JPH02183208A

JPH02183208A - 細径海底光ケーブル並びにその建設方法および細径海底光ケーブル布設同時埋設機

Info

Publication number: JPH02183208A
Application number: JP1002478A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yoshizawa; 信幸吉澤; Yukiyasu Negishi; 根岸　幸康; Hisayoshi Takazawa; 壽佳高沢
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-01-09
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1990-07-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は通信用光ファイバを用いた細径海底光クープル
並びＫその連設方法および細径海底光ケーブル布設同時
埋設機に関する。

（従来の技術）海底光ケーブルシステムは海底光中継器を用いない無中
継システムと、海底光中継器を用いる中継システムに大
別できる。従来の中継システムで用いられている海底光
ケーブルは、ケーブル敷設船によって布設されることを
前提とし、数百キログラムにも達する重い海底光中継器
を接続して長距離回線を構成でき、かつケーブル布設時
〈作用する数トン以上ものケーブル水中重量および潮流
による抵抗に起因する張力に耐見られるよう設計さｎて
いる。従って、その構造は光中継器駆動のための電力供
給が可能であシ、かつ数トン以上の張力に耐えられるも
のである。第１４図は従来の無外装ケーブル構造例を示
す。図中２０は光ユニ、ト、２４は光ファイバ　２５は
突合せ耐圧管、２２は抗張力体、２１は光ユニ、トを側
圧や水圧、透湿から保護すると同時に電力を供給する溶
接成形耐圧管、２Ｊは絶縁外被である。このよ５な要求
を満足するため、ケーブル外径は深海部に布設される無
外装ケーブルで通常２０ｍ以上、空中重量はＩ　Ｗｒｎ
程度である。浅海部ではケーブルを漁労や投錨による破
損や潮流による摩耗から防農する九めに、無外装ケーブ
ルを海底面に埋設した少。

１７’を防食鉄線による外装を施した外径３０〜４０ｍ
、空中重量数ｋｍｍの外装ケーブルを用めている。−方
、無中継システムでは電力供給の必要は無いが、用いら
れているケーブルは、中継システムで用いられているも
のと同等である。

海底光システムの構築には、数十から数千ｋｍｉｃも及
ぶ長尺の海底光グープルが必要とされるため、ケーブル
ドラムに巻いての保管は不可能であ）、ケーブルの貯蔵
にはケーブルタンクを備、ｔｆｃ専用の陸上設備が必要
である。また、第１５図に示すごとく海底光ケーブル３
３の布設にはケーブルタンク３１とケーブル布設機ｍｓ
ｘを備えた専用の敷設船３０が必要であり、埋設には第
１６図に示すごとく空中重量が数トン以上もの大量埋設
機４０が必要である。４ノはけん引ロー！、４２は海底
面である。これらの施設費が海底光ケーブルシステムを
高価なものとしている。また、通信回線として用いられ
ている海底光ケーブルが故障した場合の修理には、ケー
ブルの船積みや敷設船の回航、ケーブルの探線、引き揚
げ、修理、再布設等に多大な日数と費用と時間を要して
いる。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記の事情ＫｍみてなさＡ７ｔもので、公衆
通信回線に必要にして十分な信頼性を有する無中継海底
光ケーブルシステムを、安価に実現し得る細径海底光ケ
ーブル並びにその嬬設方法および細径海底光ケーブル布
設同時埋設機と提供することを目的とする。

（Ａ！Ｉ題を解決するための手段）本発明は従来の海底光ケーブルシステムに代えて経済的
かつ高信頼のシステムを構築する手段としてのケーブル
ドラムへの巻取シが可能な細径海底光ケーブルを用いる
。■ケーブルを収納した埋設機を用いてケーブルを布設
同時埋設することを特徴とする。

