JPH0731940B2 - 光フアイバ複合架空線 - Google Patents

光フアイバ複合架空線

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JPH0731940B2
JPH0731940B2 JP60268898A JP26889885A JPH0731940B2 JP H0731940 B2 JPH0731940 B2 JP H0731940B2 JP 60268898 A JP60268898 A JP 60268898A JP 26889885 A JP26889885 A JP 26889885A JP H0731940 B2 JPH0731940 B2 JP H0731940B2
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optical fiber
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stress relaxation
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は光ファイバ複合架空線、さらに詳しく言えば
光ファイバを内蔵し、架空電線の機能と光ファイバによ
る情報伝送機能の両機能を持たせた光ファイバ複合架空
線に関するものである。
(従来の技術) 従来、光ファイバ複合架空線として、光ファイバ伝導線
をパイプ内に収容し、そのパイプの外周に鋼線、アルミ
線あるいはアルミ覆鋼線などの金属線からなる導体を撚
合わせ形成した構造のものが知られている。
このような光ファイバ複合架空線は、光ファイバ伝導線
が導体の中心部に置かれたパイプ内に収容されているの
で、複合架空線を全体として断面円形にコンパクトにま
とめることができると共に、その架線作業を容易ならし
める等のそれなりの利点を有するものであるが、しかし
架設使用状態において下記のような問題が生じるもので
あった。
すなわち第一に、過大な熱応力による光ファイバ伝送線
の破断の問題がある。これは、線膨張係数に大きな差が
ある金属撚線からなる導体と光ファイバ伝送線とがほぼ
同一の長さの状態で支持塔間に固定されているため、特
にこの光ファイバ複合架空線に落雷等により過大な電流
が流れて大幅な温度変化が生じたときには、光ファイバ
伝導線に過大な引張等の熱応力が発生してその伝送特性
が損われ、最悪の場合には光ファイバ伝送線の素線や心
線が破断するものである。
第二には、温度変化の繰り返しによって光ファイバ伝送
線の一部に局部的な曲がりが発生すると共に過大な側圧
が加わる問題がある。すなわちこれは、前述のように、
導体と光ファイバ伝導線との線膨張係数に大きな差があ
ること、および一般にパイプ内に収容されている光ファ
イバ伝送線が自身の長手方向および半径方向に導体およ
びパイプと相対的に動き得ることに起因して生じる。つ
まり、架設線路の周囲温度(気温)の変化によって架線
弛度が増減すると、光ファイバ伝送線とその周囲に存在
する導体およびパイプとが相対的な移動を生じ、往々に
して線路途中の長手方向のどこかの箇所で光ファイバ伝
送線とパイプとが強く接触し合い、光ファイバ伝送線に
局部的に大きな側圧が加わる。またこの側圧の大きい箇
所は他の箇所と比べて両者間の摩擦抵抗が著しく大きく
なるため、架線弛度が元に復しても光ファイバ伝送線と
その周囲の導体およびパイプとが完全に元と同一の相対
位置関係に復することがなく、相互に位置ずれが生じた
ままとなることがある。つまり、斯かる状況において
は、光ファイバ伝送線の張力が線路の全長に互って一様
ではなくなり、平均よりも強く緊張している箇所や、反
対に緩んでたるみを生じる箇所ができる。そして光ファ
イバ伝送線の一部に生じたこのたるみ部分が繰り返しの
弛度変動によってやがて曲率の大きい局部的な曲がりに
発展する場合がある。そして上述の局部的に生じる大き
な側圧は、光ファイバ伝送線の伝送特性を著しく阻害
し、また局部的な曲がりは光ファイバ伝送線の伝送特性
を著しく阻害することは勿論のこと、最悪の場合には光
ファイバ伝送線を構成する心線や素線を座屈破損させる
ことになる。
また第三には、衝撃的な外力によって光ファイバ伝送線
が損傷する問題がある。これは、パイプと光ファイバ伝
送線との間隙が高粘性コンパウンドのような介在物で充
填されている場合にはその恐れが少ないが、両者間に何
の介在物もなく光ファイバ伝送線がその半径方向に動き
得る一般的構造の複合架空線にあっては、これが例えば
ギャロッピングのような激しい振動を受けると光ファイ
バ伝送線がパイプの内壁部に打ち当たり、不必要かつ無
益な衝撃的外力によって光ファイバ伝送線が破断したり
する恐れが生じる。
(発明の目的) この発明は、光ファイバ複合架空線における上述の問題
を全面的に解決し得る極めて実用性の高い光ファイバ複
合架空線を提供するものである。
(発明の構成) この発明は上述の諸問題を解決するために、光ファイバ
ケーブルと、これを収容したパイプ体と、そのパイプ体
の外側に設けられた撚線導体とからなる光ファイバ複合
架空線において、前記パイプ体と光ファイバケーブルと
の間に撚線導体の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を
有する材料からなる応力緩和材を隙間なく存在せしめ、
前記導体、パイプ体、応力緩和材および光ファイバケー
