คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับโครงสร้างของสายเคเบิลอีเธอร์เน็ตสำหรับเรือ: ตั้งแต่ตัวนำจนถึงปลอกหุ้มภายนอก

วันนี้ ผมจะอธิบายโครงสร้างโดยละเอียดของสายเคเบิลอีเธอร์เน็ตสำหรับเรือ โดยทั่วไปแล้ว สายเคเบิลอีเธอร์เน็ตมาตรฐานประกอบด้วยตัวนำ ชั้นฉนวน ชั้นป้องกัน และปลอกหุ้มด้านนอก ในขณะที่สายเคเบิลหุ้มเกราะจะเพิ่มปลอกหุ้มด้านในและชั้นเกราะระหว่างชั้นป้องกันและปลอกหุ้มด้านนอก เห็นได้ชัดว่า สายเคเบิลหุ้มเกราะไม่เพียงแต่ให้การป้องกันทางกลเพิ่มเติมเท่านั้น แต่ยังให้การป้องกันเพิ่มเติมในปลอกหุ้มด้านในอีกด้วย ตอนนี้ เรามาดูส่วนประกอบแต่ละส่วนโดยละเอียดกัน

1. ตัวนำ: หัวใจสำคัญของการส่งสัญญาณ

ตัวนำของสายเคเบิลอีเธอร์เน็ตมีวัสดุหลากหลายชนิด ได้แก่ ทองแดงชุบดีบุก ทองแดงเปลือย ลวดอลูมิเนียม ทองแดงหุ้มอลูมิเนียม และทองแดงหุ้มเหล็ก ตามมาตรฐาน IEC 61156-5:2020 สายเคเบิลอีเธอร์เน็ตสำหรับเรือควรใช้ตัวนำทองแดงอบอ่อนแบบแข็งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 0.4 มม. ถึง 0.65 มม. เนื่องจากความต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลและความเสถียรที่สูงขึ้น ตัวนำคุณภาพต่ำ เช่น อลูมิเนียมและทองแดงหุ้มอลูมิเนียมจึงถูกทยอยเลิกใช้ โดยปัจจุบันทองแดงชุบดีบุกและทองแดงเปลือยเป็นวัสดุที่ครองตลาดมากกว่า

เมื่อเปรียบเทียบกับทองแดงเปล่า ทองแดงชุบดีบุกมีเสถียรภาพทางเคมีที่เหนือกว่า ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน การกัดกร่อนทางเคมี และความชื้น เพื่อรักษาความน่าเชื่อถือของวงจร

ตัวนำมีสองโครงสร้างหลัก คือ แบบเส้นเดี่ยวและแบบเส้นฝอย ตัวนำแบบเส้นเดี่ยวใช้ลวดทองแดงเส้นเดียว ในขณะที่ตัวนำแบบเส้นฝอยประกอบด้วยลวดทองแดงบางๆ หลายเส้นที่บิดเข้าด้วยกัน ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ที่ประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ เนื่องจากพื้นที่หน้าตัดที่ใหญ่กว่าจะช่วยลดการสูญเสียการแทรก ตัวนำแบบเส้นฝอยจึงมีการลดทอนสัญญาณสูงกว่าตัวนำแบบเส้นเดี่ยว 20%-50% นอกจากนี้ ช่องว่างระหว่างเส้นฝอยยังเพิ่มความต้านทานกระแสตรงอีกด้วย

สายอีเธอร์เน็ตส่วนใหญ่ใช้ตัวนำขนาด 23AWG (0.57 มม.) หรือ 24AWG (0.51 มม.) โดยทั่วไปแล้ว CAT5E จะใช้ 24AWG แต่สายประเภทที่สูงกว่า เช่น CAT6/6A/7/7A มักต้องการ 23AWG เพื่อประสิทธิภาพที่ดีกว่า อย่างไรก็ตาม มาตรฐาน IEC ไม่ได้กำหนดขนาดสายไฟที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นสาย 24AWG ที่ผลิตอย่างดีก็ยังสามารถตรงตามข้อกำหนดของ CAT6+ ได้

2. ชั้นฉนวน: ปกป้องความสมบูรณ์ของสัญญาณ

ชั้นฉนวนป้องกันการรั่วไหลของสัญญาณระหว่างการส่ง โดยทั่วไปแล้วสายเคเบิลสำหรับเรือเดินทะเลจะใช้มาตรฐาน IEC 60092-360 และ GB/T 50311-2016โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE)หรือเป็นฟองโพลีเอทิลีน (โฟม PE)HDPE มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิได้ดีเยี่ยม มีความแข็งแรงเชิงกล และทนต่อการแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อม จึงนำไปใช้งานได้อย่างกว้างขวาง ส่วนโฟม PE มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีกว่า จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสายเคเบิล CAT6A+ ความเร็วสูง

