JP2002122766A

JP2002122766A - 海底光ケーブルの製造方法及び海底光ケーブル

Info

Publication number: JP2002122766A
Application number: JP2000317619A
Authority: JP
Inventors: Rokuro Morikawa; 緑郎森川; Kazuto Yamamoto; 和人山本; Hirobumi Wakamatsu; 博文若松; Osamu Nagatomi; 治永富; Makoto Sugata; 諒菅田; Torres Joan Carlos Akino; トーレスホアンカルロスアキノ
Original assignee: OCC Corp
Current assignee: OCC Corp
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】海底光ケーブルの製造工程管理を簡易化す
る。【解決手段】光ファイバ心線１ａをジェリー状の充填
材１ｃを介して、ルースチューブ１ｄ内に挿通したルー
スチューブ型光ファイバユニット１を中心部に内装する
海底光ケーブルの、ルースチューブ１ｄをその外周部に
配置された耐圧層２で拘束する製造工程で、ルースチュ
ーブ１ｄに印加される張力ＴL を製造装置内部で自動調
整可能な値とすれば、この張力ＴL を外部から人為的に
調整する必要がなく、工程管理の簡易化が図れる。この
ため、ルースチューブ１ｄの内部に挿通される光ファイ
バの、製品仕様毎に異なる投影断面積Ｓｆと本数Ｆｎに
対して、ファイバ実装率Ｆｓを調節してルースチューブ
１ｄの内径を直径とする円の面積Ｓｎを定め、且つルー
スチューブの投影断面積ＳL をある定まった一定値とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はルースチューブユニ
ットを内装する海底光ケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】海底光ケーブルの中心部に内装される光
ファイバユニットとして、従来から使用されているもの
は、図７（ａ）に模式的な断面を示すように、光ファイ
バユニットの中心部に鋼線等の中心抗張力体８０ｂが設
けられ、その周辺部に数本の光ファイバ１ａをウレタン
アクリレート系の樹脂８０ｃを介して充填して保持し、
外周をある程度硬いウレタンアクリレート系の樹脂等の
被覆層８０ｄとしたもので、タイト型の光ファイバユニ
ット８０と呼ばれている。

【０００３】このような光ファイバユニット８０はケー
ブルの耐圧層と同程度の機械的な特性を有する中心抗張
力体８０ｂを端末で固定することで、ユニットとケーブ
ルが一体化するが、中心の抗張力体８０ｂが占有する領
域で光ファイバ心線の挿入本数が制約されると共に、タ
イト型の光ファイバユニット中心部の周りの所定個所に
光ファイバ心線を配置するため、通信回線数を簡単に増
加することができなかった。また、そこに使用される光
ファイバ心線は従来に比べて通信回線数増加のため、よ
り優れた伝送特性を持ち合わせる反面、当該光ファイバ
心線に加わる外的応力に対して伝送特性が変化しやすい
特徴を有するため、光ファイバ心線が前記充填材によっ
て拘束されるタイト型ユニットでは、その充填材の拘束
によって加わる外力の影響を受ける場合があった。

【０００４】しかし、ケーブルの多心化、及び、優れた
伝送特性を有する光ファイバ心線の適用が強く要求され
るようになったので、対応策として中心抗張力体８０ｂ
の使用を廃止し、図７（ｂ）の断面図に示すように、複
数本の光ファイバ心線１ａをジェリー状の充填材１ｃを
介して、ポリブチルテレフタレート（ＰＢＴ）や、ポリ
プロピレン（ＰＰ）等のプラスチックで成形したルース
チューブ１ｄ内に挿通したルースチューブ型光ファイバ
ユニット１が開発され、通信回線の増加に対応させよう
と考えられている。なお、同図（ｃ）の拡大図Ｅに示す
ように、光ファイバ心線１ａは予め数本の光ファイバ心
線をテープ状に拘束している光ファイバテープ心線１ｅ
の形で供給することもできる。

【０００５】海底光ケーブルの構造の１例を図８を参照
して説明する。図８は海底光ケーブルの長手方向に直角
な断面を示している。８０は従来のタイト型の光ファイ
バユニットで、複数本の光ファイバ心線１ａを挿通され
ている。２は前記光ファイバユニット８０を水圧から保
護するための耐圧層で、断面が扇形の鉄等の金属製の分
割個片２ａを３個縦沿えして組み合わせて使用してい
る。

【０００６】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
力体層で図では１層とされている。この抗張力体層３は
１層または２層構造とされ、ケーブルの布設時の負荷に
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。４は前記抗張力体層３の結束と気密を保
ち、中継器への給電路となる金属チューブ層で、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。

【０００７】このような海底光ケーブルにおいて、タイ
ト型の光ファイバユニットに代えて前記したようなルー
スチューブ型ユニットを使用すると、タイト型ユニット
に於いて端末部で固定されることによってケーブルの挙
動と一体化する機能を有する中心抗張力体がなく、且つ
又、ユニット部内において光ファイバ心線がほとんど拘
束されていないため、特に海底光ケーブルとして使用す
る場合、ケーブルを布設または引き上げる際に印加され
る外力によるケーブルの伸びや屈曲等の挙動に対して、
ユニットが追従しないことになり、また、光ファイバ心
線がケーブル内に引き込まれたり、ルースチューブ型ユ
ニットに使用するプラスチックが経時変化により収縮を
起こし、それによってユニット内の光ファイバの伝送特
性に変化を与える等、耐圧層２とルースチューブ１ｄ間
の相互のズレに起因する問題が発生する。

