WO2017033494A1 - ケーブル及び光ファイバへの初期引張歪の導入方法 - Google Patents

ケーブル及び光ファイバへの初期引張歪の導入方法 Download PDF

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cable
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spool
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伸介 山崎
康幸 甲斐
順一 衣袋
倉又　悟
博希 杉山
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新日鉄住金エンジニアリング株式会社
東京製綱株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a cable that can be suitably used, for example, as a structural cable in which both ends are separately fixed to a structure or a foundation.
  • a cable including a cable main body constituted by a plurality of wires bundled together is known.
  • a fiber built-in line in which an optical fiber extending in the cable length direction is protected by a protective tube is included as at least one of a plurality of wires provided in the cable. There is something.
  • the conventional cable has room for improvement in improving the strain detection capability and accuracy when using an optical fiber for strain detection.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to improve the strain detection capability and accuracy of an optical fiber.
  • the cable according to the present invention includes a cable body composed of a plurality of wires bundled together, and a pair of sockets to which both ends of the cable body are separately fixed, and the plurality of wires At least one of them is a cable having a fiber built-in line in which an optical fiber extending in the cable length direction is protected by a protective tube, and the optical fiber extends along the cable length direction from the protective tube.
  • Each of the pair of sockets is provided with a tensile strain applying portion that grips the optical fiber and applies an initial tensile strain to the optical fiber.
  • the tensile strain applying unit can grip the optical fiber and apply the initial tensile strain to the optical fiber. Therefore, the optical fiber can be expanded and contracted integrally with the cable body when tension is applied to the cable body. Thereby, the optical fiber can be accurately distorted based on the tension applied to the cable body. Moreover, if the holding
  • the tensile strain applying unit may include a spool unit that grips the optical fiber by winding the optical fiber around an outer peripheral surface.
  • the optical fiber by winding the optical fiber around the spool portion, the optical fiber can be easily gripped by the frictional force generated between the outer peripheral surface of the spool portion and the optical fiber. Furthermore, the frictional force generated between the outer peripheral surface of the spool portion and the optical fiber can be easily adjusted by changing the number of times the optical fiber is wound around the spool portion. In addition, by grasping the optical fiber wound around the spool portion from the spool portion, it is possible to easily release the optical fiber.
  • the tensile strain applying section may include a fixing unit that fixes the optical fiber to the spool section, and an outer peripheral surface of the spool section may be formed on a circumferential surface on which the optical fiber can slide in the circumferential direction. .
  • the spool portion may be formed so as to be rotatable in the circumferential direction, and may include a rotation regulating means for regulating rotational movement in the circumferential direction.
  • the initial tensile strain can be introduced into the optical fiber by rotating the spool portion.
  • the initial tensile strain after the initial tensile strain is introduced, by restricting the rotational movement of the spool portion by the rotation restricting means, it is possible to suppress the influence of the rotation of the spool portion and maintain the state in which the initial tensile strain is introduced into the optical fiber. .
  • It may further include a filler that is filled in the socket and fixes the end portions of the plurality of wires to the socket, and the tensile strain imparting portion may be held by the socket via the filler.
  • the method for introducing an initial tensile strain into an optical fiber is a method for introducing an initial tensile strain into an optical fiber in the cable as described above, wherein the optical fiber inserted through the protective tube is pulled into the tensile fiber. It is characterized in that an initial tensile strain is imparted by being gripped by a strain imparting portion.
  • the tensile strain applying unit grips the optical fiber and applies an initial tensile strain to the optical fiber, so that when the tension is applied to the cable main body, the optical fiber is connected to the cable main body.
  • the optical fiber can be expanded and contracted integrally, and the optical fiber can be accurately distorted based on the tension applied to the cable body.
  • an optical fiber can be extracted from a protective tube and can be removed from a cable. Thereby, when the optical fiber is damaged, the optical fiber can be easily replaced.
  • the optical fiber when the optical fiber is wound around the spool portion, the optical fiber can be easily gripped by the frictional force generated between the outer peripheral surface of the spool portion and the optical fiber. Therefore, in the case of a cable that has a fixing means for fixing the optical fiber in addition to the spool, the fixing force that acts on the optical fiber from the fixing means can be kept low. As a result, when tension is applied to the cable body, it is possible to reduce the stress generated in the fixed portion of the optical fiber fixed to the fixing means, and to cause fatigue failure or brittle failure in the fixed portion. Can be difficult. In addition, by grasping the optical fiber wound around the spool portion from the spool portion, it is possible to easily release the optical fiber. Thereby, when the optical fiber is damaged, the optical fiber can be easily replaced.
  • the frictional force between the spool portion and the optical fiber wound around the spool portion is along the circumferential direction. Gradually increase. Accordingly, the frictional force gradually decreases in the portion where the optical fiber is drawn out from the spool portion, and therefore slip occurs between the spool portion and the optical fiber in the portion where the frictional force is reduced. In this way, when a tensile force is applied to the optical fiber, local stress is less likely to occur in the optical fiber. As a result, the optical fiber can be prevented from being damaged or cut.
  • the initial tensile strain can be introduced into the optical fiber by rotating the spool portion.
  • the state in which the initial tensile strain is introduced into the optical fiber can be maintained by restricting the rotational movement of the spool portion by the rotation restricting means. As a result, it is possible to easily introduce and adjust the initial tensile strain into the optical fiber.
  • the tensile strain imparting part when a tension is applied to the cable body, the tensile strain imparting part is displaced together with the end part of the cable body together with the filler. Thereby, it can suppress that elements other than the tension fluctuation
  • the optical fiber is used. It is possible to easily introduce the initial tensile strain into the. Therefore, it is possible to improve the workability when installing the cable and exchanging the optical fiber, and the workability of calibration for detecting the cable tension and the like.
