JPH0337912A - 電気ケーブル及びその製造方法 - 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］ 本発明は外装海底電気通信ケーブル・システムに係わり
、特に保管中やコイリング中に実質的に捩れたり、ルー
プ状になることが無いトルク均衡型ケーブル・システム
に関する。

［従来の技術］ 海底電気通信ケーブルは、保護を持たないコアを自然的
及び人工的原因で損傷したり破壊したりするリスクから
保護するために、しばしば保護外装を持たなければなら
ない。外装は、通常そのコアと外被の周囲に一層または
それ以上の層の亜鉛メツキ鋼線を設けることで与えられ
いる。

しかしながら、外装ワイヤーを使用すると、敷設中にそ
のケーブルやコアが受ける捩じれによって起きる旋回動
作により、ケーブルが損傷や構造上の変形を受ける危険
がある。幾つかの従来の外装海底ケーブルは、トルク均
衡即ち捩じれ傾向に抗する手段を講じることによって捩
じれ損傷の危険を軽減している。敷設中において、捩じ
れ損傷を検出することが困難または不可能なときにその
ような捩じれ損傷がしばしば起きるので、システム全体
を通してトルク均衡型ケーブルを使用して、そのような
損傷の危険を全体的に軽減することが強く望まれている
。

しかしながら、トルク均衡型ケーブルは捩じれ損傷の危
険を回避するのに効果があるにも拘らず、海底電気通信
施設でトルク均衡型ケーブルが敷設されることは比較的
に少なかった。その一つの理由には、ケーブル敷設船の
船検や敷設設備が貧弱なことがある。特に、そのケーブ
ルが小さな径にコイリングされていると、捩れたりルー
プ状になる傾向が有ることもその理由である。捩れは、
そのケーブルがケーブル内における過酷な曲げ応力の軽
減の現れである一方で、本質的にそのケーブルの本来の
構造保全に不利な影響を及ぼしている。

その結果、外装トルク均衡型ケーブルの現在までの設計
によるループ状傾向は、軍事用、民生用の何れの海底通
信施設におけるトルク均衡型海底ケーブルの利用可能性
を縮小していた。

更に捩じれ無しに小さな径にコイリングすることができ
る海底ケーブルは、敷設船の船検容量をより効率的に使
用することができ、これによって敷設コストを低減でき
るので、その実現が望まれる。敷設船で一般的に利用さ
れているケーブルの８字形コイリング形態は、船検容量
を無駄に使用している例である。

もし、海底ケーブル・システムの何れかの部分でトルク
が均衡しているならば、システム全体でトルクが均衡し
ていることが望ましい。そうでないと、タイプの異なる
ケーブル同士を互いに接続するのに中継ケーブルが必要
となる。しかしながら、トルク均衡システムを用いるこ
とによって、中継ケーブルが不必要となり、且つケーブ
ル・システムを敷設するコストや複雑さを縮小できる。

（発明の目的） 従って、本発明の一つの目的は、小さな径にコイリング
することができるトルク均衡型海底ケーブルを提供する
ことにある。

本発明のもう一つの目的は、トルク均衡型ケーブルを特
徴付けている望ましい特性を保持したままでそのような
ケーブルを得ることにある。

本発明の別の目的は、大洋の深海底から比較的浅い沿岸
部まで敷設され、全体の構造がトルク均衡型であるよう
な、広範囲の海底ケーブル・システムを提供することに
ある。

（発明の概要） 本発明は、その最も広い応用では、従来のケーブルにお
ける不所望な捩じれやループ状になる傾向を示すこと無
く極めて容易にコイリングすることができるような、捩
じれに関して均衡している海底ケーブルの一種類を提供
する。本発明は以下に述べるような電気通信ケーブルに
応用することができ、あるいはまた塩カケープルのよう
な他のタイプのケーブルに応用することができる。

コイリングを容易にすることは、一つには、本発明に従
ってケーブルの捩じり剛性（ＪＧ）対曲げ剛性（Ｅ■）
の比を、従来は認識されていなかったある範囲内に管理
することによって達成される。

