Основные конструктивные элементы ОК имеют цилиндрическую форму и являются сплошными (ОВ, токопроводящие жилы) или трубчатыми (изоляция, жилы ДП, трубки ОМ, оболочка, защитные покровы). Формулы для расчета масс конструктивных элементов в общем виде имеют соответственно вид
, (4.110)
где d — диаметр сплошного элемента; DСР — средний диаметр трубчатого элемента; δ — толщина стенки трубчатого элемента; 1 — длина элемента; γ— плотность материала, из которого состоит данный конструктивный элемент; k, К — конструктивно-технологические коэффициенты (укрутки, спиральности, гофрирования и др.).
Диаметры и толщины конструктивных элементов всех кабелей стандартизованы в миллиметрах, а так как кабель — изделие длинномерное, то за единицу длины принят 1 км. Указанные дольная и кратная единицы СИ рекомендованы стандартами. Если при этом выражать плотность материала в тоннах на метр кубический, что по числовому значению соответствует граммам на кубический сантиметр (1 т/м3=1 г/см3), то масса материала будет выражена в килограммах на километр (кг/км). Тонна является диницей измерения, допустимой к применению наравне с единицами СИ.
В формулы подставляются номинальные размеры элементов (без учета допусков) и вычисляется номинальная масса (без учета отходов).
Остановимся на расчете масс наиболее используемых элементов в конструкциях ОК.
Масса оптических волокон. Масса сердцевины и оболочки ОВ в трубке оптического модуля или в пазе профилированного сердечника определяется выражением:
, (4.111)
где РС+О — масса сердцевины и оболочки ОВ, кг/км; b — радиус кварцевой оболочки ОВ, мм; γКС — плотность кварца, г/см3; КГ — коэффициент укрутки ОВ по геликоиде в ТЗО или пазе ПС; т — число ОВ в ТЗО или пазе ПС.
|
|
Масса всех ОВ в кабеле:
, (4.112)
где п — число TЗО или пазов ПС; KУ — коэффициент укрутки ОМ или ПС.
Если в конструкции ОК расположен один профилированный сердечник, то КУ = 1.
Масса однослойного покрытия ОВ в кабеле определяется выражением вида:
, (4.113)
где PП ОВ — масса покрытия всех волокон в ОК, кг/км; Δ П ОВ — толщина покрытия ОВ, мм; γ П ОВ — плотность материала покрытия ОВ, г/см3; n П ОВ — общее число ОВ в кабеле.
Масса ОВ в полимерном покрытии определяется выражением:
. (4.114)
Масса центрального силового элемента. При использовании стального троса в полимерном покрытии масса такого ЦСЭ определяется следующим образом:
, (4.115)
где PЦСЭ, PT, РПТ — массы, кг/км, ЦСЭ, троса и полимерного покрытия троса соответственно.
, (4.116)
где DЦ, DH — диаметры, мм, проволоки в центральном и наружном повивах троса соответственно; NH — число проволок в наружном повиве; КУП — коэффициент укрутки проволок троса; γТ — плотность материала проволок, г/см3; Kc — коэффициент, учитывающий приращение веса троса за счет его смазки (КС = 1,07).
, (4.117)
где DT — наружный диаметр троса, мм; ΔПТ — толщина покрытия троса, мм; γПТ — плотность материала покрытия троса, г/см3; КФ=1,13 [19] — коэффициент, учитывающий технологические факторы.
Масса ЦСЭ из стеклопластика определяется выражением:
, (4.118)
где DС — диаметр стеклопластикового стержня, мм; γС — плотность стеклопластика, г/см3.
Масса полимера трубок ОМ и профилированных сердечников. Масса полимера для трубок оптического модуля определяется выражением:
|
|
, (4.119)
где DС — диаметр трубки ОМ, мм; ΔТЗО — толщина трубки ОМ, мм; γТЗО — плотность материала полимерной трубки, г/см3; KУ — коэффициент укрутки трубок ОМ; пТЗО — количество ОМ в кабеле.