  • FIG. 1 It is the schematic of a structure provided with the cable which concerns on embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the cable shown in FIG. It is a cross-sectional view of the cable shown in FIG. It is a perspective view of the edge part of the cable shown in FIG.
  • the cable 10 is used for the structure 1, and both ends of the cable 10 are fixed to the structure or the foundation separately.
  • the cable 10 anchors a floating body 2 (in the illustrated example, a water power generation device) as a structure to a water bottom (not shown) as a foundation.
  • the cable 10 has one end fixed to the floating body 2 and the other end fixed to the water bottom.
  • a tension acts on the cable 10 when the floating body 2 is displaced on the water, and the floating body 2 as a structure and the water bottom as a foundation are relatively displaced.
  • the cable 10 includes a cable body 11, a pair of sockets 12, and a filler 13.
  • the cable body 11 is composed of a plurality of wires 14 bundled together.
  • the outer diameters of the plurality of wires 14 are equal to each other.
  • the cable main body 11 is an aggregate (strand) made up of these multiple wires 14.
  • a parallel wire strand (PWS: Parallel Wire Strand) type is adopted as the cable body 11.
  • the cable body 11 includes a steel wire 15 and a fiber built-in wire 16 as a plurality of wires 14.
  • a fiber built-in line 16 is provided.
  • the fiber built-in line 16 is disposed on the central axis of the cable body 11 and extends straight along the cable length direction D (see FIG. 2) which is the direction of the central axis.
  • the steel wire 15 is an elongated wire having a circular cross-sectional shape.
  • a galvanized steel wire 15 which is a steel material whose outer peripheral surface is covered with zinc (Zn) can be employed.
  • the fiber built-in line 16 includes an optical fiber 17 (optical transmission line) extending in the cable length direction D and a protective tube 18.
  • the optical fiber 17 is inserted into the protective tube 18.
  • the optical fiber 17 is formed by coating a fiber body having a core and a clad with a peritoneum.
  • the protective tube 18 forms an outer shell of the fiber built-in line 16 and protects the optical fiber 17 inserted therein.
  • a central portion located between both ends in the cable length direction D is covered with a cylindrical covering layer 24.
  • a plurality of wires 14 are bundled substantially in parallel.
  • both ends of the cable body 11 in the cable length direction D are exposed from the coating layer 24. At both ends, the plurality of wires 14 are untwisted.
  • the socket 12 is fixed (fixed) to the above-described structure or foundation separately.
  • a pin fixing method, a method using a support pressure, or the like can be employed.
  • both ends of the cable body 11 are inserted separately.
  • end portions of the plurality of wires 14 that have been untwisted are disposed.
  • the filler 13 fixes the end of the cable body 11 and the socket 12 together.
  • the filling material 13 is filled in the socket 12.
  • the filling material 13 is filled in a space located inside the cable length direction D from the fixing plate 25 in the socket 12.
  • the filler 13 is formed, for example, by casting an alloy or a synthetic resin.
  • the tube end portion of the protective tube 18 is fixed to the filler 13 in the fiber built-in wire 16.
  • a fixing plate 25 is provided so as to cover the filler 13 from the outside in the cable length direction D.
  • the fixing plate 25 can be formed of a metal material, a resin material, a rubber material, or the like.
  • the fixing plate 25 is formed in a disc shape, and is provided in a state where an edge is cut from the inner peripheral surface of the socket 12. That is, the force applied to the fixing plate 25 in the cable length direction D is directly transmitted to the filler 13 and is transmitted to the socket 12 via the filler 13.
  • the optical fiber 17 is exposed from the end portion 26 of the protective tube 18 that is fixed to the filler 13 and exposed outward from the fixing plate 25.
  • the end portion 26 is fixed to the fixing plate 25.
  • the optical fiber 17 exposed from the end portion 26 of the protective tube 18 passes through an opening 27 (see FIG. 4) in the end portion 26 and is outside the cable length direction D in the socket 12. Protrudes toward.
  • the inner diameter of the opening 27 is larger than the outer diameter of the optical fiber 17, and the optical fiber 17 is movable along the axial direction with respect to the fixing plate 25.
  • the optical fiber 17 protruding from the fixing plate 25 to the outside in the cable length direction D is wound around the spool 30 (tensile strain applying portion) and then led out in an arbitrary direction.
  • the spool 30 includes a disk-shaped spool body 31 (spool portion) and a base portion 32 that rotatably supports the spool body 31.
  • the outer peripheral surface of the spool body 31 is formed as a circumferential surface on which the optical fiber 17 can slide in the circumferential direction.
  • the optical fiber 17 is wound around the groove 31 m formed on the outer peripheral surface of the spool body 31.
  • the spool main body 31 is arranged so that one point 31 s in the circumferential direction of the outer peripheral portion intersects (circumscribes) the extension line of the opening 27. That is, the optical fiber 17 protruding through the opening 27 is wound around the spool body 31 from the tangential direction.
  • the spool body 31 can be restricted in rotation by an appropriate rotation restricting means (not shown).
  • the optical fiber 17 is fixed to such a spool main body 31 by a frictional force generated between the groove 31m and a fixing means (not shown) that fixes the optical fiber 17 to the spool main body 31.
  • a frictional force generated between the groove 31m and a fixing means (not shown) that fixes the optical fiber 17 to the spool main body 31.
  • the optical fiber 17 is applied to the spool body 31 a plurality of times (for example, twice or three times). It may be wound. Further, if a sufficient frictional force can be ensured, the optical fiber 17 may be hooked on the spool body 31 and wound around the spool body 31 about 1 ⁇ 2 round.
