CC BY
25
POWER FIELD IN EXPLOSION IN WATER OF CHARGES OF CONDENSED
EXPLOSIVES
G.T. Volodin, D.S. Kochergin
The problem of a force field arising from an explosion in a limitless liquid (in water) of a charge of a condensed explosive (BB) is considered. It is shown that the magnitude of the impulse loads at the points of this field substantially depends on the characteristics of the explosive charge, its shape, and the removal of the structural element from the explosion center. The proposed method for calculating the parameters at the shock front uses experimental data.
Key words: impulse, charge explosion, force field experiment, water, center of explosion, condensed explosive.
Volodin Gennady Timofeyevich, doctor of technical sciences, professor, g. volodin@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kochergin Denis Sergeyevich, postgraduate, sir. cod4@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 654.026
К ВОПРОСУ ОБ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕГРАДАЦИИ
ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ
М.Н. Плут, С.П. Кривцов, О.А. Губская, О.П. Ануфриева, О.Р. Спиридонов, Е.В. Фатьянова
Показано, что прокладка оптического кабеля на высоковольтных линиях электропередач, на опорах железных дорог или рядом с ними приводит к выходу его из строя. Как показали исследования, основной причиной нарушения связи является электротермическая деградация оптического кабеля. В данной статье подробно рассмотрены причины возникновения электротермической деградация оптического кабеля и их негативное воздействие на его параметры.
Ключевые слова: оптический кабель, волоконно-оптические линии связи, поверхностное сопротивление, электротермическая деградация, электромагнитное поле, контактная сеть, сопротивление заземления, конденсатор, удельное сопротивление поверхности оболочки оптического кабеля, напряжение, микродуги и микроразряды, напряжение коронирования, арамидные нити.
Под электротермической деградацией (ЭТД) будем понимать разрушение оболочки оптического кабеля (ОК) из-за протекания токов по загрязнённой поверхности его оболочки. ЭТД проявляется в следующих случаях: ОК подвешен на высоковольтных линиях электропередачи; на опорах железных дорог или рядом с ними, при климатических воздействиях (перепады температуры, влажность) и др.
Основными факторами, вызывающими электротермическую деградацию, являются:
емкостные токи утечки, возникающие на загрязненной поверхности ОК под действием переменных электромагнитных полей (ЭМП),, создаваемых контактной сетью и другими высоковольтными проводами, подвешенными на опорах контактной сети;
токи утечки контактной сети, питающих и усиливающих проводов переменного тока, связанные с повышенным сопротивлением заземлений и с загрязнением изоляторов;
воздействие ЭМП, вызывающее поляризационные процессы в диэлектрических элементах ОК, сопровождающиеся выделением тепла [1].
Ток утечки возрастает из-за уменьшения удельного сопротивления поверхности оболочки. Удельное сопротивление поверхности оболочки уменьшается при увлажнении и последующем высыхании загрязненных участков оболочки. Работоспособность ОК сохраняется до тех пор, пока это сопротивление не достигнет критического значения, при котором становится возможным образование дугового разряда. Минимально допустимая величина удельного сопротивления обратно пропорциональна величине наводимого на оболочке напряжения, которое в зависимости от размещения кабеля на опоре может достигать 20 кВ. Удельное сопротивление уменьшается по мере старения оболочки кабеля под воздействием климатических факторов, загрязнений, интенсивность которых обусловлена местом расположения, типом перевозимых грузов, близостью пожаров. Следовательно, удельное сопротивление зависит от состояния поверхности кабеля, а значит, от срока его эксплуатации.
Процессы электротермической деградации под действием токов утечки развиваются следующим образом: загрязнённая и увлажненная поверхность ОК постепенно высыхает под влиянием ветра, солнца и нагрева токами утечки, на сухих участках (равных диаметру ОК) возникают первые дуговые разряды. При длительном нахождении ОК в эксплуатации поверхностное сопротивление снижается, рассеиваемая мощность растёт, когда рассеиваемая мощность достигает некоторого критического значения, появляются микродуги и микроразряды, приводящие к пережогу ОК. При снижении поверхностного сопротивления до 2 кОм/см, рассеиваемая мощность достигает максимального значения. Чем меньше становится удельное сопротивление, тем больше токи утечки на землю.
