JP4195295B2 - ケーブル中継器接続ジョイント - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、参照により本明細書に組み込まれる２０００年９月２６日出願の「Ｍｕｌｔｉ−Ｂｏｄｙ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｒｅｐｅａｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ Ｈｏｕｓｉｎｇ ｆｏｒ Ｕｓｅ Ｔｈｅｒｅｉｎ」と称する米国特許出願第０９／６６９６３８号に関連するものである。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、ケーブル中継器を数本の光ファイバ・ケーブルに接続するジョイントに関し、より詳細には、曲げ能力が改善されたケーブル中継器用の接続ジョイントに関する。
【０００３】
（背景）
海底に敷設される光ファイバ・ケーブルは、一般にきわめて長距離にわたることが要求される。ケーブル中継器は、ケーブルにより搬送される信号を受信、増幅、伝送するケーブル沿いに直列に所望の間隔で置くものとしてよく知られている。ゴム製のブーツを有する曲げ制限装置が一般的にケーブルの端に固定される。中継器は、曲げ制限装置に接続され、接続光ファイバが曲げ制限装置に挿通延在する。光ファイバ・ケーブルを展開するため、ケーブルは船上の大型ドラムに巻き付けられる。したがって、中継器はケーブルに伴ってドラムに巻き付けられる。信号の性質により、かつ光ファイバで伝送される情報量が絶えず増加するため、中継器は大型化し、その長さが増大することによってドラムに巻き取る際に問題が生じる。ドラムの径は９〜１２フィート（約２．７４〜３．６６ｍ）というところであり、現在の中継器の長さは５ １／２フィート（約１．６８ｍ）にも達するであろうから、平らに置くことはできず、ドラム沿いには平らといえるほどにすら置けない。中継器とこれに取り付けられる光ファイバ・ケーブルの間の接続ポイントでは、特にケーブルの繰出しおよび巻取り中には、１００，０００ポンド（４５，３００ｋｇ）台の力による甚大な応力に遭遇する。
【０００４】
したがって、ジンバルを中継器の各長手方向端に設け、これに曲げ制限装置を取り付けることができる。本明細書で使用するジンバルは、２つの互いに垂直かつ交差する回転軸を有する装置を指す。ジンバルによって、自由な２方向角運動が得られる。ジンバルによって中継器と曲げ制限装置の間で許される曲げ角は約５０°以下に限られ、ピボット・ポイントでこの角度を超えると光ファイバが損傷する可能性がある。
【０００５】
光ファイバ・ケーブルに取り付ける中継器と従来技術で知られるその端部接続構造を図１に示す。中継器２は、その各端部（簡略に一端のみ示す）を包囲するコーン５およびコーン５内に内蔵のジンバル４を有する。ジンバル４は、中継器２のコーン５に固定された第１のリング６により形成される。第２のリング８が第１のリング６内に位置し、第１のリング６に一対の同軸ピン１０によってピボット接続されるが、本図で見えるのはその１つのピンのみである。ピン１０の軸は中継器２の長手軸Ｌに垂直とされる。接続リンク１２の第１の端部が第２のリング８に一対の同軸ピン１４によってピボット接続されるが、本図で見えるのはその１つのピンのみである。ピン１４の共通軸はピン１０の共通軸に垂直に延在し、ピン１４はリング８がピン１０中心に旋回するにつれピン１０の共通軸に垂直な面で移動する。接続リンク１２の第２の端部は、曲げ制限装置１６に接続される。曲げ制限装置１６は、ブーツ１９の中継器２に間近の端部に位置する。光ファイバ・ケーブル１７のセグメントの端部が、その光ファイバ部分を除いて、図３で分かるように、ブーツ１９内に取付けかつ収容される。光ファイバ４６は、図４で分かるように、接続リンク１２に挿通延在して信号を中継器２に搬送する。曲げ制限装置１６は、中継器２とブーツ１９の間の相対的回転を、所定の最大曲げ角αに到達時に第１のリング６もしくはジンバル４の別の部分に当接することによって、所定最大曲げ角αを超えないようにする。それによって、ファイバ４６の損傷が防止される。中継器２の長手軸Ｌと曲げ制限装置１６の長手軸Ｂの間でジンバル４により許される一般的に使用される最大曲げ角αは約５０°とされ、それによって、中継器２およびそれに取り付けられる光ファイバ・ケーブル１７のドラム周囲への巻付け能力が制限され、ケーブルが有効に展開される。
