JPS62128405A - 光フアイバ複合架空線 - 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） 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、架空電線の機能と元ファイバによ
る情報伝送機能の両機能を持たせた元ファイバ複合架空
線に関するものである。

（従来の技術） 従来、元ファイバ複合架空線として、光ファイバ伝送線
ヲノクイプ内に収容し、その７４’イブの外周に鋼線、
アルミ１１１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、元ファイバ伝送線
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、その架線作業全容易ならし
める等のそれなりの利点金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シ過大な電流が
流れて大幅な温度変化が生じたときには、元ファイバ伝
送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中心線
が破断するものでおる。

第二には、温度変化の繰シ返しによって光ファイバ伝送
線の一部に局部的な曲がシ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送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
まシ、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、元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、柱々に
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亙って一様で
はなくなり、平均よシ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シ返しの弛
度変動によってやがて曲率の大きい局部的な曲がシに発
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、
また局部的な曲がシは元ファイバ伝送線の伝送特性を著
しく阻害することに勿論のこと、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、パイプと元ファイバ伝
送線との間隙が高粘性コンノ臂つ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
ばギヤ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ｆ
ｃｂする恐れが生じる。

（発明の目的） この発明は、元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、これを収容したノ母イブ体と、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シ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、・母イブ体、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） ＡＩパイプ体光ファイバケーブル間の隙間が応力緩和材
により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／４イブ体と元ファイバ
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シ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、元ファイバケーブルに生起する
熱厄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体Ｉが管状体■によって同
軸的におおわれ、それら両者が全長ノにわ文って互いに
固着している複合線ＯＫ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
ついて線条体Ｉに生起する応力を考察してみよう。

（リ　線条体！および管状体■の断面積、弾性係数、線
膨張係数をそれぞれＡｌ　　ｅ　Ａｍ　　；　Ｅｌ　　
＊Ｅｚ　；α１　、α２　（α２〉αＬとする）とする
。

この複合線Ｃに張力Ｔがかかりて、伸びδが生じ九とす
れば。

いま線条体■だけでこの張力Ｔに対抗させることとし、
δｌの伸びが生じ九とすれば、（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なる。

また線条体■にかかる応力σは伸びの値にＹｊｌを掛け
て算出されるから、線条体■単独のときの前記の比だけ
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Ｅ０を求める。

いまこの複合線自体の総合的な弾性係数を町として式（
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Ａｉ１弾性係数Ｅ、の３層の複合線の総合
的な弾性係数Ｅｅは （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■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応力を生ずる。

いま仮にα３〉αｌとすれば、線条体Ｉは単独で自由に
伸びる状態よシも管状体■によってさらに伸ばされよう
として引張応力がかかシ、管状体■は同じく単独で自由
に伸びる状態よシも線条体■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６ｘとすれば、 し九がってこの力ＸＫよって線条体■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。全算出しておく。　　。

管状体■の実際の伸び率、りまシ線条体■によって妨害
され減少した結果の伸び率は α雪Δ１−− ＡＩＥ雪 ＡｒＥｔ（α２−αＩ）Ａｔ ＝α２Δ１−□ Ａｌ　ｇ１＋Ａ、Ｅ。

となる。この式のＡｔ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■
はこれに密着添設される管状体■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■、管状体■が同軸的
に密着形成された複合管状体Ｃ５を考え、管状体■の断
面積、弾性係数、線膨張係数をそれぞれＡ３　ｓ　ａｓ
　ｓα３とする。

さてこの複合管状体Ｃ５の弾性係数をＥ、線膨張係数を
αとすれば、これらは止揚の（５）式、α０式における
撚数ＩＸｔ−同３に誼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Ｃｔを第７図に示されるよう
に線条体■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■に生起する熱応力σは、（
９）式のＥｌｓα３およびＡ、の代わシに、それぞれ（
１２１式、（６）式のＥ、αおよび（Ａｚ＋Ａｓ）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（２）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、 ・・・αゆ α◆式のσ、−σの正、負は開式の分子、Ａ２　Ａｓ　
Ｅ２　Ｅｓ　（α２−αｓ　）−Ａｔ　Ａｓ　Ｅｘ　Ｅ
ｓ　（αｓ−αりの正、負によってきまる。この式はＡ
Ｉ　　＊　Ａ２　　ｓＡ３　　：　Ｅｌ　ｐ　Ｊ　　＠
　Ｅ３　：α！　、α２　Ｉα３などの値によって種々
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、α２〉αｓのような線膨張係数α
ｓｔ”持つ材料を管状体■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（筐たはＩＭ）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シ周囲温度が
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■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、複数本の元ファイバ素線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、この元ファイバケーブル１が／？イブ体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。

ノ４イブ体３の内側には、その内周部に接触して導体４
の線膨張係数よシ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とノ臂イグ体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を存在せしめ次
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元ファイバ素線１Ａを芯材２Ａｉ
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エニットＩＢの複数本全中心の芯材
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と元ファイバケー
ブル１との間に応力緩和部材５Ｂ、５Ｃが設けられてお
シ、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
施例における元ファイバユニットＩＢにもう１層の応力
緩和充填材５Ｄが加わったものでおる。

なお応力緩和材５は、テープ状に加工され念材料の巻き
重ね体や押出し成形体全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シも小さい線
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埋めてこれら両者および
導体金一体的に固定して、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
空線全体がギヤロッピングのような激しい振動を受けて
も元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、つまシ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、また小開がりを生じたシすることがない。したが
ってこれらの結果、元ファイバケーブルの伝送損失の増
大中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図は元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・・・元ファイバケーブル、１Ａ・・・ｉ７アイバ素
線、ＩＢ・・・光ファイバユニット、２・・・芯材、３
・・・パイプ体、４・・・導体、５・・・応力緩和層。 第　１　図 第　２図 第　３　区 第　７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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）、応力緩和材（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、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。