JP2001518637A - 光学ケーブル - Google Patents
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Abstract
Description
特にケーブル外とう、心線被膜材料、場合により抗張性及び又は抗圧縮性のエレ
メントなど、とは異なった熱膨張係数を有している。光波導体が1つの室内にル
ーズに収容されている場合には、光波導体は単に摩擦を介して本来のケーブルに
連結され、かつ本来のケーブルの熱膨張係数が光波導体エレメントと異なってい
るために、マクロ湾曲が生じることがあり、このマクロ湾曲は光波導体エレメン
トに対して機能弱化の増大をもたらす。したがって普通は、光波導体エレメント
を収容する室の寸法をたっぷりに定め、マクロ湾曲による機能弱化の増大を回避
する。この極めて概括的な方法の欠点は、ケーブル横断面が著しく増大すること
である。それは、従来公知のケーブルでは常に一種の「過寸法」が採用されてい
たからである。ケーブル構造体、寸法決定及び計算に関する詳細は、G. Mahlke 及び P. Goessing の書籍“Fiber Optic Cables”(光ファイバケーブル)(Joh
n Wiley & Sons Ltd. 第3増補版1997年)の第9章[“Optical Cable Desi
gn”(光ケーブルのデザイン)−115〜158ページ]から知ることができる
。
同時に低い熱膨張係数を有している多数の抗張性のエレメントが設けられている
。例えばこのためにエポキシド樹脂内に埋め込まれたガラス繊維、炭素繊維ある
いはアラミド糸繊維を使用することができる。この形式で、ケーブルの使用範囲
を−20℃〜+60℃の代わりに、−20℃〜+70℃にすることを、達成する
ことができる。この場合出発点は、ケーブル構造体が変えられないままであるこ
とである。
P(液晶ポリマー)から成る被覆を有しており、この液晶ポリマーの線膨張係数
は−15・10-6〜−5・5-6(1/K)である。異なった膨張を考慮するため
に、内壁に対する0.5%の比較的に大きな公差範囲(遊び)が設けられている 。このこと及び被覆過程は付加的な費用をもたらし、更に光波導体の外径が付加
被覆によって増大し、したがって、膨張変化の制限によって達成されることの一
部が、光波導体のための増大した所要スペースによって再び失われる。
学伝達エレメントを収容する光学ケーブルの内部の室のための所要スペースを減
少させることができるかについての方策を提示することである。この課題は請求
項1の上位概念に記載したケーブルにおいて、請求項1の特徴構成要件によって
解決される。
囲において、ケーブルの膨張係数と光学伝達エレメント(例えば個別の光波導体
、光波導体バンドあるいはその他の機械的にユニットを形成している細長い光波
導体構造体の形の光学伝達エレメント)の膨張係数とを互いに調和(シンクロナ
イズ)させて、これらの膨張係数が所定の最大値しか互いに異なっていないよう
にすることである。これによって光学伝達エレメントのために最適に適合せしめ
られた「運動窓」を作ることが可能であり、この運動窓はそれ自体としては既に
可及的に小さいけれども、しかしいずれにせよ、異なった、残りの、特に局所的
な線膨張(例えば曲げに基づく線膨張)によって生ずるマクロ湾曲を吸収して、
これによって機能弱化の増大を回避するのに、まだ充分である。
ば光波導体ケーブルを次のように構成することもできる。すなわち20℃より下
方において、特にケーブルの下方の温度限界値(例えば−30℃)において、光
学伝達エレメントの温度変化の100分率膨張値と所属のケーブル構造体の10
0分率膨張値との間の偏差が次のように、すなわち膨張値差が±0.03%以内 、有利には±0.02%以内、特に±0.01%以内であるように、選ばれている
ようにするのである。
から最も低い温度限界値において生ずることのある局所的な曲げ半径が70mmよ
り大きいように、選ばれる。
ることもできる。すなわち、光伝達エレメントが機械的にそれと固く結合された
プラスチック付加物(例えば光波導体における別のコーティング及び又はその他
の、例えば光波導体バンドにおける外側の材料塗布)によって太くされていて、
低い温度においてケーブル構造体の膨張に関して、膨張の有利にはわずかな適合
(例えば最大で0.05%の適合)が達成されているようにするのである。
て詳細に説明する。
、3つの互いに異なった光波導体バンドが調べられた。これらの光波導体バンド
は図2において正面図で示されており、RB4,RB8及びRB12で示されて
いる。バンドRB4においては全部で4つの光波導体LWが設けられており、バ
ンドRB8においては全部で8つの光波導体が設けられており、バンドRB12
においては全部で12の光波導体が設けられている。これらの光波導体は普通の
構造を有しており、換言すればこれらの光波導体はほぼ9μm の直径(単モード
繊維において)を有するコアと、125μm の外径を有する外とう(クラッディ
ング)と、単層又は多層のプラスチックから成る外径約250μm の被覆(コー