特定の具体例では、外装ワイヤー同士の間やそれらの上
にグラス・ファイバーで補強されたポリエステル・テー
プを使用することが、ケーブルのコイリングの際に外装
ワイヤーを動き易くし、従ってコイリングを容易にする
ことが見出だされた。

そのテープはまた基礎としての働きもする。

必須ではないが、望ましくはケーブル重量対振じり剛性
の比を所定の範囲内に維持することが、コイリングが容
易なトルク均衡型ケーブルを得るのに寄与する。

後で述べる深海用及び浅海用の具体例を本発明に従って
組合わせ、トルク均衡型海底通信ケーブル・システムを
設立することができる。

ケーブルの重量設計は、重量がコイリングの容易性に影
響するので重要である。ケーブルが重い程、ケーブルが
垂れ下がったり、不安定になる懸念は少なくなる。

こうして、基本的にケーブル構造のパラメータのうち比
較的に僅かなものを管理することによって、海底ケーブ
ルの敷設上の大きく且つ重要な問題が解決される。即ち
、ケーブルがループ状になったり捩れたりするのを回避
することができると共に、敷設コストの低減と敷設され
たケーブルの信頼性を向上するのに寄与できる。

本発明の各提示内容は、実質的にはケーブルの径とは無
関係であり、その弾性範囲内で引張りを受けるケーブル
に広く通じる。

本発明の上記及びその他の目的、特徴及び利点はその実
施例の説明をたどることによって明らかにされる。

（実施例の説明） イ、理論的検討 従来の分析によれば、トルク均衡型ケーブルが小さな径
でコイリングするのに抵抗を示すことが一般的に認めら
れている。これは従来のケーブルがトルク均衡型の構造
的特徴を本質的に具体化しているからではな（、むしろ
弱い捩じれ剛性に対する優先的な方向が無いからである
。トルク均衡型でないケーブルは、捩じれ剛性ＪＧの値
は捩じれの方向に応じて相違する。螺旋状の外装巻きを
締める方向では、ＪＧの値が比較的に大きい。この場合
、この外装巻きはケーブルのコアの周囲で硬くなる。し
かし、外装の螺旋を解く方向では、ＪＧの値が比較的に
小さい。

このように、−殻内に外装ケーブルはＪＧの値がより小
さくなる方向である「解き」方向にコイリングされる。

しかしながら、トルク均衡型ケーブルでは、外装ワイヤ
ーの捩じれにＪＧの値が小さくなるような優先的な方向
が無く、「解き」方向は存在しない。

しかしながら、より最近の分析によれば、もしＪＧの値
を管理することに充分な認識が与えられれば、トルク均
衡型ケーブルのコイリングの容易性を高めることができ
る。

ケーブルをコイリングするとき、周長が２πＲの各コイ
ル部分に対して２πラジアンの捩じりが加えられ、その
結果単位長さ当たり１／Ｒラジアン／インチの捩じれが
生じる。ここで、Ｒはコイルの半径である。このコイル
半径Ｒの範囲は、総括的エネルギー保存則に基づき、次
式で示すことができる。

式ｌ中、項Ｔの値は次式をＴに関して解くことによって
算出することができる。

ここでＷは単位長さ当たりのケーブルの重量であり、Ｈ
はその高さ即ち乗曲線の長さ（例えば、ケーブル敷設船
のデツキからコイリング・タンクのフロアまで）、Ｔは
ケーブルがコイリング・タンクのフロアに接する点での
ケーブルの張力である。

式１及び式２を解くのに図式を使用する解法が適してい
ることは、この分野の技術者に容易に理解される。これ
らの式から、選択された１セツトの変数に関して最小コ
イリング半径の理論値が得られる。ＪＧの値が実質的に
低減されているトルク均衡型ケーブルの構造は、捩じれ
やループ化を生じること無しに充分に小さい径でコイリ
ング可能なケーブルを提供することが理解できる。