【０００８】従って、特にルースチューブ型ユニットを
使用する場合は、ルースチューブとケーブルの耐圧層２
とを密着させる方法により、或いは、チューブと耐圧層
２の間に粘着性や接着性を持ったコンパウンド７を充填
して、その粘性抵抗または接着力によって、耐圧層２が
ルースチューブ１ｄを拘束するようにして、上記の問題
に対応することが重要になる。また、海底光ケーブルの
折曲げや引張力に対してファイバ心線１ａにストレスが
生じないようにするために、ルースチューブ型ユニット
を製造する際に、ルースチューブの長手方向の長さより
光ファイバの長さを長くする、いわゆる、ファイバスラ
ック（Fiber Sluck ：心線余長率）を持たせる必要が生
じる。

【０００９】ルースチューブ型ユニットは製造後保管さ
れた状態で、外周部のルースチューブは経時収縮変化を
起こし、通常製造後１カ月間でその長さは常温で０．１
〜０．３％程度も縮むと言われる。一般に、ファイバス
ラックはケーブル完成後に、例えば、０．５％未満にな
るよう管理されるので、この保管期間の経時収縮はファ
イバスラックの値に大きな影響を与える。また、保管期
間の長短のバラツキもファイバスラックの変動要因とな
る。

【００１０】完成後の海底光ケーブルで、このファイバ
スラックの値が適正でないと伝送特性に変化を生じた
り、大きすぎるとキンクの発生の恐れも生じるので、伝
送特性を最適にするよう、ファイバスラックを最適な許
容範囲内に保つ必要がある。このため経時収縮変化に対
処するため、ルースチューブ型ユニットの製造後直ちに
耐圧層２とルースチューブ型ユニットを一体化する次工
程の加工を行う等の対策が講じられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ファイ
バスラックを適正となるようにルースチューブ型ユニッ
トを形成しても海底光ケーブルの製造工程中で、ルース
チューブ型ユニット１や耐圧層２に張力が印加される
と、ファイバスラックが当初の設定値より外れてしまう
という問題が生じる。以下この点に付き説明する。製造
工程の詳細は後述するが、ルースチューブ型ユニットは
サプライドラムから繰り出され加工される際に張力を受
け、その長さが引き延ばされる。光ファイバ心線１ａの
長さは変化しないから、上記のファイバスラックは減少
する。また、耐圧層２を形成する部材もサプライドラム
から引き出されて抗張力線集合機のホローシャフトや集
合充填装置を通過して一体化され耐圧層２とされるが、
この間耐圧層２もルースチューブ型ユニット１と別の張
力を受け、長さが引き延ばされ、延びた状態でルースチ
ューブを上記のルースチューブへの密着やコンパウンド
７の充填等により拘束する。

【００１２】ケーブルの製造が完了すると耐圧層および
ルースチューブ型ユニットへの張力印加はなくなり、耐
圧層２は張力による伸びの長さだけ縮んで元の長さに復
帰する。この時、耐圧層２または、耐圧層とルースチュ
ーブ型ユニットとの間に介在する粘着性や接着性を持っ
たコンパウンドは、ルースチューブ型ユニット１を拘束
しているので、ルースチューブ型ユニット１は耐圧層２
の伸びの長さだけ長さが減少する。このように、製造工
程でルースチューブ型ユニット１及び耐圧層２に掛かる
張力により光ファイバ心線のファイバスラックも変化す
る。逆に製造完了後のファイバスラックを一定の許容範
囲に収めるためには、ルースチューブ型ユニット１と耐
圧層２の加工工程中の張力を管理せねばならない。

【００１３】一般に、ケーブルの製造装置は装置毎の管
理容易な張力の範囲があり、大幅に張力が変化すると、
工程管理に非常な手間が掛かるようになる。すなわち、
この製造工程で、ルースチューブ１ｄに印加される張力
を製造装置内部で自動調整可能な値とすれば、この張力
を外部から人為的に調整する必要がなく、工程管理の簡
易化が図れる。

【００１４】一方、海底ケーブルシステムは、ユーザ仕
様によりルースチューブ型ユニット内に実装するファイ
バ心線の本数が決定され、その本数は製造の都度変化す
ると考えられる。ケーブルの材料コスト最小を追求する
場合は、これらの心線数や実装率から最小のルースチュ
ーブの内外径や耐圧層断面積がその都度定められるの
で、最適なファイバスラックを得るために、製造工程で
ルースチューブや耐圧層に掛かる張力を広範囲に調節す
る必要が生ずる。更に、ルースチューブが心線数毎に多
くの外径や断面積を持つと、そのケーブル形成時の熱収
縮量や工程間の経時収縮変化量もその都度異なり、２量
の吸収のための張力調整をも含めると、その張力を確実
に調整するのは非常に困難であるという問題がある。

