JPS58214109A - 海底光フアイバケ−ブル - 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】 本発明は軽量で、かつ製造が容易な海底光フアイバケー
ブルに関するものである。

従来の海底光フアイバケーブルの構造を第１図に示す。

第１図において、１は中心支持体、２は光フアイバ心線
、８は押え巻きテープ、４は空隙、５は内層金属パイプ
、６は抗張力体、７は外層金属パイプ、８は外被である
。

他の海底光フアイバケーブルの構造例を第２図に示す。

第２図において、１は中心支持体、２は光フアイバ心線
、９は緩衝層、６は抗張力体、７は外層金属パイプ、８
は外被である。

第１図の海底光フアイバケーブルは、抗張力体の形成時
に製造機械から加わる側圧、ケーブル布設時に布設機械
から加わる側圧および布設後にケーブルに加わる水圧等
の外力から光フアイバ集合体、を貼設するため、光ファ
イバ心Ｗ＠２の集合体上に内層金属パイプ５を被覆して
いるが、内層金属パイプ５被覆時に金属テープの熔接を
行うので、溶接待の熱によって光フアイバ心線２および
押え巻きテープ８が熱変形して光損失が増加したり、金
属テープの熔接を高速で実施することが困難であるので
、製造速度の高速化が実現できないとい・う欠点があっ
た。

またこの欠点を解決するため、第２図に示すように、緩
衝層９の外周に直接抗張力体６を配置した後、金属パイ
プを圧着成形してケーブルを実現する方法も提案されて
いるが、このような構造では、抗張力体６の集合時、外
層金属パイプ７を抗張力体６上に圧着成形する際やケー
ブルに張力が加わった場合に、抗張力体６が緩衝層９に
食い込み、緩衝層９が変形したり、抗張力体６の相互位
置が崩れることにより、心線に曲りを発生させ、光損失
の増加や、ファイバの破断を生ずる等の欠点があった。

本発明はこれらの欠点を解決するため、光フアイバ心線
集合体上に、金属テープとプラスチックテープとを貼り
合わせたラミネートテープを縦添えした後、この上にプ
ラスチック被覆層を押出し被覆して海底光フアイバケー
ブル用コアを構成したもので、その目的は製造工程にお
ける光損失変化が生ぜず、かつ側圧荷重印加時における
耐圧かい特性が劣化しない海底光フナイパケーブルを高
速に製造することによって、特性が安定で、かつ経済的
な海底光ケーブルを実現することにある。

第８図は本発明の一実施例の断面図であって、１は中心
支持体、２は光フアイバ心線、８は押え巻きテープ、１
０は金属テープとプラスチックテープのラミネートテー
プ、１１はプラスチック被覆層、６は抗張力体、７は外
層金属１＜イブ、８は外被である。第８図に示すケーブ
ル構造では中心支持体１の周囲に光フアイバ心線２を撚
り合わせて集合した後、押え巻きテープ８を巻いて光７
アイパ心線集合体を形成する。さらに、光フアイバ心線
集合体上に、金属テープ１２とプラスチックテープ１８
とを貼り合わせて構成したラミネートテープ１０を縦添
えした後、その上にプラスチック被覆層１１を押し出し
被覆して、プラスチックテープ１８とプラスチック被ａ
［ｌ１１１とを溶着してしまう（第４図）。その後、プ
ラスチック被覆層１１上に抗張力体６を撚り合わせて集
合し、抗張力体６上に外層金属パイプ７を圧着成形する
ことによって、抗張力体６の撚り戻しや形崩れを防、ぐ
。さらに外層金属パイプ上に外被８を押し出し被覆する
。

第８図および第４図に示す実施例は、このような構造に
なっているので、以下に述べる効果が得られる。

（１）光フアイバ心線集合体上にラミネートテープ１０
を縦添えし、さらにプラスチック被覆ＦＷｊ１１を被覆
し°〔いるので、外層金属パイプ７の溶接時もしくは外
被８の被覆時に加わる熱がプラスチック被覆層１１によ
ってしゃ断され、光損失の変化が抑制される。

（１１）　　プラスチック被覆層１１の上に抗張力体６
を撚り合わせているので、抗張力体撚り合わせ時に光フ
アイバ心線２に加わる側圧がプラスチック被覆層１１に
よって吸収されるうえ、ケーブルに張力または圧かい力
を加えた時には、プラスチック被覆層１１が芯となって
抗張力体６を支持するので、張力または圧かい力印加時
の抗張力体６の形崩れを防ぐことができる。

