Расчет механической прочности кабеля

Рассчитаем длину критического пролета и провеса кабеля ОКПМ-10А-02-0,22-8(9,0) для того, чтобы определить необходимую длину кабеля для прокладки трассы.

Расчет удельной нагрузки от собственного веса кабеля

γ₁ = G ^.n₁/S, кг/мм²,

где G – вес одного погонного метра кабеля, кг/м;

S – площадь поперечного сечения кабеля, мм²;

n₁ – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по пролету (n₁ = 1,1).

G	n1	S	γ1
0,09	1,1	94,99	0,0010

Расчет удельной нагрузки от веса льда при гололеде

γ₂ = π ^. b ^. (d + b)^. γ_г ^. К _доп ^. n₂ /(1000 ^. S), кг/мм²,

где γ₂ – удельная нагрузка от веса льда при гололеде, кг/мм²;

b – толщина стенки льда гололеда, мм;

d – диаметр ВОК, мм²;

γ_г – удельный вес льда (γ _г = 0,9 кг/мм³);

К _доп – коэффициент неравномерности гололеда (К _доп = 0,9);

n₂ – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки, (n₂ = 1,2).

π	b	d	γг	Кдоп	n2	S	γ2
3,14	5	11	0,9	0,9	1,2	94,99	2,5704

Расчет удельной нагрузки от собственного веса кабеля и веса льда при гололеде

γ₃ = γ₁ + γ₂ , кг/мм²,

где γ₃ - удельная нагрузка от собственного веса кабеля и веса гололеда, кг/мм ².

γ1	γ 2	γ 3
0,0010	2,5704	2,5715

Расчет удельной нагрузки от давления ветра на кабель при отсутствии гололеда

γ ₄ = 0,062 ^.V ^{2 .} d ^. К _аэ ^. К _доп ^. n₂ /1000 ^. S, кг/мм²,

где γ ₄ - удельная нагрузка от давления ветра на кабель при отсутствии гололеда, кг/мм²;

V - скорость ветра, м/с (V= 20 м/с);

К _аэ – аэродинамический коэффициент, учитывающий форму поверхности (К _аэ = 1,2);

V	d	К аэ	К доп	n2	S	γ 4
20	11	1,2	1,2	1,2	94,99	4,9626

Расчет удельной нагрузки от давления ветра на кабель с учетом гололеда

γ ₅ = 0,062 ^.V ^{2 .} (d + 2b)^. К _аэ ^. К _доп ^. n₂ /1000 ^. S, кг/мм²,

где γ₅ – удельная нагрузка от давления ветра на кабель с учетом гололеда, кг/мм²;

V – скорость ветра, м/с (V= 15 м/с).

V	d	B	К аэ	К доп	n2	S	γ 5
15	11	5	1,2	1,2	1,2	94,99	5,3292

Расчет удельной нагрузки от собственного веса и давления ветра на кабель при отсутствии гололеда

γ ₆ = (γ ₁² + γ ₄²) ^1/2 , кг/мм²,

где γ₆ – удельная нагрузка от собственного веса и давления ветра на кабель при отсутствии гололеда, кг/мм².

γ1	γ 4	γ 6
0,0010	4,9626	4,962611

Расчет удельной нагрузки от собственного веса, льда и ветра

γ ₇ = (γ ₃² + γ ₅²) ^1/2 , кг/мм²,

где γ₇ – удельная нагрузка от собственного веса, льда и ветра, кг/мм².

γ 3	γ 5	γ 7
2,5715	5,3292	5,917141

Расчет длины критического пролета

Максимально допустимое растяжение

σ_доп = T / q ^. k_з ,

где σ_доп. – максимально допустимое растяжение, кг/мм²;

Т - максимальное растягивающее усилие, кг;

q - сечение силового элемента, мм;

k_з - коэффициент запаса, принимается равным 2,5.

T	q	kз	σдоп
1200	6	2,5	500

Критический пролет ‑ это такой пролет, для которого удельное напряжение при действии на кабель гололеда с ветром равно удельному напряжению при наихудших условиях при отсутствии ветра и гололеда (при минимальной температуре).

l_кр = σ_доп ^. (24 α ^. (t_г - t _max) / (γ ₇² - γ ₁² )) ^1/2 ,

где l _кр – длина критического пролета, м;

α – коэффициент температурного расширения силового элемента;

t_г – температура при гололеде, град;

t _min – минимальная температура в регионе, град.

σдоп	α	tг	tmin	γ 7	γ1	lкр
500	1,2	-2	-43	12,204	0,0040	1391

Стрела провеса

f_x = γ _x l _{пролета}² / 8 σ _x

γх	l пролета	σx	fx
0,0010	110	80	0,3

Теперь подсчитаем какое количество опор и кабель, какой длины нам необходим, чтобы проложить ВОЛС.

При расчете технологической длины необходимо принимать во внимание следующие условия:

1. Топология сети между зданиями должна быть радиально – кольцевая.

2. Перед каждым зданием предусмотреть ввод кабеля через стену, стыковка вводного кабеля в здание и магистрального кабеля производится в оптической муфте.

3. Запас кабеля на оптической муфте предусмотреть равным 15 м.

4. Запас кабеля на оптических кроссах в зданиях предусмотреть равным 5 м, а длину ввода кабеля от стены до кросса – 15 м.

5. По всей трассе предусмотреть дополнительно три запаса (кольца), размещенных на опорах, длиной по 50м.

6. Расчет технологической длины оптического кабеля произвести с учетом стрелы провеса кабеля (определенной ранее) исходя из условия, что расстояние между опорами, на которые подвешивается кабель, равняется 50 м.

Рис.2.3 Расчетная схема для определения технологической дли

После расчета длины критического пролета и стрелы провеса можно сделать некоторые выводы: так как длина провеса кабеля при пролете длиной 50м составляет 0,001м, что незначительно по сравнению с длиной пролета, то длина кабеля между опорами будет составлять также около 50м.

Посчитаем количество опор: 11+10+10+9+30+25=95.

Таблица 4.2 Общий расчет технологической длины оптического кабеля

Итого общая длина оптоволоконного кабеля составляет 4984 м.