【００１５】製造工程で上記のように広範囲の張力調整
をするのが困難なので、最大心線数に対応するルースチ
ューブ型ユニットの外径を定め、耐圧層もそれに見合っ
た大きさとして、ルースチューブ型ユニットと耐圧層の
大きさが、心線数によらない一定値として、製造時の張
力を特定の値に保って製造管理の簡易化を図ることもあ
るが、特に心線数が少ないケーブルでは、原材料を必要
以上に浪費して不経済となる問題が生じる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するためになされたもので、サプライドラム
からルースチューブ型ユニットが供給され、耐圧層を構
成する複数個の分割個片、または、円筒状の耐圧殻を構
成する複数本の抗張力線の供給を受け、ルースチューブ
型ユニットの外周部に耐圧層、又は、耐圧殻を形成し、
ルースチューブ型ユニットと耐圧層、又は、耐圧殻の間
隙にコンパウンドを充填する集合充填装置により、耐圧
層内、または、抗張力線の競り合いにより形成された円
筒状の耐圧殻内にルースチューブ型ユニットを内装する
海底光ケーブルの製造方法であって、ルースチューブ型
ユニットを構成するルースチューブの投影断面積を一定
とし、海底光ケーブルの製造過程で、ルースチューブ型
ユニットに印加される引張力を一定としたことを特徴と
する海底光ケーブルの製造方法を提供する。この製造方
法では、例えば、ルースチューブ型ユニットを供給する
サプライドラムを制動するブレーキ力を、ルースチュー
ブの投影断面積に基づく設定値により、ほぼ一定に保つ
ようにすることができる。

【００１７】また、ルースチューブの内径を直径とする
円の面積Ｓｎが〔Ｓｎ＝（Ｓｆ×Ｆｎ）／Ｆｓ・・・式１〕によって設定され、ルースチューブの外径を直径とする
円の面積Ｓｇが〔Ｓｇ＝Ｓｎ＋ＳL ・・・式２〕によって設定される。但し、Ｓｆ：前記ルースチューブ型ユニット内に挿通さ
れた前記光ファイバの１本当たりの投影断面積、Ｆｎ：
前記ルースチューブ型ユニット内に挿通された前記光フ
ァイバの本数、Ｆｓ：ファイバ実装率、ＳL ：前記ルー
スチューブの投影断面積。

【００１８】さらに、耐圧層内または抗張力線の競り合
いにより形成された円筒状の耐圧殻内にルースチューブ
型ユニットを内装する海底光ケーブルにおいて、ルース
チューブ型ユニットを構成するルースチューブの投影断
面積を、ルースチューブ型ユニットの外周部に耐圧層、
又は、耐圧殻を形成し、前記ルースチューブ型ユニット
と耐圧層、又は、耐圧殻の間隙にコンパウンドを充填す
る集合充填装置を備えた海底光ケーブルの製造装置個々
に定まる張力に対応して定まる一定値としている。

【００１９】そして、ルースチューブの内径を直径とす
る円の面積Ｓｎが〔Ｓｎ＝（Ｓｆ×Ｆｎ）／Ｆｓ・・・式１〕によって設定され、前記ルースチューブの外径を直径と
する円の面積Ｓｇが〔Ｓｇ＝Ｓｎ＋ＳL ・・・式２〕によって設定されるものとされている。但し、Ｓｆ：前記ルースチューブ型ユニット内に挿通さ
れた前記光ファイバの１本当たりの投影断面積、Ｆｎ：
前記ルースチューブ型ユニット内に挿通された前記光フ
ァイバの本数、Ｆｓ：ファイバ実装率、ＳL ：前記ルー
スチューブの投影断面積。

【００２０】更にまた、本発明の実施の形態では、この
ルースチューブ型ユニット内に挿通される光ファイバ
の、ルースチューブ型ユニットを耐圧層内または耐圧殻
内に内装した後のファイバスラックεが、〔ε＝｛ε₀ −ＴL ／（ＥL ×ＳL ）｝＋｛Ｔｐ／（Ｅｐ×Ｓｐ）｝・・式３〕に設定されることが提案されている。但し、ε₀ ：ルースチューブ型ユニット内に挿通された
光ファイバの前記耐圧層に内装前のファイバスラック、
ＴL ：海底光ケーブルの製造工程でルースチューブ型ユ
ニットの受ける張力、ＥL ：ルースチューブ型ユニット
のルースチューブを形成する樹脂の縦弾性係数、ＳL ：
前記ルースチューブの投影断面積、Ｔｐ：海底光ケーブ
ルの製造工程で、耐圧層を構成する分割個片が受ける張
力、Ｅｐ：耐圧層を構成する分割個片の縦弾性係数、Ｓ
ｐ：耐圧層を形成する分割個片の投影断面積である。な
お、上記εが０．３〜０％の範囲にあることが好まし
い。

【００２１】また、この海底光ケーブルにおいては、上
記の式１〜式３を適用する場合、上記Ｓｇが３〜２０
（ｍｍ² ）の範囲にあり、上記Ｓｆが０．０４５〜０．
１４６（ｍｍ² ）の範囲にあり、また、Ｆｎが２〜３６
本であり、更に、上記Ｆｓが３０％以内の正の数である
ことが好ましい。