（ｉｊｉ）　　ラミネートテープ１０の縦添えおよびプ
ラスチック被覆層１１の押出し被覆は一連の工程で実施
でき、しかも金属テープの溶接を行う場合よりも高速に
実施できるので、加工費の安価な経済的なケーブルが実
現できる。

（ＩＶ）　　光フアイバ心線集合体上に、金属テープ１
２とプラスチックテープ１８とを貼り合わせたラミネー
トテープ１０を縦添えした後に、プラスチック被覆層１
１を押出し被覆しているので、プラスチック被覆層１１
と押え巻きテープ８とが溶着せず、ケーブル補修時やケ
ーブル端末処理時に、光フアイバ心線集合体からプラス
チック被覆層１１を容易に除去することができる。

なお防水特性を向上するために、ラミネートテープ１０
内に収容した心線２の周囲または後述の第９図に示す本
発明の実施例の緩１Ｊ１ｏの中には、シェリー等を充て
んしてもよい。

またラミネートテープ１０およびプラスチック被覆層１
１には、（１）外層金属パイプ７の成形時もしくは外被
８の被覆時に加わる熱をしゃ断し得ること、（２）張力
または圧かい力印加時に加わる側圧を吸収し得ること、
が必要となる。さらに海底光フアイバケーブルは陸上で
製造された後、海紙に布設されるが、ｉｇ底における温
度鮒化（Ｍ大２０℃）によってケーブルが伸縮し、光損
失は変化する。この光損失変化をｏ、１　ｄＢ／−以下
とするためには、ケーブルの等側線膨張係数を５　Ｘ　
ｌ　Ｏ−’（１／”Ｃ）以下とする必要がある。すなわ
ちラミネートテープ１０およびプラスチック被ａ層１１
には、（８）ケーブルの等側線膨張係数を５　Ｘ　１０
−’　（ｉ／”ｃ）以下とするように構成されることが
必要となる。

外被８を被覆する工程において、光フアイバ心線集合体
に加わる温度変化の一例を第５図に示す。

外被被覆中に光フアイバ心線集合体の温度は最高１５０
°Ｃにまで達する。外層金属パイプ溶接時についても検
討した結果、外層金属パイプ成形時および外被被覆時の
光ファイバ心線集合体に加わる最高温度は１６０℃とな
ることを把握した。次にプラスチック被覆層１１とプラ
スチックテープλ工は抗張力体層の熱伝導率（０，７６
Ｊ／ｃｍ−ｓ　−ｋ　）、ｒｏはプラスチック被覆層の
内径（通常約Ｑ　渭ｍ　）、ｄはプラスチック被積層１
１とプラスチックテープ１８の２Ｉｆｊ部分の厚さ、ｔ
は抗張力体層の厚さく通常２〜δｍｍ　）、ΔＴは抗張
力体層における等価温度降下（０，２°Ｃ）、λＰはプ
ラスチック被積層およびプラスチックテープ１８の熱伝
導率（通常のプラスチックでは（２〜３　）　Ｘ　１０
−’　Ｊ／ｃｍ−Ｂ−ｋ）である。

ｄの許容最小厚さは、所要のΔＴｐを与えることによっ
て、式（１）から求まる。特にλＰ→小、ｔ→小の時に
ｄの許容最小厚さは小さな値をとる。

通常の邂線被櫨用プラスチックでは、λｐ−２ＸＩＯ＝
が最小であり、また通常の海底光フアイバケーブルでは
ｔ、　２１１１１が最小となる。したがってλｐ−２Ｘ
１０−”、ｔ−１鰭の時のΔＴｐとｄとの関係を求める
ことにより、ｄの最小値が求まる。

ΔＴＰとｄとの関係を第６図に示す。さらに製造工程中
における光７アイパ心線集合体の最高温度は、光ファイ
バ心巌の２次被覆材料が海底光ファイバケーブルｍ前工
程中に熱変形する温度（通常用いられる２次被情材料ナ
イロン１２の場合には約９０°Ｃ）以下とすればよい。

したがってプラスチック被覆層１１とプラスチックテー
プ１８の２層部分における温度降下は、光フアイバ心線
集合体に加わる最高温度１５０”Ｃと２次被覆材料が熱
変形する温度９０°Ｃとの差（６０°Ｃ）以上が必要と
なる。第６図より、プラスチック被積層１１とプラスチ
ックテープ１８の２層部分における温度降下を６０°Ｃ
以上とするためには、プラスチック被覆層１１とプラス
チックテープ１８の２層部分の厚さは、１鰭以上とする
必要があることがわかる。

