JPS6197607A

JPS6197607A - 海底光ケ−ブル

Info

Publication number: JPS6197607A
Application number: JP59217369A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawada; 修河田; Nobuyuki Yoshizawa; 吉沢　信幸; Yasushi Funaki; 舟木　靖; Masami Inoue; 井上　政美
Original assignee: OCC Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: OCC Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1984-10-18
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1986-05-16
Also published as: GB8525695D0; GB2165961A; GB2165961B

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、光ファイバを通信媒体とする海底光ケーブ
ルに関するものである。

〔背景技術とその問題点〕

光ファイバを伝送路とした海底光ケーブルの構造として
は、例えば第１図〜第３図に示すようなものがすでに提
案されている。

これらの構造を以下に簡単に説明すると、１は光フアイ
バ心線１ａを１〜２以上撚り合わせた集合体、あるいは
この集合体を樹脂で固めた光ファイバユニット、２は前
記光ファイバユニット１を水圧から保護するための耐圧
層、３はケーブルに加わる引張力に十分に対応できるよ
う、主として硬鋼線を撚り合わせて構成した抗張力体層
で、通常、１〜２層構造とされている。４は前記抗張力
体層の結束と気密、中継器への給電路を目的としている
金属層で、通常、銅、またはアルミの良導体テープを縦
添、溶接、縮径してチューブ状に形成している。５は海
水との絶縁を目的とするポリエチレン等で被覆した絶縁
層である。

これらの海底光ケーブルのうち、第１図に示したものは
、特に耐圧層２の”銅の溶接パイプを用いたものであり
、第２図では耐圧層２がアルミの突合わせパイプで形成
されているものである。

また、第３図では耐圧層２に３個の扇形のアルミ異型線
を組み合わせたものを使用している。

ところで、従来、耐圧層２そのものは海底光ケーブルを
海底に布設したとき、その水深で十分な耐水圧特性が得
られるようにその材質が選択され、形状１寸法が設計さ
れている。

したがって、まず海底光ケーブルを布設する水深を最大
の８０００ｍに想定すると、そのときの耐水圧は、はぼ
８　Ｋ　ｇ　／　ｍ　ｍ　２が必要とされる。

すなわち、耐圧層２の形状を第４図のような型にすると
、耐水圧Ｐｅは８Ｋｇ／ｍｍ２で耐圧層２に印加され、
そのとき、この耐水圧Ｐｅに耐える材質、および寸法（
ｒ、ｔ）が設計される。

この場合の耐圧層２の座屈に関する式は、特公昭５９−
７３６１号公報に引用されているように、次式％式％が適用される。

ここで、Ｐｅ：耐圧層に加わる圧力（Ｋｇ／ｍｍ２）ｔ：耐圧層
の厚み（ｍｍ）ｒ：耐圧層の半径（ｍ　ｍ　）Ｋ：安全係数入。：耐圧層の降伏強さく通常、耐圧層の材料がもつ引
張強度（Ｋｇ／ｍｍ２）を便宜的に使用する）そこで、まず、この式によって水深８０００ｍで使用で
きる耐圧層２を考察してみる。

耐圧層２の内径２ｒは、光フアイバ心線１ａの径、およ
び本数によって左右されるが１通常６〜８木で、その直
径は０．４〜０．６ｍｍが使用されるので、ユニットの
外径は２．５〜２．８ｍｍとなる。したがって、耐圧層
２の内径は若干のクリアランスをみて２．８〜３．０ｍ
ｍとみればよく、ｒ＝１．５ｍｍとすることができる。

また、安全係数に〜１．５（前記引用公報ではに〜２．
０としているが、従来の経験則からみてに〜１．５で十
分である）と定めると、上記の式この計算値から明らか
なように、水深８０００ｍまで使用できる海底光ケーブ
ルを設計すると、入ｏが２４Ｋｇ／ｍｍ２以下の特性の
金属は耐圧層２として使用できないということになる。

入。〜２５〜３０Ｋｇ／ｍｍ２ｃ７）引張強度はアルミ
材として（ＪＩＳ）５０００番のものを加工度を向上す
ることによって得ることができるが、上記計算値から肉
厚が２〜６ｍｍとなるため、テープ材からフォーミング
により耐圧層２を形成することが困難であり、前記第３
図に示したような分割個片の縦沿え方式となるため、製
造工程の増加、異型線の長尺巻きの困難性等の問題によ
りケーブル価格が上昇するという問題がある。