【００２２】ユーザー仕様により光ファイバの心線数や
その投影断面積が変化しても、適切な実装率Ｆｓを選ん
で、ルースチューブの投影断面積を一定の値に設定でき
るので、耐圧層または耐圧殻でルースチューブを拘束す
るケーブルの製造工程で、ルースチューブ型ユニットに
作用する張力を製造装置内部で自動調整可能な範囲に収
めることができる。したがって、張力発生のためのブレ
ーキ装置等を外部から人為的に調整する必要がなく、製
造時の工程管理の簡易化が図れる。また、本発明の計算
式の適用により、海底光ケーブルの最適な構造設定が行
えるので、製造後のファイバスラックを適正範囲に収
め、最適の光ファイバ心線の伝送特性を得ることができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態であるルース
チューブ型ユニットを収納する海底光ケーブルの構造例
を図１〜図４に示す。図１は、分割個片を集合させて耐
圧層を形成する海底光ケーブルの斜視図、図２は同ケー
ブルの軸方向に直角な断面図である。図３、４は抗張力
体が耐圧殻となる海底光ケーブルの例で図３は斜視図、
図４は図２と同様な切り口の断面図である。なお、図
７、８と同機能の部材は同一の符号を付す。

【００２４】以下、本発明の実施の形態を図１、２によ
り説明する。これらの図において１はルースチューブ型
光ファイバユニットであり、外周面のルースチューブ１
ｄと耐圧層２の間に粘着性や接着性を持ったコンパウン
ド７を充填して、このコンパウンド７を介して、耐圧層
２または、耐圧層とルースチューブ型ユニットとの間に
介在する粘着性または接着性を持ったコンパウンドがル
ースチューブ１ｄを拘束するようにしている。耐圧層２
の外周に、複数本の鋼線３ａを撚り合わせて構成した抗
張力体層３があり、本例では１層とされている。耐圧層
２の外周面、金属チューブ層４の内周面及び抗張力線３
ａの外周面で区画された空間にコンパウンド８が長手方
向に間欠的に充填されている。金属チューブ層４、ポリ
エチレン等から形成される絶縁層５、６は図８と同様の
構成であり、金属チューブ層４は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し、チューブ状に
形成したものであり、また、絶縁層５及び６は、例え
ば、低密度と高密度のポリエチレン等で形成される。

【００２５】図３、４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ルースチューブ型ユニッ
ト１の外周に耐圧殻が実現するように構築されている。
ルースチューブ型ユニット１の外周面と抗張力線３ａが
ルースチューブ型ユニット１と対向する側の曲面との間
に粘着性や接着性を持ったコンパウンド７を充填して、
このコンパウンド７を介して、耐圧殻（実質的には抗張
力線３ａの内面を直径とする殻）がルースチューブ１ｄ
を拘束する。金属チューブ層４、その外部の絶縁層５、
６は図１、２と同様の構成とされている。

【００２６】上記の構造例に共通して、ルースチューブ
１ｄは耐圧層２または耐圧殻に拘束されて、耐圧層の挙
動（ケーブルの挙動と考えて良い）に呼応して変形し、
ルースチューブ型ユニット１と耐圧層２は一体として挙
動するのが望ましい。従って、ルースチューブ１ｄの強
度と耐圧層２または耐圧殻の機械的強度を比較すれば、
ルースチューブ１ｄの強度ははるかに小さく、耐圧層２
に拘束されたルースチューブ１ｄは耐圧層２の形状変化
に対応して形状変化するようになされている。なお、耐
圧層２等でルースチューブが拘束された後では、経時的
に発生するルースチューブの収縮等も吸収される。

【００２７】図５は、このような海底光ケーブルを製造
する際の、一つの方法を示した海底光ケーブルの集合機
の説明図である。この図において、６０はルースチュー
ブ型光ファイバユニット１のサプライドラムである。６
１は耐圧層２を形成する分割個片２ａを供給しているサ
プライドラム（２個分）を示す。なお、耐圧層２を抗張
力線の競り合い構造によって形成する場合は、サプライ
ドラム６１は不要となり、直接、次に抗張力線の撚り巻
きが２層の交互撚りで施される。

【００２８】６２は前記の抗張力線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
たルースチューブ型ユニット１とサプライドラム６１か
ら供給されている分割個片２ａ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、コンパ
ウンド７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３ａ、３ａが耐圧層２の周辺部に巻き回さ
れる。また、図４に示したような海底光ケーブルの場合
は、ルースチューブ型ユニット１の外周面にコンパウン
ド７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３ａ（及び３ｂ）を２層構造
で巻き付けることにより耐圧殻を構成する。

【００２９】抗張力線集合機６２の廻転部分には抗張力
線３ａ、３ａ・・・をドラム巻きした多数の抗張力線ド
ラム６２ｂ、６２ｂ・・・が廻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３ａ、３ａ・・・が図示さ
れ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され、集合されるよ
うなされている。

【００３０】集合ダイス６４にはポンプ７０を介して、
例えば２液混合タイプのコンパウンド８がタンク７０ａ
から供給され、抗張力線の間隙部分に充填される。ま
た、タンク７１ａからポンプ７１を介して集合充填装置
６３にコンパウンド７が供給され、ルースチューブ１ｄ
と耐圧層２の間隙に充填される。

