JP2001305401A - 海底光ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で安価な海底光ケーブルを提供する。 【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の外径は耐圧層
２０の内径より３〜１８％小さく設定し、その隙間に被
覆材よりヤング率の低いコンパウンドが充填されている
ので、ケーブル製造時に熱膨張が生じたときに、ユニッ
トの被覆層の外側への膨張を許容できるようになり、被
覆材によるユニットの締め付けを緩和することができ
る。

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３〜図５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３に示したもの
は、特に耐圧層２として金属製の溶接パイプを用いたも
のであり、図４では耐圧層２が２相に撚り巻きされてい
る抗張力線の競り合いによって耐圧殻となるように構成
されている。また、図５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】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の海底
光ケーブルは例えば特公昭６１−５０２８６号に示され
ているように、光フアイバユニットの外形寸法を耐圧層
の内径より数％〜数十％程度大きくなるように設計して
おき、製造時に前記光フアイバユニットの外周を耐圧層
によって外側から圧力を加えながら一体化している。従
って光フアイバユニットは耐圧層によって収縮された状
態になり、光フアイバユニットと耐圧層が連動してケー
ブルの長手方向に動くことができるようになる。しかし
ながら、このようなケーブルは製造時または搬送時に大
きな曲率で屈曲運動が加わると、曲部では光フアイバユ
ニット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。

【０００６】また、上記したような光フアイバユニット
の耐圧層に対して、抗張力線を集合巻きし、その外周に
ポリエチレン等のプラスチック樹脂が押し出し成形機に
よって絶縁層として被覆されると、光フアイバユニット
を耐圧層と密着させている場合は、絶縁層を施す際に発
生する熱によって光フアイバユニットが外側に熱膨張
し、光フアイバユニットの被覆層による締め付けが発生
し光フアイバ芯線に強い応力がかかり好ましくない。

【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配置されている耐圧層を備えて
いるような海底光ケーブルにおいて、前記光フアイバユ
ニットの外形を前記耐圧層の内径より３％〜１８％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
に前記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。

【０００８】光フアイバユニットの外径を耐圧層の内径
より僅かに小さくなるように設計しているので、製造時
に印加された熱によって光フアイバの側圧が上昇するこ
とを防止することができると共に、光フアイバユニット
と耐圧層の間隙にコンパウンドを介在させることによっ
て機械的、及び熱的な緩衝層を構築し光フアイバを保護
することができる。

【０００９】

【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はこの中心抗張力線１
１の周辺部に配置されている光フアイバ芯線であり、こ
れらはウレタンアクリレート系の樹脂で構成されている
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
の外周は比較的硬いウレタンアクリレート系樹脂の被覆
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。

【００１０】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、円筒を
縦割りに３分割したような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する
ものや、リング状の耐圧層にすることも可能である。３
０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。

【００１１】この抗張力線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４
０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。

【００１２】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、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、走水防止材を充填する充填装置６３を通過して抗
張力線３０、３０がそのユニットの周辺部に巻き回され
る。

【００１３】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３０，３０・・・・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。

【００１４】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間欠的に充填しながら撚り
を加え、抗張力体層も走水防止効果を持たせるようにし
ている。

【００１５】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は金属チューブ成形まで行ったケーブル
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５０
（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。

【００１６】本発明の海底光ケーブルは上記光フアイバ
ユニット１０の外径φ０は耐圧層２０の内径φ１より僅
かに小さく設計されている点に特徴を有している。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。この間隙は
上記寸法に限定されることなく、海底ケーブルの種類に
対応して設定されるが、いずれにしても、上記した製造
装置の耐圧層２０を形成する工程で、タンク７１ａ内の
コンパウンドをポンプ７１によって給送し、この間隙に
対してコンパウンドが連続的に充填されるようにしてい
る。また図４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
を巻き付けることにより耐圧殻を構成する。

【００１７】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可能とされ、
そのヤング率は、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。

【００１８】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。

【００１９】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
みがケーブルの伸び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。

【００２０】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
ブル一端からタンク外に引き出されているケーブルの他
端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、これは海底下において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。

【００２１】

【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、光フアイバユニットの外形を耐圧層の内径よ
り３％〜１８％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。

【００２２】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
とができるという効果が生じる。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、僅かな障害等に
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】従来の銅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４】耐圧殻を耐圧層とする従来の海底光ケーブルの
断面図である。

【図５】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 光フアイバユニット、１２ 光ファイバ心線、１
３ 充填材、１４ 被覆層、２０ 耐圧層、３０ 抗張
力線、４０ 金属チューブ層、５０ 絶縁層（シース）

───────────────────────────────────────────────────── 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 5G311 FA03 FB01 FC03

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
   層を備えている海底光ケーブルにおいて、 前記光フアイバユニットの外径を前記耐圧層の内径より
   ３％〜１８％小さく設定することによって空隙領域を形
   成し、該空隙領域に前記被覆材よりヤング率の低いコン
   パウンドが充填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
   よって構成される耐圧殻でと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】 上記コンパウンドはケーブルの長手方向
   に連続的に注入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。