JPH03102714A - 光ファイバ複合水底長尺体 - Google Patents

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） 本発明は光ファイバを複合した水底布設の電力ケーブル
、送水管等の光ファイバ複合水底長尺体に関するもので
ある。

（従来の技術及び解決しようとする課題）従来の、例え
ば光ファイバ複合海底電力ケーブルは、電力ケーブルの
金属シース上に、外周にらせん状又は長さ方向に溝を設
けたポリエチレン等のプラスチックシースを施し、上記
溝内に金属パイプに光ファイバを収納した光ファイバユ
ニットを収納し、さらに上記プラスチックシースの外側
に鉄線外装を施すか、あるいは電力ケーブルの金属シー
スの外周上に光ファイバユニットをらせん状又はＳＺｍ
リして巻回し、その上にポリエチレン等のプラスチック
シースを設け、さらにその外側に鉄線外装を施して構成
されていた。さらに別の例としてはプラスチックンース
上に施す鉄線外装の素線の間隙に光ファイバを配置して
いた。

しかし、上述した光ファイバ複合海底電力ケーブルにあ
っては、ケーブルの曲げ操作に伴い光ファイバユニット
に座屈を生じる。この座屈は光ファイバとしては致命的
であり、又局所曲げ、いわゆるマイクロベンドは光ファ
イバの伝送特性を低下させる。又光ファイバユニットを
鉄線外装の素線の隙間に配置する構造は、外装鉄線によ
り光ファイバユニットが潰されるという問題点があった
。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の問題点を解消した光ファイバ複合水底長
尺体を提供するもので、その特徴は、電力ケーブル、送
水管等長尺体本体に設けたプラスチックシースの内側又
は外側に、外周に上記プラスチックシース材より融点が
高いプラスチック材の被覆層を具えた金属パイプ内に光
ファイバを収納した光ファイバを配列し、その外側に鉄
線外装を施したことにある。

（作用） 一般に光ファイバは機械的強度が弱く、座屈は致命的で
ある。又局所曲げ、いわゆるマイクロベンドは光ファイ
バの伝送特性を著しく低下させる。そこで、本願発明者
等は最も容易に電力ケーブルやプラスチック送水管に複
合出来、かつ光ファイバの機械的特性や伝送特性を損わ
ないようにする構造を見つけるために種々検討を重ねた
。

内部に光ファイバを収納した外径約１．０ｍ■φの金属
パイプ３０本を、外径約７０關φの電力ケーブルの鉛シ
ース上に、８０Ｘ（７〜１２）倍のピッチでらせん状に
巻付け、その上にポリエチレンシースを施し、その状態
で７０一嘗Ｘ２Ｇ倍：１４０Ｇｍｍを半径として２０回
往復曲げを行ない、光ファイバ及び金属シースを調査し
たところ、数本〜１０数本に破損が認められた。このこ
とから、やはり金属パイプの座屈強度が弱いこと、即ち
剛性が小さいことが主原因であることがわかった。

このため、金属パイプを補強するために外周にポリエチ
レン被覆層を設けた。ポリエチレン被覆層の厚さを余り
大きくすると、ケーブル外径が大きくなりすぎること、
及び光ファイバユニットの配列１１の上にポリエチレン
シースを設けた時、光ファイバユニットの段差が外側に
あらわれて好ましくないので、厚さを０．５〜ｌ　．　
Ｏ　ｗとし、光ファイバユニット外径で２〜３關φに選
定した。

さらに第７図（イ）〜（二）に示すように、光ファイバ
ユニット（３）のみを巻回したもの、及び光ファイバユ
ニット（３）とナイロン紐スペーサ（４）を共に巻回し
、その上にポリエチレンシースを施したものを試作した
。

かかる製品について曲げ試験を実施し、しかる後解体し
て調査したところ、下記の事実が判明した。

■光ファイバユニットのポリエチレン被覆層の一部がポ
リエチレンシースの押出温度（一般にポリエチレンは融
点が１２０〜１３０℃で２００℃内外で押出被覆される
）で溶けてなくなったり、変形したりしており、有効な
補強になっていないことがわかった。

■比較的上記■の影響の少ない第７図（ハ）（二）の場
合がよかったが、それでも一部光ファイバユニｙ｝（３
）に座屈の前記現象が認められ、大量生産時に安定した
製品を得るにはなお補強不十分、剛性不十分であること
がわかった。