【０００６】
本発明の目的は、従来知られた装置特有の前述のような難点を幾つか、あるいはすべてを減少するか、あるいはすべて克服するケーブル中継器接続ジョイントを提供することにある。本発明に特有の目的および長所は、当業者すなわち当技術分野に通暁あるいは熟練した者には、本発明の以下の開示および好適な実施形態の詳細な説明に鑑みて明らかであろう。
【０００７】
（概要）
本発明の原理は、光ファイバ・ケーブル・システム用の曲げ能力が改善されたケーブル中継器ジョイントを得るために有利に使用することができる。中継器は、一対のジョイントおよびカップリングにより曲げ制限ブーツ・アセンブリに接続される。好ましい構成においては、各ジョイントは２つの互いに垂直かつ交差する回転軸を有する。曲げ制限ブーツ・アセンブリは、１本のケーブルの端部を包囲する。そのような接続システムにより、直列形中継器および関連構造付きケーブルをドラムに巻き付ける能力が限界曲げの減少によって強度を損なうことも所定の光ファイバ曲げ限度を超えることもなく増大する。
【０００８】
第１の態様によれば、ケーブル中継器を１本のケーブルに接続するためのコネクタに、ジョイントを有するケーブル中継器を含む。ケーブル中継器ジョイントは、２つの互いに垂直かつ交差する回転軸を有する。カップリングが２つの互いに垂直かつ交差する回転軸を有する。第１の接続リンクの第１の端部がケーブル中継器ジョイントにピボット接続され、第２の端部がカップリングに固定される。第２の接続リンクの第１の端部がカップリング・ジョイントにピボット接続され、第２の端部が１本のケーブルに固定される。
【０００９】
別の態様によれば、ケーブル中継器を１本のケーブルに接続するためのコネクタに、第１のジンバルを有するケーブル中継器を含む。カップリングが第２のジンバルを有する。第１の接続リンクの第１の端部が第１のジンバルにピボット接続され、第２の端部がカップリングに固定される。第２の接続リンクの第１の端部が第２のジンバルにピボット接続され、第２の端部が１本のケーブルに固定される。
【００１０】
さらに別の態様によれば、ケーブル・システムに複数の中継器を含む。各中継器はその各端に中継器ジンバルを有する。複数のカップリングの各カップリングは、その中にカップリング・ジンバルを有する。ケーブル・システムには、複数の第１の接続リンクも含む。各第１の接続リンクの第１の端部は中継器ジンバルにピボット接続され、第２の端部がカップリングに固定される。複数の曲げ制限装置も設けられる。各曲げ制限装置は、１本のケーブルの端部を包囲する。複数の第２の接続リンクがそれぞれに第１の端部がカップリング・ジンバルにピボット接続され、第２の端部が曲げ制限装置に固定される。
【００１１】
前述の開示から、当業者すなわち当技術分野に通暁あるいは熟練した者には、本発明に著しい進歩性があることが容易に理解されよう。本発明のケーブル中継器ジョイントの好ましい実施形態によって曲げ能力が向上し、その結果、中継器およびこれに取り付けられるケーブルのドラムへの巻付け時に遭遇する応力が減少する。ここに開示する本発明のそれらおよび他の特徴および長所は、好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明からさらによく理解されよう。
【００１２】
好ましい実施形態は、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
図面は必ずしも尺度通りではなく、本発明を代弁しこれに係わる原理を例示するものとして理解されたい。図中に描かれたケーブル中継器接続ジョイントの特徴には、説明と理解の便宜上、拡大もしくは他に対して変形されたものもある。様々な代替実施形態に示す同様あるいは同一の構成品および特徴については、同じ参照符号を使用してある。本明細書に開示するケーブル中継器接続ジョイントの形状構成および構成品は、一部分には、意図された用途および使用環境により決定される。