次に海底光フアイバケーブルに側圧荷重Ｗが印加された
場合に生ずる光損失増Δαを第７図に、側圧荷重印加時
に光ファイバに加わる応力と、プラスチック被一層１１
とプラスチックテープ１８とから成る２層部分の厚さｄ
との関係を第８図に示す。なお第８図ではプラスチック
の縦弾性係数Ｅを２９ｋｐ／−としている。第７図およ
び第８図においてσ、はＷ印加時に光ファイバに加わる
応力である。第７図および第８図より、Ｗ印加時に生ず
る光損失増を０．１ｄＢ／Ｊｍ以下とするために、ｄは
１ｍ以上とする必要があることがわかるＯなお縦弾性係
数が２０１９／−以下の例として第８図にＢ　−５ｋｇ
／−の場合を示したが、プラスチック被覆層における緩
衝効果が小さくなるので、側圧荷重印加時の光損失増を
０．１ｄＢ／Ｊｍ以下に抑制するために必要なｄは５鰭
以上となってしまい、ケーブルの大口径化という欠点を
生ずる。したがってプラスチックテープ１８およびプラ
スチック被覆層１１には縦弾性係数２０に９／−以上を
有するプラスチックを用いる必要がある。

またケーブルの等価線膨張係数へは次式で与えられる。

上式で添字Ｔは中心抗張力線、ｉはｉ−ｆ、Ｓ。

ｎ、ｍ、ｐであり、ｆは光ファイバ、Ｓは光フアイバ心
線緩衝層、ｎは光ファイバ２次被ｄ層、ｍ　ハラミネー
トテーブ部の金属テープ、ｐはラミネートテープ部のプ
ラスチックテープおよびプラスチック被覆層を表わす。

Ａは各部の断面積、Ｅは各部の縦弾性係数、βは各部の
線膨張係数を示す。

通常の光フアイバ心線（ファイバ外径１２５μｍ１緩衝
層外径０．４　闘φ、心線外径Ｑ　、　９　ｍｍφ）を
集合し、さらにラミネートテープを縦添えし、さらにプ
ラスチック被覆層を被覆して得られるケーブルの等価線
膨張係数へを第６図に示す。なおプラスチックテープお
よびプラスチック被覆層の線膨張係数を８　Ｘ　１０”
”　（１／”Ｃ）としている。さらに温度変化に伴う光
損失変化Δαは、Δα−２，５Ｘ　１０’（βｕ（２０
−Δθン）２（石原：構造不完全性を有する光フアイバ
心線の低温特性、電子通信学会論文誌、Ｊ６４−Ｂｒ＆
１　、Ｐ７１４−７２０（１９８１））で与えられる。

ここでΔθは温度変化（°Ｃ）である。Δθ−−２０°
Ｃ（海底における温度変化幅）によって生ずる光損失変
化を０．１（１１３八以下とするためには、八＜５　Ｘ
ｌ０−’（１／”Ｃ）とする必要がある。したがって第
６図より、金属テープ厚１闘に選定した場合には、プラ
スチックテープおよびプラスチック被覆層の厚さを３．
９１１１以下とする必要があることがわかる。

なお金属テープの厚さは０．２羽〜１．０闘の厚さを選
定する必要がある。０．２鰭以下および１．０瓢以上の
金属テープを細径の円筒状に滑らかに縦添え成形するこ
とが困難であるためである。

またラミネートテープ部のプラスチックテープは、ラミ
ネートテープの縦添え成形性を考慮した場合、０．０５
〜０．５間厚とすることが望ましい。

以上の検討結果をまとめると、光フアイバ集合体に縦添
えするラミネートテープについては、金属テープの厚さ
を０．２〜１．ｇｍｇ、プラスチックテープの厚さを０
．０５〜０．５闘とし、プラスチックテープとプラスチ
ック被覆層とから成る層の厚さを１〜８．９１１１１（
すなわちプラスチック被覆層の厚さを０．５〜３，９５
ｍ）とし、さらにプラスチックテープおよびプラスチッ
ク被覆層の縦弾性係数を２０に９／−以上とする必要が
ある。