従来のトルク均衡型ケーブルの設計では、ＪＧの値が外
装ワイヤーの巻き付け角度の二乗で変化することは殆ど
認識されていなかった。この事実を本発明に結び付けれ
ば、ＪＧの値を低減することは、右巻きと左巻き外装ワ
イヤーの両方の巻き付け角度を比較的控え目に小さくす
ることで達成できる。

更に、巻き付け角度を上記と同様に小さくすることでＥ
ｌの値が僅かに増大し、コイリングに対するケーブルの
抵抗が緩和される利点が得られる。

口１本発明の第１実施例の説明 本実施例でのケーブルは、第１図に示される如く、深海
用コア１０を有するが、このコア１０自体は従来の構造
を有する。なお、図示とは異なるコアを使用することも
できる。このコア１０は緩衝式通信用の光フアイバ一部
材１１を含んでいる。

この光フアイバ一部材１１の直径は約０．０６５インチ
である。この先ファイバ一部材１１の上には、この例で
は０．０４１インチ径のワイヤー８本を有する第１群１
２と、０．０３９インチ径のワイヤー８本を有する第２
群１３と、０．０３０インチ径のワイヤー８本を有する
第３群１４とから成る鋼線の領域が設けられる。これら
に６インチの左巻き被覆層が被せられる。光フアイバ一
部材１１と第１、第２、第３ワイヤー群１２．１３．１
４との間にはポリウレタンの圧縮部材（ｅｎ−ｃａｐｓ
ｕｌａｔｅ）内包み１５が設けられる。

次いで、第１、第２、第３ワイヤー群１２．１３．１４
の上に外径が約０．２４９インチの銅管１６が被せられ
る。この銅管１６の上には市販の共重合体の薄いｊ！１
７が被せられる。このような構成の上に約０．４２０イ
ンチの外径を持つ中密度ポリエチレンの外被１８が被せ
られる。

次に、第２図、第３図に示されるように、１６本の亜鉛
メツキ鋼線を有する第１外装層１つを含む複数の外装層
が、螺旋状に予め成形されてから外被１８の上に被せら
れる。その予備成形の比率は管理される。図示された実
施例では、０．４２０インチ径の外被１８に対して第１
外装層１つの内径は０．５１０インチに予備成形される
。従って、予備成形の割合いは０．４２０１０．５１０
、即ち８２パーセントである。予備成形の割合いが８２
パーセントであることは、コア１０の表面と予備成形さ
れた第１層１つの内径との間に平均約０．０４５インチ
の余裕ができることを意味する。

このことは、コイリング中に第１外装層１９の外装ワイ
ヤーが絶縁用の外被１８に食い込もうとする傾向を弱め
る利点がある。更に、外装ワイヤーは所定の状態に成形
されているので、これらのワイヤーは動きが自由であり
応力を受けない。

第１外装層１９のワイヤーには１０度の右巻き角度が与
えられる。この第１外装層１９の外径は０．６０インチ
である。

第１外装層１つの上に、第４図に示される如く、０．５
インチ幅で０，００６インチの厚みを有する、グラス・
ファイバーで補強されたポリエステル・テープ層２０が
、１．９１インチ・ピッチの左巻きで巻き付けられて、
外径が０．６１２インチになる。テープ層２０は、コイ
リング中において外装ワイヤーの動きを容易にし、且つ
ケーブルの製造中に外装ワイヤーを保持する働きをする
。

次いで、各々が０．０５２インチの外径を持つ３６本の
亜鉛メツキ鋼線を有する第２外装層２１が１０度の巻き
角度で左巻きに被せられ、外径が０．７１６インチにな
る。この第２外装層２１の上に、更にグラス・ファイバ
で補強されたテープ（図示せず）が被せられる。この第
２テープ層もまた外装ワイヤーを保持する働きをする。

この第２テープ層の上に高密度ポリエチレンの外部被覆
２４が押出し成型で被せられる。この実施例のケーブル
の最終外径は０．９１０インチである。

前記各テープ層には開放巻きが用いられて、各鋼線と、
テープと、外部被覆２４とを密着させる。

即ち、第４図に示されるように、テープにはその隣り合
う巻きターン同士の間にギャップ２３が与えられる。も
しこのギャップが設けられないと、外装ワイヤーは完全
にそのテープで覆われてしまう。ギャップ２３は、外部
被覆２４を押出し成型で被せる際に、この外部被覆２４
のポリエチレン材が、そのテープと、隣り合う外装ワイ
ヤー同士の間に形成されている各谷との間の領域に侵入
できるようにする。この結果、外部被覆２４と外装ワイ
ヤーの各層１９．２１とが強固に結合される。