【００１３】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図２に示すように、本発明による接続ジョイント３は、長手軸Ｌを有する中継器２を備える。コーン５は中継器２の各端を包囲するが、図では中継器２の一端のみ示す。好ましい実施形態においては、接続ジョイント３はジンバル４を含む。本明細書でいうジンバルとは、２つの互いに垂直かつ交差する回転軸を有する装置を指す。ジンバルによって、自由な角運動が２方向の限度内で得られる。ジンバル４は、従来構造のものとし、中継器２のコーン５内に固定される。中継器２の他端のコーン５内にはもう１つのジンバル４（図示せず）があるものと理解されたい。ジンバル４は、コーン５内に固定された第１のリング６を含む。第２のリング８が第１のリング６にピボット軸構造、好ましくは一対のピン１０によってピボット接続されるが、図ではその一方のみ示す。ピン１０は互いに軸方向整合し、各ピン１０は第１および第２のリング６、８に第１および第２のリング６、８の対向側に挿通して延びる。第１の接続リンク１２の第１の端部が第２のリング８にピボット軸構造、好ましくは第２のリング８の両対向側に同軸状態に位置し第１の接続リンク１２内に延在する一対のピン１４によってピボット接続される。ピン１４の同軸１４はピン１０の同軸に垂直に延び、ピン１４は第２のリング８がピン１０中心に回転するにつれピン１０の軸に垂直な面で移動する。第１の接続リンク１２の第２の端部は長手軸Ｃを有するカップリング１８に固定される。
【００１４】
カップリング１８は、長手軸Ｃおよびその内部に固定されたジンバル２２を有する実質的に円筒状のハウジング２０を含む。図３および４で分かるように、カップリング１８の長手軸Ｃは第１の接続リンク１２の長手軸Ｃでもある。ジンバル２２はリング２４を含み、リング２４はハウジング２０にピボット軸構造、好ましくはハウジング２０およびリング２４の両対向側に位置する一対の同軸ピン２６（その一方のみ図示）によってピボット接続される。ピン２６の同軸は長手軸Ｃに垂直に延びる。第２の接続リンク２８の第１の端部がリング２４にピボット軸構造、好ましくは一対の同軸ピン３０によってピボット接続されるが、図ではその一方のみ示す。各ピン３０は、リング２４を挿通して第２の接続リンク２８内に延び、２つのピン３０はリング２４の対向側にある。ピン３０の同軸３０はピン２６の同軸に垂直に延び、ピン３０はリング２４がピン２６中心に回転するにつれピン３０の軸に垂直な面で移動する。第２の接続リンク２８の第２の端部は曲げ制限装置１６に固定される。曲げ制限装置１６は１本のケーブル１７の端を包囲し、ケーブル１７の光ファイバ４６が曲げ制限装置から延びて中継器２に至る。図３および４で分かるように、曲げ制限装置１６、ジンバル２２のハウジング２０、および、リング６にあるような中継器２の外部ロード・ベアリング表面は、引張力を有効に吸収および転移し、光ファイバ４６の曲げを制限する設計とする。ブーツ１９はゴム製とするのが好ましく、かつ図３でさらに明らかなように、曲げ制限装置１６から部分的にケーブル１７沿いに延びる。曲げ制限ブーツ・アセンブリは、ブーツ１９および曲げ制限装置１６もしくはブーツに関連する面を指す。
【００１５】
接続ジョイント３の向上した曲げ能力は図３に、中継器２、接続ジョイント３，曲げ制限装置１６およびケーブル１７をドラム２１に巻付けられた図によりさらに明らかに示す。ジンバル４により、中継器２の長手軸Ｌとカップリング１８の長手軸Ｃの間に約５０°までの最大曲げ角βが得られる。ジンバル２２により、カップリング１８の長手軸Ｃと曲げ制限装置１６の長手軸Ｂの間に約２５°までの最大曲げ角Δが得られる。したがって、接続ジョイント３の総最大曲げ角θ、即ち中継器２の長手軸Ｌと曲げ制限装置１６の長手軸Ｂの間の最大曲げ角は約７５°までである。これによって、直列形中継器付きケーブルのドラム周囲への巻付け柔軟性が従来装置に比して格段に大きくなり、光ケーブルへの応力および破損および劣化の可能性が減少する。
【００１６】
好ましい実施形態においては、接続リンク１２、２８は、コーテッド・スチールもしくはベリリウム銅等の、適切な耐食性高強度材料により形成するのが好ましく、それによってリンク内に担持されるファイバが保護され、高度の引張力が転移および吸収される。さらに、この接続ジョイント３は図１の従来技術による接続ジョイントに比して最大応力の集中を減少する。これは中継器２とブーツ１９の間の応力が従来は一点のみに集中するのに対して２点に分散されるためである。また、接続ジョイント３に２つのジンバル４および２２を設けることにより、ジョイント３および接続ファイバ４６の捻れが防止され、なおかつ互いに直角をなす２方向角運動を可能とする利点もある。また、２つのジンバル・ジョイント４および２２を使用する必要はなく、ジンバル４および２２に代えて一軸ピボット接続ジョイントを使用できることも認められる。そのようなジョイントでも、複式の、離間したピボット軸構成は維持される。
【００１７】