■第７図（｛）（０）のような疎巻状態と、同図（ハ）
（二）のような密巻状態では、密巻の方が曲げに対して
光ファイバユニット（３）が一様に移動し、局所座屈が
生じ難いことがわかった。

■ナイロン紐スペーサ（４）には全く異常が認められな
かった。

これらの結果から、光ファイバユニットの金属パイプ上
の被覆層としては、電力ケーブルのプラスチックシース
としてのポリエチレンよりも融点が高く、剛性が高いプ
ラスチック材を用いるのが最も好ましいとの結論に達し
、第７図（イ）〜（二）において、光ファイバユニット
（３）の金属パイプ上のポリエチレン被覆層に代えて、
ナイロン被覆層を施して同様の実験を行なった。

その結果、第７図（イ）〜（二）のいずれの構造でも満
足・のいくことがわかった。あえて、（イ）〜（二）の
差をみると、やはり（ハ）及び（二）がすぐれているこ
と、又他にケーブルの横圧、圧潰を実施したところ、《
ハ》及び（二）がすぐれていることも分った。さらに、
ナイロン以外の材料、ポリプテン、ポ−リプロピレンに
ついても同様の実験を行なったところナイロンと同様の
結果を得た。

この後、ポリエチレンシースの上に鉄線外装を施して前
記同様の曲げ試験を行なったが、以上の結論は変ること
がなかった。

以上の結果を基にして、光ファイバユニットを電力ケー
ブルのポリエチレンシースの上に巻回する場合について
も実験を行なった。この場合、第７図（イ）（０に示す
疎巻と同時に、光ファイバユニットにナイロン紐スペー
サを適宜加えた第７図（ハ）及び（二）に示す密巻横造
についても試作した。密巻の方がその上に鉄線外装を施
した場合、鉄線からの外力の負担がかたよらず、かつ光
ファイバユニットが局所的に曲がったり、移動すること
がなく、局所異常が生じ難く好ましいと考えられた。

第７図（ハ）においては、光ファイバユニット径が２〜
４　ｍｍの時はナイロン紐スペーサの外径をｌ〜２嘗冒
大きくして３〜６嘗ｌとした。又同図（二）においては
光ファイバユニット及びナイロン紐スペーサともに２〜
４冒璽で同外径とした。巻付けピッチはいずれも下径×
（７〜１２倍）とした。そ．の上に座床としてポリプロ
ピレンヤーンの巻回層、一重鉄線外装（鉄線外径８■１
φ）、ポリプロピレンヤーンのサービング層を施したが
、これらは既存の海底ケーブル技術と同様である。

このようなケーブルを鉄線外装外径の２０倍の半径で２
０回往復曲げを行ない、光ファイバユニットの損傷の程
度を調査したところ、いずれの構造もすべて健全であっ
たが、あえていえば、予想通り密巻の方が安定して良好
であった。

その後、横圧、圧潰を行ない光ファイバユニットの耐力
を調査したところ、ともに十分な性能を有しているもの
の、第７図（ハ）の方が同図（二）よりもナイロン紐ス
ペーサに圧力が分担されるため、光ファイバユニットの
耐力が強く、側圧の大きなケースでは（ハ）の構造が好
ましいことがわかった。一方側圧性能が不要な時は、光
ファイバユニットとナイロン紐スベーサを同図（二）の
ように同径にしておく方が、製造が容易であり、又巻本
数を少しでも減少できるので生産性が向上する。さらに
又、側圧性能が低くてよい場合は、第７図（イ）及び（
０）の構造でもよく、経済的である。これらは使用条件
によって適宜使い分けることにすればよい。

又光ファイバユニットのプラスチック被覆層としてのナ
イロン、ポリブテン、ポリプロピレン共に、最外層のポ
リプロピレンヤーンのサービング層上にかけられる塗料
によってもなんら影響を受けることがなわうた。

さらに、この構造のケーブルでは海水等が鉄線外装を通
って光ファイバユニットに到達する。これに対する耐性
は、過去ポリエチレンの実績が最も多く、問題のないこ
とが示されているが、少なくとも長時間浸水による伸び
、破断力低下試験ではナイロン、ボリブテン、ポｙプロ
ピレンともに良好であることを確認している。しかし、
海水表面近傍で紫外線の影響や海水による濡れ、かわき
の繰返しの環境に対してはナイロンよりもポリエチレン
の方が好ましい場合もある。このような場合にはナイロ
ン紐スペーサ、光ファイバユニットの被覆層共に、ナイ
ロンの外側にさらに０．５〜２　．　０　ｍｍ程度のポ
リエチレンを被覆しておくのが好ましい。