（作用ン上記■について；従来の海底光ケーブルシステムで用い
らｎるケーブルは、給電機能を有し、かつ布設時に作用
する巨大な張力に耐える強度を有する中継用ケーブルを
基本に開発されている。このため無外装ケーブルでも外
径は２０．程度が必要であ少、これ以上の細径化は難し
い。一方、本発明で対象としているのは無中継システム
である。

給電の必要がない無中継用ケーブルでは、！／＠電体お
よび電気的絶縁層が不要な丸め、細径化が可能である。

海底下に布設されたグープルに作用する生える外力は水
圧であシ、光ファイバを水圧および透湿から保護する耐
圧管のみがケーブルに求められる機能であシ、外径数量
の金属管をもちいることＫよって無中継用光ケーブルを
実現できる。

ケーブルが細径であるため直径１ｍ程度のドラムに数ｋ
ｇ＋程度のグープルを巻取ることができる。

上記■について：ただし、このよりな細径グープルは従
来のケーブルに比べて抗張力が著しく小さくなるため、
敷設船からのグープル布設や、埋設時に作用するケーブ
ル張力に酎えら扛ない恐れがある。しかし、本発明のケ
ーブルは前述のとおシ測径な丸め、長尺のグープルをド
ラム巻して、埋設機内部に収納することが可能となる。

従来のケーブルシステムでは敷設船からケーブルを繰り
出したため、布設中のケーブルにはケーブルの水中運屋
と潮流の抵抗の和に相当する張力が作用したが、本発明
のごとく、埋設機自体がケーブルを搭載する方法では、
ケーブルに上記張力が作用しない。従って、ケーブルの
抗張力が小さくても光ファイバの破断等を生じることな
く、ケーブルの布設・埋設が可能となる。埋設すること
によって、投錨や漁労による障害からのケーブル防御が
可能である。本発明のケーブルは細径である丸め、埋設
のために土砂に掘る溝幅も従来のケーブルに比べてはる
かに細くて良い。従って、排出抵抗が小さいため、泥質
によってはケーブルを深くかつ高速度で埋設することが
可能となる。

（実施例１）第１図〜第３図に本発明の細径海底光ケーブルの構造例
を示す。図中１は光ノアイノ４心線、２はチーｆ型光フ
ァイバ心線、３は走水防止用樹脂、４は耐圧管、５は絶
縁外被である。６は流電陽極用金属材料からなる被覆層
である。３，５、および６は用途に応じて省略可能であ
る。光ファイノ々心線１として石英系のシングルモード
ファイバを用いｎば波長１．５５　Ａｍにおいて１）０
０ｋ程度の無中継伝送が可能である。将来、コヒーレン
ト伝送方式やフ、化物光ファイバによる伝送が可能にな
れば数百ｉから数千ｉの無中継伝送を期待できる為、本
発明の有用性は更に高まるものと推定できる。光ファイ
バの被覆としては通常用いられている外径０，２５〜０
．４ｍ程度のウレタン系もしくはシリコン系紫外線硬化
樹脂でよい。テープ心線の外径は４心構造で幅１．１　
ｍ厚さ０．４　ｗｓ程度である。

ファイバには表面にアモルファスカーーンや、窒化物な
どの無機物を数１００オングストロームの厚さに被覆し
九ノ・−メチックコートファイノ量を用いてもよい。３
の樹脂としては、粘度が１０００＆アズ程度で水素発生
量の少ないポリデデン系などのオイル系やシリコン系の
材料を用いると、ケーブル中の水走シを防止でき、かつ
ケーブルに張力が作用したときの耐圧管４と内部の光フ
ァイ・童の伸び歪を一致させることができる。４の耐圧
管は表面にピンホールが無く、長尺製造の可能な突合せ
溶接成形管である。材質としては鋼、ステンレスＪＩＳ
３０４橿、３０４Ｌ種、３１６種、３１６Ｌ遣、銅、銅
合金、チタンもしくはチタン合金など、高強度で、海水
によって腐食しに＜＜、水素ぜい性が生じ難く、かつ腐
食時の水素発生量の少ないものがよい。