Коронные, поверхностные частичные и скользящие разряды отрицательно влияют на надёжность работы ОК, так как в результате их влияния появляется электрическое поле большой напряжённости. На переходе от сухого ОК к зажиму напряжение коронирования достаточно мало, его повышение приводит к возникновению микродуг, ОК резко деградирует -появляются треки (прожженные каналы), загорается оболочка. Длительный процесс коронирования на переходе от ОК к зажиму сопровождается образованием озона и окислов азота, являющихся агрессивными окислителями. При определённых значениях мощности коронирующий процесс может переходить в дуговой разряд, что приводит к термическому разрушению ОК.
Деградация в виде вздутий оболочки возникает под действием тепла от горения камыша или травы вблизи трассы подвески ОК либо под воздействием внешнего электромагнитного поля. Направление вздутия совпадает с направлением, вдоль которого напряжённость поля изменяется с большей скоростью.
Температурные воздействия - это процессы изменения температуры среды, в которой находится ОК. Под средой подразумеваются: воздух, вода, почва.
Наиболее яркие последствия таких влияний характерны для подвесных кабелей, так как в воздухе перепад температур обычно гораздо больше, чем в почве или воде.
Положительные и отрицательные температуры вызывают соответственно расширение и сжатие оптического волокна и других составляющих ОК, что, в свою очередь, приводит к возникновению механических напряжений в нем. Такого рода напряжения приводят к росту трещин в волокне, а это провоцирует увеличение коэффициента затухания. Вопросы, связанные с влиянием температур наиболее актуальны именно для РФ, так как территория страны охватывает практически все климатические пояса и природные зоны.
Воздействия положительных и отрицательных температур одинаково опасны. Так при нахождении оптического кабеля в условиях повышенных температур происходит размягчение оболочек, у арамидных нитей наблюдается снижение разрывной прочности.
Всё это приводит к увеличению нагрузки непосредственно на оптическое волокно, то есть его сдавливанию, а значит, влечёт за собой рост коэффициента затухания.
Влияние низких температур так же приводит к разрушению составляющих ОК, провоцирует трещины, а значит увеличиваются потери мощности.
Так же стоит отметить, что совместное воздействие различных температур приводит к изменению значения потерь (чаще к увеличению) в оптическом волокне.
Негативные последствия от воздействия температур обусловлены разными значениями коэффициентов сжатия и расширения материалов ОК кабеля и волокна.
Вода наносит вред оптическому волокну и является одним из основных факторов, влияющих на разрушение волокна. При скапливании в кабеле она может вызвать долгосрочное снижение механической прочности волокна. Это особенно касается кабелей с плотной упаковкой волокон, в которых волокно в течение всего срока службы испытывает то удлинение, то сжатие.
Рассмотрим детально влияние воды на параметры ОК:
64
попавшая в кабель вода под воздействием отрицательных температур превращается в лед, в результате чего во всех составляющих кабеля, куда попала вода, появляются трещины, происходит сдавливание оптического волокна, что приводит к повреждению кабеля и волокна, а, следовательно, к увеличению коэффициента затухания.
атомы водорода, которые содержатся в молекулах воды, через некоторое время (как правило, от 5 до 12 лет) могут проникнуть в волокно, которое очень чувствительно к водороду, и вызвать его «замутнение», т.е. повышенное затухание и последующее нарушение связи. Водород, выделяющийся с течением времени, при разложении воды, является очень активным элементом и, вступая в реакцию с кислородом, составляющим структуру кварца, вызывает поглощение, известное как поглощение OH- с центром на длине волны 1385 нм. Со временем этот пик захватывает и те длины волн в третьем окне прозрачности, на которых идет передача информации, что приводит к замутнению оптического волокна. Вода проникает в кабель через негерметичную внешнюю оболочку, а также, со временем, диффундирует через оболочки.
Электротермическая деградация оптического кабеля проявляется так же в разрушении поддерживающих зажимов и конструктивных элементов в месте наложения зажимов, в появлении вздутий оболочки в пролётах между опорами.
Причины электротермической деградации в зажимах установлены следующие:
неоднородность состава и электрического сопротивления вставки;
недостаточный температурный предел хрупкости и морозостойкости;
высокий коэффициент озонного старения;
низкая стойкость к вибрациям;
недостаточная способность к сезонным перемещениям кабеля в зажиме [2].
Резиновая вставка под воздействием низких температур (минус 15С) затвердевает и перестаёт выполнять свои функции, что приводит к попаданию влаги в кабель, а значит к развитию электротермической деградации.
Вывод: рассмотренные причины возникновения электротермической деградации оптического кабеля позволяют при его прокладке качественно оценить их негативное воздействие на его параметры за счет выбора трассы волоконно-оптической линии связи с учетом максимальной удаленности ее от высоковольтных линий электропередач и контактных электрических сетей железных дорог.
