JP2001305400A - 海底光ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 海底光ケーブル製造時の熱によってカーブル
内圧が上昇し、伝送特性が劣化することを防止する。 【解決手段】 １０は拡大図に示されているように数本
の光ファイバ心線１２を充填材１３に埋設し、その外周
を被覆層１４とした光フアイバユニットであり、２０は
耐圧層、３０は所定の直径とされた複数数の鋼線を集合
機ににかけて均一のピッチで長手方向に撚り巻きした抗
張力線である。光フアイバユニット１０と耐圧層２０の
隙間にコンパウンドを連続的充填すると共に、抗張力線
の隙間にコンパウンドを間欠的に充填し、内圧の上昇を
緩和するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海底に敷設され光
ファイバを通信線路とする海底光ケーブルに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを伝送路とした海底光ケーブ
ルの構造としては、例えば図４〜図６に示すようなもの
が提案されている。これらの構造を以下に簡単に説明す
ると、１は光ファイバ芯線１ａを複数本撚り合わせた光
ファイバの集合体、あるいはこの集合体を紫外線硬化型
合成樹脂（紫外線硬化ウレタン）、あるいはこの集合体
を熱可塑性合成樹脂によって固めた光フアイバユニット
で、中心部に抗張力体１ｂが挿通されている。２は前記
光ファイバユニット１を水圧から保護するための耐圧
層、３はケーブルに加わる引張力に十分対応できるよう
に、主として鋼線を撚り合わせて構成した抗張力体層で
ある。

【０００３】この抗張力体層３は１層、または２層構造
とされ、ケーブルの敷設時の負荷に十分耐える抗張力を
付加し、かつ、障害に対してケーブルを保護する役目を
する。４は前記抗張力体層３の結束と気密、中継器への
給電路となる金属層で、通常、銅またはアルミ等からな
る金属テープを縦添え、溶接して縮径（絞り込み）し、
チューブ状に形成したものである。また、５及び６は海
水との絶縁を目的とする低密度と高密度のポリエチレン
等で形成する絶縁層（シース）である。

【０００４】これらのケーブルのうち図４に示したもの
は、特に耐圧層２として銅、またはアルミの溶接パイプ
を用いたものであり、図５では耐圧層が内層の抗張力線
３ａと外層の抗張力線３ｂからなる２層に撚り合わされ
ている抗張力線の競り合いによって、光フアイバユニッ
トの外周に耐圧殻が実現するように構築されている。ま
た、図６では耐圧層２として３個の扇形の鉄の分割個片
を組み合わせたものを使用している。

【０００５】また、一般的に海底に敷設される光ケーブ
ルの場合は、何らかの障害によってケーブル内に海水が
侵入した場合、その高い海水圧によって侵入した海水が
ケーブルの長手方向に短時間で浸透し、ケーブルの通信
機能を短い期間で遮断し大きな障害を残すことがないよ
うに、ケーブル内にはこのような走り水を阻止するため
にコンパウンドが充填され、走水の滲出をできるだけ少
なくするようにしている。また、ユニット内に置かれて
いる光フアイバがケーブルの伸びや縮みに対して同一の
挙動をとるように、ユニットと耐圧層、または抗張力線
の隙間等にコンパウンドを充填し、ケーブル内を一体化
するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ような目的を十分
達成するようにコンパウンドを充填するときは、充填さ
れるコンパウンドに対してポンプ等により圧力を加え、
ケーブル内の隙間に対して１００％以上となるように制
御しながら行うことが普通であるが、１００％の以上の
充填制御でコンパウンドを充填したときには次のような
問題点が生じる。 （１）ケーブル内の全ての隙間に１００％以上のコンパ
ウンドを詰め込むと、金属チューブ内の内圧が上昇し、
光フアイバ芯線の伝送特性を劣化させる。 （２）特に製造時にはケーブルにシースを施す工程で、
高熱の樹脂が押し出し成型機からケーブルを被覆するよ
うに押し出され、ケーブルの内圧が上昇すると共に、こ
の熱によって光フアイバユニット１が膨張すると、高い
圧力が脆弱な光フアイバにストレスを与え伝送特性を著
しく損なうという問題が生じる。 （３）製造時、または、搬送時のケーブルの曲げモーメ
ントが大きくなると、曲部では光フアイバユニット１と
耐圧層との間に半径方向の応力を発生し、光フアイバ芯
線に側圧がかかり伝送特性を損なうおそれがある。 すなわち、光フアイバに側圧が印加された状態になる
と、伝送特性が低下し長尺の海底ケーブルとしての機能
を低下するという問題が生じる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の海底光ケーブル
はかかる問題点を解消することを目的としてなされたも
ので、中心抗張力線と、該中心抗張力線の周辺に配置さ
れている複数本の光フアイバ芯線とを充填材の内部に配
置し、該充填材の周辺部を覆うように被覆している被覆
材からなる光フアイバユニットと、前記光フアイバユニ
ットの外周を覆うように形成されている耐圧層（殻）
と、該耐圧層の外周側に集合されている複数の抗張力線
を備えた海底光ケーブルにおいて、前記光フアイバユニ
ットと前記耐圧層の間隙にコンパウンドを連続的に注入
すると共に、前記抗張力線間の隙間にコンパウンドが間
欠的に注入されていることを特徴とする海底光ケーブ
ル。