海水中における鋼やステンレスの腐食は流電陽極法や電
気防食法を用いることくよって防止できる。

流電陽極法や電気防食法を用いる場合には、外被５とし
てポリエチレンやＩリエステル、テフロン等の絶縁外被
材料を厚さ５００ミクロン以上、数ミリ以下に被覆すｎ
ば、金属層表面の損傷を防止するほか、流を陽極の消耗
の抑制および給電電流量の抑制も可能となる。なお、耐
摩耗性を増すため、樹脂中に炭化珪素ＳｉＣを混ぜても
よい。耐圧管材料にステンレスを用い九場合には、海水
による孔食を防止するため外被が不り欠である。被覆層
６は外被５のかわりに亜鉛等の流電陽極材料を表面にメ
ツキや溶射法を用いて被覆したものであシ、海水中にお
いて流１！陽極と同様に作用する。

海水中における流電陽億用亜鉛の自然消耗量は年３０ミ
クロン程度なので、１０年間の使用を想定すると、厚さ
３００ミクロン程度の被扱厚が必要である。また、チタ
ンは海水に対して工業材料中で最も安定であり、全く腐
食しない九め、外被５や被覆／＃　６　Ｋよる防食が不
要となる長所がある。

Ｔｌ一心Ａ１−４Ｖ合金やＴｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３
ＡＩ合金、Ｔｌ−１），５Ｍｏ一心２ｒ−４，５８ｎ合
金などは強度も高く溶接性も良く、耐圧管材料として最
適である。耐圧管４の内径が大きいほど、多数の光ファ
イバの収容が可能になるが、細径性および耐水圧、耐側
圧が損なわｎる。第４図および第５図に耐圧管の耐水圧
と耐圧管外径との関係を示す。このケーブルは、クープ
ル布設時に作用する張力を最大数１０に９程度の小さな
値と仮定して設計することができるので、耐圧のみを満
足するよう強度設計すればよい点が従来のケーブルと大
きく異なる点である。鋼、ステンレスおよびチタンにつ
いて肉厚がＯ−１）１）１）ｓＯ，２ｗｘおよび０．３
閣の場合について耐水圧を計算した。図よ）耐水圧は外
径が増すに連れて急激に減少することがわかる。溶接成
形可能な耐圧管の肉厚の上限は０．２糊程度であること
、および海底光ケーブルは８００気圧の水圧に耐える必
要があることを考慮すると、耐圧管の外径は鋼およびス
テンレスで約３．５ミリ、チタンで約３ミリが上限であ
ることがわかる。この寸法でも８心根度の光ファイバを
収納することが出来るので、細径性と側圧強度を兼ね備
え九合理的な耐圧管外径の上限と言うことができる。第
６図忙試作した細径海底光ケーブルの引り張力試験結果
を示す。耐圧管の外径は１．６５１）１ｍ、肉厚は０．
１５ｗｍ材質はａｕａ３０４であシ、内部に外径０．２
５ｍのウレタン系紫外線硬化樹脂被覆シングルモード７
アイパ６心を、粘度５００ポイズのポリテトラ７０ロエ
チレン樹脂とともに収納している。樹脂の充填率は約７
０％である。試料長は２０ｍで実験し、＃圧管に張力を
加えた。第６図が示すとおり、内部に適度の粘度の樹脂
を充填しであるので、耐圧管の伸び歪に対応して、耐圧
管内部の光ファイバにも伸び歪が生じている。これは耐
圧管内部の樹脂が適度の粘性を有しておル、耐圧管に加
えた張力が樹脂を介して内部の光ファイバにも伝達して
いることを示している。このようにケーブルに生じた伸
び歪を内部のファイバに一様に伝達することができるの
で、内部の７アイパに局部的に大きな伸び歪が作用して
破断する恐れはない。また、長さ５０ｍの試料に２００
気圧の水圧を１０日間にわたって加えても、耐圧管の中
の水走シは生じなかつ九。伝送特性面でも製造工程中の
光損失は増加せず、従来の海底光ケーブルと同等に低損
失なものを得ることが出来た。