【００３１】６５は金属チューブ層４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、このドラムに巻き取ったケーブルが絶縁層
５、６を金属チューブ層の外周に積層するための押出成
形機と、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、金属チューブ層の外周に絶縁層が
付加されて海底光ケーブルが完成する。

【００３２】以上の製造工程中、ルースチューブ型ユニ
ット１と耐圧層２は、サプライドラムから繰り出され巻
き取りドラムに巻き取られるまで、常に張力を受けてい
るが、特に上記の集合充填装置６３で合体されるまで
は、ルースチューブ１と耐圧層２を形成する分割個片２
ａは別々に張力を受け、異なる伸びを発生している。

【００３３】図５に示した製造装置ではルースチューブ
ユニット１に張力を印加するため、例えばサプライドラ
ム６０にドラムの廻転を制限するブレーキ機構を付加し
ている（図示せず）。この張力の調整範囲は一般に狭
く、また頻繁の調整は製品品質に悪影響を及ぼす恐れも
あるので、少なくとも作業中は、張力を調整範囲内の一
定値に保持しておきたい。

【００３４】後述するように、ルースチューブの伸び
は、ルースチューブの材質を指定した場合は、作用する
張力とルースチューブの断面積に関係する。したがっ
て、張力が一定であり、ルースチューブの投影断面積が
一定値であれば、発生する伸びは一定の値となり、製造
上の管理は容易となる。既に述べたように、この伸びが
光ファイバ心線のファイバスラックに影響を与えるの
で、次に述べるように事前にそれぞれの伸び量とその変
化を算定する。

【００３５】まず、ルースチューブ１ｄの投影断面積を
ＳL （一定値）として、ルースチューブの内外径を直径
とする円の面積を求める。ここで、投影断面積とは、図
６（ａ１）に示すように、ケーブルを構成する部材をケ
ーブルの長手方向に直角に切断したときの断面の面積と
する。ルースチューブの内径を直径とする円の面積Ｓｎ
は、内装される光ファイバ１ａの合計投影断面積と面積
Ｓｎの比である実装率から定められる。すなわち、Ｓ
ｆ：前記光ファイバの１本当たりの投影断面積、Ｆｎ：
光ファイバの本数、Ｆｓ：ファイバ実装率とすれば、〔Ｓｎ＝（Ｓｆ×Ｆｎ）／Ｆｓ・・・式１〕Ｓｇをルースチューブの外径を直径とする円の面積とす
れば、〔Ｓｇ＝Ｓｎ＋ＳL ・・・式２〕となる。上記の両式から、ルースチューブの内外径を求
めることができる。

【００３６】なお、実際の海底光ケーブルの生産では経
済性を追求して標準化が計られ、耐圧層を構成する分割
個片の形状は数種類に限定されるので、ルースチューブ
の外径Ｓｇも分割個片の内径に対応した数種類となる。
したがって、光ファイバの断面積（Ｓｆ）と本数（Ｆ
ｎ）が与えられた場合の計算手順は、設計者が操作可能
の実装率（Ｆｓ）の数値を仮定してルースチューブの内
外径を直径とする円の面積Ｓｇ、Ｓｎを計算し、使用可
能な耐圧層の大きさから実装率を修正してＳｇ、Ｓｎを
決定すればよい。

【００３７】周知のように工業材料が外力により弾性限
度内の微小変形をする場合は、長さＬ、断面積Ｓ、縦弾
性係数（ヤング率）Ｅの棒に外力（張力）Ｔが加わり、
λの伸びを生じたとすれば、その関係は次の式で表され
る。〔Ｅ＝（Ｌ×Ｔ）／（λ×Ｓ）またはλ＝（Ｌ×Ｔ）／（Ｅ×Ｓ）・・・式４〕さらに、長さに対する伸び率ε＝λ／Ｌを考えれば、〔 ε＝λ／Ｌ＝Ｔ／（Ｅ×Ｓ）・・・式５〕となる。

【００３８】図６を参照して、ルースチューブ型ユニッ
トに内装された光ファイバのファイバスラックの変化を
説明する。図６はルースチューブ型ユニット１と、耐圧
層２の長手方向に沿った断面図、および、それと直角に
切った断面図を模式的に示している。図６（ａ）は張力
を受けていない（耐圧層工程前の）ルースチューブ型ユ
ニット１を示し、ルースチューブ１ｄには複数本の光フ
ァイバがコンパウンド１ｃを介して挿通されているが、
図では代表例として光ファイバ（１ａ）１本のみが記入
されている。ルースチューブ１ｄの長さＬの部分に挿通
されている光ファイバの長さをＬ₀（Ｌ₀ ＞Ｌ）とす
る。耐圧層工程前のファイバスラックε₀ は、〔 ε₀ ＝（Ｌ₀ −Ｌ）／Ｌ・・・式６〕で表される。

【００３９】図６（ｂ）に示すように、ルースチューブ
型ユニットに耐圧層を縦沿えする製造工程で、ルースチ
ューブ型ユニットは張力を受けてλL だけ引き延ばされ
る。〔 λL ／Ｌ＝ＴL ／（ＥL ×ＳL ）・・・式７〕耐圧層が形成され、海底光ファイバケーブルが完成して
も、ルースチューブ型ユニットは耐圧層に拘束されて、
引き延ばされた状態を維持するので、その分ファイバス
ラックは減少する。従来、製造後のファイバスラックε
としては、ルースチューブ型ユニットのケーブル形成時
の張力による伸びの影響を考慮して、次の式８で示す、〔 ε＝ε₀−ＴL ／（ＥL ×ＳL ）・・・式８〕が使用されてきた。