Список литературы
1. Осипов В.А., Соловьев Г.Е., Гороховский Е.В., Капкаев А.А. Проблемы электротермической деградации волоконно-оптических линий связи и перспективное направление их решения // Инженерный вестник Дона, 2013. [Электронный ресурс] URL: http://www.ivdon.ru/ ru/ magazine/ archive/n1y2013/1539 (дата обращения: 10.02.2020).
2. Бочев А.С., Осипов В.А. и др. Электродинамическая деградация оптического кабеля на участке железных дорог с электротягой переменного тока. Журнал: LIGHTWAVE. 2006. №3. С. 20-24.
Плут Михаил Николаевич, канд. техн. наук, доцент, mplout@,mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Кривцов Станислав Петрович, старший преподаватель, Staskriv@,mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Губская Оксана Александровна, адъюнкт, Staskriv@,mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Ануфриева Ольга Павловна, курсант, olyaolya970103@yandex.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Спиридонов Олег Романович, студент, Staskriv@,mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций имени профессора М.А. Бонч-Бруевича,
Фатьянова Елена Валентиновна, преподаватель, fatlen77@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного
ON THE ISSUE OF ELECTROTHERMAL DEGRADA TION OF OPTICAL CABLE.
M.N. Plut, S.P. Krivtsov, O.A Gubskaya, O.P. Anufrieva, O.R Spiridonov
It is shown that the laying of an optical cable on high-voltage power lines, on railway poles or near them leads to its failure. Studies have shown that the main cause of communication failure is electrothermal degradation of the optical cable. This article describes in detail the causes of electrothermal degradation of optical cable and their negative impact on its parameters.
Key words: optical cable, fiber-optic communication lines, surface resistance, electrothermal degradation, electromagnetic field, contact network, ground resistance, capacitor, resistivity of the optical cable shell surface, voltage, micro-arcs and micro-discharges, corona voltage, aramidfilaments.
Plut Mikhail Nikolaevich, candidate of technical science, docent, mplout@,mail. ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of telecommunications named after Marshal Of The Soviet Union S. M. Budyonny,
Krivtsov Stanislav Petrovich, senior lecturer, Staskriv@,mail. ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of telecommunications named after Marshal Of The Soviet Union S.M. Budyonny,
Gubskaya Oksana Alexanrovna, postgraduate, Staskriv@,mail. ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of communications named after Marshal Of The Soviet Union S.M. Budyonny,
Anufrieva Olga Pavlovna, cadet, olyaolya9 70103@yandex. ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of telecommunications named after Marshal Of The Soviet Union S.M. Budyonny,
Spiridonov Oleg Romanovich, student, Staskriv@,mail. ru, Russia, Saint Petersburg, Saint Petersburg State University of telecommunications named after Professor M.A. Bonch-Bruevich,
Fatyanova Elena Valentinovna, teacher, fatlen77@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyon-ny
УДК 621.317.39
МОДЕЛЬ РАБОТЫ И ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ
О.Н. Акиншин, И.Ю. Мацур, Д.В. Ёркин
Разработана модель структурной схемы радиочастотной идентификации (РЧИ) объектов контроля. Представлена функциональная диаграмма последовательности информационного обмена для систем связи базовой логистической модели. Определены параметры канала передачи от устройства считывания к радиочастотной метке и обратно.
Ключевые слова: радиочастотная метка, модель, структурная схема, идентификация, передача данных, устройство считывания, радиоинтерфейс, алгоритм.
Системы радиочастотной идентификации (РЧИ) в настоящее время используются для идентификации разнообразных охраняемых и контролируемых объектов как военного так и гражданского назначения [1].
На рис. 1 показана упрощенная модель структурной схемы системы РЧИ. Система РЧИ состоит из двух основных частей: радиочастотная метка и устройство считывания/опроса. Объединение этих двух частей осуществляется по радиоинтерфейсу.
Процессы применения - блок, выполняющий комплекс функций «мобильного» применения, из которых общая распределенная модель может являться лишь одним из процессов применения.
Управление передачей данных (УПД) со стороны радиочастотной метки - блок, который работает с независимой от среды частью канала передачи данных.
Согласование со средой передачи данных (ССПД) - блок, являющийся объектом, зависящим от среды.
Управление передачей данных (УПД) со стороны устройства считывания / опроса - блок, который работает с независимой от среды частью канала передачи данных.