（実施例２）第７１および第８図に本発明のケーブルの布設・埋設方
法を示す８図中ＪＯは小型汎用船舶、１）は曳航式埋設
機、１２はドラム巻した細径海底光ケーブル、７Ｊは牽
引ロープ、埋設機１ノとしてはすき式やシェツト式が有
望であるが、力、ター式など、他の排土方法でもよい。

１５は中ヤタビラ等の推進機構を有する自走式埋設機で
ある。自走式埋設機は水中にてダイパーが操縦して良い
し、ｉた。伴走する支援船からリモートコントロールし
てもよい。−例としてケーブル外径を２ミリとすると、
！ｉ４径１メートル、つげ径１．５メートル、幅０．５
メートルの小型のドラムでも約１３０キロメートルもの
ケーブルを巻取ることが出来る。この布設同時埋設方法
の最大の特長は、従来の布設方法においてケーブルに作
用した自重および潮流抵抗に起因する張力を皆無に近く
まで低減できる点にある。この方法を用いることによっ
て、特許請求の範囲第１項および第２項にあるような破
断張力の小さな細径海底光ケーブルを布設同時埋設する
ことが可能になる。第７図に示したごとく、埋設機１）
を船舶１０から曳航する場合、埋設機１）と海底面１６
０間で作用する抵抗は一定でなく土質によって変化する
ため、埋設機１）は前進および停止を繰）返す、いわゆ
るスティックスリ、ｆ現象を示す。このときに布設同時
埋設される細径海底光ケーブルの破断を防止するＫは、
埋設機のケーブル繰夛出し長を埋設機移動量と等しく制
御する必要がある。第１６図に示したような従来の埋設
方法では、船上〈て測定した対地船速に応じて、埋設機
４０Ｖｃ供給するケーブル速度を制御しているが、埋設
機の移動量に応じてのケーブル繰シ出し量の微妙な制御
は、埋設機と船上のケーブルエンジンとの距離が離れて
いるため、不可能であＱ１埋設されたケーブルに張力が
残留する可能性が高い。また、ケーブルには残留張力に
耐見られる強度が必要である。一方、本発明の布設同時
埋設では、埋設機移動量に応じて、埋設機が搭載したケ
ーブルを繰り出す自動制御機構を備えることＫよって、
細径海底光ケーブルを破断や張力の残留なく埋設するこ
とが出来る。また、細径海底光ケーブルを埋設するため
の溝幅は１ｃｔｎ程度で十分なため、掘削抵抗が小さく
てすむ。従って、従来の埋設機に比べてはるかく小型な
、縦横の長さが３ｍ程度の小型埋設機で埋設深度ｌＦＦ
１程度の埋設が可能である。埋設機の曳航には敷設船を
用いる必要はなく、作業船などの小型汎用船舶で可能で
ある。なお、ケーブルの搭載方法としては図示のごとく
ドラムに巻いたケーブルを繰シ出すほか、束どシしたケ
ーブルを繰シ出してもよい。第９図に本発明の細径海底
光ケーブル布設方法による布設ルート１７の選定例を実
線で示す。図中の破線は従来の外装ケーブル布設方法に
よる場合の布設ルート１８の選定例である。従来のクー
プルでは、海底面が硬い岩肌で埋設が不可能なルートで
は高価な鉄線外装ケーブルを用いていたが、本発明の布
設方法では、ケーブル価格が従来のケーブルに比べて数
分の１以下と低価格であるため、岩盤地帯を迂回してケ
ーブルを埋設しても経済的に海底線路を構築することが
できる。また、第１０図のように直径１ｍにも達する岩
石が散在するような岩場では、従来のケーブルでは埋設
不能であるばかシでなく、たとえ布設してもケーブル１
９がクリ、ノを形成し、潮流によって振動する結果、摩
耗による故障が発生する恐ｎがあるため、布設ルートと
して不適当であった。しかし、本発明の細径海底光ケー
ブル１２１ではケーブルが細径で扱いやすいため、浅海
部ではダイパーが容易にケーブルを移動し、岩と岩の間
隙にケーブルを設置することが可能となる。岩場では底
曵き網漁や投錨が行わｎることは通常無いので、ケーブ
ルの布設さえ可能なら、以後、故障発生の可能性は少な
い。また、堆積岩からなる地層においては、従来は埋設
不能であったが、本発明のケーブルは細径であるため、
埋設に必要な溝幅が数ミリでもよい。掘刹する溝幅か細
くなればウォーターノエ、ト吐出圧力を高圧に保つこと
が可能になるので、堆積岩層に深さ１ｃＷ１程度の溝を
掘り、その中に本発明の細径光ケーブルを埋設して完壁
なケーブル防膿を行うことが可能になる。このように細
径・軽量・低価格という従来にない特長を活かすことに
よって柔軟なケーブルルート構成が可能になり。