ティング−例えばアクリル樹脂、ウレタンアクリレートあるいはケイ素アクリレ
ート、エポキシアクリレート、非極性の系などから成るコーティング)とを有し
ている。代替的に多モード繊維(コア直径=50μm/62.5μm あるいは10
0μm)あるいはPOF(プラスチック光ファイバ)繊維を使用することもでき る。これらの光波導体は有利にはそれらのコーティングを直接に突き合わせてい
て、外側を共通な保護被膜SHによって取り囲まれており、この保護被膜は有利
にはプラスチック材料、例えば熱可塑性プラスチックあるいはアクリレート、特
にウレタンアクリレートから成っている。このようにそれぞれ製作された光波導
体バンドの厚さdは図2に示した光波導体バンドのすべての実施例に対してほぼ
280〜400μm、有利には310〜370μm である。バンドRB4は以下 に記載する測定に対しては1.1mm の幅bを、バンドRB8は2.1mm の幅を、
かつバンドRB12はほぼ3.2mm の幅を有していた。バンドRB4の厚さ又は
高さdは370μm、バンドRB8のそれは310μmかつバンドRB12のそれ
は310μm であった。
たすべての3つのバンドに対してかなり類似しており、その際曲線経過KR4は
バンドRB4の膨張値dL/Lを示し、破線の曲線経過KR8はバンドRB8の
膨張値を示し、かつ鎖線の曲線経過KR12はバンドRB12の膨張値を示す。
特に、20℃の上方では曲線はほとんど水平に延びており、換言すれば温度膨張
係数は大体において光ファイバのガラス部分によって決定されることが示されて
いる。このことは、高い温度においては光波導体LWの保護被膜SH及び又はコ
ーティングの影響が物質の大きな軟性によってもはや、低い温度におけるほど強
く現れないことによって、説明することができる。20°の下方において、特に
0°の下方において、膨張dL/Lに対する極めて強い温度変化が生じ、このこ
とは、この場合バンドコーティング及び繊維コーティングと本来の光波導体繊維
のガラスとの間に強い相互影響が行われることを示している。光波導体のために
使用されるガラスはα=0.04・10-5〜0.1・10-5(1/K)の膨張係数
を有しているのに対し、コーティングのために使用される材料はほぼα=5・1
0-5〜30・10-5(1/K)の範囲の膨張係数を有し、かつ保護被膜SHのた
めに使用される材料はほぼα=5・10-5〜30・10-5(1/K)の範囲の膨
張係数を有しており、その際第1の値は−30℃に対して、かつ最後の値は60
℃に対して当てはまる。更に、これらのプラスチック材料の膨張係数の温度変化
は直線的である。
〜60℃(ケーブルの上方の温度限界値として仮定されている)の温度範囲Tに
対して、温度変化を種々異なるケーブル構造体に対して例示している。曲線は2
0℃(室温)を基準として長さ変化 dL/L=ε=f(T) を示し、その際増分
としては近似的にΔL/L=ε=αΔTが当てはまる。この場合αは温度膨張係
数であり、温度ステップはこの例の場合ΔT=10°である。平均的なその都度
の(増分の)温度膨張係数αはしたがって2つのこのようなステップ温度の間の
膨張曲線の勾配に相応し、α=ε/ΔTである。
Aの横断面が示すような、光波導体バンドを有する室型ケーブルを前提とする。
しかし本発明の範囲内で他のすべてのケーブル構造体、例えば図6〜8によって
後で説明するようなケーブル構造体、例えば中空心線ケーブル(「ルーズチュー
ブ」)、空気ケーブルなどを使用することもできる。
たプラスチック材料(GFK又はFRP=「繊維補強プラスチック」)から成る
中央の引っ張りエレメントCEを有し、この引っ張りエレメントには、プラスチ
ック材料から成り、ヘリックス形に延びている、有利には長方形の外方に向かっ
て開いた溝又は室CBを備えた中間層(室体)CSが続いている。開いている室
CBは糸被覆体あるいは巻き付け体BN、例えばフォイル、膨潤性フリースある
いは類似のものによって閉鎖される。外側に向かって、有利にはプラスチック、
特にPE、から成る外とうASが続いている。室CB内にはそれぞれ1つの、光
波導体バンドのパイルSTPが配置されており、その際光波導体バンドは半径方
向で順次に重ねられていて、室の1つにおいて、LB1〜LBn(この例の場合
n=5が選ばれており、バンド内の光波導体の数はそれぞれ4と仮定されている
)で表されている。これらの光波導体LB1〜LBnは有利には図2に詳細に示
した構造を有している。
Bの横断面(幅B、高さH)はバンドLB1〜LBnから成るバンドパイルST
Pの外寸法(幅BS、高さH)よりも幾分か大きく選ばれている。これによって
これらの光波導体バンドは特定の部分範囲において摩擦を介して室の内壁若しく
は底に連結されているけれども、しかしその他の範囲においては基本的に自由に
可動でもある。幅Bは有利には幅BSよりも単にわずかにしか大きくないように
(有利には0.2〜0.4mm −幅はケーブルの曲げ半径に関連しており、ここで 述べた値は曲げ半径がケーブル直径の10倍である場合のものである)、選ぶこ
とができる。それは幅においては取り上げるほどの温度問題は生じないからであ