  • fixing means a friction plate that generates friction between the groove 31m and the optical fiber 17, an adhesive tape that fixes the optical fiber 17 to the spool body 31, an adhesive, or the like can be used.
  • These fixing means are preferably attached to the spool body 31 with a removable strength so that the optical fiber 17 can be easily released from the spool body 31 when the optical fiber 17 is replaced.
  • One end 32 a of the base 32 is fixed to the fixing plate 25.
  • the spool 30 is held by the socket 12 via the fixing plate 25 and the filler 13, and behaves integrally with the filler 13 when the cable body 11 expands and contracts.
  • a measuring device (not shown) is connected to the end of the optical fiber 17 to detect a change in distortion of the optical fiber 17 due to expansion and contraction of the cable main body 11. Measured for tension applied to.
  • the measurement apparatus for example, a configuration is adopted in which the strain distribution of the optical fiber 17 is detected by making the light incident on the optical fiber 17 and detecting the reflected light, and the tension acting on the cable body 11 is detected from the strain distribution. Can be adopted. In such an optical fiber 17 for strain measurement, since an initial tensile strain equal to or greater than the tensile strain to be measured is given, the strain can be measured with high accuracy.
  • the cable 10 is provided with an optical fiber for temperature measurement (not shown) separately from the optical fiber 17. Since strain detection in the optical fiber 17 has temperature dependence, an optical fiber of the same type as the strain detection optical fiber 17 is provided for temperature measurement, and the temperature is compensated by this optical fiber to ensure accuracy. In addition, in the optical fiber for temperature measurement, the temperature can be measured with high accuracy by slackening without applying tension so that the tension fluctuation of the cable 10 does not act.
  • the optical fiber 17 is detachable from the protective tube 18 along the cable length direction D and protrudes outward from the socket 12.
  • a spool 30 is provided for gripping the optical fiber 17 and applying an initial tensile strain to the optical fiber 17.
  • the optical fiber 17 is held by the spool 30 in a state where a predetermined initial tensile strain is introduced, so that the optical fiber 17 can be expanded and contracted integrally with the cable body 11 when a tension is applied to the cable body 11. it can.
  • the optical fiber 17 can be accurately distorted based on the tension applied to the cable body 11. Therefore, the tension applied to the cable body 11 can be measured with high accuracy from the change in strain of the optical fiber 17.
  • the optical fiber 17 in the spool 30 is released, the optical fiber 17 can be extracted from the protective tube 18 and removed from the cable 10. As a result, when the optical fiber 17 is damaged, the optical fiber 17 can be easily replaced.
  • the spool 30 includes a spool main body 31 that holds the optical fiber 17 by winding the optical fiber 17 around the groove 31m.
  • the optical fiber 17 can be easily gripped by the frictional force generated between the groove 31 m of the spool body 31 and the optical fiber 17. Therefore, in the case of the cable 10 including the fixing means for fixing the optical fiber 17 in addition to the spool body 31 as in the present embodiment, the fixing force that acts on the optical fiber 17 from the fixing means can be kept low. The As a result, when tension is applied to the cable body 11, it is possible to reduce the stress generated in the fixed portion of the optical fiber 17 that is fixed to the fixing means, and fatigue fracture or brittle fracture in the fixed portion.
  • the optical fiber 17 wound around the spool body 31 is unwound from the spool body 31 so that the gripping of the optical fiber 17 can be easily released. Therefore, when the optical fiber 17 is damaged, the optical fiber 17 can be easily replaced.
  • the groove 31m of the spool body 31 is formed on a circumferential surface on which the optical fiber 17 can slide in the circumferential direction. Since the groove portion 31m of the spool body 31 is a circumferential surface, in the optical fiber 17 wound around the spool body 31 from the tangential direction, the frictional force generated between the spool body 31 and the spool body 31 is surrounded from the contact position. It gradually increases along the direction. Therefore, when a tensile force is applied to the optical fiber 17, local stress is hardly generated in the optical fiber 17. As a result, the optical fiber 17 can be prevented from being damaged or cut.
  • the spool body 31 is formed so as to be rotatable in the circumferential direction, and is provided with a rotation regulating means for regulating rotational movement in the circumferential direction.
  • the initial tensile strain can be introduced into the optical fiber 17 by rotating the spool body 31.
  • the state in which the initial tensile strain is introduced into the optical fiber 17 can be maintained by restricting the rotational movement of the spool body 31 by the rotation restricting means. As a result, it is possible to easily introduce and adjust the initial tensile strain into the optical fiber 17.
  • the spool 30 is held by the socket 12 via the filler 13. Thereby, when tension is applied to the cable main body 11, the spool 30 is displaced together with the end of the cable main body 11 together with the filler 13. On the other hand, when the spool 30 is directly held by the socket 12, the displacement of the spool 30 is restricted by the socket 12 even when tension is applied to the cable body 11. In addition to fluctuations in the tension of the cable body 11, tension fluctuations due to relative displacement with the spool 30 occur. In this way, by directly holding the spool 30 not on the socket 12 but on the filler 13, it is possible to prevent the optical fiber 17 from being subjected to elements other than the tension fluctuation of the cable body 11. As a result, the tension applied to the cable body 11 can be measured with high accuracy from the distortion of the optical fiber 17.
  • the initial tensile strain is applied by gripping the optical fiber 17 inserted through the protective tube 18 with the spool 30.
  • one of the plurality of wires 14 is the fiber built-in wire 16, but the present invention is not limited to this.
  • two or more of the plurality of wires 14 may be fiber built-in wires 16.
  • a plurality of optical fibers may be inserted into the fiber built-in line 16, or the plurality of optical fibers may be optical fibers that detect two or more types of information different from each other.
  • one may be a temperature measuring optical fiber and the other may be a strain measuring optical fiber.