従来にも増して高信頼な海底伝送路を構築することがで
きる。

（実施例３）第１）図〜第１３図に布設同時埋設機のケーブル収納手
段及びケーブル繰シ出し手段の実施例を示す。これらの
図ではスキ式埋設機を示しているが、ジェット式埋設等
、他の埋設方法を用いても、ケーブル収納及び繰り出し
手段は同様である。また、図では曳航式埋設機を示した
が、自走弐卯投機の場合でも、内部機構は同等である。

ケーブル布設同時埋設機は、内部忙収納したケーブルを
低張力忙、かつ巻崩れなく繰シ出せる手段が必要である
。この手段として第１）図社ケーブルを巻取りたドラム
をモータ等の駆動装置５０によって回転するととｋよっ
てケーブル５４を繰）出す例である。埋設機の移動速度
とケーブルの繰シ出し速度を等しく制御し、ケーブルに
作用する張力を、巻崩れを防止できる程度の値に低く保
つため、余長機構５３を用いている。余長機構５３はダ
ンサローラーを用いた例であシ、支点５２を中心にして
上側のローラーがケーブル張力に応じて上下すると、駆
動制御装置５１を介してドラムの繰ル出し速度の制御信
号を駆動装置５Ｑにフィート＊　ノ４゜りし、低張力で
のケーブル繰り出しを可能とする。

繰少出し張力は、カウンタバランス５７の１Ｃ量４しく
け支点間距離を変化させることによって任意に設定でき
る。図中５５はフロート、５６はスキである。第１２図
はケーブルを巻取り九ドラムを固定台６２に、設置し、
）’、ｉＰムの中心軸と細心を同じくする回転軸６３を
中心に、＃ｉ！６１を回転させることによって、ケーブ
ル５４ｔ−繰り出す例である。この場合は低張力線シ出
し手段として張力制御機構６４を用いている。こｎは、
パウダーブレーキやスリップリング等を示し、回転軸６
３を中心に腕６１が回転するときの抵抗を制御すること
によって、ケーブル繰り出し張力を１０に９程度の値に
設定するものである。図示のごとく、ドラムを縦置きし
、かつケーブル繰シ出し張力を１０ｋｇ程度に設定する
ことによって、埋設機の振動に伴うケーブルの巻崩れを
防止することか可能になる。

なお、駆動装置５０を用いて回転軸６３を中心にドラム
を回転させつつケーブル１２を繰シ出せば、ケーブルに
捻ｎが生じる恐れはない。第１３図はケーブルを巻取り
たドラムにバンドブレーキ等のブレーキ機構６５を取シ
付けた例であり、ドラム巻したケーブルの慣性力が小さ
い場合には、このような単純な機構でも低張力線シ出し
手段となる。

