JPH07105749A - 光ファイバ複合ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摩耗および懸錨ならびにキンクの検知機能に
優れた光ファイバ複合ケーブルを提供する。 【構成】 ケーブル心の外周に金属線を内外二層にらせ
ん巻きし、かつ光ファイバを心線とした光ファイバユニ
ット２を設けた光ファイバ複合ケーブルにおいて、内周
側の鉄線鎧装２２と外周側の鉄線鎧装２６との間に、前
記光ファイバユニット２をらせん巻きして配置した。ま
た内周側の鎧装鉄線の巻き付け直径に対する巻き付けピ
ッチの比率を、外周側の鎧装鉄線の巻き付け直径に対す
る巻き付けピッチの比率以上に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、摩耗や外傷からの保
護のために二重に鉄線鎧装を設けた海底ケーブルなどの
ケーブルに関し、特に光ファイバユニットを複合させた
ケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように海底ケーブルには、布設あ
るいは引き揚げの際に大きな張力などの機械的外力がか
かり、また布設後には漁具や投錨による摩耗や外傷の可
能性があり、そのため亜鉛メッキ鉄線や耐食アルミ線な
どからなる鉄線鎧装を設けている。また一方、従来、光
ファイバの伝送特性が外力の作用状態に応じて変化する
こと、あるいはラマン散乱が温度によって変化すること
などを利用することが種々行われており、そこで例え
ば、海底ケーブルの摩耗状態や懸錨状態を検知するため
に、光ファイバを海底ケーブルに組み込むことが行われ
ている。

【０００３】海底ケーブルには、複数本の導体および介
在を主体とするケーブル心の外周に座床および鉄線鎧装
が順に設けられており、これらのうちのいずれかの箇所
に光ファイバを配置することになるが、その配置位置に
よってそれぞれ特性が異なるために、従来、種々の構成
が試みられている。例えば実開昭６０−１６３６２７号
公報には、鎧装鉄線同士の間に生じる空間部分に障害検
知用ファイバを配置した鉄線鎧装ケーブルが記載されて
いる。また実開昭５９−２１４号公報には、光ファイバ
線を鎧装鉄線の間に介在させた水底ケーブルが記載され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光ファイバをケーブル
に複合させる場合、一般には、光ファイバ素線をジェリ
ーと共にポリエチレン被覆ステンレス管に挿入してユニ
ット化し、これをケーブル心の外周にらせん巻きする
が、この光ファイバユニットにはケーブルのコイル取り
の際や布設時あるいは懸錨時などに外力が複雑に作用
し、これが光ファイバの特性に影響を及ぼす。例えば上
記従来の光ファイバ複合ケーブルのように、鎧装鉄線と
共にらせん巻きした構成では、光ファイバユニットが鉄
線に挟まれて光ファイバユニットに過剰な圧力がかか
り、光ファイバの伝送損失が大きくなってしまうおそれ
がある。また上記従来の構成では、キンクによる極度曲
げを光ファイバの伝送損失の変化から検出する場合の感
度が、必ずしも良好ではないなどの問題があり、さらに
は、構造上遮水が困難な場合もある。

【０００５】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、光ファイバの伝送損失が少なく、摩耗および
懸錨ならびにキンクなどの検知機能に優れた光ファイバ
複合ケーブルを提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、ケーブル心の外周に金属線を内外二
層にらせん巻きし、かつ光ファイバを心線とした光ファ
イバユニットを設けた光ファイバ複合ケーブルであっ
て、内周側の鉄線鎧装と外周側の鉄線鎧装との間に、光
ファイバユニットをらせん巻きして配置したことを特徴
とするものである。

【０００７】またこの発明では、内周側の鎧装鉄線の巻
き付け直径に対する巻き付けピッチの比率を、外周側の
鎧装鉄線の巻き付け直径に対する巻き付けピッチの比率
以上に設定することができる。

【０００８】

【作用】この発明のケーブルでは、光ファイバユニット
は、内外二重に設けてある鉄線鎧装の間に配置されてお
り、したがってコイル取りなどのためにケーブルを湾曲
させた場合に、光ファイバユニットが内層鉄線同士ある
いは外層鉄線同士によって挟み付けられることがなく、
その結果、光ファイバの伝送損失が大きくなることがな
い。またキンクによる極度曲げなどが生じた場合、光フ
ァイバは内外の鉄線鎧装により挟まれることによる影響
が少ない状態で大きく曲げられるので、キンクに対する
感度が良好になる。さらに摩耗および懸錨の検知機能が
良好になる。