Масса полимера для профилированного сердечника определяется выражением:
, (4.120)
где SПС — площадь поперечного сечения профилированного сердечника ОК, мм2; γПС – плотность материала профилированного сердечника ОК, г/см3.
Масса гидрофобного заполнителя в ТЗО и пазах ПС. Масса гидрофобного заполнителя в ТЗО или пазе ПС кабеля:
, (4.121)
где 
— внутренняя площадь поперечного сечения ТЗО или паза ПС, мм2; SОВ — площадь поперечного сечения ОВ, мм2; γГЗ — плотность материала гидрофобного заполнителя, г/см3.
Масса заполняющих элементов. Масса заполняющих элементов ОК определяется выражением:
, (4.122)
где РЗЭ — масса ЗЭ, кг/км; DЗЭ — диаметр заполняющего элемента, мм; γЗЭ — плотность материала ЗЭ, г/см3; nЗЭ — число заполняющих элементов в кабеле.
Масса жил дистанционного питания. Масса монометаллических жил дистанционного питания, кг/км, определяется выражением:
, (4.123)
где d0 — диаметр токопроводящей жилы, мм; nж — число жил в кабеле; γж — плотность материала жилы, г/см3; Ку — коэффициент укрутки.
Масса однородной изоляции жил ДП, наложенной сплошным цилиндрическим слоем, определяется по выражению вида:
, (4.124)
где ΔИЗ — толщина изоляции, мм; γИЗ — плотность материала полиэтилена, г/см3; nж — число жил ДП в кабеле.
Масса промежуточной оболочки. Масса экструдированной пластмассовой оболочки определяется выражением:
, (4.125)
|
|
где DВТ — внутренний диаметр оболочки или диаметр под оболочкой (по поясной изоляции DПСН при отсутствии экрана; по экрану DЭ, если он есть; по разделительной обмотке поверх экрана DРОБМ), мм; ΔОБ — толщина оболочки, мм; γОБ — плотность материала оболочки, г/см; KТФ — коэффициент, учитывающий технологические факторы, в частности неравномерность по толщине: для пластмассовой оболочки KТФ = 1,04.
Масса броневых покровов. Определим массу брони из плоских, гофрированных лент и круглой проволоки.
Масса ленточной брони определяется выражением:
, (4.126)
где DПОД — диаметр по подушке или промежуточной оболочке, мм; ΔБР = 2 ΔЛ — общая толщина брони, мм; γЛ — плотность материала бронелент, г/см3; КЗА — коэффициент зазора аксиального.
Бронеленты накладываются с зазором между соседними витками, равным в среднем 1/3 ширины ленты (КНСР = 0,33). Согласно [14] КЗА = 0,75.
Масса гофрированной брони определяется выражением вида:
, (4.127)
где DВН — внутренний диаметр гофрированной оболочки по впадине гофра, мм; ΔБР — толщина брони, мм; γС ОБ — плотность материала трубки гофрированной брони, г/см3; КТФ — коэффициент, учитывающий технологические факторы (для стали КТФ = 1,04); КГ — коэффициент гофрирования брони.
Масса брони РБРПР кг/км, из круглой проволоки определяется по выражению вида:
, (4.128)
где dП — диаметр стальной проволоки, мм; N — число бронепроволок; КУПР — коэффициент укрутки бронепроволок.
Шаг наложения бронепроволок НБРПР=(8...15)DОБ, в среднем mТ= 11(mТ –теоретическая кратность шага скрутки) и КУПР ≈1,04.
Число проволок брони рассчитывается по формуле:
. (4.129)
Дробное N округляется до ближайшего меньшего целого числа, при этом суммарный просвет между проволоками не должен превышать одного диаметра проволоки.
Масса защитного шланга. Масса защитного шланга определяется выражением вида:
, (4.130)
где DВТ — диаметр под шлангом (по гладкой или гофрированной оболочке, по броне), мм; ΔШЛ - толщина шланга, мм; γШЛ — плотность материала защитного шланга, г/см3; КТФ =1,10 – коэффициент, учитывающий технологические факторы.