【０００８】また、光フアイバユニットの外形を前記耐
圧層の内径より例えば３％〜１８％小さく設定すること
によって、光フアイバユニット１と耐圧層２の間に空隙
領域を形成し、該空隙領域にユニットの被覆材よりヤン
グ率の低いコンパウンドが充填されようにしたものであ
る。

【０００９】海底光ケーブルを強化している抗張力線の
隙間にコンパウンドを１００％以上で充填する充填部
と、コンパウンドを充填しない、または１００％超えな
い範囲でコンパウンドが供給される非充填部が、所定の
距離で交互に形成されているので、ケーブル内の内圧が
高くなったときに非充填部の空間が圧力を逃がす空間と
して働き、ユニット内の光フアイバに対して側圧がかか
り、ケーブルの伝送特性を良好に保つことができる。ま
た、光フアイバユニットは耐圧層に対して連続的に注入
されているコンパウンドにより接着固定され、ケーブル
の長さ方向では耐圧層の挙動と一体化されることによ
り、光フアイバのみにストレスがかかることを防止でき
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す海
底光ケーブルの断面図を斜視図として示したもので、１
０は光フアイバユニットの部分を示し１１は中心部に配
置されている中心抗張力線、１２、１２・・・はこの中
心抗張力線１１の周辺部に配置されている光フアイバ芯
線であり、これらはシリコン等で構成されている比較的
柔らかい充填材１３によってその位置が相互に保持され
るように構成されている。また、この充填材１３の外周
辺は比較的硬いシリコンとされている被覆層１４で覆わ
れており、この被覆層１４によってユニットを保護する
ようにしている。

【００１１】２０は光フアイバユニット１０に対して海
水圧が印加されたときに、これに十分に耐えることがで
きるような金属からなる耐圧層であり、通常は、図６に
示したように円筒を縦割りに３分割した断面が扇形の固
片を縦沿え加工とすることによって構成されている。し
かしながら、従来例の図５で示したように抗張力線の競
り合いによって耐圧殻を構成し、耐圧層を省略してもよ
く、待たず４のリング状の耐圧層にすることも可能であ
る。３０、３０．・・・・は所定の直径からなる複数本
の鋼線を集合機にかけて均一のピッチで長手方向に撚り
巻きした抗張力線である。

【００１２】この抗張力線３０、３０，・・・は前記耐
圧層２０の外周に撚り巻きされて、ケーブルに印加され
る張力に対抗できるようにしている。そして、この抗張
力線を３０を拘束すると共に、海底ケーブルとして使用
するときに中継器に対して電力を送電する銅製の金属チ
ューブ層４０が縦添え形成され、その外周側に合成樹脂
の押し出し成形によって絶縁層５０ａ、５０ｂが被覆さ
れる。絶縁層の内層側５０ａは比較的低密度の接着性ポ
リエチレンで構成され、外層側５０ｂは高密度のポリエ
チレンによって構成されている。