3. ตัวแยกสัญญาณ: ลดการรบกวนของสัญญาณ

ตัวคั่นขวาง (หรือที่เรียกว่าตัวเติมขวาง) ถูกออกแบบมาเพื่อแยกสายคู่บิดเกลียวทั้งสี่คู่ให้อยู่ในส่วนต่างๆ อย่างชัดเจน ช่วยลดการรบกวนระหว่างคู่สายได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปแล้วจะทำจากวัสดุ HDPE ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐาน 0.5 มม. ชิ้นส่วนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสายเคเบิล Category 6 และสายเคเบิลเกรดสูงกว่าที่ส่งข้อมูลด้วยความเร็ว 1 Gbps หรือเร็วกว่า เนื่องจากสายเคเบิลเหล่านี้มีความไวต่อสัญญาณรบกวนสูงกว่าและต้องการความต้านทานต่อการรบกวนที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น สายเคเบิล Category 6 และสายเคเบิลเกรดสูงกว่าที่ไม่มีฉนวนฟอยล์หุ้มแต่ละคู่สายจึงมักใช้ตัวเติมขวางเพื่อแยกสายคู่บิดเกลียวทั้งสี่คู่

ในทางตรงกันข้าม สายเคเบิล Category 5e และสายที่ใช้การออกแบบหุ้มด้วยฟอยล์แบบคู่จะไม่มีตัวคั่นกลาง โครงสร้างแบบคู่บิดเกลียวโดยธรรมชาติของสาย Cat5e ให้การป้องกันการรบกวนที่เพียงพอสำหรับความต้องการแบนด์วิดธ์ที่จำกัดกว่า จึงไม่จำเป็นต้องมีการแยกเพิ่มเติม ในทำนองเดียวกัน สายเคเบิลที่มีคู่สายหุ้มด้วยฟอยล์จะใช้คุณสมบัติโดยธรรมชาติของฟอยล์อะลูมิเนียมในการป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวคั่นกลาง

ส่วนประกอบที่รับแรงดึงมีบทบาทสำคัญในการป้องกันการยืดตัวของสายเคเบิล ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงาน ผู้ผลิตสายเคเบิลชั้นนำในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้ใยแก้วหรือเชือกไนลอนเป็นส่วนประกอบเสริมแรงดึงในการผลิตสายเคเบิล วัสดุเหล่านี้ให้การป้องกันทางกลที่ดีที่สุด ในขณะที่ยังคงรักษาคุณลักษณะการส่งกำลังของสายเคเบิลไว้ได้

4. ชั้นป้องกัน: การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ชั้นป้องกันประกอบด้วยแผ่นฟอยล์อะลูมิเนียมและ/หรือตาข่ายถักเพื่อป้องกัน EMI สายเคเบิลแบบมีฉนวนชั้นเดียวใช้แผ่นฟอยล์อะลูมิเนียมหนึ่งชั้น (หนา ≥0.012 มม. และมีส่วนที่ซ้อนทับกัน ≥20%) บวกกับชั้น PET ไมลาร์เพื่อป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า สายเคเบิลแบบมีฉนวนสองชั้นมีสองประเภท ได้แก่ SF/UTP (ฟอยล์โดยรวม + ตาข่ายถัก) และ S/FTP (ฟอยล์แต่ละคู่ + ตาข่ายถักโดยรวม) ตาข่ายทองแดงชุบดีบุก (เส้นผ่านศูนย์กลางลวด ≥0.5 มม.) ให้ความครอบคลุมที่ปรับแต่งได้ (โดยทั่วไป 45%, 65% หรือ 80%) ตามมาตรฐาน IEC 60092-350 สายเคเบิลสำหรับเรือเดินทะเลแบบมีฉนวนชั้นเดียวต้องมีสายระบายสำหรับต่อลงดิน ในขณะที่แบบมีฉนวนสองชั้นใช้ตาข่ายถักสำหรับการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต

5. ชั้นเกราะ: การป้องกันเชิงกล

ชั้นหุ้มเกราะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อแรงดึง/แรงกด และปรับปรุงการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) สายเคเบิลสำหรับเรือส่วนใหญ่ใช้เกราะถักตามมาตรฐาน ISO 7959-2 โดยใช้ลวดเหล็กชุบสังกะสี (GSWB) ซึ่งให้ความแข็งแรงและความทนทานต่อความร้อนสูงสำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทานสูง ในขณะที่ลวดทองแดงชุบดีบุก (TCWB) ให้ความยืดหยุ่นที่ดีกว่าสำหรับพื้นที่แคบ

6. เปลือกนอก: เกราะป้องกันสิ่งแวดล้อม

ปลอกหุ้มด้านนอกต้องเรียบ เป็นวงกลม และสามารถถอดออกได้โดยไม่ทำให้ชั้นด้านในเสียหาย มาตรฐาน DNV กำหนดความหนา (Dt) ไว้ที่ 0.04 × Df (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) + 0.5 มม. โดยมีค่าต่ำสุดที่ 0.7 มม. สายเคเบิลสำหรับงานทางทะเลส่วนใหญ่ใช้LSZH (ควันน้อย ปราศจากฮาโลเจน)วัสดุ (เกรด SHF1/SHF2/SHF2 MUD ตามมาตรฐาน IEC 60092-360) ที่ช่วยลดควันพิษในระหว่างเกิดเพลิงไหม้

บทสรุป

สายเคเบิลอีเธอร์เน็ตสำหรับเรือเดินทะเลทุกชั้นล้วนได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างพิถีพิถัน ที่ OW CABLE เรามุ่งมั่นที่จะพัฒนาเทคโนโลยีสายเคเบิลให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้น โปรดติดต่อเราเพื่อพูดคุยเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณได้เลย!