ブルの四者を長さ方向および半径方向のいずれにも相対
的に動かないように一体化させてなるものである。
(作用) パイプ体と光ファイバケーブル間の隙間が応力緩和材に
よって埋めつくされているので、光ファイバケーブルが
半径方向に振動してもその側部に衝撃的外力が作用する
ことがない。また導体およびパイプ体と光ファイバケー
ブルとが前記応力緩和材の存在によって相対的に動かな
いよう一体化されているので、導体およびパイプ体と光
ファイバケーブルとの相対的位置ずれ等に起因して生じ
る光ファイバケーブルの局部的な側圧力の増大ならびに
局部的な小曲がりが確実に防止される。さらに前記応力
緩和材は、その線膨張係数が撚線導体のそれよりも小さ
いものとされるため、以下の理論的基礎の項において詳
しく説明されるように、光ファイバケーブルに過大な引
張力等の熱作用による応力を生起させることがない。
(理論的基礎) 実施例を説明する前に、光ファイバケーブルに生起する
熱応力の緩和作用についての理論的基礎を詳しく説明す
る。
第5図に示されるように線条件Iが管状体IIによって同
軸的におおわれ、それら両者が全長lにわたって互いに
固着している複合線Cに引張力などの軸方向の力Tがか
かるか、あるいは温度変化Δtが生ずるかなどの場合に
ついて線条件Iに生起する応力を考察してみよう。
(1) 線条体Iおよび管状体IIの断面積、弾性係数、
線膨張係数をそれぞれA1,A2;E1,E21(α>α
とする)とする。
この複合線Cに張力Tがかかって、伸びδが生じたとす
れば、 いま線条体Iだけでこの張力Tに対抗させることとし、
δの伸びが生じたとすれば、 (1)式と(2)式から、 すなわち、複合線Cの場合の方が伸びの値は単独の場合
のそれに対して比 だけ小になる。
また線条体Iにかかる応力σは伸びの値にE/lを掛けて
算出されるから、線条件I単独のときの応力 よりも複合線Cとしたときの方が前記の比だけ小さくな
る。しかして複合相手の線の断面積、弾性係数が大きい
ほど生ずる応力は小さくなる。
なお、後に必要になるので、ここでこの複合線Cとして
の弾性係数Eを求める。
いまこの複合線自体の総合的な弾性係数をEとして式
(1)と同様な方程式を立てれば、 (1)式と(4)式から 一般に断面積A、弾性係数Eのn層の複合線の総合
的な弾性係数E(2) 次に熱作用による応力を調べる。
上述の複合線Cの両端が固定された状態でΔtの温度変
化を受けた場合は、線条体Iは管状体IIの影響を直接受
けて以下に説明するような熱作用による外力を生ずる。
いま仮にα>αとすれば、線条件Iは単独で自由に
伸びる状態よりも管状体IIによってさらに伸ばされよう
として引張応力がかかり、管状体IIは同じく単独で自由
に伸びる状態よりも線条体Iによって縮められようとし
て圧縮応力がかかる。両者は互いに拘束されているた
め、もちろん同じ長さだけ伸びるがそのとき生起する力
をXとすれば、 したがってこの力Xによって線条体Iには の大きさの熱応力が作用することになる。
なお、後に必要になるのでここで複合線Cの総合的な線
膨張係数αを算出しておく。
管状体IIの実際の伸び率、つまり線条体Iによって妨害
され減少した結果の伸び率は となる。この式のΔtの係数は正に複合線Cとしての線
膨張係数αと考えられるものである。すなわち、 (3) 上述の(1)、(2)項で見たように、線条体
Iはこれに密着添設される管状体IIによって外力Tに対
しては確実に保護されるものの、温度変化に対しては熱
応力という新たな問題が生じてしまうこととなる。した
がってこの熱応力さえ十分小さなものにしてしまえばよ
いことが分かる。
この目的のために、線条体Iに添設すべき管状体とし
て、第6図に示されるように管状体II、管状体IIIが同
軸的に密着形成された複合管状体Cを考え、管状体II
Iの断面積、弾性係数、線膨張係数をそれぞれA3、E3
αとする。
さてこの複合管状体Cの弾性係数をE、線膨張係数を
αとすれば、これらは上掲の(5)式、(10)式におけ
る添数1を同3に置き換えるだけで求めることができ
る。すなわち、 (4) いまこの複合管状体Cを第7図に示されるよ
うに線条体Iに密着添設したとすれば、こうして得られ
る三層複合線において線条体Iに生起する熱応力σは、
(9)式のE2、αおよびA2の代わりに、それぞれ(1
1)式、(12)式のE、αおよび(A2+A3)を代入すれ
ば得られる。すなわち、 ここで(9)式で表される熱応力σと(13)式によっ
て表される熱応力σの大小を比較するために、σ−σ
を導いてみる。計算が繁雑なので途中を省略するが、 (14)式のσ−σの正、負は同式の分子、 A2A3E2E3(α−α)−A1A3E1E3(α−α) の正、負によってきまる。この式はA1,A2,A3:E1,E2,E3;
α12などののによって種々の場合があるが、一
般にA2はA1に比べて十分大きいから、この式の第1項が
正であれば、この式が負になることはない。つまり、α
>αのような線膨張係数αを持つ材料を管状体II
Iとして選定すれば、これは線条体Iの応力緩和材とし
て作用することになる。
これまでの解析は応力緩和材が1種(または1層)の場
合について進めたが、応力緩和材はもちろん2種(また
は2層)以上あってもその理論は同様である。
なお、このような複合線の製作時の温度より周囲温度が
下降した場合は、線条体Iに圧縮応力が作用することに
なるが、この場合も上記管状体IIIはその圧縮応力を低
減させる応力緩和材として働くわけである。