【００１３】このような海底光ケーブルは例えば図２に
示すような海底光ケーブルの集合機で製造される。この
図において、６０は光ファイバユニット１０のサプライ
ドラムであり、６１ は上記した３分割固片を供給して
いるサプライドラムを示す。なお、耐圧層２０を抗張力
線の競り合い構造によって形成する場合は、光フアイバ
ユニット１０に対して、直接、次の抗張力線の撚り巻き
が２層の交互撚りで施される。６２は前記した抗張力線
３０を集合する抗張力線集合機を示す。サプライドラム
６０から繰り出された光ファイバユニット１０と、サプ
ライドラム６１から供給されている分割固片は抗張力線
集合機６２のホローシャフト６２ａを挿通し、集合ダイ
スと走水防止材を充填する充填部を兼用している集合充
填装置６３で一体化され、この集合充填装置６３を通過
した直後に抗張力線３０、３０が耐圧層の周辺部に巻き
回される。また図５に示したような海底光ケーブルの場
合は、光フアイバユニット１０の外周面にコンパウンド
を通常の充填部で所定の厚みで塗布して、所定の本数と
直径からなる抗張力線を２層構造で巻き付けることによ
り耐圧殻を構成する。

【００１４】抗張力線集合機６２の回転部分には前記抗
張力線３０、３０・・・をドラム巻きした多数の抗張力
線ドラム６２ｂ、６２ｂ、・・・・・・・が回転可能に
懸架されており、この各抗張力線ドラム６２ｂ、６２ｂ
・・・・・・・から引き出された複数本の抗張力線３
０，３０・・・・が図示されていない目板で整合されな
がら、集合ダイス６４において長さ方向に特定のピッチ
で撚り合わせ集合されるようになされている。

【００１５】集合ダイス６４にはポンプ７０を介して、
例えば本出願人が先に提案した２液混合タイプのコンパ
ウンドをタンク７０ａ．７０ａから集合ダイス６４に供
給し、抗張力線の間隙部分に所定の圧力をかけながら
コンパウンドを充填すると共に、抗張力線を撚りを加え
ながら巻き回し、抗張力体層も走水防止効果を持たせる
ようにしている。

【００１６】６５は金属チューブ層４０を形成するため
の金属テープサプライであり、６６は金属テープを縦沿
えしてパイプ状に形成し、溶接機６６ａによってその合
わせ目を溶接し、縮径加工を施す金属チューブ層形成装
置である。６７は金属チューブ成層の成形が終了したケ
ーブルを巻き取る巻取ドラムである。長尺のケーブルの
場合は、通常のこのドラムに巻き取ったケーブルが、絶
縁層５０を抗張力線の外周に積層するための押出成型機
と、冷却ラインをタンデムに配置しているシース加工ラ
インに移送され、金属チューブ層４０の外周に絶縁層５
０（ａ、ｂ）が付加されて海底光ケーブルが完成するこ
とになる。

【００１７】本発明の海底光ケーブルの場合は上記集合
ダイス６４の部分で充填されるコンパウンドの圧力がポ
ンプ７０，７０、またはコンパウンド制御部７２で制御
さている点に特徴を有する。すなわち、図３に模式的に
示すように、抗張力線３０，３０，・・・の隙間にはコ
ンパウンドｐが充填されるが、この隙間を埋めているコ
ンパウンドｐはケーブルの長手方向に充填部Ｐｆと、非
充填部Ｐｖが交互に形成されるようにコンパウンドの供
給量が、ポンプの圧力またはコンパウンド制御部７２に
よって制御される。