本発明により成された上記ケーブルは、約２゜３４の捩
じり剛性対曲げ剛性比を生じる。この比は外装ワイヤー
の両方の層の巻き角度を約１０度に縮小することによっ
て得られている。このように両方の層の巻き角度を縮小
することによって、捩じり剛性は充分に低減される。本
実施例によるケーブルでは、その捩じり剛性（ＪＧ）の
計算値は１６．８２８平方インチ・ボンドであり、曲げ
剛性（ＥＩ）は７，１６６平方インチ・ボンドである。

従って、理論的Ｊ　Ｇ／Ｅ　Ｉ比は２．３４である。上
記実施例でのＪ　Ｇ／Ｅ　Ｉ比の測定値は２゜３７乃至
２，４７の範囲である。本発明の提示によって設計され
且つ製造されたケーブルでは４゜５フイートと小さいコ
イリング径が得られた。

似た構造を持つ従来のトルク均衡型ケーブルではコイリ
ングが困難である。これら従来ケーブルは、一般的に１
０に近いＪ　Ｇ／Ｅ　Ｉ比を持っている。そのような従
来ケーブルの一例は９．８８のＪ　Ｇ／Ｅ　Ｉ比を持ち
、そのＪＧ値は６９，６３４平方インチ・ボンドでＥＩ
値は７０４１平方インチ・ボンドであった。Ｊ　Ｇ／Ｅ
　Ｉ比を低減することはケーブルのコイリングを容易に
するために重要である。こうして、本発明によってコイ
リングを実質的に容易にするＪ　Ｇ／Ｅ　Ｉ比が得られ
、その値は約３．００である。

本発明の更に別の態様によって、外装の被覆率（外装ワ
イヤーがケーブル・コアを覆う範囲）を比較的僅かに低
減したものはケーブルのコイリングを更に容易にするの
に意外にも大きな貢献をすることが見出だされた。一般
的に、外装ケーブルは外装ワイヤーが９５乃至９８パー
セントの被覆率を持つように設計されている。しかしな
がら、本発明で提示されるケーブルではこの被覆率が低
減されるが、しかし比較的僅かである。例えば、上記第
１実施例のケーブルでは、外装ワイヤーの第１層１つの
被覆率は９２パーセントである。被覆率を１０パーセン
ト削減しても、この外装によってコアに与えられる保護
は殆ど弱められない。

上記実施例によるケーブルでは、その内部にあるコア１
０のポリエチレン絶縁層１８がコイリング中に径方向の
圧縮を比較的に多く受けることを許容している。従って
、固定（ロックアツプ）や結束が起きる前に単位長さ当
たりで多くのコイル族じれが起きることが可能である。

前記予備形成と、外装ワイヤーの比較的小さい巻き角度
と、前記テープの付加とは全て本実施例によるケーブル
で極めて重大な役割りを奏している。

ハ、浅海用ケーブルの構造説明 本発明の目的の一つは、共にトルク均衡型の深海用ケー
ブルと海岸リンク（浅海用ケーブル）とを含むケーブル
・システムを提供することにある。

上記で述べた第１実施例は深海用ケーブルの要件を満た
しているものである。次に述べるケーブルの構造は、ト
ルク均衡を有するとともに浅海でありふれた損傷源（商
用漁業など）に対し高い抵抗力を示す有用な海岸リンク
である。

第５図に示されるケーブル２５は海岸リンクとしての設
計要件に適するものである。このケーブル２５は、外径
が０．２５０インチの幹線コア２６を有し、第１図のも
のと類似する構造を有する。