以上説明した二つの構造共に、光ファイバユニット及び
ナイロン紐の巻付け方法はらせん巻きの他、Ｓｚ撚りで
もその本質は変らないが、製造の容易性からいえば、Ｓ
ｚ撚りよりもらせん巻きの方が好ましい。

（実施例） 第１図は本発明による光ファイバ複合海底電力ケーブル
の一興体例の横断面図である。

図面において、（ｌ）は電力ケーブル心、（２）は鉛シ
ース等の電力ケーブルの金属シース、（３）はナイロン
紐スペーサ等のプラスチックスペーサ（４）と共に上記
金属シース（２）の外周上に疎又は密に巻き付けた光フ
ァイバユニットで、この場合、プラスチックスベーサ（
４》を省略し光ファイバユニット（３）のみを巻き付け
ることもある。（５）は押え巻きテープ、（６）はポリ
エチレン等のプラスチックシース、（７）は鉄線外装、
（８）はポリプロピレンヤーン等のサービング層である
。

前記光ファイバユニット（３）は第２図にそ゜の横断面
を示すように、外周に前記ポリエチレンシース（６）よ
りも融点が高い材料、例えばナイロン、ポリブテン、ポ
リプロピレン等の被覆層を具えたステンレスパイプ等の
金属パイプ（３ｌ）内に光ファイバ（３２）を収納して
構成されている。

第３図は本発明による光ファイバ複合海底電力ケーブル
の他の具体例の横断面図である。本具体例においては、
電力ケーブルの金属シース（２》上にポリエチレン等の
プラスチックシース（８）を有し、第２図に示す光ファ
イバユニット（３）は、単独に、又はプラスチックスペ
ーサ（４）と共にその上に疎あるいは密に巻付けられて
いる。

その上に押え巻きテープ（５）、鉄線外装（７）、サー
ビングＮ（８）等が施されている。

第４図は本発明による光ファイバ複合海底送水管の具体
例の横断面図である。ポリエチレンパイプ等より成る送
水管（１０）の外周上に前記電力ケーブルの場合と同様
に、光ファイバユニット（３）がナイロン紐等のプラス
チックスペーサ（４）と共に疎又は密に巻付けられてお
り、その上に押え巻きテープ（５）、ポリエチレン等の
プラスチックシース（１１）を設け、さらに鉄線外装（
７）、サービング層（８）等を施して構成されている。

第５図は本発明による光ファイバ複合水底送水管の他の
具体例の横断面図で、第４図と相違するところは、外側
のボリエチレンシース（Ｉ１）を省略し、光ファイバユ
ニット（３）の巻回層の上に鉄線外装（７）を施したこ
とにある。

第６図は本発明による光ファイバ複合海底電力ケーブル
のさらに他の具体例の横断面図である。

本具体例は第３図の具体例と同様の構造を有しているが
、光ファイバユニット（３）及びプラスチックスペーサ
（４）の巻回層の上に銅テープ、鉄テープ、ステンレス
テープ等の金属テープ層（９）を設けてある。

海底電力ケーブルの場合、例えば■陸上の開閉器を動作
させた場合開閉サージが入ってくる。■海底電力ケーブ
ルの両端に接続される架空電力線に落雷があっーた場合
、海底電力ケーブルに雷インパルスが入ってくる（これ
らを総称してサージと呼ぶ）。

サージが海底電力ケーブルの導体及び金属シースに入っ
てくると、その外側にケーブルの長手方向に巻回されて
いる金属体に大きな電位が発生するおそれがある。海底
電力ケーブルの場合、通常これらの金属体は両端部で接
地されて電位は零であるが、ケーブルが長くなればなる
程それに比例して、又接地点から離れれば離れる程大き
な電位が発生する可能性が大きくなる。外装鉄線の場合
は一様に海水に接地されているためにこの様な電位を生
じない。しかるに海水による腐食を防ぐためにプラスチ
ックで防食されている本発明における光ファイバユニッ
トの場合は、前述のように両端の接地点から離れるに従
って大きな電位を生じるので、プラスチック被覆層の絶
縁耐圧を越えて電気破壊を生じ、内部に海水が侵入して
金属パイプが腐食したり、電気破壊エネルギーで光ファ
イバが損傷を受けるおそれがある。

