本文聚焦于光纜結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，提出了一種新型中心管式異形套管光纜結(jié)構(gòu)，旨在攻克傳統(tǒng)圓形套管空間利用率低這一長(zhǎng)期存在的難題。通過采用橢圓形或跑道形套管設(shè)計(jì)，對(duì)光纜截面空間布局進(jìn)行了深度優(yōu)化，在確保光纜外徑不變的前提下，顯著提升了光纖容納能力與余長(zhǎng)容量。研究數(shù)據(jù)充分顯示，該新型結(jié)構(gòu)在拉伸性能、溫度穩(wěn)定性以及架空應(yīng)用場(chǎng)景中均展現(xiàn)出優(yōu)良表現(xiàn)，同時(shí)還具備出色的施工便利性與成本效益，為光纜結(jié)構(gòu)創(chuàng)新開辟了一條全新的技術(shù)路徑。

一、研究背景

中心管式光纜憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、生產(chǎn)效率高、重量輕盈等諸多優(yōu)勢(shì)，在接入網(wǎng)、局域網(wǎng)等眾多領(lǐng)域獲得了極為廣泛的應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)中心管式光纜所采用的圓形套管設(shè)計(jì)，存在著不容忽視的局限性。圓形截面在光纜橫截面積中的空間利用率并非處于優(yōu)良狀態(tài)，這一缺陷直接限制了光纖數(shù)量的進(jìn)一步增加以及光纖余長(zhǎng)的有效提升。

為有效應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，本文提出了一種創(chuàng)新性的中心管式異形套管光纜設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)的核心亮點(diǎn)在于突破了傳統(tǒng)圓形套管的思維定式，通過巧妙改變套管的幾何形狀，對(duì)光纜內(nèi)部空間進(jìn)行優(yōu)化重構(gòu)。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)能夠在有限的光纜外徑限制下，實(shí)現(xiàn)性能與性價(jià)比的雙重提升，為光纜技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。

1.光纜結(jié)構(gòu)

光纜結(jié)構(gòu)如圖1所示，兩根剛性加強(qiáng)元件，分別分布在異形套管兩側(cè)，再加上護(hù)套成型。其中套管與加強(qiáng)件之間沒有護(hù)套料，套管采用跑道型（圓角矩形）或者橢圓形。光單元可以是著色光纖或者是緊套纖，可以是單芯或多芯。

圖1 光纜結(jié)構(gòu)

2.光纜特點(diǎn)

（1）在光纜直徑保持一致的情況下，異形套管相較于傳統(tǒng)圓形套管，對(duì)光纜截面積的利用更為充分。其獨(dú)特的設(shè)計(jì)使得套管內(nèi)孔面積得以增大，這一特性為光纜帶來了極大的靈活性。既可以容納更多數(shù)量的光纖，滿足日益增長(zhǎng)的大容量數(shù)據(jù)傳輸需求；也能夠預(yù)留出更大的光纖余長(zhǎng)，為光纜在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

（2）一方面，較大的光纖余長(zhǎng)賦予了該光纜在架空應(yīng)用中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。當(dāng)光纜處于架空狀態(tài)時(shí)，能夠承受更大程度的光纜形變。在加強(qiáng)件尺寸相同的前提下，它能夠輕松應(yīng)對(duì)更為苛刻的氣象條件，如強(qiáng)風(fēng)、暴雨等，同時(shí)也能夠適應(yīng)更長(zhǎng)的跨距要求，確保通信線路的穩(wěn)定暢通。另一方面，與采用紗線余長(zhǎng)的架空光纜相比，本光纜采用剛性加強(qiáng)設(shè)計(jì)，在金具夾持部位，光纜護(hù)套具有更強(qiáng)的抗形變能力，有效避免了因護(hù)套變形而導(dǎo)致的通信故障。

 （3）剛性加強(qiáng)件在光纜中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它能夠有效抵御光纜護(hù)套的收縮。在溫度變化較大的環(huán)境中，護(hù)套的收縮往往會(huì)對(duì)光纜的性能產(chǎn)生不利影響，而剛性加強(qiáng)件的存在則使得光纜的溫度性能更加穩(wěn)定。無論是在高溫酷暑還是低溫嚴(yán)寒的條件下，光纜都能夠保持良好的工作狀態(tài)，確保通信信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

（4）設(shè)計(jì)上充分考慮了施工的便捷性，加強(qiáng)件與套管之間未設(shè)置護(hù)套料。在進(jìn)行光纜開剝操作時(shí)，只需使用刀具快速削掉加強(qiáng)件兩側(cè)的護(hù)套料，光纜內(nèi)部的各個(gè)元件便能夠輕松分離。同時(shí)，由于剛性加強(qiáng)件的存在，在刀具削去護(hù)套料的過程中，能夠有效避免對(duì)套管造成損傷，提高了施工效率和質(zhì)量。

（5）通過高效利用光纜截面積，增大了光纖余長(zhǎng)容量，為光纜的拉伸性能提供了更大的拉伸窗口。在相同的應(yīng)用拉伸條件下，可以采用尺寸更小的加強(qiáng)件，這不僅有助于降低材料成本，還能夠進(jìn)一步減小光纜的整體尺寸。較小的光纜尺寸在安裝、運(yùn)輸?shù)确矫娑季哂忻黠@的優(yōu)勢(shì)，綜合來看，本光纜具有較高的性價(jià)比，能夠?yàn)橛脩魩砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益。

3.橢圓套管注意事項(xiàng)

采用橢圓套管與緊套光纖的組合是方案之一。然而，該方案面臨一個(gè)關(guān)鍵的機(jī)械力學(xué)問題：緊套纖在橢圓套管內(nèi)的抽動(dòng)阻力（夾絲風(fēng)險(xiǎn)）。此問題直接影響光纜的光學(xué)性能。

問題的核心在于緊套纖與橢圓套管內(nèi)壁之間的摩擦力學(xué)關(guān)系。如圖2所示，橢圓套管的兩側(cè)角度相較于跑道形套管更小，類似于楔形卡槽，角度過小就會(huì)因摩擦力導(dǎo)致緊套纖被鎖死。我們將緊套纖和套管內(nèi)壁接觸面的法線與垂直方向的夾角α定義為接觸角。物體在斜面上處于即將滑動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí)，斜面與水平面之間的夾角θ定義為摩擦角。其正切值等于兩種接觸材料之間的靜摩擦系數(shù)μ，即θ= arctan(μ)。

1. 樣品結(jié)構(gòu)尺寸詳情

表1 光纜結(jié)構(gòu)尺寸

2. 實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容

（1）余長(zhǎng)測(cè)試

表2 光纜溫度性能測(cè)試結(jié)果

四、總結(jié)

綜合以上各方面因素，該異形套管光纜設(shè)計(jì)成功實(shí)現(xiàn)了性能提升與成本控制的有機(jī)平衡，尤其適用于對(duì)機(jī)械性能、環(huán)境穩(wěn)定性以及施工效率都有著較高要求的架空?qǐng)鼍?，具備重要的工程?yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。（來源：中國(guó)線纜網(wǎng)）