【０００９】また内層鉄線の巻き付けピッチを外層鉄線
の巻き付けピッチより大きくすること、より正確には内
層鉄線の巻き付け直径に対する巻き付けピッチの比率
を、外層鉄線の巻き付け直径に対する巻き付けピッチの
比率以上にすることにより、ケーブルのコイル取りの際
の内外の鉄線鎧装の膨らみおよび圧縮による光ファイバ
に対する影響をなくし、光ファイバの伝送損失の増大を
防止できる。

【００１０】

【実施例】つぎにこの発明の方法の一実施例を図面を参
照しつつ説明する。図１はこの発明の一実施例を示す断
面図であり、３本の電力用線心１に、摩耗および懸錨検
知用光ファイバユニット２と温度測定用光ファイバユニ
ット３ならびに通信線４とを複合させたケーブルの例で
ある。

【００１１】各電力用線心１は、導体線５の外周に内部
半導電層６を設け、これを架橋ポリエチレン絶縁体７お
よび外部半導電層８で順に被覆し、さらにその外周に、
水密半導電性コンパウンド９および鉛被１０ならびに色
別テープ１１を順に設けて構成されている。また温度測
定用光ファイバユニット３は、光ファイバ心線１２を、
ポリエチレンスペーサ１３の外周に形成した溝に収容す
るとともに、そのスペーサ１３の外周をポリエチレンシ
ース１４および鉛被１５で順に被覆して構成されてい
る。さらに通信線４は、絶縁体１６で被覆した４本の導
体１７をビニルシース１８で一体に被覆して構成されて
いる。

【００１２】これら３本の電力用線心１および温度測定
用光ファイバユニット３ならびに通信線４は、互いに密
着させられるとともに、プラスチック紐などからなる介
在１９と共に全体として円形断面となるように押えテー
プ２０で緊縛・被覆されている。そしてその外周にはプ
ラスチック紐などからなる座床２１を介して内層側の鉄
線鎧装２２が設けられている。この鉄線鎧装２２は、複
数本の亜鉛メッキ鉄線や耐食アルミ線などの金属線を一
定ピッチで座床２１の外周にらせん巻きしたものであ
る。

【００１３】この内層側の鉄線鎧装２２の外周には、プ
ラスチック紐などからなる座床２３が設けられるととも
に、その座床２３の外周側に光ファイバユニット２が配
置されている。この光ファイバユニット２としては、１
本の光ファイバ素線をステンレス管に挿入したいわゆる
単心線や、テープで保持した４本の光ファイバ素線をス
テンレス管に挿入した４心テープ線などを使用すること
ができる。図に示す例では、６本の光ファイバユニット
２が、互いに等間隔で前記座床２３の外周にらせん巻き
されており、それらの光ファイバユニット２の間には、
介在紐２４が光ファイバユニット２と共にらせん巻きさ
れている。なお、その巻き付け方向は、内層鉄線と同じ
方向であってもよく、あるいは反対の方向であってもよ
い。

【００１４】さらに上記の光ファイバユニット２および
介在紐２４からなる層の外周には、プラスチック紐など
からなる座床２５を介して外層側の鉄線鎧装２６が設け
られている。これは、内層側の鉄線鎧装２２と同様な金
属線を一定ピッチでらせんに巻いて形成したものであ
り、その巻き付け方向は、内層鉄線と同じ方向であって
もよく、あるいは反対の方向であってもよい。そしてこ
の外層側の鉄線鎧装２６の外周にプラスチック紐などか
らなる外装２７が施されている。

【００１５】ここで上記の内外の鉄線鎧装２２，２６に
おける各金属線の巻き付けピッチおよび光ファイバユニ
ット２の巻き付けピッチ（図２参照）について説明する
と、内層側の鎧装鉄線の巻き付けピッチＰi のその巻き
付け直径ＰDiに対する比率（Ｐi ／ＰDi）が、外層側の
鎧装鉄線の巻き付けピッチＰo のその巻き付け直径ＰDo
に対する比率（Ｐo ／ＰDo）以上に設定されている。そ
してこれらの比率の最低値は、好ましくは“７”程度に
設定されている。より具体的には、内層側の鉄線鎧装２
２における巻き付けピッチの巻き付け直径に対する比率
（Ｐi ／ＰDi）は好ましくは“７〜１３”、外層側の鉄
線鎧装２６における巻き付けピッチの巻き付け直径に対
する比率（Ｐo ／ＰDo）は好ましくは“１３”以上であ
り、そして前記光ファイバユニット２の巻き付け直径Ｐ
DLに対する巻き付けピッチＰL の比率（ＰL ／ＰDL）は
好ましくは“９．５〜１３”である。