好ましい実施形態においては、中継器２および曲げ制限装置１６の端部に溝４０、４２がそれぞれ設けられる。フレキシブル・ベロー（図示せず）を使用して接続ジョイント３を被覆し、溝４０、４２でフレキシブル・ベローのフランジもしくはショルダをそれぞれ受けるようにすることもできる。クランプ等の適切なファスナをさらに使用して、ベローを中継器２および曲げ制限装置１６に固定するとしてもよい。
【００１８】
前述の最大曲げ角値β、Δ、およびθは１つの好ましい実施形態に対するものであるが、本発明の利点は他に想定した曲げ角値でも達成することができる。例えば、総最大曲げ角θは、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°および８０°等、５０°〜１００°間のすべての角度を含む無数の角度のいずれかと想定することができ、なおかつ従来技術に勝る著しい利点が得られる。さらに、ブーツ１９の長手軸Ｂとジンバル２２の長手軸Ｃ間の最大曲げ角Δは中継器２の長手軸Ｌとジンバル２２の長手軸Ｃ間の最大曲げ角βより小さくする必要はなく、各最大曲げ角Δおよびβの値はいずれの正の角とすることも想定される。
【００１９】
本発明に関する以上の開示および好ましい実施形態の説明に照らし、当技術分野の熟練者には様々な変更および応用が可能であり、それらが本発明の範疇および精神の範囲内に属することが容易に理解できよう。そのような変更および応用はすべて請求項により包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ジンバル付き曲げ制限装置に接続された従来技術のケーブル中継器を示す概略斜視図である。
【図２】 ケーブル中継器を曲げ制限装置に接続した状態を示す本発明の接続ジョイントの概略斜視図である。
【図３】 図２の接続ジョイントの概略立面図で、ドラムに巻付けた状態のケーブル中継器、接続ジョイント、およびケーブルを示す図である。

Claims (21)

1. 光ファイバ中継器を１本の光ファイバ・ケーブルに接続するためのコネクタであって、
   光ファイバ中継器の端部に取り付けられた第１のジョイントと、
   第２のジョイントを有するカップリングと、
   その第１の端部が第１のジョイントに取り付けられ、その第２の端部がカップリングに取り付けられた第１の接続リンクと、
   その第１の端部が第２のジョイントに取り付けられ、第２の端部が光ファイバ・ケーブルのセグメントの一部分に取り付けられた第２の接続リンクとを備え、
   前記第１のジョイント及び前記第２のジョイントの一方が互いに直角をなす第１及び第２の回転軸を含み、前記第１のジョイント及び前記第２のジョイントの他方が前記第１のジョイント及び前記第２のジョイントの前記一方の第１の回転軸に実質的に平行な少なくとも１つの回転軸を含むコネクタ。
2. 請求項１に記載のコネクタにおいて、前記第１のジョイントが、
   該光ファイバ中継器に固定された第１のリングと、
   第１のリングに第１のピボット軸構造によりピボット接続された第２のリングと、
   第２のリングに固定され、第１の接続リンクを第２のリングにピボット接続する第２のピボット軸構造とを含むコネクタ。
3. 請求項２に記載のコネクタにおいて、第１のジョイントの第１のピボット軸構造が、一対の離間した同軸ピンを互いに対向して第１及び第２のリングに備え、第１のジョイントの第２のピボット軸構造が一対の同軸ピンを互いに対向して第２のリングに備えるコネクタ。
4. 請求項１に記載のコネクタにおいて、第２のジョイントが、第３のピボット軸構造によってカップリングにピボット固定された第３のリングを備え、第２の接続リンクが第４のピボット軸構造によって該第３のリングにピボット接続されるコネクタ。
5. 請求項４に記載のコネクタにおいて、第２のジョイントの第１のピボット軸構造が、一対の同軸ピンを互いに対向してカップリングに備えるコネクタ。
6. 請求項５に記載のコネクタにおいて、第２のジョイントの第２のピボット軸構造が、一対の同軸ピンを互いに対向して該第３のリングに備えるコネクタ。
7. 請求項１に記載のコネクタにおいて、前記第１及び第２の接続リンクが中空であり、ファイバがその中を通って延びることができるコネクタ。
8. 光ファイバ中継器を光ファイバ・ケーブルのセグメントの端部に接続するためのコネクタであって、
   前記光ファイバ中継器に結合された第１のジンバルと、
   前記第１のジンバルから離間した第２のジンバルと、