【００１８】図３に示しているように、抗張力線間の隙
間を埋めるコンパウンドは、例えばコンパウンドに圧力
を加えることにより１００％以上となる充填部Ｐｆのケ
ーブル長を１ｍとした場合、非充填部Ｐｖのケーブル長
は例えば１０ｍとし、この期間では１００％以下の充填
（充填率ゼロを含む）となるようポンプ、またはコンパ
ウンド制御部を制御する。

【００１９】充填されるコンパウンドは先に本出願人が
提案（特公平４−５４９２７号公報）した２液混合硬化
タイプのウレタン系のコンパウンドが使用され、製造時
には粘性を持っているが、時間の経過と共に硬化するよ
うなコンパウンドが好ましい。

【００２０】また抗張力線３０，３０、・・・・の隙間
に間欠的に充填されれているコンパウンドｐは、従来の
ケーブルと同様に海底で何らかの原因で障害が発生した
ときに、走り水を防止することはもちろんであるが、ケ
ーブル製造時にケーブルの内圧が上昇したときに非充填
部とされる部分の空間が、上昇した圧力を吸収しケーブ
ル内が高圧になることによって光フアイバ芯線の伝送特
性劣化させるという問題を低減させることができる。

【００２１】これに対して上記耐圧層の集合ダイスにお
ける充填装置６３には、常に一定量のコンパウンドが供
給されており、光フアイバユニット１０と耐圧層２０の
接合面には連続してコンパウンドが充填される。ユニッ
トの外周に充填されるコンパウンドのヤング率は、光フ
アイバユニットの被覆層１４を形成している材料のヤン
グ率より低いものが好適である。

【００２２】このように光フアイバユニット１０と耐圧
層（耐圧殻）２０との間隙にコンパウンドを注入しなが
ら海底光ケーブルを製造すると、このコンパウンド層が
製造時に受ける熱によるユニット外層へのストレスを緩
和し、具体的には熱膨張を許容することにより被覆層１
４による充填材１３の締め付けをよく抑え、光フアイバ
芯線に応力が及ぶことを防止する。また、コンパウンド
層がケーブルの湾曲に対して機械的な圧力が印加された
ときにもその負荷を緩和する。

【００２３】本発明の海底光ケーブルでは光フアイバユ
ニット１０の外径φ０を耐圧層２０の内径φ１より僅か
に小さく設計することによって、光フアイバユニットと
耐圧層の間に僅かな空間を作っておくことが好ましい。
例えば、光フアイバユニット１０の外径が２．５５ｍｍ
の場合、耐圧層の内径は２．８ｍｍであり、両者の間に
０．２５ｍｍ位の間隙が生じるようにしている。

【００２４】海底ケーブルが製造された後は、光フアイ
バユニットと、耐圧層の間に注入されれているコンパウ
ンドは経時的に硬化を始め、光フアイバユニットと耐圧
層に粘着、及び／或いは接着することになり、海底に敷
設する、または海底に沈めて実際の使用状態になったと
きは、何らかの原因で侵入した海水のケーブル長手方向
のへの走水を防止するという効果が生じる。また、耐圧
層２０と光フアイバユニット１０が連動して動くことに
より、ケーブルの伸びが一様になり、光フアイバ芯線の
みが局所的にケーブルの伸び、または縮みに対応できず
ストレスを受けるという問題が解消される。