【００１６】上記の構成のケーブルでは、布設状態で温
度測定用光ファイバユニット３および光ファイバユニッ
ト２の一端部に光源を接続し、また他端にセンサー（も
しくは測定器）を接続し、伝送損失やラマン散乱による
反射光を測定して、その測定値に基づいて摩耗、懸錨、
キンク（極度曲げ）さらには送電に伴う温度上昇を検出
する。具体的には、潮海流によって摩耗が生じ、これに
より光ファイバユニット２が断線した場合、光信号の伝
送を行えなくなることにより摩耗が検知される。なお、
上述した構成では、外装側の鉄線鎧装２６と内層側の鉄
線鎧装２２との間に光ファイバユニット２が配置されて
いるから、内層側の鉄線鎧装２２が摩耗する以前にケー
ブルの摩耗を検知することができる。

【００１７】ケーブルに錨が当たったり、あるいはケー
ブルが錨に引っ掛かったりすると、ケーブルの部分的な
圧縮変形により光ファイバユニット２が圧潰し、光ファ
イバの伝送損失が増大する。したがって光ファイバの伝
送損失を測定することにより投錨や懸錨による過度な機
械的外力の作用状況を検知できる。

【００１８】船舶の錨に一旦引っ掛かったケーブルが錨
から外れた場合、ケーブルに輪が形成され、そのケーブ
ルに再度懸錨が生じると、ケーブルが引っ張られること
によりその輪が次第に絞られる。このようにしてキンク
（極度曲げ）が生じると、光ファイバユニット２の圧潰
もしくは曲げによって光ファイバの伝送損失が増大する
ので、上記の光ファイバの伝送損失を測定することによ
り、キンクを検知できる。

【００１９】そしてまた光ファイバの温度が部分的に異
なると、ラマン散乱による反射光に温度に応じた変化が
生じるので、これにより光ファイバの温度を検知でき、
したがって前記温度測定用光ファイバユニット３と電力
用線心１との間の熱伝達特性を予め求めておくことによ
り、電力用線心１の温度状態を検知できる。

【００２０】そして特に図１に示す構成の光ファイバ複
合ケーブルでは、内外の鉄線鎧装２２，２６の間に光フ
ァイバユニット２を配置してあるので、キンクの検出を
良好に行うことができる。図３は人工的にキンクを生じ
させた状態で張力を付与し、その際の光ファイバの伝送
損失を測定した結果を示す図表である。この測定試験で
は、光ファイバユニットを内外の鉄線鎧装の間に配置し
たものを試料、光ファイバユニットを内層鉄線の間に
配置したものを試料、光ファイバユニットを外層鉄線
の間に配置したものを試料とし、キンクを人工的に形
成した状態で１．８トンの張力を付与し、キンク内径の
変化に伴う光ファイバの伝送損失の変化を測定した。こ
の測定結果で示されるようにこの発明の一実施例である
試料においては、キンク内径が７５mmで伝送損失が
０．５ｄＢより大きい値（測定可能値）になり、したが
ってキンクの検知機能が良好であることが知られる。

【００２１】また上述し二重鉄線鎧装ケーブルでは、製
造時のコイル取りの際に鉄線の膨らみおよび圧縮が生じ
るが、図１に示すケーブルでは、内外の鎧装鉄線の巻き
付け直径に対する巻き付けピッチの比率を異ならせたの
で、コイル取りに起因する光ファイバユニット２の多数
の微小曲げやそれに起因する伝送損失の増加を防止でき
る。