このコア２６の上には中密度ポリエチレンのベルト２７
が被せられて、その外径が０．４９０インチにされる。

次いで、各々が０．１９１インチ（１９０ｋｓ　ｉ）の
直径を持つ１０本の亜鉛メツキ鋼線を有する第１層２８
が、１９．１度の巻き角度で右巻きに巻き付けられる。

この結果、外径は０．８７２インチになる。

次に、第１層２８の上に３０本の０．０８フインチ（１
９０ｋｓｉ）の直径を持つ亜鉛メツキ鋼線を有する第２
層２つが、２２度の巻き角度で左巻きに巻き付けられ、
外径が１．０５インチになる。外装ワイヤーのこの第２
層２つの上に高密度ポリエチレンのジャケット３０が押
出し成型によって被せられ、外径が１．２９インチにな
る。

このジャケット３０の上に、各々が０．３８インチ（５
０ｋｓｉ）の直径を持つ７本の耐岩外装ワイヤーとター
ル膜とを有する層３１が５７度の巻き角度で左巻きに巻
き付けられ、外径が２．０６インチになる。耐岩外装は
、ケーブルにその位置を保持できる重量を与えたり、浸
水や破壊に対する抵抗力を与えたり、波動による海食に
対する抵抗力を与えたりする働きをする。

耐岩外装の層３１の上に、ナイロン・ヤーン、より好適
にはハイテン・タイプ（Ｈｙｔｅｎ　　ｔｙｐｅ）１０
２番、ＪＥＡ８０番のナイロン・ヤーンを有する二つの
補強層３２．３３が被せられる。その第１層３２は３７
本のナイロン・ヤーンを包含し、第２層３３は３８本の
ナイロン・ヤーンを包含している。両方の層は、５，１
インチの長さで右巻きに巻き付けられている。これら二
つの層３２．３３は、耐岩外装の層３１を設けるときに
耐岩外装をその位置に保持する働きをする。

これら二つの層３２．３３はまた腐食及び海食作用に対
しての保護をする。

次に、それらナイロン・ヤーンの下や、それらの間及び
それらの上にタール・ピッチのアスファルト層（図示子
−・ず）が充填される。

前ａｃＥ二つのナイロン・ヤーン補強層３２．３３の上
でそれぞれ測定されたケーブル２５の直径は２．２０イ
ンチと２．３４インチである。最後に完成されたケーブ
ルの外面がチョークで白く色付けされ、コイリングする
ときと、コイル巻き受は皿やタンク内にあるときと、あ
るいは製造中に、ケーブルが隣り合う部分に張り付くの
を防止する。

この実施例の耐岩外装ケーブルの捩じり剛性対曲げ剛性
比Ｊ　Ｇ／Ｅ　Ｉは、理論的計算から２６７１となる。

測定された実際の比Ｊ　Ｇ／Ｅ　Ｉは２゜２乃至２．６
３の範囲であっ−た。この臨界比は第１実施例に関して
上記に説明されているのと同様な改善を更に行うことに
よって減少された。

この実施例のケーブルでは、層３１の耐岩外装ワイヤー
はスプリングのような働きをする。コイリング中は、耐
岩外装ワイヤーは解かれ且つ抑制されない。このケーブ
ルにおける理論的な比ＪＧ／Ｅｌは２．７１であり、そ
のＪＧ値は３８５゜６８２でＥＩ値は１４２，５３９で
あった。実験で測定されたＪ　Ｇ／Ｅ　Ｉ比は２．２乃
至２．６３の範囲であった。この低い比は上記に説明し
たような実施例で達成され、この比はケーブルのコイリ
ングを容易にするのに貢献している。