   第１の端部が第１のジンバルに結合され、第２の端部が第２のジンバルに結合された第１の接続リンクと、
   第１の端部が第２のジンバルに結合され、第２の端部が該光ファイバ・ケーブルのセグメントの一部分に結合された第２の接続リンクとを備え、
   前記第１のジンバルによって第１の接続リンクと該光ファイバ中継器の間で２軸中心の相対的旋回運動を可能とし、前記第２のジンバルによって第１の接続リンクと第２の接続リンクの間で２軸中心の相対的旋回運動を可能とするコネクタ。
9. 請求項８に記載のコネクタにおいて、光ファイバ・ケーブルのセグメントの一部分に固定されかつこれを包囲する曲げ制限装置をさらに備え、第２の接続リンクの第２の端部が曲げ制限装置に固定されたコネクタ。
10. 請求項９に記載のコネクタにおいて、曲げ制限装置を囲み、光ファイバ・ケーブルのセグメント沿いに延びるブーツをさらに備えるコネクタ。
11. 請求項８に記載のコネクタにおいて、前記第１及び第２の接続リンクがファイバを光ファイバ・ケーブルのセグメントの端部から光ファイバ中継器に担持するように構成された中空部材を備えるコネクタ。
12. 請求項１１に記載のコネクタにおいて、第１及び第２のジンバルがそれぞれに第１及び第２の対の離間されたピンを含み、その間に開口が得られ、それによって光ファイバが前記開口に挿通延在することができるコネクタ。
13. 請求項８に記載のコネクタにおいて、前記第１及び第２のジンバルによって、該光ファイバ中継器の長手軸と光ファイバ・ケーブルの長手軸の間に５５°を超える相対運動が得られるコネクタ。
14. 請求項１３に記載のコネクタにおいて、光ファイバ中継器の長手軸と第１の接続リンクの長手軸の間で測定される第１のジンバルの曲げ角が約５０°以下に制限され、第１の接続リンクの長手軸と光ファイバ・ケーブルの長手軸の間で測定される第２のジンバルの曲げ角が約５０°以下に制限されるコネクタ。
15. 請求項１３に記載のコネクタにおいて、第２のジンバルによって、第１の接続リンクの長手軸と光ファイバ・ケーブルの長手軸の間で２０°を超える相対運動が得られるコネクタ。
16. 請求項８に記載のコネクタにおいて、第１及び第２のジンバルによって、光ファイバ中継器の長手軸とケーブルの長手軸の間に約７５°までの曲げ角が得られるコネクタ。
17. 光ファイバ・ケーブル・ネットワーク・システムであって、
    複数の光ファイバ中継器で、各光ファイバ中継器がその各端に第１のジンバルを有する複数の中継器と、
    各カップリングがその中に第２のジンバルを有する複数のカップリングと、
    複数の光ファイバ・ケーブルのセグメントと、
    各第１の接続リンクの第１の端部がそれぞれの第１のジンバルにピボット接続され、第２の端部がそれぞれのカップリングに固定される複数の第１の接続リンクと、
    各曲げ制限ブーツ・アセンブリが光ファイバ・ケーブルのそれぞれのセグメントの端部の一部分を包囲する複数の曲げ制限ブーツ・アセンブリと、
    各第２の接続リンクの第１の端部がそれぞれの第２のジンバルにピボット接続され、第２の端部が各曲げブーツ・アセンブリに固定される複数の第２の接続リンクとを備える光ファイバ・ケーブル・ネットワーク・システム。
18. 請求項１７に記載のケーブル・システムにおいて、前記第１及び第２の接続リンクが光ファイバを各中継器から各光ファイバ・ケーブルのセグメントに担持するように構成された中空部材をそれぞれ備えるケーブル・システム。
19. 請求項１７に記載のケーブル・システムにおいて、対応する第１のジンバル及び第２のジンバルのそれぞれによって、光ファイバ中継器の長手軸と対応する曲げ制限ブーツ・アセンブリの長手軸の間に合わせて５５°を超える曲げ角が得られるケーブル・システム。
20. 請求項１９に記載のケーブル・システムにおいて、各光ファイバ中継器の長手軸と各第１の接続リンクの長手軸の間で測定される第１のジンバルの各々の曲げ角が約５０°以下に制限され、各第１の接続リンクの長手軸と各光ファイバ・ケーブルのセグメントの長手軸の間で測定される第２のジンバルの各々の曲げ角が約５０°以下に制限されるケーブル・システム。
21. 請求項１７に記載のケーブル・システムにおいて、第２のジンバルによって、各第１の接続リンクの長手軸と各光ファイバ・ケーブルのセグメントの長手軸の間で２０°を超える相対運動が得られるケーブル・システム。

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