【００２２】すなわち一般に、鎧装鉄線をらせん巻きし
たケーブルをコイル取りによるケーブル巻き取りした場
合、らせん巻きした鉄線を巻き戻す方向の力が生じ、内
外の鉄線の巻き付け方向が同じであれば、内外の鎧装鉄
線が膨らもうとする。その場合、外側の鉄線の膨らみが
少なく、内側の鉄線の膨らみが大きければ、これらの間
に挟んだ状態に配置した光ファイバユニットは内外の鉄
線で圧縮されることになる。しかるに光ファイバユニッ
トは鉄線に比較して剛性が低いから、内外の鉄線で圧縮
されることにより、長手方向に縮んで圧縮力を吸収しよ
うとし、その結果、光ファイバユニットの内部の光ファ
イバに微小な曲げが多数発生し、これが原因となって伝
送損失が増大する。

【００２３】これに対してこの発明にかかる図１のケー
ブルでは、内外層の鉄線の巻き付け直径に対する巻き付
けピッチの比率を前述したように設定したので、コイル
取り時における外層側の鉄線鎧装２６の膨らみに対する
内層側の鉄線鎧装２２の膨らみを抑制でき、その結果、
上述した光ファイバユニット内の光ファイバの微小曲げ
が生じにくく、もしくは生じず、その伝送損失の増大が
防止される。

【００２４】図４はこのような効果を確認するために行
った測定結果を示す図表である。この測定試験では、内
層鉄線の巻き付け直径に対する巻き付けピッチの比率
（例えば１３）を、外層鉄線の巻き付け直径に対する巻
き付けピッチの比率（例えば７）より大きくしたものを
試料、それらの比率を等しく（例えば１３）したもの
を試料、光ファイバユニットの巻き付け直径に対する
巻き付けピッチの比率をも等しく（例えば１３）とした
ものを試料とし、コイル取り後の光ファイバユニット
の余長率を測定した。なお、この余長率は、光ファイバ
と光ファイバユニットとの長さの差を光ファイバユニッ
トの長さで割った値である。また各試料について、光フ
ァイバユニットを内層鉄線の間に配置したもの、内外層
の鉄線の間の座床に配置したもの、および外層の鉄線の
間に配置したものを用意して測定した。

【００２５】図４に示されるように、この発明の一実施
例である試料では、光ファイバユニットの製造後の余
長率とコイル取り後の余長率との変化が少なく、光ファ
イバユニットが内外層の鉄線によって大きくは圧縮され
ていないことが知られる。したがって内外層の鉄線の巻
き付け直径に対する巻き付け半径の比率を上述したよう
に設定することにより、コイル取りの際すなわちケーブ
ル製造時の光ファイバの伝送損失の増大を防止できるこ
とが明らかである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
内周側の鉄線鎧装と外周側の鉄線鎧装との間に光ファイ
バユニットをらせん巻きして配置したので、キンク（極
度曲げ）や摩耗および懸錨のいずれも良好に検出するこ
とができ、また内周側の鉄線の巻き付け直径に対する巻
き付けピッチの比率を、外周側の鉄線の巻き付け直径に
対する巻き付けピッチの比率以上とすることにより、ケ
ーブルをコイル取りする際の光ファイバユニットの圧縮
およびそれに起因する伝送損失の増大を効果的に防止す
ることができ、ひいては摩耗および懸錨ならびにキンク
の検知機能に優れた光ファイバ複合ケーブルを容易に得
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】この発明の一実施例における各寸法位置を示す
説明図である。

【図３】キンク内径の変化に応じた伝送損失の変化量の
測定結果を示す図表である。

【図４】コイル取り後の光ファイバユニットの余長率の
測定結果を示す図表である。

【符号の説明】

１…電力用線心、 ２…光ファイバユニット、 ２２，
２６…鉄線鎧装、 Ｐi ，Ｐo …巻き付けピッチ、 Ｐ
Di，ＰDo…巻き付け直径。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂木 章夫 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 和田 享 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 多山 洋文 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 福田 修 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 山本 建一 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーブル心の外周に金属線を内外二層に
   らせん巻きし、かつ光ファイバを心線とした光ファイバ
   ユニットを設けた光ファイバ複合ケーブルにおいて、 内周側の鉄線鎧装と外周側の鉄線鎧装との間に、前記光
   ファイバユニットをらせん巻きして配置したことを特徴
   とする光ファイバ複合ケーブル。
2. 【請求項２】 内周側の鎧装鉄線の巻き付け直径に対す
   る巻き付けピッチの比率を、外周側の鎧装鉄線の巻き付
   け直径に対する巻き付けピッチの比率以上に設定したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ複合ケーブ
   ル。