  • a plurality of optical fibers may be wound around one spool 30, or each spool 30 may be provided and wound.
  • ⁇ Fixing plate 25 may not be provided.
  • the spool 30 can be directly connected to the filler 13.
  • the measurement device may be configured to detect two or more different types of information. For example, it may be configured to be able to measure both temperature and strain information.
  • the arrangement of the optical fiber 17 in the cable body 11 is not limited to the arrangement of the optical fibers 17 in a concentric circle as shown in the above embodiment, and it is sufficient that at least one optical fiber 17 is provided in the cable 10. Further, the configuration of the optical fiber 17, the fiber built-in line 16, and the like, the principle of the measurement method, and the like are not limited to those exemplified in the above description, and various types can be applied.
  • the structure of the cable 10 is not limited to the parallel wire strand described in the above embodiment.
  • the steel wire 15 and the fiber built-in wire 16 constituting the cable body 11 may be twisted together.
  • a multi-strand structure that is, a cable main body 11 as shown in the embodiment, a plurality of cable main bodies 11 in which steel wires 15 and fiber-incorporated wires 16 are twisted are further converged to form a single cord shape
  • the structure may be as follows.
  • the optical fiber 17 is simply inserted into the protective tube 18 and can be replaced.
  • a fixing agent for example, a resin material
  • the optical fiber 17 is gripped by the spool 30 and initial strain is introduced, a fixing agent (for example, a resin material) is filled between the optical fiber 17 and the protective tube 18, and the optical fiber 17 is placed in the protective tube 18.
  • a fixing agent for example, a resin material
  • the present invention is not limited to the cable 10 used for mooring the floating body 2.
  • it may be a cable 10 for a suspension structure used for a suspended roof structure in a building structure, and can also be applied to a cable 10 used for a bridge such as a cable-stayed bridge or a suspension bridge.
  • bridges include those built on rivers, straits, roads, and the like.

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Abstract

ケーブル（１０）は、一体に束ねられた複数本の線材（１４）により構成されるケーブル本体（１１）と、ケーブル本体（１１）の両端部が各別に固定された一対のソケット（１２）と、を備え、複数本の線材（１４）のうちの少なくとも一本は、ケーブル長さ方向（Ｄ）に延びる光ファイバ（１７）が保護管（１８）により保護されてなるファイバ内蔵線（１６）とされたケーブル（１０）であって、光ファイバ（１７）は、保護管（１８）からケーブル長さ方向（Ｄ）に沿ってソケット（１２）よりも外側に向けて突出し、一対のソケット（１２）にはそれぞれ、光ファイバ（１７）を着脱可能に把持して光ファイバ（１７）に初期引張歪を付与するスプール（３０）が設けられている。

Description

ケーブル及び光ファイバへの初期引張歪の導入方法
　本発明は、例えば、両端が構造体または基礎に各別に固定される構造用ケーブルとして好適に用いることができるケーブルに関する。
　本願は、２０１５年０８月２７日に、日本に出願された特願２０１５－１６８２６８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、一体に束ねられた複数本の線材により構成されるケーブル本体を備えたケーブルが知られている。