（発明の効果） 従って、本発明は小さな径にコイリングすることができ
るトルク均衡型電気ケーブルを提供することができる。

本発明は、更にトルク均衡型ケーブルを特徴付けている
望ましい特性を保持したままでそのようなケーブルを提
供することができる。

本発明は、更に外洋の深い海域と比較的に浅い海域に亘
って敷設され、その全体の構造がトルク均衡型であるよ
うな、総合的な海底ケーブル・システムを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は伝送光ファイバーを含むケーブル・コアの断面
図、 第２図はこのケーブルを構成する各層及び要素を示す斜
視図、 第３図は第２図のケーブル構造の断面図、第４図はテー
プの付加状態を示す、第３図のケーブルの一部の側面図
、 第５図は充分なトルク均衡システムで有用な補足を為す
ケーブル構造の断面図、 第６図は第５図のケーブルの斜視図である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝送コアと、 この伝送コアを包囲し、少なくとも一層の外装ワイヤー
   を有する外装手段と を具備し、実質的なトルク均衡型ケーブル構造を達成す
   るように適用された電気ケーブルにおいて、このケーブ
   ルは実質的に３以下の捩じれ剛性対曲げ剛性比を持つこ
   とを特徴とする電気ケーブル。
2. （２）更に前記外装手段が、 各層が実質的に１０度以下の巻き角度（ｌａｙａｎｇｌ
   ｅ）を持つ第１及び第２の外装ワイヤー層 を具備することを特徴とする請求項１記載の電気ケーブ
   ル。
3. （３）光ファイバーの電気通信コアと、 この通信コアを包囲し、第１及び第２の外装ワイヤー層
   を有する外装手段と、 前記第１及び第２の外装ワイヤー層を包囲するように押
   出し成型された外部被覆と を具備する海底電気通信ケーブルにおいて、前記各外装
   ワイヤー層は実質的に１０度以下の巻き角度を持ち、 更に前記ケーブルは実質的に３以下の捩じれ剛性対曲げ
   剛性比を持つ ことを特徴とする海底電気通信ケーブル。
4. （４）前記第１及び第２の外装ワイヤー層はそれらの基
   礎面を９２パーセント以下まで覆うことを特徴とする請
   求項３記載の海底電気通信ケーブル。
5. （５）前記第１の外装ワイヤー層の上にその巻き方向と
   逆方向に巻装された第１の添設テープと、前記第２の外
   装ワイヤー層の上にその巻き方向と逆方向に巻装された
   第２の添設テープと、を更に具備し、 これらテープが、前記外装ワイヤーがコイリングされる
   際にその動きを容易にし、且つ前記外装ワイヤーが製造
   される際にそれらをそれぞれの配設位置に保持する ことを特徴とする請求項４記載の海底電気通信ケーブル
   。
6. （６）前記テープは、グラス・ファイバーで補強された
   ポリエステル材を具備することを特徴とする請求項５記
   載の海底電気通信ケーブル。
7. （７）前記テープは、隣り合う巻き部分同士の間に隙間
   を持つ開いた巻き付け状態で添設され、それにより前記
   外部被覆の押出し成型材が隣り合う外装ワイヤーによっ
   て作られた谷部とそのテープとの間の領域に伸展されて
   前記外部被覆と前記外装ワイヤーとを接合することを特
   徴とする請求項６記載の海底電気通信ケーブル。
8. （８）前記外装ワイヤー層の少なくとも一方の層のワイ
   ヤーは、実質的にそれに次ぐ前記ケーブルの内層の直径
   を僅かに超える内径に予め成形されていることを特徴と
   する請求項５記載の海底電気通信ケーブル。
9. （９）被覆されたコアを囲む第１及び第２の外装ワイヤ
   ー層を具備し、コイリングが容易なトルク均衡型海底ケ
   ーブルの製造方法において、 少なくとも一つの外装ワイヤー層のワイヤーはそれに次
   ぐ前記ケーブルの内層の直径を僅かに超える内径に予め
   成形され、 前記予め成形された外装ワイヤーの前記第１及び第２の
   ワイヤー層は、前記被覆されたコアに実質的に１０度以
   下の巻き付け角で且つ９２パーセント以下の被覆面積で
   、逆方向に巻き付けられ、前記第１及び第２の外装ワイ
   ヤー層の周囲に外部被覆が押出し成型されている ことを特徴とするトルク均衡型海底ケーブルの製造方法
   。
10. （１０）前記外装ワイヤーが予め成形される範囲は約８
    ２パーセントであることを特徴とする請求項９記載のト
    ルク均衡型海底ケーブルの製造方法。