の密着力と・麺造時の光損失特性を測定した。第１表は
、光ファイバ心′ＩＮ集合体とプラスチック被覆層もし
くは内層金属パイプとの間、およびプラスチック被捲層
もしくは内層金属パイプと抗張力体との間の密着力を示
す。

前者については、１ｏｃｕ長の試料の光フアイバ集合体
をチャックで固定した後、プラスチック被覆層もしくは
内層金属パイプに引張り力を加え、光フアイバ集合体か
らプラスチック被ａＶＡ４もしくは内層金属パイプが引
き抜かれた時の力を密着力とした。

第　　１　　表 第１表に示すように、従来のケーブルでは密着力が零で
あり、光フアイバ集合体と内層銅パイプとは互いに独立
に動くが、本発明の実施例では、約１５に９の引張り力
を加えるまでは光７アイパ集合体トフラスチック被覆層
とは一体になっている。

なおプラスチック被覆層もしくは内層金属パイプと抗張
力体との間の密着力は、両者ともｆ１ｋｇ／１０ｃｍで
あり、本発明の実施例でも従来のケーブルと同等の密着
力が得られる。

第１０図は本発明の実施例（第９図）に従ってＷ造した
ケーブルの製造工程における光損失変化を示す。光フア
イバ心線集合体とケーブル間の密着力が大きいにもかか
わらず、製造工程で光損失は夏化しない。

第１１図は４Ｂｃｔｎ長のケーブルに側圧壱Ｉ重を加え
た時の光損失変化を示すが、釣１０トンの荷重を加える
まで光損失は貧化しない。

以上説明したように、本発明の海底光フアイバケーブル
は、光フアイバ心線集合体上にラミネートテープを縦添
えし、さらにプラスチック被覆層・を被衝した後、この
上に抗張力体を撚り合わせた構造としているので、ケー
ブルに張力を加えても光フアイバ心線とケーブルとが一
体となって伸びるうえ、ケーブルに圧かい力を加えても
プラスチック被覆層が抗張力体を支持するので、抗張力
体の形崩れを防ぐことができ、しかも製造工程における
光損失の変化や光ファイバの局所的な伸びが生じず、し
かも経済的な海底光フアイバケーブルを実現できるとい
う利点がある。またラミネートテープを縦添えしている
ので、プラスチック被覆層と光フアイバ心線集合体とを
容易に分離でき、ケーブルの接続作業の簡易化分図るこ
とができる利点もある。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は従来の海底光フアイバケーブルの
断面図、 第８図は本発明の一実施例の断面図、 第４図は第３図の一部分の拡大図、 第５図は外被被覆工程において光フアイバ心線集合体に
加わる温度変化の一例を示す図、電層とから成る２　Ｉ
ｖ１部分の厚さと等側線膨張係数および温度降下の関係
を示す図、 第７図は側圧荷重印加時の光損失増を示す図、第８図は
側圧荷重印加時に光ファイバに加わる応力とプラスチッ
ク被覆層とプラスチックテープの２層部分の厚さとの関
係を示す図、 第９図は本発明の他の実施例の断面図、第１０図は第９
図に示す実施例のケーブルを製造する際に生ずる光損失
の変化を示す図、第１１図は第９図に示す実施例のケー
ブルに側圧に重を加えた時の光損失変化を示す図である
。 １・・・中心支持体、２・・・光フアイバ心線、８・・
・押え巻きテープ、４・・・空隙、５・・・内層金属パ
イプ、６・・・抗張力体、７・・・外層金属パイプ、８
・・・外被、９・・・緩衝層、１０・・・ラミネートテ
ープ、１１・・・プラスデック被擁層、１２・・・金属
テープ、１３・・・プラスチックテープ。 第８図 第４ト：１ 第５図 ｋｈ１多族′柁１０Ｐ４ｑｌｌさｄ−廟）第７図 第８図 ｄ　（ｍｔｎ） 第９図 第１Ｏ図 第１１図 オイ重、（トンシ４≠３ｃｍ） 第１頁の続き ０発　明　者　母木端 １０号日本大洋海底電線株式会社 内 １０号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ　中心に中心支持体を有し、その外周に配置された光
   フアイバ心線集合体上に、金属テープとプラスチックテ
   ープとを貼り合わせて成るラミネートテープとプラスチ
   ック被覆層とを順次被覆し、その外周に配置された抗張
   力体の上に、金属パイプを圧着成形して構成されること
   を特徴とする海底光フアイバケープ°“ル