　下記特許文献１に記載されているような、ケーブル長さ方向に延びる光ファイバが保護管により保護されてなるファイバ内蔵線を、上記ケーブルに備えた複数本の線材のうちの少なくとも一本として含むものがある。
特開２００７－２９７７７７号公報
　しかしながら、前記従来のケーブルでは、光ファイバを歪検知に用いるときに、歪検知能力、精度を高めることについて改善の余地がある。
　本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、光ファイバの歪検知能力、精度を高めることを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
　本発明に係るケーブルは、一体に束ねられた複数本の線材により構成されるケーブル本体と、前記ケーブル本体の両端部が各別に固定された一対のソケットと、を備え、前記複数本の線材のうちの少なくとも一本は、ケーブル長さ方向に延びる光ファイバが保護管により保護されてなるファイバ内蔵線とされたケーブルであって、前記光ファイバは、前記保護管からケーブル長さ方向に沿って前記ソケットよりも外側に向けて突出し、前記一対のソケットにはそれぞれ、前記光ファイバを把持して前記光ファイバに初期引張歪を付与する引張歪付与部が設けられていることを特徴とする。
　この場合、引張歪付与部が光ファイバを把持して光ファイバに初期引張歪を付与することができる。したがって、ケーブル本体に張力が加えられたときに、光ファイバをケーブル本体と一体に伸縮させることができる。これにより、光ファイバを、ケーブル本体に加えられた張力に基づいて精度良くひずませることができる。
　また、引張歪付与部における光ファイバの把持を解除すれば、光ファイバを保護管から抜き出し、ケーブルから取り外すことができる。
　前記引張歪付与部は、外周面に前記光ファイバが巻回されることで前記光ファイバを把持するスプール部を備えていてもよい。
　この場合、光ファイバをスプール部に巻回させることにより、スプール部の外周面と光ファイバとの間に生じる摩擦力により、光ファイバを容易に把持することができる。さらに、光ファイバをスプール部に巻回させる回数を変えることで、スプール部の外周面と光ファイバとの間に生じる摩擦力を容易に調整することができる。また、スプール部に巻回した光ファイバを、スプール部から解くことで、光ファイバの把持を容易に解除することができる。
　前記引張歪付与部は、前記光ファイバを前記スプール部に固定する固定手段を備え、前記スプール部の外周面は、前記光ファイバが周方向に滑動可能な円周面に形成されていてもよい。
　この場合、スプール部の外周面が円周面であることで、スプール部に巻き回される光ファイバにおいては、スプール部との間に生じる摩擦力が、周方向に沿って漸次増大する。したがって、光ファイバに引張方向の力が作用した場合に、光ファイバに局所的な応力が生じにくくなる。
　前記スプール部は、周方向に回転可能に形成されるとともに、周方向への回転移動を規制する回転規制手段を備えていてもよい。
　この場合、スプール部を回転させることで、光ファイバに初期引張歪を導入することができる。また、初期引張歪の導入後には、回転規制手段によりスプール部の回転移動を規制することで、スプール部の回転による影響を抑えて光ファイバに初期引張歪を導入した状態を維持することができる。
　前記ソケット内に充填されて前記複数本の線材の端部を前記ソケットに固着する充填材をさらに備え、前記引張歪付与部は、前記充填材を介して前記ソケットに保持されていてもよい。
　この場合、ケーブル本体に張力が加えられたときに、引張歪付与部は、充填材とともにケーブル本体の端部と一体に変位する。これに対し、引張歪付与部をソケットに直接、保持させた場合には、ケーブル本体に張力が加えられたときに、引張歪付与部の変位がソケットにより規制される。したがって、光ファイバには、ケーブル本体の張力変動に加えて、引張歪付与部との相対変位による張力変動が生じる。このように、引張歪付与部をソケットではなく充填材に直接、保持させることで、光ファイバに、ケーブル本体の張力変動以外の要素が加わるのを抑えることができケーブル張力検知精度が向上する。
　本発明に係る光ファイバへの初期引張歪の導入方法は、上記したようなケーブルにおいて、光ファイバへ初期引張歪を導入する方法であって、前記保護管に挿通された前記光ファイバを前記引張歪付与部で把持して初期引張歪を付与することを特徴とする。
　この場合、ケーブルの設置作業、あるいは設置したケーブルにおける光ファイバの交換作業の際に、光ファイバへの初期引張歪の導入を容易に行うことができる。
　請求項１に係るケーブルによれば、引張歪付与部が光ファイバを把持して光ファイバに初期引張歪を付与することで、ケーブル本体に張力が加えられたときに、光ファイバをケーブル本体と一体に伸縮させ、光ファイバを、ケーブル本体に加えられた張力に基づいて精度良くひずませることができる。
　また、引張歪付与部における光ファイバの把持を解除すれば、光ファイバを保護管から抜き出してケーブルから取り外すことができる。これにより、光ファイバが損傷等した場合に、光ファイバを簡便に交換することができる。
　請求項２に係るケーブルによれば、光ファイバをスプール部に巻回させることにより、スプール部の外周面と光ファイバとの間に生じる摩擦力により、光ファイバを容易に把持することができる。したがって、スプール部の他に、光ファイバを固定する固定手段を備えるケーブルの場合には、固定手段から光ファイバに作用させる定着力を低く抑えることができます。これにより、ケーブル本体に張力が加えられたときに、光ファイバのうち、固定手段に固定された固定部分に生じる応力を小さくすることが可能になり、固定部分での疲労破壊や脆性破壊をさせ難くすることができる。
　また、スプール部に巻回した光ファイバを、スプール部から解くことで、光ファイバの把持を容易に解除することができる。これにより、光ファイバが損傷等した場合に、光ファイバを簡便に交換することができる。
　請求項３に係るケーブルによれば、スプール部の外周面が円周面であることで、スプール部に巻き回される光ファイバには、スプール部との間の摩擦力が、周方向に沿って漸次増大する。したがって、光ファイバがスプール部から繰り出される部分においては、摩擦力が徐々に減少するため、摩擦力が小さくなった部分ではスプール部と光ファイバとの間で滑りが生じる。このようにして、光ファイバに引張方向の力が作用した場合に、光ファイバに局所的な応力が生じにくくなる。その結果、光ファイバが損傷したり切断するのを抑えることができる。