る。
り、その際αは、寸法及び使用される材料若しくは全体構造におけるその都度の
材料分に、著しく関連している。膨張変化に対する特別な影響を、抗張性の材料
、例えば抗張性のコアCE及び例えば室CBを取り囲む室体SCのプラスチック
材料のような大きな寸法を有するプラスチック材料並びに単層又は多層の外とう
ASは有している。
nの膨張係数との差が大きくなるにつれて、その都度の室CBの半径方向の寸法
(室高さH)を一層大きく定めて、これにより、所定の運転温度範囲(大抵は−
30℃〜+60℃)に対して、光波導体バンドLB1〜LBnから成るパイルS
TPに対して充分な運動可能性(逃げ運動の可能性)が存在し、不都合に大きな
マクロ湾曲が生じないようにしなければならない。以下の説明では差し当たり室
型ケーブルを基礎にしたが、本発明の原理、換言すれば温度変化を一致(シンク
ロナイズ)させるという思想はすべての他のケーブル構造体に適用することがで
きる。
全体として6つの室のうち、1つの室は絶縁された電気導体対(信号チャンネル
)EL1、EL2を備えることができる。またすべての室にバンドパイルを備え
ること、あるいは若干の室を空のままにすること若しくは単に部分的にバンドを
設けておくことも可能である。図示のケーブルは100までの光波導体を収容す
ることができる。それは、残っている5つの室CBのそれぞれに20の光波導体
(4つの光波導体を有する5つのバンド)が設けられているからである。
リースから成る層BNはほぼ0.6 mmであり、室体(PEから成る)SCはほぼ
10.4mm の外径DSを有し(図3におけるDS=9.5mm のCAS3を除く)
、内部に設けられている抗張性の材料から成るコアCEは2.6mm の外径を有し
ている。以下の計算及び図示の曲線経過はもちろんある程度の誤差値を含んでい
る。それは一面では極めて正確なデータ材料が文献にはしばしば存在しておらず
、実施された測定は単に特定の公差値の範囲内でしか行い得ないからである。相
応する公差値によって与えられるこれらの不正確さは図示された若しくは計算さ
れたあるいは測定された値をある程度変化させることがあるけれども、しかしこ
れらの不正確さは、本発明による変化せしめられたケーブル構造体の寸法決めに
よる改善において達成することができることよりも遙かにわずかである。実験的
な試みによって(例えば試作品によって)、温度変化の「シンクロナイズ」に影
響を及ぼして、それから正しい横断面若しくは混合比を導き出すことが可能であ
る。
樹脂あるいはエポキシド樹脂(約20%分)から成っており、横断面のほぼ80
%はガラス繊維フィラメントで満たされている。このようにして構成されたこの
ケーブルCAG2の温度変化はほぼ−30°の−0.16から+60°の0.09
に達している。
張性のエレメントCEがこの場合直径2.6mm の鋼ワイヤから成っていることに
よって、異なっているに過ぎない。ケーブルCAS1の膨張dL/Lの温度変化
はケーブルCAG2のそれよりもわずかであり、しかしその場合両方のケーブル
は傾向として基本的に類似した膨張経過を示している。このように構成されたこ
のケーブルCAS1の温度変化はほぼ−30°の−0.1から+60°の0.07
に達している。
ック体SCが前提されており、外とうASの壁厚は前の例におけるように、依然
として1.7mm である。このようにして構成されたこのケーブルCAS3の温度
変化はほぼ−30°の−0.1から+60°の0.07に達している。
す。太い実線の曲線FBは個別の被覆された(コーティングされた)外径250
μm の光波導体のための経過を示す。20℃の下方の範囲におけるバンド経過R
Bと室型ケーブルCAG2、CAS1、CAS2の経過との間の大きな差によっ
て大きな室深さHを設けて、低い温度における補償運動を可能にし、マクロ湾曲
を回避しなければならない。
ラスチック材料(図4のケーブルの外とうAS、プラスチック体SC)のために
1・10−5(1/K)の膨張係数(その他の寸法は同じ)を有する多成分系(
換言すれば異なった材料から成る系)を基礎にし、GFKコアCE(図3の曲線
CAG5)若しくは鋼ワイヤコアCE(図3の曲線CAS4)を有する室型ケー
ブルについて計算する。コア材料及び外とう材料は更に前の例におけるように、
同じ弾性率を有していることを前提とする。実地において前述の膨張係数は、例
えばすべてのPE材料(図4のエレメントAS及びSC)にLCPを充てんし、
その際LCPの100分率分を修正すべき長さ差に関連させることによって、実
現し若しくは近づけることができる。
ており、換言すれば極めてわずかな室高さHで加工することができる。なぜなら
ケーブルの膨張及び光波導体バンドの膨張はほぼ同じに(シンクロナイズして)
延びているからである。
、−30°におけるこのケーブルの極めて強い収縮(−0.16%までの収縮) は、図4の構造において必然的に室内におけるバンドLB1〜LBnの著しい超
過長さを生ぜしめ、CAS4の−30℃における膨張がほぼ−0.06%に過ぎ ないので、ここに構造全体で−0.16+0.06=−0.1の長さ差が生ずる。 光波導体バンドLB1〜LBnは、低い温度における図4のケーブルの長さ補償
のために(理論的に)ほぼ波形に延びる線で収容され、これによって大きな長さ
が収容される。それはオイラーの折り力がバンドLBnのために過度に小さいか
らである。
ら出発すると、バンドLB1〜LBnに何らの圧縮力も作用しないようにする場
合には、残りすき間SP=H−HS(20℃におけるバンドパイルの上方の空き
スペース)はCAG2に相応するケーブルの場合ほぼ0.8mm でなければならな
い。これに対し曲線RBとCAS4(図3)との組み合わせから出発すると、異
なった膨張によって残されている長さ差(−0.06%+0.055%=−0.0 05%)を吸収するためには、すき間幅SPは単にほぼ0.2mm の大きさでよい
。ある程度の残りすき間幅は一般に、製作の際の公差を補償し、かつ場合により
曲げ応力を吸収若しくは補償するために、有利である。
(コーティングを有する光波導体=例えば250μm の外径)を設ける場合には
、個別の光波導体のための膨張係数の温度変化を表す曲線FBとケーブル曲線と
の間の可及的に強い接近を生ぜしめなければならない。このためにケーブルCA
G5との組み合わせが有利であり、換言すれば光波導体は前述の形式の(CAS
4と類似した)室型ケーブル、しかし外径2.6mm のガラス繊維コアCEを有す
る室型ケーブル内に配置される。
ブル温度曲線と光学伝達エレメント(RB、FB)のための温度曲線との間の間
隔を小さくするほど、低い温度において万一の残り補償過程をなお可能にするた
めの、室体SCの室CBにおける残りすき間をわずかにすることができる。
導体バンドを使用する場合)若しくはFB(個別の光波導体を使用する場合)を
例えば−30℃〜+60℃のケーブルの所定の温度範囲の温度に関連して計算あ
るいは実験によって決定する。次いで所属のケーブル構造体の設計を種々のパラ
メータの変化(例えば鋼コアCEの代わりにGFKコアを使用すること、室体S
Cのためのプラスチック材料の代わりに別のプラスチック材料を使用すること、
外とうASの代わりに別のプラスチック材料を使用すること)によって変化させ
、このようにして得られたケーブル構造体の温度経過を20℃と下方の限界値(
例えば−30℃)との間の範囲において、光波導体バンドの温度経過RBに、若
しくは(個別の光波導体を使用する場合)光波導体の温度経過FBに可及的に近
づけるようにする。種々のエレメントAS、SC及びCEのための前述の材料変
化のほかに、あるいはこれに対して付加的に、これらのエレメントの寸法を変え
ること、換言すれば例えばコアエレメントCEの直径を大きく又は小さくし、外
とうASの壁厚を変化させ、かつ場合により室体の横断面を変化させることも、
可能である。これらの多様な構成可能性によって、その都度の光学伝達エレメン
トのために、例えば所定のバンド温度変化(RB)のために、あるいは所定の光
波導体温度変化(FB)のために、所属のケーブル構造体を所望の程度に温度変
化に関して最適化することが可能である。
℃)までの範囲においてケーブルの熱収縮が、使用されている光学伝達エレメン
ト(例えば光波導体FBあるいは光波導体バンドRB)の熱収縮から±30%、
有利には±20%を越えないだけ、異なっているようにするのが有利である。2
0℃から最も低い温度までの範囲におけるケーブルの熱収縮、が使用されている
光学伝達エレメントの熱収縮から≦±10%異なっていると、小さな残りすき間
を有する特に圧縮された構造を実現することができる。特に、材料を有利に選択
し、正確に調和させた場合、光学伝達エレメントの熱収縮からのケーブルの熱収
縮の差が≦±5%になって、極めてコンパクトなケーブル構造体を得ることがで
きる。それどころか、すべての可能なパラメータを最適に利用した場合、≦±2
%の差を実現することができる。
関してのケーブルCAの温度変化の設計は要するに次のように、すなわちこの差
が可及的にわずかにされ、それも温度20°において可及的にわずかにされるよ
うに、行うべきである。この差を10°の下方の温度及び特に0°の下方の温度
を基準にして可及的にわずかにすることも、有利である。
エレメント、例えばFBとの間の充分に良好な接近は絶対値で表現することもで
きる。例えば有利には、ケーブル仕様書によるケーブルの下方の温度限界値(こ
の例の場合最も低い温度−30℃)において、光学伝達エレメント(例えばFB
)の温度変化の100分率のdL/L値と、所属のケーブル構造体(例えばCA
G5)の100分率のdL/L値との間の差は次のように、すなわちこれらのd
L/L値の間の差が±0.03の100分率点以内に、有利には±0.02の10
0分率点以内になるように、選ぶべきである。なぜならこのために極めて小さい
残りすき間幅が必要だからである。ケーブル構造体を所属の光学伝達エレメント
に関して極めて注意深く設計した場合、値dL/Lにおける±0.01の100 分率点の相違も実現することができる。例えば図3の曲線CAS4のケーブルと
曲線RBの光波導体バンドとは単に0.01の100分率点しか相違しておらず (=有利な組み合わせ)、これに対しこのケーブルは個別の光波導体(FB)に
対してはほぼ0.035の100分率点だけ異なっている(=有利でない組み合 わせ)。
ケーブルを例えば管あるいは類似物内に引き込む場合あるいはケーブルドラム上
に巻き取る場合に生じるような、狭く限られた範囲内への運動過程を可能にする
ためにも、有利である。この場合においても、光波導体LB1〜LBnと、溝を
付けられたプラスチック体SCの内壁との間の摩擦結合のために、室CB上での
曲線経過がヘリックス形であるにもかかわらず、完全な運動補償は行われない。
それはこの運動過程の摩擦は単に局所的に行われるからである。滑り摩擦係数は
ケーブルデザインの材料組み合わせに応じて0.2と0.7との間で変動する。摩
擦係数及びわずかなオイラーの曲げ力に基づいて、光波導体バンドはケーブル被
膜によって単に極めてわずかな圧縮力しか導かない。一般に、図4のケーブル構
造体における光波導体バンドが圧縮されないようにする必要はない。極めて小さ
い圧縮力は意味がない。それは、極めて小さい圧縮力は不安定であり、曲げ力が
小さいからである。
ストレスの下で、その都度の室CBの底に丁度接するように、挿入される。図3
に示した膨張変化のために、温度が増大するにつれてケーブルは曲線CAG2〜
CAG5に相応して曲線FB/RBに相応する光波導体よりも強く膨張するので
、引っ張り応力が増大する。この引っ張り応力は、その都度の光ファイバのため
にその都度公知のある程度の範囲内では無害である。
は次のように行われる。すなわち高い温度範囲、換言すれば上方の温度限界範囲
(例えばケーブル仕様書による60℃)において、光波導体に温度上昇のために
作用せしめられる膨張が所定の限界値、有利には0.1%、特に0.05%を越え
ないように、行われる。一般に、最も上方の温度範囲、換言すれば上方の温度限
界範囲(例えばケーブル仕様書による60℃)における0.1%の温度に基づく 膨張は、まだ光学伝達エレメントの耐用寿命に何らの作用(温度負荷に基づく作
用)も及ぼさず(無視し得る破損確率に基づいて)、また光学伝達エレメントに
対して光波導体の不都合な機能弱化も生ぜしめないことを前提することができる
。短時間の作用(例えば敷設の際の作用)の場合には、しばしばケーブル仕様書
による特定の膨張限界値(例えば引っ張り負荷による特定の膨張限界値)が許容
され、これらの膨張限界値は一般に0.3%あるいは0.2%に達する。これらの
限界値内に、施設の際に生ずることがある温度に基づく膨張を一緒に計算すべき
である。要するに、例えば温度に基づく0.1%の膨張+施設の際の引き力によ る0.2%の膨張によって、0.3%の全体の膨張が生ずる(最も不利な場合)。
えばCAG5に相応するケーブル構造体のようなケーブル)のための曲線経過と
が接近するにつれて、光波導体/光波導体バンドにおける膨張負荷の増大もわず
かになる。一般に上方の範囲、換言すれば高い温度における曲線差は危険な程度
がわずかである。なぜならこの温度範囲におけるわずかな引き力は光波導体によ
って無造作に吸収することができ、伝達機能の弱化を生ずることがないからであ
る。これに対し、低い温度の範囲は、場合により生ずる正確に規定されないマク
ロ曲げ及びこれに起因するマクロ曲げ機能弱化によって、一般に大抵はより危険
である。したがってケーブル構造体の曲線経過と光波導体/光波導体バンドの曲
線経過とを、低い温度範囲、換言すれば20℃の下方、特に10℃の下方及び有
利には0℃の下方において、図3の曲線経過FBとCAG5とにおいて示されて
いるように、著しく接近させるのが有利である。
限定されるものではない。本発明はむしろ一般に、熱膨張係数が異なっているこ
とにより温度窓が計画される場合に適用することができる。例えば図5に相応す
る構造を設けることができ、ここではnの数のロープ巻きエレメントCL51〜
CL5nが抗張性のコアCE5上に、例えばいわゆる「ルーズチューブ」あるい
は中空心線構造体の形式でロープ巻きされている。個別の例えば管形のロープ巻
きエレメントは内部に長方形又は円形の室CB51〜CB5nを有しており、こ
れらの室内に光波導体バンドLB51〜LB5nが図4に関連して説明した形式
でパイルの形で収容されている。この場合においても、膨張過程をケーブルのた
めに規定されている温度範囲の範囲内で実施し得るようにするために、相応する
すき間を設けておかなければならない。換言すれば、バンドパイルSTP5の高
さはその都度の室開口の高さよりもわずかに選択しておかなければならない。単
数若しくは複数の光波導体あるいは光波導体バンドとケーブル構造体との有利な
相互関係の選択は、図3に関連して説明した考えと同じようにして行われる。換
言すれば、バンド膨張とケーブル構造体の全体膨張とは互いに接近せしめられて
、20℃の下方、有利には10℃の下方及び特に0℃の下方の範囲内で、ケーブ
ル構造体と光波導体若しくは光波導体バンドとの間の相対的膨張の差が30%よ
りも小さく、有利には20%の下方及び特に10%の下方であるようにする。
ラスチック材料から成る外とうAS6、抗張性の中間層ZF6、プラスチックか
ら成る内管SR6及びその中に配置された個別の光波導体LW1〜LWxとを有
しており、その際これらの光波導体は有利には充てん物質FM6内に埋め込まれ
ている。
を有している: ケーブルCA6の外径: 11.0mm 外とうAS6の壁厚: 2.5mm、材料 PE 中間層ZF6の壁厚: 1.6mm、材料 GFK管(押し出し成形) 内管SR6の壁厚: 0.55mm、材料 PC/PBTあるいはPBT 図示のケーブルはこの構造では、−30℃では図3に類似して−0.08%の 相対的長さ変化dL/Lを有している。要するに個別の光波導体(図6に示した
ような光波導体)FBから大きく離れて位置しており、−30℃でほぼ0.02 %の値dL/Lを有している。+60℃では図6のケーブルのために+0.05 %のdL/Lの値が生ずる。
する。このような繊維はその場合−30℃でほぼ−0.059%の、かつ+60 ℃でほぼ+0.017のdL/Lを有している。
クロナイズ」が生ずる。それは、バンドのdL/Lが−30℃でほぼ−0.06 3%、+60℃でほぼ0.01であるからである(図3参照)。
、例えば本体のケーブル構造体の変化も行うことができ、その際寸法は前に述べ
た実施例に対してまず不変のままにしておく: 12の個別ファイバの代わりに、4つのファイバを有する3つのバンドを使用
する。外とうAS6は80%PE+20%LCP(液晶ポリマー)から成ってい
る−この場合及び以下において量はそれぞれ重量%である)。−30℃における
ケーブルの膨張dL/Lはほぼ−0.06%である。
ーブルCA7*が示されており、その外とうAS7*は円形であって、3mmの一様
な壁厚を有し、かつPEから成っている。この外とう内には、やはり鎖線でほぼ
中央に直径方向で向き合った2つの抗張性エレメントZE71*及びZE72*が
示されており、これらの抗張性エレメントは横断面平面内に位置していて、1. 5mm の外径を有し、かつ鋼ワイヤから成っている。内方に向かって鋼溝外とう SR72及びプラスチック材料(特にPBTあるいはPC/PBT)から成る内
管SR71が続いている。管SR71の内部には光波導体バンドのパイルSTP
7が配置されており、このパイルは場合によっては充てん物質FM7内に埋め込
んでおくことができる。このようなケーブルCA7*は−30℃において図3に 類似して−0.09%のdL/L値を有し、要するにバンド形の光学伝達エレメ ントの曲線RBに対して大きな間隔を有している。
示されており、この光学ケーブルはだ円形の外とうAS7を有している。内方に
向かってやはり鋼溝外とうSR72及びプラスチック材料(特にPBTあるいは
PC/PBT)から成る内管SR71が続いている。内管SR71の内部には更
に光波導体バンドのパイルSTP7が配置されており、このパイルは場合によっ
ては充てん物質FM7内に埋め込んでおくことができる。
最適化されている。このために最初の状態CA7*に対して一連の変化が行われ ている。
%分のLCPを含んでいる。外とうAS7はだ円形に形成されており、そのだ円
軸は13mm 及び11mm であり、その際だ円長軸13mm は抗張性エレメントが 配置されているところに位置している。ケーブルCA7の外輪郭を変化させるこ
とによって、例えば30%の外とう材料の節減が生じる。更にケーブルの全体の
変化に対する外とう材料の影響が、外とう部分がわずかになったことによって、
減少する。LCPは−0.03・10-4(1/K)の膨張係数αと、20000 N/mm2の弾性率とを有している。LCP部分によってプラスチック外とうの熱 膨張係数が相応して減少せしめられる。
の抗張性エレメントZE71*,ZE72*の代わりに、だ円長軸の両側に対称的
に1対の抗張性エレメントZE71,ZE72若しくはZE73及びZE74が
配置される。これらの抗張性エレメントは幾分か更に内方に押されていて、実際
上鋼管波外とうSR72に直接に接触している。これらの個別のエレメントのそ
れぞれの直径はここでは1.5mm に選ばれており、その際これらのエレメントは
GFKから成っている。抗張性のエレメントの直径は場合により1.8mm まで増
大させて、別の精密シンクロナイズを達成することができる。6mm の外径及び 4.4mm の内径を有する内管SR71(CA7*におけるように)はやはりLC P分、それもほぼ20%のLCP分を含み、80%の残部はPBTから成ってい
る。
ZE74の範囲内に例えば膨潤糸の形の膨潤可能な材料を設けておくことができ
る。
ほぼ−0.07%のdL/Lの値が得られ、この値は、ほぼ−0.06%のRBの
値にかなり近い。この場合パイルSTP8にまとめられた、それぞれ8つの光波
導体を有しかつ2.1・0.31mm の外寸を有する10の光波導体バンドが設け られている。しかし図1に示すように、膨張曲線に対する影響は(4つのバンド
と比較した場合)わずかである。パイルSTP8のバンドは適当な形式で、例え
ば保持らせん体あるいは類似のものによってまとめておくことができる。
AS8を有している。内部には2つの管形の保護被膜SH82及びSH81が設
けられており、その際SH82は抗張性の、有利には基質材料内に埋め込まれた
アラミド繊維及び又はガラス繊維から成っており、SH81はプラスチック材料
から成る保護管を形成している。保護管SH81の内部には抗張性のコアエレメ
ントCE8が設けられており、このコアエレメントはプラスチック被膜AL8に
よって所望の外径に太くされている。このように太くされた抗張性のエレメント
CE8/AL8上に複数の光波導体心線AD1〜ADmがロープ巻きされており
、その際この例では付加的なブラインドエレメントLE1〜LEmが設けられて
いる。しかしもちろん、全スペースを光波導体心線で完全にロープ巻きすること
も可能である。ブラインドエレメントLE1〜LEmは有利には、例えばPE,
PBTのような抗張性がわずかなプラスチック材料から成っている。光波導体心
線AD1〜ADmのそれぞれは有利には充てん物質内に埋め込まれた単数又は複
数の光波導体LW(「中空心線」−「ルーズチューブ」)を含んでいる。
6.25mm であり、個々のエレメントは次のような構造を有している: 外とうAS8の壁厚: 2.4mm、材料: PE 保護被膜SH82の壁厚: 0.55mm、材料: アラミド繊維及びガラス繊 維 保護被膜SH81の壁厚: 0.3mm、材料: クラフトクレープ紙 心線AD1〜ADmの包囲外径: 7.7mm ブラインドエレメントLE1〜LEmの外径: 2.0mm、材料: PE 心線AD1〜ADmの外径: 2.0mm、外壁の材料: PBT又はPC/P BT プラスチック被膜AL8の壁厚: 0.75mm、材料: PE コアCE8の外径: 2.1mm、材料: GFK 図3に相応するこのケーブルのための相対的膨張dL/Lは−30℃でほぼ−
0.31%である。
スチック分が減少せしめられ、換言すれば外径は単に14.4mm にされ、個別の
エレメントは次の構造を示す: 外とうAS8の壁厚: 2.4mm、材料: 80%PE及び20%LCP 保護被膜SH82の壁厚: 0mm、換言すれば省略 保護被膜SH81の壁厚: 1.55mm、材料: 弾性率E=40000N/ mm2及びα=0.6・ 10-5(1/K)を有する GFK管 巻き付け体BW8の壁厚: 0.3mm、材料: クラフトクレープペーパ 心線AD1〜ADmの包囲外径: 7.7mm ブラインドエレメントLE1〜LEmの外径: 2.0mm、材料: PE 心線AD1〜ADmの外径: 2.0mm、外壁の材料: PBT又はPC/P BT プラスチック被膜AL8の壁厚: 0.75mm、材料: PE コアCE8の外径: 2.1mm、材料: GFK 図3に類似した相対的膨張dL/Lはこのケーブルに対しては、−30℃にお
いてほぼ0.044%であり、したがって図3の曲線FBに著しく接近している 。LCP分の代わりに、あるいはこれに対して付加的に、外とうAS8において
ガラス分をPEに添加することもでき、したがって最大で70%のPE分が残さ
れ、換言すればその場合例えばLCP20%,ガラス分10%,PE70%とな
る。
個別の光波導体LWを0.3mm の全直径にアクリレートで太くすることができ、
このことは−0.038%の−30℃におけるdL/Lを生ぜしめ、これは−0.
044%のケーブル値に極めて近い。一般的に表現すると、要するに、(前述の
解決可能性に対して付加的に、あるいはまたこれとは無関係に)単数又は複数の
光波導体がそれと機械的に固く結合されたプラスチック付加物によって太くされ
て、例えば厚い又は何回ものコーティング又はその他の厚い又は何回もの材料塗
布(例えば図2の光波導体バンドにおいて)によって太くされて、低い温度にお
いて、低い温度限界値における膨張dL/Lが本来のケーブル構造体体の膨張に
関して可及的に充分に適合(接近)せしめられる。材料選択及び又は材料厚さは
要するに光学伝達エレメント自体の範囲内でも、「シンクロナイズ」を達成する
ために引き合いに出すことができる。
張係数に関して変化せしめられて、下方の温度限界値において所望のdL/L値
が達成される。場合により使用される充てん物質の種類及び量は更に、出発物質
の弾性率がどのような程度に変化せしめられるかに関係しており、換言すれば充
てん物質の種類及び量を介してケーブルの別の性質が調整可能である(例えば引
き力及び横力に対する耐性を増大させると同時に曲げやすさを減少させることが
できる)。例えばガラス粒子及び又は炭素粒子及び又はミネラル粒子から成る0
〜50%の充てん物質を設けることができる。この場合充てん物質は繊維、球あ
るいは不規則な成形物の形で単独にあるいは組み合わせて配置することができる
。以下に充てん物質を取り付ける前及び後の材料の例を挙げておく: AW=1→外とう成分 AW=2→心線成分 AW=3→充てん物質 POM=ポリオキシメチレンアセタール PA=ポリアミド PC=ポリカーボネート PBT=ポリブテンテレフタレート α値(23℃における値−一次近似ではこの値は室温から+80℃までの範囲に
おいて直線的な熱膨張係数として使用することができる)は低い温度においては
小さな値になることが予期される。
。
メントを有するケーブルを横断面図で示す。
メントを有するケーブルを横断面図で示す。
Claims (13)
- 【請求項1】 少なくとも1つの抗張性のエレメント(CE)並びに1つの
ケーブル外とう(AS)を有し、かつ少なくとも1つの光波導体を含む少なくと
も1つの光学伝達エレメント(LB1〜LBn)を有している光波導体ケーブル
(CA)であって、光学伝達エレメントは可動に室(CB)内に収容されており
、室(CB)の寸法は光学伝達エレメント(LB1〜LBn)の外寸法よりもわ
ずかに大きく選ばれている形式のものにおいて、ケーブルの熱収縮(dL/L)
が、20℃からケーブルの下方の温度限界値(例えば−30℃)までの範囲内で
、使用される光学伝達エレメント(LB1〜LBn)の熱収縮(dL/L)から
30%を越えないだけ、異なっていることを特徴とする、光波導体ケーブル。 - 【請求項2】 室寸法が次のように、すなわち、光学伝達エレメント(LB
1〜LBn)の付加的な超過長から最も低い温度限界値において生ずる局所的な
曲げ半径が70mm よりも大きいように、選ばれていることを特徴とする、請求 項1記載の光波導体ケーブル。 - 【請求項3】 上方の温度範囲、特に20℃の上方の温度範囲において、光
学伝達エレメント(LB1〜LBn)にケーブル構造体によって温度に基づく引
っ張り応力が作用せしめられることを特徴とする、請求項1又は2記載の光波導
体ケーブル。 - 【請求項4】 引っ張り応力が次のように、すなわち、ケーブルのために定
められている最も上方の温度限界値(例えば60℃)において引っ張り応力が光
学伝達エレメント(LB1〜LBn)の許容し得ない膨張、特に0.1%よりも 大きい膨張を生ぜしめないように、選ばれていることを特徴とする、請求項3記
載の光波導体ケーブル。 - 【請求項5】 ケーブルが複数の、特にヘリックス形に延びる室を有してお
り、これらの室内に単数又は複数の光学伝達エレメント(LB1〜LBn)が挿
入されていることを特徴とする(図4)、請求項1から4までのいずれか1項記
載の光波導体ケーブル。 - 【請求項6】 複数の個別の管形のロープ巻きエレメントが設けられており
、これらのロープ巻きエレメントはその内部に、光学伝達エレメント(LB1〜
LBn)を受容するためのそれぞれ1つの室を有していることを特徴とする(図
5,図8)、請求項1から5までのいずれか1項記載の光波導体ケーブル。 - 【請求項7】 中央に管形のエレメントが設けられており、このエレメント
はその内部に光学伝達エレメント(LB1〜LBn)を受容するための室を有し
ていることを特徴とする(図6,図7)、請求項1から6までのいずれか1項記
載の光波導体ケーブル。 - 【請求項8】 光学伝達エレメント(LB1〜LBn)が複数の光波導体(
LW)を1つの光波導体バンドにまとめることによって形成されており、光波導
体バンドの1つ又は複数がケーブル内に配置されていることを特徴とする、請求
項1から7までのいずれか1項記載の光波導体ケーブル。 - 【請求項9】 光学伝達エレメントが1つの個別の光波導体によって形成さ
れており、その際単数又は複数の光波導体がケーブル内に配置されていることを
特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載の光波導体ケーブル。 - 【請求項10】 ケーブル構造体のために低い温度値において、材料選択及
び又は壁厚選択を介して、光学伝達エレメント(LB1〜LBn)の膨張(dL
/L)に対するケーブル構造体の膨張(dL/L)の適合が最適化されているこ
とを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の光波導体ケーブル。 - 【請求項11】 ケーブル構造体のために、PMMAあるいはLCPあるい
はガラス分から成っているか、あるいはこれら物質を添加したプラスチックが使
用されていることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の光
波導体ケーブル。 - 【請求項12】 光波導体又は光学伝達エレメント(LB1〜LBn)が機
械的にそれと固く結合されたプラスチック付加物、特に付加的なコーティング又
はその他の材料塗布、によって太くされていて、低い温度においてケーブル構造
体の膨張に関して、膨張(dL/L)の有利にはわずかな適合(例えば最大で0
.05%の適合)が達成されていることを特徴とする、特に請求項1から11ま でのいずれか1項記載の光波導体ケーブル。 - 【請求項13】 20℃の下方、特にケーブルの下方の温度限界値(例えば
30℃)において、光学伝達エレメントの温度変化の100分率膨張値(dL/
L)と所属のケーブル構造体の100分率膨張値(dL/L)(例えばCAG5
)との間の偏差が次のように、すなわち膨張値差が±0.03%以内、有利には ±0.02%以内、特に±0.01%以内であるように、選ばれていることを特徴
とする、特に請求項1から12までのいずれか1項記載の光波導体ケーブル。
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