そこで、入ｏ　＝　３５〜４５　Ｋ　’ｇ　／　ｍ　ｍ
　２（７）材質を選定すると、この値を持つ材質は硬銅
、または鉄等になる。

しかし、かかる材料はアルミに比較して重量が大きくな
り、ケーブルモジュラス（ケーブル破断張力／ケーブル
水中重量）を大きくすることができない、そのため、フ
ァイバのプルーフレベルを同−とするとケーブルの平均
破断確率が増し、信頼性が高い海底光ケーブルを得るこ
とが困難となる。また、ケーブル破断確率を同一にしよ
うとすると、ファイバのブルーフレベルを上げる必要が
あり、ファイバ価格、ひいてはケーブル価格の上昇につ
ながる。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる問題を解消することができる海底光
ケーブルを製造するために、従来から考えられていた設
計方法を再吟味し、より実用的な設計手法を採用して、
信頼性が高く、かつ経済的な海底光ケーブルを提供する
ものである。

〔実施例〕

第５図はこの発明の海底光ケーブルの一実施例を示す断
面図で、１１は中心抗張力線１０ａ、光フアイバ心線１
０ｂを集合した光ファイバユニット、１２は突合わせに
よって形成したアルミ。

またはアルミニューム合金パイプからなる耐圧層（外径
５．２ｍｍ）、１３．１４は鋼線（１，２４０ｍｍφ、
１．７５５ｍｍφ）を撚り合わせて形成した抗張力体層
、１５は厚み０．６の鋼材からなる金属層、１６．１７
はポリエチレン外被（絶縁層）（外径１９ｍｍφ、２４
ｍｍφ）である。

この発明の耐圧層１２の引張強度は約２２Ｋｇ／ｍｍ２
．その形状寸法は厚み１．２ｍｍ、内径２．８ｍｍ〜３
．０ｍｍ、外径５．２ｍｍのものが使用されている。

したがって、前述の座屈に関する式をそのまま適用する
と水深８０００ｍの耐水圧特性が得られないように考え
られるが、以下に説明するように、この寸法、材質で、
十分な耐水圧特性となっている。

前記座屈に関する式は第４図に示すような形状の耐圧層
２を単独で使用し、圧力Ｐｅを加えたときには適用され
るが、実際の海底光ケーブルは前述したように耐圧層１
２の外周に抗張力体層１３．１４が設けられており、さ
らに金属層１５、絶縁層１６．１７がある。

そこで、第５図に示した海底光ケーブルに対して外部か
ら水圧を加え、耐圧層１２の歪を実験および理論計算に
より求めたところ耐圧層１２内面に加わる円周方向の応
力は、耐圧層１２のみに水圧が加わる場合の約６０％で
あることが分かった（抗張力体層が１層の場合は、やや
大きくなり６３％程度になる）。

これは、主として抗張力体層１３．１４を形成している
鋼線のシェル効果が大きく作用しているためであり、耐
圧層１２．抗張力体層１３゜１４、金属層１５からなる
複合構造から生じる複合効果ということができる。

したがって、水深８０００ｍについて上記複合効果を考
慮すると、Ｐｅ＝８Ｘ０．６＝４．８〜５．０４Ｋｇ／
ｍｍ２を設計強度とみればよい。

そこで、この（Ｐ　ｅ　＝　５　Ｋ　ｇ　７ｍｍ２）に
基づいて前述した引張強度λ０と厚みｔの関係を求めて
みると、となり、入。が２０〜２５Ｋｇ／ｍｍ”のものを使用す
れば、ｔ＝１．５〜０．９ｍｍの耐圧層１２で水深８０
００ｍの耐水圧に耐えることができることになる。

また、入、〜２０〜２５Ｋｇ／ｍｍ２（７）引張強度が
アルミ、またはアルミ合金を材質とすることが可能とな
り、軽量化によってケーブルモジュラスを大きくするこ
ともできる。

さらに、厚み１．５〜０．９ｍｍのアルミ材の耐圧層１
２はロールフォーミング法によってテープ状素材から成
形することができるので、海底光ケーブルの長尺物を製
造する上できわめて有利であり、信頼性の高いものにす
ることができる。

なお、前記した複合効果は抗張力体層１３゜１４の鋼線
のせり合い効果（シェル効果）が大きく寄与し、例えば
、第６図に示すように銅線が接触点Ｐに生じる法線方向
にせり合い力によって増大することがＦＥＭ（有限要素
法）による解析によって確かめることができた。

なお、第５図の実施例において水密の目的で抗張力体層
１３．１４と耐圧層１２の間隙、抗張力体！１３．７４
と金属層７５の間隙にコンパウンドを長手方向に連続、
あるいは間欠的に注入しておくことが好ましい。