　請求項４に係るケーブルによれば、スプール部を回転させることで、光ファイバに初期引張歪を導入することができる。また、初期引張歪の導入後には、回転規制手段によりスプール部の回転移動を規制することで、光ファイバに初期引張歪を導入した状態を維持することができる。その結果、光ファイバへの初期引張歪の導入および調整作業を容易に行うことができる。
　請求項５に係るケーブルによれば、ケーブル本体に張力が加えられたときに、引張歪付与部は、充填材とともにケーブル本体の端部と一体に変位する。これにより、光ファイバに、ケーブル本体の張力変動以外の要素が加わるのを抑えることができる。その結果、ケーブル本体に加えられた張力を、光ファイバの歪みの変化から高精度に測定することができる。
　請求項６に係る光ファイバへの初期引張歪の導入方法によれば、例えば、工場でのケーブル製作時のほか、ケーブルの設置時、設置したケーブルにおける光ファイバの交換等の際に、光ファイバへの初期引張歪の導入を容易に行うことができる。したがって、ケーブルの設置、光ファイバの交換を行う際の作業性、ケーブル張力等の検出に対するキャリブレーションの作業性を向上させることができる。
本発明の実施形態に係るケーブルを備える構造物の概略図である。 図１に示すケーブルの縦断面図である。 図１に示すケーブルの横断面図である。 図１に示すケーブルの端部の斜視図である。
　以下、本発明に係る実施形態のケーブルを、図１から図４を参照して説明する。なお図２および図４においては、図面の見易さのため、後述する線材１４の一部の図示を省略している。
　図１に示すように、ケーブル１０は、構造物１に用いられ、ケーブル１０の両端は、構造体または基礎に各別に固定される。本実施形態では、ケーブル１０は、構造体としての浮体２（図示の例では、水上発電装置）を、基礎としての図示しない水底に係留している。ケーブル１０は、一端が浮体２に固定され、他端が水底に固定されている。このケーブル１０には、浮体２が水上を変位し、構造体としての浮体２と基礎としての水底とが相対的に変位したときに、張力が作用する。
　図２および図３に示すように、ケーブル１０は、ケーブル本体１１と、一対のソケット１２と、充填材１３と、を備えている。
　ケーブル本体１１は、一体に束ねられた複数本の線材１４により構成される。複数本の線材１４の外径は、互いに同等となっている。ケーブル本体１１は、これらの複数本の線材１４からなる集合体（ストランド）とされている。本実施形態では、ケーブル本体１１として、パラレルワイヤストランド（ＰＷＳ：Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｗｉｒｅ　Ｓｔｒａｎｄ）タイプを採用している。
　ケーブル本体１１は、複数本の線材１４として、鋼線１５と、ファイバ内蔵線１６と、を備えている。本実施形態では、ファイバ内蔵線１６は一本、設けられている。ファイバ内蔵線１６は、ケーブル本体１１の中心軸線上に配置され、この中心軸線方向であるケーブル長さ方向Ｄ（図２参照）に沿って真直に延びている。
　鋼線１５は、円形状の横断面形状を有する細長い線材である。鋼線１５として、例えば外周面を亜鉛（Ｚｎ）によって被覆した鋼材である亜鉛めっき鋼線１５などを採用することができる。
　ファイバ内蔵線１６は、ケーブル長さ方向Ｄに延びる光ファイバ１７（光伝送路）および保護管１８を備えている。
　光ファイバ１７は、保護管１８内に挿通されている。光ファイバ１７は、コア及びクラッドを有するファイバ本体が、被腹膜により被覆されてなる。
　保護管１８は、ファイバ内蔵線１６の外殻を構成し、内部に挿通された光ファイバ１７を保護する。
　図２に示すように、前記ケーブル本体１１において、ケーブル長さ方向Ｄの両端部の間に位置する中央部は、筒状の被覆層２４により被覆されている。この中央部では、複数の線材１４がほぼ平行に束ねられている。一方、ケーブル本体１１におけるケーブル長さ方向Ｄの両端部は、被覆層２４から露出している。この両端部では、複数の線材１４の撚り合いが解かれている。
　ソケット１２は、前述の構造体または基礎に各別に固定（定着）される。ソケット１２の構造体や基礎への固定には、例えばピン定着方式や、支圧を利用した方式等を採用することができる。
　各ソケット１２には、ケーブル本体１１の両端部が各別に挿通されている。ソケット１２内には、撚り合いが解かれた複数の線材１４それぞれの端部が配置されている。
　充填材１３は、ケーブル本体１１の端部とソケット１２とを固着する。充填材１３は、ソケット１２内に充填されていて、図示の例では、ソケット１２内において定着板２５よりもケーブル長さ方向Ｄの内側に位置する空間に充填されている。充填材１３は、例えば合金や合成樹脂を鋳込むことによって形成される。なお複数の線材１４のうち、ファイバ内蔵線１６では、保護管１８の管端部が、充填材１３に固着されている。
　ソケット１２内には、定着板２５が充填材１３をケーブル長さ方向Ｄの外側から覆うように設けられている。定着板２５は、金属系材料、樹脂系材料、ゴム系材料等によって形成することができる。定着板２５は、円盤状に形成され、ソケット１２の内周面とは縁が切られた状態で設けられている。つまり、定着板２５に対してケーブル長さ方向Ｄの内側に向けて加えられる力は、充填材１３に直接、伝達され、ソケット１２には、充填材１３を介して伝達される。
　ファイバ内蔵線１６は、充填材１３に固着され、定着板２５から外方に露出した保護管１８の端部２６から、光ファイバ１７が露出する。端部２６は、定着板２５に固定されている。図２、図４に示すように、保護管１８の端部２６から露出した光ファイバ１７は、端部２６内の開口部２７（図４参照）を通して、ソケット１２におけるケーブル長さ方向Ｄの外側に向かって突出している。ここで、開口部２７は、その内径が光ファイバ１７の外径よりも大きく、光ファイバ１７は、定着板２５に対し、その軸方向に沿って移動可能となっている。
　定着板２５からケーブル長さ方向Ｄの外側に突出した光ファイバ１７は、スプール３０（引張歪付与部）に巻き回された後、任意の方向に導出されている。
　スプール３０は、円盤状のスプール本体３１（スプール部）と、スプール本体３１を回転自在に支持する基部３２と、を有する。