【００４０】図６（ｃ）に示すように、上記のλL の伸
びを生じたルースチューブの上に、直接、またはコンパ
ウンド７を介して耐圧層２を形成する分割個片２ａが縦
沿えされるが、正確には分割個片２ａは製造工程で張力
Ｔｐを受け、元の長さＬｐに対し、λｐの伸びを生じた
状態でルースチューブ型ユニットに縦沿えされる。分割
個片２ａの縦弾性係数をＥｐ、分割個片２ａの投影断面
積をＳｐとすると、〔 λｐ／Ｌｐ＝Ｔｐ／（Ｅｐ×Ｓｐ）・・・式９〕で示される。図６（ｃ）に示す段階以降、ルースチュー
ブ型ユニット１と分割個片２ａが集合された耐圧層２と
は一体となった挙動をする。

【００４１】図５において、金属チューブ層の成形が終
了し、海底光ケーブルが巻取ドラム６７に巻き取られる
と、耐圧層２に印加されていた張力Ｔｐは消失する。図
６（ｄ）に示すように、耐圧層２の伸びλｐは０とな
る。上記のように、ルースチューブ型ユニット１は耐圧
層２と一体の挙動をするので、伸びλｐだけ縮小する。
従ってファイバスラックはルースチューブ型ユニットの
長さが縮小した分だけ増加することになる。この縮小の
割合をファイバスラックに反映させるために従来使用さ
れてきた式８に式９を加算して、〔ε＝｛ε₀ −ＴL ／（ＥL ×ＳL ）｝＋｛Ｔｐ／（Ｅｐ×Ｓｐ）｝・・式３〕が得られる。

【００４２】この式３により、ケーブル製造時のルース
チューブ型ユニット１と耐圧層２の両者の伸びを加味し
た、ファイバスラックの適正値を求めることができる。
諸定数の設定手順として、要求仕様からファイバ本数が
決まり、使用部材の材質から縦弾性係数が知られる。ル
ースチューブや耐圧層の寸法諸元を仮定して、製造工程
で印加される管理可能な張力の場合に、適正なファイバ
スラックが得られるようにすればよい。

【００４３】実用的に、本計算式（式１〜式３）に適用
可能な諸数値は次のようになっている。Ｓｇ：ルースチューブ型ユニットの外径を直径とする円
の面積が３〜２０（ｍｍ² ）の範囲にある。Ｓｆ：光ファイバの１本当たりの断面積が０．０４５〜
０．１４６（ｍｍ² ）の範囲にある。Ｆｎ：ルースチューブ型ユニット内に挿通された光ファ
イバの本数が２〜３６本である。Ｆｓ：前記ファイバ実装率が１〜３０％である。３０％
以下の正の値をとる。 ε：加工終了後のファイバスラックの適正値を０．３〜
０％とする。なお、前記した種類の樹脂でルースチューブを形成した
場合の縦弾性係数ＥLとして、１９６１〜４９０３ＭＰ
ａ（２００〜５００ｋｇｆ／ｍｍ² ）の値が使用でき
る。

【００４４】本計算式を適用し、ルースチューブの投影
断面積を一定の値にし、ケーブル加工完了後のファイバ
スラックを適正値に収めた、図１、２に示す構造の海底
光ケーブルの１ユニットを製造して次の機能を確認し
た。なお、耐圧層の沿え合わせ時に、ルースチューブ型
ユニットと耐圧層間に、粘着性と接着性を持つコンパウ
ンドを充填している。先ず、ケーブル化前のファイバ心
線の伝送特性とケーブル化後の伝送特性に変化はなかっ
た。大伝送容量の光ファイバの場合、外部応力に敏感に
反応して伝送特性が悪化し易いが、ケーブル化後の伝送
特性に変化ないことは（光ファイバがルースチューブに
対して大きな自由度を持つと言う）ルースチューブ型ユ
ニットの特性が生かせたものである。

【００４５】次に、往復ベント特性等の機械特性につい
て、ルースチューブ型ユニットはケーブルに追従した挙
動を示した。耐圧層によるルースチューブの拘束は完全
であったと言える。また、ルースチューブ型ユニットと
耐圧層間に充填されたコンパウンドにより５５０気圧の
水圧下でユニット、耐圧層間に十分な送水防止機能の存
在が確認できた。さらに当初のねらい通り、ルースチュ
ーブの投影断面積を特定の値としたことで、製造装置の
ルースチューブ型ユニットのサプライドラムの製造中の
ブレーキ調整を不要とすることができた。従って、本ユ
ニットの諸元決定の経過から、広範囲の心線数に対し、
限られた製造条件で対応可能であることも確認できた。