ま九、巻崩れの防止が可能である。

これらの図ではケーブル収納手段としてドラムにケーブ
ルを巻取って、埋設機に搭載しているが、例えば、円筒
状の・量ンに積み込んでもよい。この場合Ｋ　ｕ　／ｆ
ンからケーブルを繰シ出す場合にケーブルに生じる捻れ
を防止するため、・母ン自体を回転させてもよい。

（発明の効果〕以上述べたように本発明によれば、ドラム巻が可能な細
径海底光ケーブルを用いることによって、専用の敷設船
やケーブルパンによるケーブル保管に代えて、小型汎用
船舶によるケーブルの布設および埋設、自動車によるケ
ーブル運搬及び汎用倉庫でのケーブル保管が可能となる
。この結果、従来の専用敷設船やケーブルパンなどの大
塵施設が不要になるばかシでなく、ケーブル価格の低減
、工事費用の低減による海底線路創設費の大幅な低減が
可能になる。さらに、故障が発生した場合にも、近傍の
港の小型汎用船舶を利用することによって迅速な修理が
可能になる。また、ケーブルを土中深く埋設することが
可能となシ、信頼性に富んだ海底伝送路の構築が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明細径海底光ケーブルの実施例を
示す断面図、第４図および第５図は耐圧管の外径と耐水
圧の関係を示す特性図、第６図は試作した細径海底光ケ
ーブルの引っ張り試験結果を示す特性図、第７図および
第８図は本発明のケーブルシステムの布設・埋設方法を
示す構成図、第９図は本発明のケーブルシステムの布設
ルートの選定例及び従来のケーブルの場合の布設ルート
の選定例を示す構成図、第１Ｏ図は岩場における布設状
態を示す構成図、第１）図〜第１３図は本発明のケーブ
ル布設同時埋設機の実施例を示す構成図、第１４図は従
来の光ケーブルの構造例を示す断面図、第１５図は従来
の光ケーブルの布設方法を示す構成図、第１６図は従来
の光、ケーブルの埋設方法を示す構成図である。１・・・光フアイバ心線、２・・・テープ型光ファイバ
心線、３・・・走水防止用樹脂、４・・・耐圧管、５・
・・外被、６・・・流電陽億用金属被覆層、１０・・・
小型汎用船舶、１ノ・・・曳航式埋設機、１２・・・ド
ラム巻した細径海底光ケーブル、１３・・・牽引ロープ
、１５・・・キャタピラ等の推進機構を有する自走式埋
設機、５０・・・ドラムの駆動装置、５１・・・駆動制
御装置、５３・・・余長機構、５５・・・フロート、５
６・・・スキ。６３・・・回転軸、６１・・・回転軸６３を中心に回転
する腕、６５・・・ブレーキ機構。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも一心の通信用光ファイバを外径３．５
ｍｍ以下の溶接成形した耐圧管に収納したことを特徴と
する細径海底光ケーブル。
（２）耐圧管の内部に樹脂を充填したことを特徴とする
請求項１記載の細径海底光ケーブル。
（３）耐圧管の周囲に絶縁外被もしくは流電陽極用金属
材料を被覆したことを特徴とする請求項１又は２記載の
細径海底光ケーブル。
（４）少なくとも一心の通信用光ファイバを外径３．５
ｍｍ以下の溶接成形した耐圧管に収納した細径海底光ケ
ーブルを、同心円状に巻取った状態で水中を移動させつ
つ、同時に海底面に溝を掘り、掘削した溝の内部に水中
移動距離を下回らない長さだけ繰り出して布設すること
を特徴とする細径海底光ケーブル建設方法。
（５）少なくとも一心の通信用光ファイバを外径３．５
ｍｍ以下の溶接成形した耐圧管に収納した細径海底光ケ
ーブルの、搭載手段および、低張力繰り出し手段を有す
ることを特徴とする細径海底光ケーブル布設同時埋設機
。