　図４に示すように、スプール本体３１は、その外周面が、光ファイバ１７が周方向に滑動可能な円周面に形成されている。スプール本体３１の外周面に形成された溝部３１ｍには、光ファイバ１７が巻き回される。スプール本体３１は、その外周部の周方向の一点３１ｓが、開口部２７の延長線上と交差（外接）するように配置されている。すなわち、開口部２７を通して突出した光ファイバ１７が、スプール本体３１に対して接線方向から巻き回されるようになっている。
　また、このスプール本体３１は、図示しない適宜の回転規制手段により、その回転を規制可能とされている。
　このようなスプール本体３１に対し、光ファイバ１７は、溝部３１ｍとの間に生じる摩擦力と、光ファイバ１７をスプール本体３１に固定する図示しない固定手段とにより固定される。光ファイバ１７とスプール本体３１との間の摩擦力を確保し、スプール本体３１に対する光ファイバ１７の滑りを抑えるため、光ファイバ１７は、スプール本体３１に複数回（例えば、２回や３回）巻き回してもよい。また、摩擦力が十分に確保できるのであれば、光ファイバ１７をスプール本体３１に鞍掛けして、スプール本体３１に１／２周程度巻き回すのみでもよい。固定手段としては、溝部３１ｍと光ファイバ１７との間で摩擦を生じさせる摩擦板や、光ファイバ１７をスプール本体３１に固定する粘着テープ、接着剤等を用いることができる。これらの固定手段は、光ファイバ１７を交換する際に、光ファイバ１７をスプール本体３１への固定を容易に解除できるよう、スプール本体３１に対して取り外し可能な強度で装着するのが好ましい。
　基部３２の一端３２ａは定着板２５に固定されている。これにより、スプール３０は、定着板２５および充填材１３を介してソケット１２に保持され、ケーブル本体１１が伸縮したときに、充填材１３と一体に挙動する。
　このような構成において、光ファイバ１７に初期引張歪を導入する際には、図１に示すようにして、ケーブル１０において、光ファイバ１７を巻き回したスプール３０のスプール本体３１を回転させ、光ファイバ１７に所定の初期引張歪を導入する。
　初期引張歪の導入を終えた後、スプール本体３１を、回転規制手段（図示無し）により、拘束する。
　このようにして設置された前記ケーブル１０では、光ファイバ１７の端部に図示しない測定装置を接続することで、ケーブル本体１１の伸縮に伴う光ファイバ１７の歪みの変化が検出され、ケーブル本体１１に加えられた張力について測定される。前記測定装置としては、例えば、光ファイバ１７に光を入射させて反射光を検出することにより光ファイバ１７の歪み分布を検出し、この歪み分布からケーブル本体１１に作用する張力を検出する構成を採用することができる。このような歪測定用の光ファイバ１７では、測定する引張歪相当分以上の初期引張歪が与えられていることにより、精度良く歪を測定できる。
　また、ケーブル１０には、上記光ファイバ１７とは別に、温度測定用の光ファイバ（図示無し）が設けられている。上記光ファイバ１７における歪み検知は温度依存性があるため、歪み検知用の光ファイバ１７と同種の光ファイバを温度測定用として備え、この光ファイバにより温度補整して精度を確保する。なお、温度測定用の光ファイバでは、ケーブル１０の張力変動が作用しないよう、張力をかけないで弛ませることにより、精度良く温度を測定できる。
　以上説明したように、本実施形態に係るケーブル１０によれば、光ファイバ１７は、保護管１８からケーブル長さ方向Ｄに沿ってソケット１２よりも外側に向けて突出した光ファイバ１７を着脱可能に把持して光ファイバ１７に初期引張歪を付与するスプール３０が設けられている。
　これにより、光ファイバ１７は、所定の初期引張歪が導入された状態でスプール３０に把持されることで、ケーブル本体１１に張力が加えられたときに、ケーブル本体１１と一体に伸縮させることができる。これにより、光ファイバ１７を、ケーブル本体１１に加えられた張力に基づいて精度良くひずませることができる。したがって、ケーブル本体１１に加えられた張力を光ファイバ１７の歪みの変化から高精度に測定することができる。
　また、スプール３０における光ファイバ１７の把持を解除すれば、光ファイバ１７を保護管１８から抜き出し、ケーブル１０から取り外すことができる。その結果、光ファイバ１７が損傷等した場合に、光ファイバ１７を簡便に交換することができる。
　またスプール３０は、溝部３１ｍに光ファイバ１７が巻回されることで光ファイバ１７を把持するスプール本体３１を備えている。
　これにより、光ファイバ１７をスプール本体３１に巻回させることにより、スプール本体３１の溝部３１ｍと光ファイバ１７との間に生じる摩擦力により、光ファイバ１７を容易に把持することができる。したがって、本実施形態のように、スプール本体３１の他に、光ファイバ１７を固定する固定手段を備えるケーブル１０の場合には、固定手段から光ファイバ１７に作用させる定着力を低く抑えることができます。これにより、ケーブル本体１１に張力が加えられたときに、光ファイバ１７のうち、固定手段に固定された固定部分に生じる応力を小さくすることが可能になり、固定部分での疲労破壊や脆性破壊をさせ難くすることができる。
　また、スプール本体３１に巻回した光ファイバ１７を、スプール本体３１から解くことで、光ファイバ１７の把持を容易に解除することができる。したがって、光ファイバ１７が損傷等した場合に、光ファイバ１７を簡便に交換することができる。
　またスプール本体３１の溝部３１ｍは、光ファイバ１７が周方向に滑動可能な円周面に形成されている。スプール本体３１の溝部３１ｍが円周面であることで、スプール本体３１に対して接線方向から巻き回される光ファイバ１７においては、スプール本体３１との間に生じる摩擦力が、接点位置から周方向に沿って漸次増大する。したがって、光ファイバ１７に引張方向の力が作用した場合に、光ファイバ１７に局所的な応力が生じにくくなる。その結果、光ファイバ１７が損傷したり切断するのを抑えることができる。
　またスプール本体３１は、周方向に回転可能に形成されるとともに、周方向への回転移動を規制する回転規制手段を備えている。これにより、スプール本体３１を回転させることで、光ファイバ１７に初期引張歪を導入することができる。また、初期引張歪の導入後には、回転規制手段によりスプール本体３１の回転移動を規制することで、光ファイバ１７に初期引張歪を導入した状態を維持することができる。その結果、光ファイバ１７への初期引張歪の導入および調整作業を容易に行うことができる。
　またスプール３０は、充填材１３を介してソケット１２に保持されている。
