EoW May 2009

technischer artikel

5 Nachprüfung der Testergebnisse 5.1 Von CommScope

Druck (N/mm)

Delta (dB)

Bestanden/nicht bestanden

10 15 20 25 30

0.00 0.08 0.03 0.11 0.70

Bestanden Bestanden Bestanden Bestanden

durchgeführte

Prüfung

Die 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. Standard-Kabelprüfungen

nicht bestanden

Tabelle 2 ▲ ▲ : Ergebnisse des Druckversuchs

Bestanden/ nicht bestanden

Δ Dämpfung .

Kraft (Nm)

A nzahl der Anpralle

1 1 1 1 1

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0 0 0 0

Bestanden Bestanden Bestanden Bestanden

N/A

nicht bestanden

Tabelle ▲ ▲ 3 : Ergebnisse der Anprallprüfung

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.

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. 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. 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. Nach den Unterlagen des Tester setzten einen

Maschine für Anpralltests

Zerquetschmaschine

Geprüftes Kabel

Geprüftes Kabel

Fasermeßausrüstung

Fasermeßausrüstung

Bild 8 ▲ ▲ : Diagramm Anpralltest

Bild 7 ▲ ▲ : Diagramm Druckversuch

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.

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.

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EuroWire – Mai 2009