第７図は抗張力体層を１層構造とした場合の他の実施例
を示す。

この図で、光ファイ／へユニット１１内の中心抗張力線
１０ａの径は０．５ｍｍφであり、その周囲にプラスチ
ックをコーティングして０．６５ｍｍφの大きさにしで
ある。光フアイバ心線１０ｂは外径０．６ｍｍφのもの
を６本撚り合わせ、光ファイバユニット１１の外径は２
．８ｍｍφとなっている。

耐圧層１２の内径は３．０ｍｍφ、外径は６ｍｍφで、
引張強度入。は２０Ｋｇ／ｍｍ２の材質（アルミ合金）
を使用している。そして、その突合せ面は溶接されてい
る。

抗張力体層１３は、１．６９８ｍｍφの鋼線を１４本撚
り合わせた１層構造のものであり、金属層１５は０．６
ｍｍ厚のアルミ合金から形成されている。

金属層１５の外径は１０．４ｍｍφであり、その上にポ
リエチレンからなる絶縁層１６を被覆して外径２１ｍｍ
φとする。

この実施例の特徴は、ケーブル全体の軽量化を図るため
に、電気伝導度を儀牲にして、金属層１５を銅からアル
ミに替えたものであり、軽くなった分だけ抗張力体層１
３．１４の鋼線の全断面積、すなわち本数を少なくでき
、鋼線層は２層の代りに１層となっている。

以上の実施例では最大適用水深を８０００ｍとしたもの
であるが、最大適用水深が、例えば５０００ｍ、２００
０ｍ＋７）場合も抗張力体層１３（１４）のシェル効果
を考慮して設計すればケーブルモジュラスを大きくする
上で効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の海底光ケーブルの構造
は、耐圧層の材質およびその寸法が抗張力体層が発揮す
るシェル効果を考慮して適用水深圧の約６０％位に設定
され、残りの約４０％を抗張力体層で負担するような構
成としたので、海底光ケープの重量および外径を従来よ
り小さくすることができ、ケーブルモジュラスの向上を
図ることができる。また、特に耐圧層の材質の選択自由
度が増すため、耐圧層の成型をテープ状素材からロール
フォーミング法で行うことができるようになり、海底光
ケーブルの製造ラインをダンデム化することが可能にな
る。そのため工程の簡略化。

コストダウンが図れるという大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は代表的な海底光ケーブルの従
来例を示す断面図、第４図は耐圧層の耐水圧特性を説明
するための断面図、第５図はこの発明の海底光ケーブル
の一実施例を示す断面図、第６図はシェル効果を説明す
るために示した抗張力線の配置図、第７図はこの発明の
海底光ケーブルの他の実施例を示す断面図である。図中、１１は光ファイバユニット、１２は耐圧層、１３
．１４は抗張力体層、１５は金属層、１６．１７はポリ
エチレン外被である。第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ファイバユニットを中心に順次、耐圧層、抗張
力体層、金属層、絶縁層が積層されている海底光ケーブ
ルにおいて、前記耐圧層を適用水深のほぼ６０％の水深
圧に耐える材質および厚さの金属で構成し、残りの４０
％の水深圧を前記抗張力体層のシェル効果により負担す
るように構成したことを特徴とする海底光ケーブル。
（２）耐圧層がアルミニューム合金とされている特許請
求の範囲第（１）項記載の海底光ケーブル。
（３）耐圧層が銅とされている特許請求の範囲第（１）
項記載の海底光ケーブル。
（４）金属層が０．４５〜０．６５ｍｍ厚の銅とされて
いる特許請求の範囲第（１）、（２）項または第（３）
項記載の海底光ケーブル。
（５）金属層が０．６〜０．８ｍｍ厚のアルミニューム
、またはアルミニューム合金とされている特許請求の範
囲第（１）、（２）項または第（３）項記載の海底光ケ
ーブル。
（６）抗張力体層が引張強度２１０〜２４０Ｋｇ／ｍｍ
＾２の１〜２層の鋼線とされている特許請求の範囲第（
１）〜（５）項のいずれか１つの項に記載の海底光ケー
ブル。
（７）絶縁層が１〜２層のポリエチレンとされている特
許請求の範囲（１）〜（６）項のいずれか１つの項に記
載の海底光ケーブル。
（８）耐圧層がテープ状素材をロールフォーマ成形によ
って形成したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
、（２）項または第（３）項記載の海底光ケーブル。