　これにより、ケーブル本体１１に張力が加えられたときに、スプール３０は、充填材１３とともにケーブル本体１１の端部と一体に変位する。これに対し、スプール３０を直接、ソケット１２に保持させた場合には、スプール３０は、ケーブル本体１１に張力が加えられても、ソケット１２により変位を規制されるので、光ファイバ１７には、ケーブル本体１１の張力変動に加えて、スプール３０との相対変位による張力変動が生じる。このようにして、スプール３０をソケット１２ではなく充填材１３に直接、保持させることで、光ファイバ１７に、ケーブル本体１１の張力変動以外の要素が加わるのを抑えることができる。その結果、ケーブル本体１１に加えられた張力を、光ファイバ１７の歪みから高精度に測定することができる。
　また、本実施形態に係る光ファイバ１７への初期引張歪の導入方法によれば、保護管１８に挿通された光ファイバ１７をスプール３０で把持して初期引張歪を付与する。
　これにより、例えば、ケーブル１０の設置作業、あるいは設置したケーブル１０における光ファイバ１７の交換作業の際に、光ファイバ１７への初期引張歪の導入を容易に行うことができる。したがって、ケーブル１０の設置、光ファイバ１７の交換を行う際の作業性、ケーブル張力等の検出に対するキャリブレーションの作業性を向上させることができる。
　なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　前記実施形態では、複数本の線材１４のうちの１本が、ファイバ内蔵線１６とされていたが、本発明はこれに限られない。例えば、複数本の線材１４のうちの２本以上がファイバ内蔵線１６であってもよい。また本発明では、ファイバ内蔵線１６の中に、複数本の光ファイバが挿入されていてもよいし、また、複数本の光ファイバが異なる２種類以上の情報を検出する光ファイバであってもよい。例えば、一本を温度測定用の光ファイバとし、他の一本を歪測定用の光ファイバとしてもよい。この場合、複数本の光ファイバが、１つのスプール３０に巻き回されていてもよく、各別にスプール３０を設けて巻き回すようにしてもよい。
　定着板２５がなくてもよい。この場合、スプール３０を充填材１３に直結させることができる。
　前記測定装置は、異なる２種類以上の情報を検出可能な構成であってもよい。例えば、温度と歪みの両方の情報を測定できる構成のものであってもよい。
　ケーブル本体１１における光ファイバ１７の配置は、以上の実施形態に示したような、同心円上に並べるものには限定されず、少なくとも１本の光ファイバ１７がケーブル１０に設けられていればよい。また、光ファイバ１７、ファイバ内蔵線１６等の構成、測定法の原理等は、以上の説明において例示したものには限定されず、様々なものを適用することができる。
　ケーブル１０の構造は、以上の実施形態において説明したパラレルワイヤストランドには限定されない。例えばケーブル本体１１を構成する鋼線１５、ファイバ内蔵線１６は、撚り合わせられていてもよい。また、例えばマルチストランド構造、すなわち、実施形態に示したようなケーブル本体１１や、鋼線１５、ファイバ内蔵線１６を撚り合わせたケーブル本体１１をさらに複数本集束させて、一本の索状にした構造にしてもよい。さらに、ケーブル本体１１として、鋼線１５の一部または全部が、繊維材料（例えば炭素繊維など）により形成された線材に置換された構成を採用することも可能である。
　また前記実施形態では、光ファイバ１７が保護管１８に単に挿通され、交換可能であったが、本発明はこれに限られない。例えば、光ファイバ１７をスプール３０によって把持して初期歪を導入した後、光ファイバ１７と保護管１８との間に固着剤（例えば樹脂材料など）を充填し、光ファイバ１７を保護管１８に対して離脱不能に固定してもよい。
　さらに、本発明は、浮体２の係留に用いられるケーブル１０には限定されない。例えば、建築構造物において吊り屋根構造に用いられる吊り構造用のケーブル１０であってもよく、斜張橋や吊り橋等の橋梁に用いられるケーブル１０に適用することもできる。なお例えば、橋梁としては、河川や海峡、道路などに架設されるものが挙げられる。
　その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
１０　ケーブル
１１　ケーブル本体
１２　ソケット
１３　充填材
１４　線材
１５　鋼線
１６　ファイバ内蔵線
１７　光ファイバ
１８　保護管
３０　スプール（引張歪付与部）
３１　スプール本体（スプール部）
３１ｍ　溝部（外周面）
Ｄ　ケーブル長さ方向

Claims (6)

  1. 　一体に束ねられた複数本の線材により構成されるケーブル本体と、
    　前記ケーブル本体の両端部が各別に固定された一対のソケットと、を備え、
    　前記複数本の線材のうちの少なくとも一本は、ケーブル長さ方向に延びる光ファイバが保護管により保護されてなるファイバ内蔵線とされたケーブルであって、
    　前記光ファイバは、前記保護管からケーブル長さ方向に沿って前記ソケットよりも外側に向けて突出し、
    　前記一対のソケットにはそれぞれ、前記光ファイバを把持して前記光ファイバに初期引張歪を付与する引張歪付与部が設けられているケーブル。
  2. 　前記引張歪付与部は、外周面に前記光ファイバが巻回されることで前記光ファイバを把持するスプール部を備えている請求項１記載のケーブル。
  3. 　前記引張歪付与部は、前記光ファイバを前記スプール部に固定する固定手段を備え、
    　前記スプール部の外周面は、前記光ファイバが周方向に滑動可能な円周面に形成されている請求項２記載のケーブル。
  4. 　前記スプール部は、周方向に回転可能に形成されるとともに、周方向への回転移動を規制する回転規制手段を備えている請求項２または３に記載のケーブル。
  5. 　前記ソケット内に充填されて前記複数本の線材の端部を前記ソケットに固着する充填材をさらに備え、
    　前記引張歪付与部は、前記充填材を介して前記ソケットに保持されている請求項１から４のいずれか１項に記載のケーブル。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載のケーブルにおいて、光ファイバへ初期引張歪を導入する方法であって、
    　前記保護管に挿通された前記光ファイバを前記引張歪付与部で把持して初期引張歪を付与する光ファイバへの初期引張歪の導入方法。
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