【００２５】なお、本発明のケーブル構造は海水が満た
されているタンク内に１００ｍのケーブルを切断して収
納し、水圧をかけて５３．９ＭＰａ（ほぼ海底５５００
ｍの水圧）としたときに、タンク内に入れた海水がケー
ブル端から外側に漏出するまでの時間を計測した結果、
２０２分以上を満たしており、これは１０００ｍ／２週
間の送水防止特性を満たす特性に相当する。また、水深
６０００ｍの海底にケーブルを敷設／回収する試験を行
ったが海底ケーブルとして必要特性を十分に満たすもの
であることが確認された。すなわち、敷設／回収による
光学的／機械的な伝送特性の劣化が見られなかった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の海底光ケ
ーブルは、ケーブルに抗張力を付加する抗張力線の間隙
に、間欠的にコンパウンドが注入されるように制御し、
コンパウンドの充填部と非充填部がケーブルの長手方向
に所定の長さ単位で形成されているので、ケーブル内に
発生した走り水を充填部のコンパウンドによって防止す
ると共に、コンパウンドの非充填部は、特に製造時に印
加される熱によって金属チューブ層内のケーブルの内圧
が上昇したときに、光フイアバ芯線にかかるストレスを
緩和し、良好なケーブル特性を確保するという効果が生
じる。また、光フアイバユニットの外周を耐圧層の内径
より小さく設定することによって空隙領域を形成し、該
空隙領域に光フアイバユニットの被覆材よりヤング率の
低いコンパウンドが製造時に連続的に充填されようにし
ているので、海底光ケーブル製造時の特に絶縁層を被覆
する工程で受ける熱膨張によって、ユニットの被覆層の
外側への膨張を許容することになり、被覆層による充填
材の締め付けを抑え、光フアイバ芯線にかかる応力を緩
和することができる。

【００２７】その結果光フアイバ芯線の光学的な伝送特
性を損なうことなく耐水圧性のケーブル化を達成するこ
とができる。また、このコンパウンド層がケーブルの曲
げ等で印加される機械的な負荷を緩和し、ケーブルの特
性の劣化を防止すると共に、コンパウンド層が硬化した
後は、光フアイバユニットが耐圧層と一体になって挙動
し、海底ケーブルとしての必要特性を十分に満たすこと
ができる。さらに、何らかの障害等によって走水が発生
した場合でも、コンパウンド層が光フアイバユニットの
周辺部で走水の進行を阻止し、ケーブル通信が断絶する
という最悪事態を回避させることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の海底光ケーブルの一実施例を示す断面
図である。

【図２】本発明の海底光ケーブルの製造装置の概要を示
す図である。

【図３】抗張力線の間隙に充填されるコンパウンドの充
填状態を示す説明図である。

【図４】従来のリング状のパイプを耐圧層とする海底光
ケーブルの断面図である。

【図５】抗張力線の競り合いで耐圧層（殻）を形成する
海底光ケーブルの断面図である。

【図６】分割個片を耐圧層とする従来の海底光ケーブル
の断面図である。

【符号の説明】

１０ 光ファイバユニット、２０ 耐圧層（殻）、３０
抗張力線、４０ 金属チューブ層、５０ 絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 和人 東京都港区芝浦１丁目２番１号 株式会社 オーシーシー内 Ｆターム(参考） 2H001 BB06 DD04 DD07 DD18 DD23 DD35 KK17 KK22 KK24 KK25 MM01 MM09 5G369 AA19 BA02 EA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも中心抗張力線と、該中心抗張
   力線の周辺に配置されている複数本の光フアイバ芯線と
   を充填材の内部に配置し、該充填材の周辺部を覆うよう
   に被覆している被覆材からなる光フアイバユニットと、 前記光フアイバユニットの外周側に形成されている耐圧
   層と、 該耐圧層の外周側に集合されている複数の抗張力線を備
   えた海底光ケーブルにおいて、 前記光フアイバユニットと前記耐圧層の間隙にコンパウ
   ンドを連続的に注入すると共に、前記抗張力線間の隙間
   にコンパウンドが間欠的に注入されていることを特徴と
   する海底光ケーブル。
2. 【請求項２】 前記耐圧層は抗張力線の競り合い構造に
   よって構成されるされていることを特徴とする請求項１
   に記載の海底光ケーブル。
3. 【請求項３】 上記抗張力線の隙間に充填されるコンパ
   ウンドは、ケーブルの長手方向に対して１：５〜１：２
   ０の割合で充填部と非充填部によって形成されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の海底光ケーブル。
4. 【請求項４】 上記耐圧層は縦添えされた扇形の３分割
   固片によって構成されていることを特徴とする請求項１
   に記載の海底光ケーブル。