以上が光ファイバケーブルの熱応力の緩和に関する理論
的基礎である。
(実施例) 以下図面についてこの発明の実施例構造を説明する。
第1図において、複数本の光ファイバ素線1Aが芯材2の
まわりに撚合わされて光ファイバケーブル1が構成さ
れ、この光ファイバケーブル1がパイプ体3内に収容さ
れている。しかしてこのパイプ体3の外側には裸金属撚
線からなる導体4が密接状態に設けられている。
パイプ体3の内側には、その内周部に接触して、導体4
の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料から
なる応力緩和材5が層状3層5A,5B,5Cに光ファイバケー
ブル1とパイプ体3との間の隙間を埋めつくすように設
けられ、前記パイプ体3、導体4、応力緩和材5および
光ファイバケーブル1の四者が、つまり複合架空線を構
成する各要素体が長さ方向および半径方向のいずれにも
相対的に動かないように一体化されている。
第2図の実施例は、第1図の実施例における、光ファイ
バケーブル1とこれに最も近接している応力緩和層5Aと
の間にさらに別の応力緩和充填材5Dを存在せしめた構成
のものである。
第3図はこの発明の第3の実施例を示すものであって、
このものでは複数本の光ファイバ素線1Aを芯材2Aを中心
として撚合わせ、その上を応力緩和被覆材5Aで覆って成
る光ファイバユニット1Bの複数本を中心の芯材2の周り
に集合させて成る光ファイバケーブル1がパイプ体3内
に収容され、このパイプ体3と光ファイバケーブル1と
の間に応力緩和部材5B、5Cが設けられており、パイプ体
3、導体4、応力緩和材5(5A,5B,5Cからなる)および
光ファイバケーブル1の四者が相対的に不動の状態に固
定されているものである。
さらに第4図に示される実施例は、第3図に示される実
施例における光ファイバユニット1Bにもう1層の応力緩
和充填材5Dが加わったものである。
なお応力緩和材5は、テープ状に加工された材料の巻き
重ね体や押出し成形体を光ファイバケーブル1とパイプ
体3との間に隙間なく介在させたもの等として構成し得
る。
(発明の効果) この発明によれば、導体の線膨張係数よりも小さい線
膨張係数を有する材料からなる応力緩和材が光ファイバ
ケーブルに一体化されて設けられているために、導体が
熱伸縮しても光ファイバケーブルに大きな熱応力が生起
することがない。また、応力緩和材が光ファイバケー
ブルとパイプ体との間の隙間をめてこれら両者および導
体を一体的に固定して、それらの長さ方向および半径方
向の相対的動きを完全に阻止するために、この複合架空
線全体がギャロッピングのような激しい振動を受けても
光ファイバケーブルの半径方向に衝撃的外力が加わるこ
とがない。さらにこの構成のため、周囲温度変化に基
づく架線弛度増減時の導体と光ファイバケーブルとの相
対的移動が抑止され、つまり両者が一体的に伸縮するの
で、光ファイバケーブルが局部的に大きな側圧を受けた
り、また小曲がりを生じたりすることがない。したがっ
てこれらの結果、光ファイバケーブルの伝送損失の増大
や破断の恐れが防止されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図はこの発明の各実施例を示す横断面
図、第5図ないし第7図は光ファイバケーブルに生起す
る熱応力緩和作用の理論的基礎を解析するために描いた
説明図である。 1……光ファイバケーブル、1A……光ファイバ素線、1B
……光ファイバユニット、2……芯材、3……パイプ
体、4……導体、5……応力緩和材。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パイプ体(3)の外側に裸金属撚線からな
    る導体(4)が密接状態に設けられ、前記パイプ体
    (3)内に複数本の光ファイバ素線(1A)または光ファ
    イバユニット(1B)を芯材(2)のまわりに撚合わせて
    なる光ファイバケーブル(1)が収容され、前記パイプ
    体(3)と光ファイバケーブル(1)との間に前記導体
    (4)の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材
    料からなる応力緩和材(5)が隙間なく存在せしめら
    れ、前記パイプ体(3)、導体(4)、応力緩和剤
    (5)および光ファイバケーブル(1)の四者が、長さ
    方向および半径方向のいずれにも相対的に動かないよう
    に一体化されていることを特徴とする光ファイバ複合架
    空線。
  2. 【請求項2】前記応力緩和材(5)が複数の層状に形成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の光ファイバ複合架空線。
JP60268898A 1985-11-29 1985-11-29 光フアイバ複合架空線 Expired - Lifetime JPH0731940B2 (ja)

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JPS62128405A JPS62128405A (ja) 1987-06-10
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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