この対策として次のような手段を考えられる。

■第１図のようにケーブルのプラスチックンース（８）
の内側に光ファイバユニット（３）が複合されている場
合は、光ファイバユニット（３）ノプラスチック被Ｗ層
（３３）及びケーブルのプラスチックシース（６）共に
半導電性にして、サージ誘導電位を全長にわたって、光
ファイバユニット（３）の金属パイプ（３ｌ）→プラス
チック被覆層（３３）→ケーブルのプラスチックシース
（ｌｉ）→海水に逃してサージ電圧が上昇しないように
する。

■第３図のようにケーブルのプラスチックシース（６）
上に、鉄線外装（７）の下に光ファイバユニット（３）
が複合されている場合は、ケーブルのプラスチックシー
ス（６）の半導電性の有無に、光ファイバユニット（３
）のプラスチック被覆層（３３）を半導電性にして前記
■同様の効果を得るようにする。

なお、この効果をより確実にするためには、第６図に示
すように、半導電性のプラスチック被覆Ｊｌ　（３３）
を設けた光ファイバユニット（３）の配列層の外側に、
直接これに接して金属テープ層（９）を設けることによ
うて、光ファイバユニット（３）のプラスチック被覆層
（３３）と海水との接地抵抗を下げることが出来、大変
好ましいことである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光ファイバ複合海底長Ｒ
体によれば、ケーブル又は送水管等の曲げに伴い生ずる
光ファイバユニットの座屈を防止することが可能となり
、長期間にわたり安定した性能を保持することが出来る
。

又海底電力ケーブルにあっては、ケーブルのプラスチッ
クシースと光ファイバユニットのプラスチック被覆層、
あるいは光ファイバユニットのプラスチック被覆層を半
導電層とすることで、侵入サージに起因する異常な誘導
電位が光ファイバユニットの金属パイプに生ずることを
防ぎ、このような電位に影響されない光ファイバの効果
をそのまま生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ファイバ複合海底電力ケーブル
の一具体例の横断面図である。　　＼第２図は本発明に
おける光ファイバユニットの具体例の横断面図である。 第３図は本発明による光ファイバ複合海底電力ケーブル
の他の具体例の横断面図である。 第４図及び第５図はいずれも本発明による光ファイバ複
合水底送水管の具体例の横断面図である。 第６図は本発明による光ファイバ複合海底電力ケーブル
のさらに他の具体例の横断面図である。 第７図（イ）〜（二）はいずれも光ファイバユニットの
配置に関する実験の説明図である。 １・・・電力ケーブル心、２・・・金属シース、３・・
・光ファイバユニット、３１・・・金属パイプ、３２・
・・光ファイバ、３３・・・プラスチック被覆層、４・
・・プラスチックスペーサ、５・・・押え巻きテープ、
８・・・プラスチックシース、７・・・鉄線外装、８・
・・サービング層、９・・・金属テープ層、ｌＯ・・・
プラスチック送水管、ｌ！・・・プラスチックシース。 ３ 算　６　図 悼７囚

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力ケーブル、送水管等長尺体本体に設けたプラ
   スチックシースの内側又は外側に、外周に上記プラスチ
   ックシース材より融点が高いプラスチック材の被覆層を
   具えた金属パイプ内に光ファイバを収納した光ファイバ
   ユニットを配列し、その外側に鉄線外装を施したことを
   特徴とする光ファイバ複合水底長尺体。
2. （２）長尺体本体に設けたプラスチックシース材がポリ
   エチレンであり、光ファイバユニット外周上の被覆層の
   プラスチック材がポリプロピレン、ポリブテン、ナイロ
   ンであることを特徴とする請求項（１）記載の光ファイ
   バ複合水底長尺体。
3. （３）長尺体本体が電力ケーブルであり、そのプラスチ
   ックシースの内側に光ファイバユニットを配列する場合
   、上記プラスチックシース及び光ファイバユニット外周
   のプラスチック被覆層が共に半導電性であることを特徴
   とする請求項（１）記載の光ファイバ複合水底長尺体。