【００４６】以上の説明では、本発明の適用をルースチ
ューブ型ユニットの外周部に分割個片を集合して耐圧層
を形成する例により説明したが、耐圧層が１枚の金属板
からパイプ状に形成される場合でも、耐圧層の投影断面
部となる金属板の（側面の）面積と、そこに印加される
張力を用いることで適用可能である。また、図３、４に
示す、耐圧殻が２層の交互撚り巻きで、抗張力線の競り
合い構造によって形成される場合は、１本の抗張力線に
印加される張力と抗張力線１本の断面積により耐圧層の
伸びが計算できる。交互撚り巻きの影響などにより、あ
る程度の誤差が考えられる場合でも、実験的に多少の数
値を修正すれば、十分よい精度で耐圧殻の伸びを推定で
きるので、本発明が適用できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の計算式を適
用することにより、個別のユーザー仕様で光ファイバの
心線数やその投影断面積が変化しても、適切な実装率Ｆ
ｓを選んでルースチューブの投影断面積を一定の値に設
定できるので、耐圧層または耐圧殻でのルースチューブ
を拘束するケーブル化製造工程で、ルースチューブに印
加される張力を製造装置内部で自動調整可能な値とでき
る。したがって、この張力を外部から人為的に調整する
必要がなく、工程管理の簡易化が図れる。また、本発明
の計算式の適用により、海底光ケーブルの最適な構造設
定が行えるので、ルースチューブ型ユニット製造時のフ
ァイバスラックの適正な値を前もって推定でき、製造後
の海底光ファイバのファイバスラックを適正範囲に収
め、最適の光ファイバ心線の伝送特性を得ることができ
る。

【００４８】また、ルースチューブ型ユニット製造後、
引き続いて、耐圧層で拘束する海底光ケーブルの製造を
行うことにより、製品の品質確保が果たせると共に、製
造日程の短縮にも貢献が可能である。さらに、耐圧層を
構成する分割個片の形状に合わせて、ルースチューブ型
ユニットの外径諸元を統一することもできる。各部材の
共通化の推進により、海底光ケーブルの製造コスト削減
の効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１形態の海底光ケーブルの内部構造を
示す斜視図である。

【図２】図１に示す海底光ケーブルの長手方向に直角な
断面図である。

【図３】本発明の他の形態の海底光ケーブルの内部構造
を示す斜視図である。

【図４】図２に示す海底光ケーブルの長手方向に直角な
断面図である。

【図５】海底光ケーブルの製造装置の概要を示す図であ
る。

【図６】ルースチューブ型ユニットの製造工程中の伸び
を説明する模式図である。

【図７】海底光ケーブルの中心部に内装される光ファイ
バユニットの形式を説明する模式図である。

【図８】タイト型光ファイバユニットを内装した海底光
ケーブルの構造を説明する模式図である。

【符号の説明】

１ルースチューブ型ユニット、１ａ光ファイバ心
線、１ｃコンパウンド（ジェリー状）、１ｄルース
チューブ、１ｅ光ファイバテープ心線、２耐圧層、
２ａ分割個片、３抗張力体層、３ａ、３ｂ鋼線、
４金属チューブ層、５、６絶縁層（６外被）、
７、コンパウンド（粘着性または接着性）、８、コ
ンパウンド（間欠充填）、６０サプライドラム（ルー
スチューブ型ユニットの）６３集合充填装置、６４集合ダイス、８０タイト
型ユニット、８０ｂ中心抗張力体、λ 伸び

