декодування турбокодів. Розробка програмної моделі системи передавання з турбокодуванням та оцінка достовірності результатів моделювання.
  
  дипломная работа [553,5 K], добавлен 19.05.2011
  

• Волоконно-оптичні системи передачі

  Визначення типів оптичного волокна. Сутність і математичний закон Снеліуса. Характеристики оптичних інтерфейсів GigaEthernet. Розрахунок числа проміжних регенераторів, відстані між ними, рівня прийому на основі даних для оптичних інтерфейсів SDH.
  
  контрольная работа [491,9 K], добавлен 06.11.2016
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам