JP2016066503A - Submarine cable - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に海底、海中その他の水中で使用される海底ケーブルに関する。 The present invention relates to a submarine cable mainly used in the seabed, the sea, and other underwater.
海底ケーブルは、導体部、半導電層、絶縁層等からなるケーブル心の外周にジュートやポリプロピレンのヤーンからなる座床が形成され、さらにその外側には外周に沿って並んだ複数の鉄線が螺旋状に巻かれて外層鉄線が形成されている(例えば、非特許文献1参照)。この外装鉄線は、海底ケーブルの引っ張り強度及び圧縮強度の向上、外傷の防護を図るためのものであり、必要に応じて二層で形成されているものもある。 A submarine cable has a seat floor made of jute or polypropylene yarn on the outer periphery of a cable core made of a conductor, a semiconductive layer, an insulating layer, etc., and a plurality of iron wires arranged along the outer periphery spiral on the outside. The outer layer iron wire is formed by being wound into a shape (see, for example, Non-Patent Document 1). This armored iron wire is intended to improve the tensile strength and compressive strength of the submarine cable, and to protect against external damage, and there are some that are formed in two layers as required.
また、他の海底ケーブルとして、ケーブル心の外周に、テープ層を介して、アラミド繊維束からなる外装を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Another submarine cable has been proposed that includes an outer sheath made of an aramid fiber bundle on the outer periphery of a cable core via a tape layer (see, for example, Patent Document 1).
非特許文献1のように、海底ケーブル外装鉄線を装備した場合、その耐食性に問題があった。
また、外装鉄線はコイル取りをする場合には鉄線の捻りによりキンクが生じる懸念があり、製造時或いは布設作業時には曲げや捻れが生じないように曲げ径を一定以下にしないなど十分な注意を払う必要があった。
さらに、外装鉄線は重量があることから海底ケーブルの運搬、布設の負担が大きいという問題も生じていた。
As in Non-Patent Document 1, when the submarine cable armored iron wire was equipped, there was a problem in its corrosion resistance.
In addition, when coiling the exterior iron wire, there is a concern that kinking may occur due to the twisting of the iron wire, and sufficient care should be taken not to make the bending diameter below a certain value so that bending or twisting does not occur during manufacturing or laying work. There was a need.
Furthermore, since the exterior iron wire is heavy, there has been a problem that the burden of carrying and laying the submarine cable is large.
一方、特許文献1の海底ケーブルは、外装鉄線に替えてアラミド繊維束を外装とすることにより、鉄線外装と比べて軽量化を図ることができ、さらに、キンクの発生も抑えることができ、海底ケーブルの運搬、布設の負担軽減を図ることが可能である。また、絶縁体であるため、電食も抑えることも可能である。
しかしながら、アラミドは、アルカリ性物質や紫外線に対する耐食性が低いという問題があった。また、アラミド繊維束を樹脂で補強した繊維強化プラスチック(以下FRP)として使用すると、耐食性がプラスチック素材に依存するが、FRPは可撓性が低く曲げにくいという性質を有し、また、小さな外傷でもから折れが発生するため、取り扱いが難しいという問題があった。
On the other hand, the submarine cable of Patent Document 1 can be reduced in weight as compared with the iron wire sheath by using an aramid fiber bundle as the sheath instead of the armored iron wire, and can further suppress the occurrence of kinks. It is possible to reduce the burden of cable transportation and installation. Moreover, since it is an insulator, it is also possible to suppress electrolytic corrosion.
However, aramid has a problem of low corrosion resistance to alkaline substances and ultraviolet rays. In addition, when aramid fiber bundles are used as fiber reinforced plastics (FRP) reinforced with resin, the corrosion resistance depends on the plastic material, but FRP has the property of being flexible and difficult to bend. Since there is a crease, it is difficult to handle.
また、近年は、海底ケーブルを洋上の浮体設備と浮体設備の間或いは海底と浮体設備との間に布設することも検討されている。この場合、海底ケーブルは吊り下げられた状態となるので、潮流による繰り返し曲げによる疲労の蓄積が発生しやすく、海水に対する耐食性も要求される。
上記各海底ケーブルの海中挙動における外装張力体は、疲労による折れ、防食層損失による耐食性の低下などの懸念もあり、張力体として機能しなくなくなることで、ケーブルが断線して海底に落下する恐れを伴う問題もあった。
In recent years, it has been studied to lay a submarine cable between a floating facility and a floating facility on the ocean or between a seabed and a floating facility. In this case, since the submarine cable is in a suspended state, fatigue is likely to accumulate due to repeated bending due to tidal currents, and corrosion resistance to seawater is also required.
The exterior tension body in the underwater behavior of each of the above submarine cables may be broken due to fatigue or decrease in corrosion resistance due to loss of the anticorrosion layer, etc. There was also a problem with.
本発明の目的は、より軽量且つ柔軟で耐食性に優れる海底ケーブルを提供することである。 An object of the present invention is to provide a submarine cable that is lighter, more flexible, and excellent in corrosion resistance.
本発明は、海底ケーブルにおいて、導体部と当該導体部の周囲に設けられた絶縁層とを有するケーブル心線の周囲に巻き付けて配置された、引張強度が23cN/dtex以上の高張力繊維の撚り合わせ又は平編組からなる複数のロープを外装として備えることを特徴とする。 In the submarine cable, the present invention is a twist of a high-tensile fiber having a tensile strength of 23 cN / dtex or more, wound around a cable core having a conductor portion and an insulating layer provided around the conductor portion. A plurality of ropes made of a combination or flat braid are provided as an exterior.
上記発明にかかる海底ケーブルでは、引張強度が23cN/dtex以上の高張力繊維からなる複数のロープを外装として装備しているので、従来の鉄線と比べてキンクの原因となる捻れの発生が抑えられ、軽量化を図ることができることから、海底ケーブルの運搬や布設の負担を軽減することが可能となる。
また、例えば、超高分子量ポリエチレン繊維等の高張力繊維からなるロープは可撓性が高く、取り扱いが容易であるため、海底ケーブルの運搬や布設の負担をさらに軽減することが可能となる。
また、超高分子量ポリエチレン繊維等の高張力繊維は耐食性が高いので、海中や海底での使用にも好適である。そして、高張力繊維の外装が耐食性及び可撓性が高いので、洋上の浮体設備に吊り下げた状態で布設した場合でも、潮流による繰り返し曲げによる疲労や海水による腐食に耐え、長期にわたる使用を実現することが可能である。
The submarine cable according to the above invention is equipped with a plurality of ropes made of high-tensile fibers having a tensile strength of 23 cN / dtex or more as an exterior, so that the occurrence of twisting that causes kinks can be suppressed compared to conventional iron wires. Since the weight can be reduced, it is possible to reduce the burden of transporting and laying the submarine cable.
In addition, for example, a rope made of high-strength fibers such as ultra-high molecular weight polyethylene fibers is highly flexible and easy to handle, so that it is possible to further reduce the burden of transporting and laying submarine cables.
In addition, high-strength fibers such as ultra-high molecular weight polyethylene fibers have high corrosion resistance and are therefore suitable for use in the sea or at the sea floor. And since the high-strength fiber exterior has high corrosion resistance and flexibility, it can withstand long-term fatigue caused by repeated bending due to tidal currents and corrosion caused by seawater even when laid while suspended on offshore floating facilities. Is possible.
また、上記海底ケーブルにおいて、撚り合わされた複数の前記ケーブル心線と、当該複数のケーブル心線の周囲に設けられた介在層とを備え、前記介在層の一部又は全部を前記高張力繊維から形成し、前記介在層の周囲に前記外装を設ける構成としても良い。
これにより、三心のケーブル心線を備える海底ケーブルの場合にも効果的に軽量化と可撓性の向上を図ることが可能となる。
The submarine cable includes a plurality of twisted cable cores and an intervening layer provided around the cable cores, and a part or all of the intervening layer is made of the high-tensile fiber. It is good also as a structure which forms and the said exterior is provided around the said intervening layer.
As a result, even in the case of a submarine cable having a three-core cable core, it is possible to effectively reduce the weight and improve the flexibility.
また、上記海底ケーブルにおいて、前記高張力繊維のロープからなる前記外装の外周に、鉄線からなる外装をさらに設ける構成としても良い。
その場合、高張力繊維のロープからなる外装に傷や損傷を生じ得る環境下でも鉄線の外装により保護することができ、海底ケーブルの布設可能な領域の拡大を図ることが可能となる。
In the submarine cable, an outer sheath made of iron wire may be further provided on the outer periphery of the outer sheath made of the rope of the high tensile fiber.
In this case, the outer sheath made of high-strength fiber rope can be protected by the outer sheath of the iron wire even in an environment that may cause damage or damage, and the area where the submarine cable can be laid can be expanded.
以上のように、本発明は、上記の構成により、高強度およびより軽量且つ柔軟で耐食性に優れる海底ケーブルを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a submarine cable with high strength, lighter weight, flexibility, and excellent corrosion resistance.
[実施形態の概要]
本発明の実施形態である海底ケーブル100について図1及び図2に基づいて説明する。
図1は海底ケーブル100の長手方向に垂直な断面図、図2は海底ケーブル100の一端部において各層を順番に切り開いた状態を示す側面図である。
[Outline of Embodiment]
The
FIG. 1 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the
図1に示すように、海底ケーブル100は、ケーブル心線10を中心として半径方向外側に向かって座床層20、外装30、防食層40が順番に形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ケーブル心線10は、中心に導体部11を備え、当該導体部11から外側に向かって順番に内部半導電層12,絶縁層13,外部半導電層14,シールド層15,押さえテープ16,遮水層17,シース18が形成されている。
但し、使用電圧や使用方法などにより外部半導電層14,シールド層15,押えテープ16,遮水層17は必ずしもなくともよいものとする。
The
However, the external
座床層20は、ケーブル心線10の外周面上に巻き付けられたポリプロピレン製のヤーンのラップ巻きから形成されている。この座床層20は、外装30を構成するロープ31を巻き付ける作業時にケーブル心線10を傷つけないように保護するためのものである。ロープ31の巻き付けがシース18に傷を生じないように行われる場合には、座床層20を省略することができる。
The
[外装]
外装30は、引張強度が23cN/dtex以上の高張力繊維からなる複数のロープ31からなる。各ロープ31は、ケーブル心線10の外周面上に敷き詰めるように互いに密着した状態で並べて配置されている。また、各ロープ31は、図2に示すように、いずれも、ケーブル心線10に対して螺旋を描くように巻き付けられている。
上記ロープ31は、細径紐状の高張力繊維を撚り合わせて所定の外径としたものだが、これに限らず、高張力繊維の平編組からロープ31を形成しても良い。また、高張力繊維の平編組を重ね合わせてロープ31としても良い。
高張力繊維は、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、炭素繊維のいずれかであればよいが、引張強度、軽量化の点で超高分子量ポリエチレン繊維が好ましい(表参照)。
※試験方法はJIS L 1013による。
[Exterior]
The
The
The high-tensile fiber may be any one of ultra high molecular weight polyethylene fiber, polyarylate fiber, PBO (polyparaphenylene benzoxazole) fiber, and carbon fiber. However, ultra high molecular weight polyethylene fiber is preferable in terms of tensile strength and weight reduction. Preferred (see table).
* Test method is according to JIS L 1013.
超高分子量ポリエチレン繊維は通常の10〜20万程度の分子量を100〜700万まで高めたポリエチレンからなる繊維であり、30cN/dtex以上の引張強度、1g/cm3以下の繊維密度を持つ繊維であり、例えば、ダイニーマ(東洋紡の登録商標)などを用いることができる。超高分子量ポリエチレン繊維の引張強度は特に上限はないが、一般的に50cN/dtex以下である。 The ultra high molecular weight polyethylene fiber is a fiber made of polyethylene having a molecular weight of about 100,000 to 200,000 increased to 1,000 to 7,000,000, and is a fiber having a tensile strength of 30 cN / dtex or more and a fiber density of 1 g / cm 3 or less. Yes, for example, Dyneema (registered trademark of Toyobo) etc. can be used. The tensile strength of the ultrahigh molecular weight polyethylene fiber is not particularly limited, but is generally 50 cN / dtex or less.
特に超高分子量ポリエチレン繊維は、アラミド繊維と比べて、引っ張り強度、縦弾性係数の値が優れており、重量はより軽くなる。さらに、超高分子量ポリエチレン繊維は、アラミド繊維と比べて、耐薬品性に優れ、防食性が高くなっている。また、外装を鉄線とした場合と比べても、強度、軽量化、防食性の全てにおいて優れている。 In particular, ultrahigh molecular weight polyethylene fibers are superior in tensile strength and longitudinal elastic modulus and are lighter in weight than aramid fibers. Furthermore, the ultra high molecular weight polyethylene fiber is superior in chemical resistance and corrosion resistance as compared with the aramid fiber. Moreover, compared with the case where the exterior is made of iron wire, it is excellent in all of strength, weight reduction, and corrosion resistance.
一方で、アラミド繊維やポリエステル繊維は強度の点で23N/dtexを下回り、外装としての強度は不十分である。 On the other hand, aramid fibers and polyester fibers are less than 23 N / dtex in terms of strength, and the strength as an exterior is insufficient.
[防食層]
防食層40は、防腐性コンパウンドを塗布したポリプロピレン製のヤーンを外装30の外周に巻き付けて形成されてもよいが、ポリエチレン等の樹脂を被覆して形成されてもよく、当該防食層40は全てのロープ31を被覆している。この防食層40により、その内側の外装30は海水中の含有成分による腐食が抑制される。
[Anti-corrosion layer]
The
[三心電力ケーブルの適用]
上記ロープ31からなる外装30は、図3に示すように、三本のケーブル心線10を撚り合わせた三心電力ケーブルを備える海底ケーブル110にも適用可能である。
この場合、各ケーブル心線10の周囲を断面円形に整えるために介在層50が形成される。この介在層50は、超高分子量ポリエチレン繊維から形成される。超高分子量ポリエチレン繊維は、細径紐状のものをケーブル長手方向に沿って配置しても良いし、シート状のものを各ケーブル心線10に巻き付けても良い。また、平編組の超高分子量ポリエチレン繊維を配置しても良い。
介在層50に超高分子量ポリエチレンを用いることで張力体の断面積が増えるため、ケーブルに張力が印加された場合に、ケーブル心線10へ分散される張力を低減でき、導体部11が断線することを防ぐことができる。
また、介在層50の全てを超高分子量ポリエチレン繊維としないで、一部または全部に紙或いはポリプロピレン製のヤーン或いはジュートを用いた構成としても良い。
[Application of three-core power cable]
As shown in FIG. 3, the
In this case, the intervening
Since the cross-sectional area of the tension body is increased by using ultrahigh molecular weight polyethylene for the intervening
Moreover, it is good also as a structure which used the yarn or jute made from paper or a polypropylene for part or all instead of making all the intervening layers 50 into ultra high molecular weight polyethylene fiber.
[鉄線外装の装備]
図4はロープ31からなる外装30の外側に例えば亜鉛メッキ鉄線もしくは上記鉄線と同等の耐外傷性を持つ材料の線材61からなる外装60を設けた海底ケーブル120の側面図である。
この図のように、外装30の外周には、座床層20と同じポリプロピレン製のヤーンからなる座床層70が新たに形成され、この座床層70の外周に複数の線材61からなる外装60が形成されている。各亜鉛メッキ鉄線61は、座床層70の外周面上に敷き詰めるように互いに密着した状態で並べて配置されている。また、各線材61は、いずれも、座床層70の外側で螺旋を描くように巻き付けられている。
[Equipment with iron wire exterior]
FIG. 4 is a side view of the
As shown in this figure, a
このように、ロープ31からなる外装30の外側に亜鉛メッキ鉄線等の線材61からなる外装60を設けた場合には、外装30を構成する超高分子量ポリエチレン繊維のロープ31を外側から効果的に保護することができ、各ロープ31の傷や損傷の発生を低減することが可能となる。従って、外傷の対策が必要な場所にも海底ケーブル120を布設することが可能である。
また、海底ケーブル120は、線材61からなる外装60を設けることにより全体重量の増加を生じるが、二層で鉄線外装を設ける場合に比べて軽量化が図られている。また、海底ケーブル120は、その可撓性についても、二層で鉄線外装を設ける場合に比べて向上している。
Thus, when the exterior 60 made of a
Moreover, although the
なお、図4では、線材61がロープ31とほぼ同径で図示されているが、外装30を保護するという目的を達成可能な範囲で線材61は極力小径化することが望ましい。これにより、海底ケーブル120のさらなる軽量化及び可撓性の向上を図ることが可能となる。
また、この図4の例でも、図3のように、三本のケーブル心線10を撚り合わせた三心電力ケーブルを備える構成としても良い。
また、外装30の外側に線材61の外装60ではなく、超高分子量ポリエチレン繊維のロープからなる新たな外装を設けて、二層化しても良い。このように二層化することで、外力などの影響でロープ31同士に隙間が生じてもケーブル線心10への接触を防ぐことができる。
In FIG. 4, the
Also, the example of FIG. 4 may be configured to include a three-core power cable in which three
Further, instead of the outer sheath 60 of the
[実施形態の技術的効果]
海底ケーブル100(海底ケーブル110,120も含む、以下同様)の外装30を高張力繊維である超高分子量ポリエチレン繊維からなる複数のロープ31から構成することにより、当該ロープ31と同径の鉄線を使用する場合と比べて外装30の重量を約1/8に軽減することが可能となる。また、外装をアラミド繊維で構成した場合に比べても軽量化を実現することが可能である。これにより、海底ケーブルを取り扱う設備や機材に必要な耐荷重が大幅に減るため、コストダウンを可能にすると共に、従来の海底ケーブルでは運搬車両の通行や船舶航行の制限により布設が困難であった場所への海底ケーブルの布設が可能となる。
[Technical effects of the embodiment]
By forming the
また、超高分子量ポリエチレン繊維からなるロープ31は可撓性に優れることから、キンクの発生を低減し、海底ケーブル100の曲げ径の制限も従来に比べて緩和することが可能となる。従って、海底ケーブル100をより小さなドラムやターンテーブルに巻きつけることができ、製造や輪送において取扱が容易となる。また、曲げ径の制限が緩和されることにより、布設適応範囲を拡大することが可能である。
In addition, since the
さらに、超高分子量ポリエチレン繊維は耐食性に優れることから、鉄線やアラミド繊維を使用する場合に比べて海水による腐食を抑制することが可能である。さらに、超高分子量ポリエチレン繊維は絶縁性であるため電食の発生も防止することが可能である。
また、超高分子量ポリエチレン繊維は、アラミド繊維と比べて耐紫外線性能に優れ、太陽光の届く浅瀬或いは海中の使用の際にも劣化を抑制することが可能である。また、外装30の外側には防食層40を設けているため、紫外線に対してさらなる保護を図ることが可能である。
Furthermore, since ultrahigh molecular weight polyethylene fiber is excellent in corrosion resistance, it is possible to suppress corrosion by seawater as compared with the case of using iron wire or aramid fiber. Furthermore, since ultrahigh molecular weight polyethylene fibers are insulating, it is possible to prevent the occurrence of electrolytic corrosion.
In addition, ultrahigh molecular weight polyethylene fibers are superior in UV resistance compared to aramid fibers, and can suppress deterioration even when used in shallow water or underwater. Further, since the
また、海底ケーブル120のように、外装30の外側に新たに線材61からなる外装60を設けた場合には、外傷の懸念のある場所にも布設することが可能となる。
Further, when the exterior 60 made of the
[その他]
上記実施形態では海底、海中に布設される海底ケーブルを例示したが、外装による耐食性および耐張力を有する構造であるため、湖沼や河川の水中或いは湿潤な地中、もしくは架空電線路或いは傾斜地や垂直となる電線路への布設などの他の環境に布設しても良い。
また、上記実施形態では、電力のケーブル心線10のみを備える海底ケーブル100を例示したが、光ケーブルの心線を付加しても良い。図1の例では、光ケーブルの心線は、外装30とケーブル心線10との間、外装30のロープ31とロープ31との間などに配置することが望ましい。また、図3の例では、光ケーブルの心線を上記以外に介在層50に設けることも可能である。
[Others]
In the above embodiment, the submarine cable and the submarine cable installed in the sea are exemplified. However, since it has a structure having corrosion resistance and tension resistance by the exterior, it is underwater or wet ground of lakes and rivers, overhead power lines, inclined land, vertical It may be laid in another environment such as laying in the electric wire line.
In the above embodiment, the
10 ケーブル心線
11 導体部
12 内部半導電層
13 絶縁層
14 外部半導電層
15 シールド層
17 遮水層
18 シース
20 座床層
30 外装
31 ロープ
40 防食層
50 介在層
60 外装
61 線材
70 座床層
100,110,120 海底ケーブル
DESCRIPTION OF
Claims (4)
当該複数のケーブル心線の周囲に設けられた介在層とを備え、
前記介在層の一部又は全部を前記高張力繊維から形成し、
前記介在層の周囲に前記外装を設けたことを特徴とする請求項1または2記載の海底ケーブル。 A plurality of the cable cores twisted together;
An intervening layer provided around the plurality of cable core wires,
Forming part or all of the intervening layer from the high-tensile fiber,
The submarine cable according to claim 1, wherein the sheath is provided around the intervening layer.
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