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｂ 13/00 ５５１Ｈ０１Ｂ 13/00 ５５１Ｚ (72)発明者若松博文東京都港区芝浦１丁目２番１号株式会社オーシーシー内 (72)発明者永富治東京都港区芝浦１丁目２番１号株式会社オーシーシー内 (72)発明者菅田諒東京都港区芝浦１丁目２番１号株式会社オーシーシー内 (72)発明者アキノトーレスホアンカルロス東京都港区芝浦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 BB05 BB26 DD07 DD24 KK17 KK22 KK24 MM04 MM09 PP01 5G311 FA03 FB01 FC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サプライドラムからルースチューブ型ユ
ニットが供給され、耐圧層を構成する複数個の分割個
片、または、円筒状の耐圧殻を構成する複数本の抗張力
線の供給を受け、前記ルースチューブ型ユニットの外周
部に前記耐圧層、又は、前記耐圧殻を形成し、前記ルー
スチューブ型ユニットと前記耐圧層、又は、前記耐圧殻
の間隙にコンパウンドを充填する集合充填装置により、
前記耐圧層内、または、前記抗張力線の競り合いにより
形成された円筒状の前記耐圧殻内にルースチューブ型ユ
ニットを内装する海底光ケーブルの製造方法であって、前記ルースチューブ型ユニットを構成するルースチュー
ブの投影断面積を一定とし、前記海底光ケーブルの製造
過程で、前記ルースチューブ型ユニットに印加される引
張力を一定としたことを特徴とする海底光ケーブルの製
造方法。
【請求項２】前記ルースチューブ型ユニットを供給す
る前記サプライドラムを制動するブレーキ力を上記ルー
スチューブの投影断面積に基づく設定値によりほぼ一定
に保つことを特徴とする前記請求項１に記載の海底光ケ
ーブルの製造方法。
【請求項３】前記ルースチューブの内径を直径とする
円の面積Ｓｎが〔Ｓｎ＝（Ｓｆ×Ｆｎ）／Ｆｓ・・・式１〕によって設定され、前記ルースチューブの外径を直径と
する円の面積Ｓｇが〔Ｓｇ＝Ｓｎ＋ＳL ・・・式２〕によって設定されることを特徴とする請求項１に記載の
海底光ケーブルの製造方法。但し、Ｓｆ：前記ルースチューブ型ユニット内に挿通さ
れた前記光ファイバの１本当たりの投影断面積、Ｆｎ：
前記ルースチューブ型ユニット内に挿通された前記光フ
ァイバの本数、Ｆｓ：ファイバ実装率、ＳL ：前記ルー
スチューブの投影断面積。
【請求項４】上記ルースチューブの外径を直径とする
円の面積Ｓｇが３〜２０（ｍｍ² ）の範囲にあることを
特徴とする請求項３に記載の海底光ケーブルの製造方
法。
【請求項５】上記ルースチューブ型ユニット内に挿通
された上記光ファイバの１本当たりの投影断面積Ｓｆが
０．０４５〜０．１４６（ｍｍ² ）の範囲にあることを
特徴とする請求項３に記載の海底光ケーブルの製造方
法。
【請求項６】上記ルースチューブ型ユニット内に挿通
された上記光ファイバの本数Ｆｎが２〜３６本であるこ
とを特徴とする請求項３に記載の海底光ケーブルの製造
方法。
【請求項７】上記ファイバ実装率Ｆｓが３０％以内の
正の数であることを特徴とする請求項３に記載の海底光
ケーブルの製造方法。
【請求項８】耐圧層内または抗張力線の競り合いによ
り形成された円筒状の耐圧殻内にルースチューブ型ユニ
ットを内装する海底光ケーブルにおいて、前記ルースチューブ型ユニットを構成するルースチュー
ブの投影断面積を、前記ルースチューブ型ユニットの外
周部に前記耐圧層、又は、前記耐圧殻を形成し、前記ル
ースチューブ型ユニットと前記耐圧層、又は、前記耐圧
殻の間隙にコンパウンドを充填する集合充填装置を備え
た前記海底光ケーブルの製造装置個々に定まる張力に対
応して定まる一定値となしたことを特徴とする海底光ケ
ーブル。
【請求項９】前記ルースチューブの内径を直径とする
円の面積Ｓｎが〔Ｓｎ＝（Ｓｆ×Ｆｎ）／Ｆｓ・・・式１〕によって設定され、前記ルースチューブの外径を直径と
する円の面積Ｓｇが〔Ｓｇ＝Ｓｎ＋ＳL ・・・式２〕によって設定されることを特徴とする請求項８に記載の
海底光ケーブル。但し、Ｓｆ：前記ルースチューブ型ユニット内に挿通さ
れた前記光ファイバの１本当たりの投影断面積、Ｆｎ：
前記ルースチューブ型ユニット内に挿通された前記光フ
ァイバの本数、Ｆｓ：ファイバ実装率、ＳL ：前記ルー
スチューブの投影断面積。
【請求項１０】前記ルースチューブ型ユニット内に挿
通される光ファイバの、前記ルースチューブ型ユニット
を前記耐圧層内または前記耐圧殻内に内装した後のファ
イバスラックεが、〔ε＝｛ε₀ −ＴL ／（ＥL ×ＳL ）｝＋｛Ｔｐ／（Ｅｐ×Ｓｐ）｝・・式３〕に設定されることを特徴とする請求項８又は請求項９に
記載の海底光ケーブル。但し、ε₀ ：前記ルースチューブ型ユニット内に挿通さ
れた前記光ファイバの前記耐圧層に内装前のファイバス
ラック、ＴL ：前記海底光ケーブルの製造工程で前記ル
ースチューブ型ユニットの受ける張力、ＥL ：前記ルー
スチューブ型ユニットのルースチューブを形成する樹脂
の縦弾性係数、ＳL ：前記ルースチューブの投影断面
積、Ｔｐ：前記海底光ケーブルの製造工程で、前記耐圧
層を構成する分割個片が受ける張力、Ｅｐ：前記耐圧層
を構成する前記分割個片の縦弾性係数、Ｓｐ：前記耐圧
層を形成する前記分割個片の投影断面積。
【請求項１１】上記ファイバスラックεが０．３〜０
％であることを特徴とする請求項９に記載の海底光ケー
ブル。
【請求項１２】上記ルースチューブの外径を直径とす
る円の面積Ｓｇが３〜２０（ｍｍ² ）の範囲にあること
を特徴とする請求項９に記載の海底光ケーブル。
【請求項１３】スチューブ型ユニット内に挿通された上
記光ファイバの１本当たりの投影断面積Ｓｆが０．０４
５〜０．１４６（ｍｍ² ）の範囲にあることを特徴とす
る請求項９に記載の海底光ケーブル。
【請求項１４】上記ルースチューブ型ユニット内に挿
通された上記光ファイバの本数Ｆｎが２〜３６本である
ことを特徴とする請求項９に記載の海底光ケーブル。
【請求項１５】上記ファイバ実装率Ｆｓが３０％以内
の正の数であることを特徴とする請求項９に記載の海底
光ケーブル。