JPH0442649B2

JPH0442649B2 -

Info

Publication number: JPH0442649B2
Application number: JP61046766A
Authority: JP
Inventors: Naoki Shamoto; Hideo Suzuki; Yasuyuki Sugawara; Masaaki Kawase; Hiromichi Shinohara
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; NTT Inc
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1992-07-14
Also published as: EP0240165A1; US4836639A; DE3775442D1; JPS62209405A; EP0240165B1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、光フアイバケーブルに関するもの
で、特に中空のプラスチツクパイプ中に、光フア
イバユニツトまたは光フアイバ心線がルーズに収
容されているタイプの光フアイバケーブルに関す
るものである。

［従来の技術］一般に光フアイバケーブルは、第５図のよう
に、中心のテンシヨンメンバ２０のまわりに光フ
アイバユニツト１４（または光フアイバ心線１
５）をより合わせ、その上にシース２２を施した
構成で、その断面の形は点対称である。

しかし、集合工程を省いて、製造を簡略化する
ため、第６図または第７図のように、光フアイバ
ユニツト１４または光フアイバ心線１５をプラス
チツクパイプ１２内にルーズに入れることが考え
られている。

［発明が解決しようとする問題点］第５図のタイプのケーブルの場合は、ドラムに
巻くとき、あるいは延線するときに、ケーブルの
上下を考える必要はない。

しかし、第６，第７図の場合は、ケーブルの断
面形状が点対称でなく、上下の区別が生じる。

この場合、特に問題になるのが、胴径の異るド
ラムへの巻返し、あるいは延線時における端末の
ズレである。

たとえば、第６図の場合、延線時にケーブル１
０と光フアイバユニツト１４とが同じ長さであつ
たとすると、その状態からドラムに巻返すとき、
１ターン巻くごとくに光フアイバユニツト１４が
2π（l₂−l₁）だけ、突き出すことになる。

また、その状態で端末を切りそろえて固定して
延線すると、逆に端末が引込もうとするため、光
フアイバが伸ばされ、激しい側圧が光フアイバに
かかり、損失が増加してしまう。

［問題点を解決するための手段］・その原理：第８図のように、光フアイバケーブル１０を曲
げると、周知のようにパイプ１２の内側は縮み、
外側は伸び、その間に伸び縮みをしないところ
（以下中立点という）ができる。上記のパイプ１
２は、肉厚がどこも等しくかつ均質なものである
から、中立点はパイプ１２の中心軸１３と一致す
るところに来る。

しかし、パイプ１２の断面構造を、中心に対し
て非対称にすると、中立点はパイプ１２の中心と
違う位置に移動する。

そこで、光フアイバユニツト１４または光フア
イバ心線１５のある位置に中立点をもつてくるよ
うにすれば、光フアイバユニツト１４などの長さ
は、いつでもパイプ１２の長さと等しくなるか
ら、上記のような問題は生じないことになる。

・構成：この発明は、第１図ａ，ｂのように、光フアイ
バユニツト１４（または光フアイバ心線１５）が
内接している側のプラスチツクパイプ１２の肉内
に、高ヤング率材料の部材１６または１７を埋設
して、前記光フアイバユニツト１４などの入つて
いる位置に中立点Ｇが来るようにするという構成
をとつた。

高ヤング率材料の部材としては、少なくとも２
本以上の線材１６（同図ａ）か、またはテープ状
のもの１７（同図ｂ）を用いる。

高ヤング率材料としては、プラスチツクに対し
て格段にヤング率の高いものが、設計上有利であ
り、また実際使用する上で抗張力の大きいものが
よい。具体的には、亜鉛メツキ鋼線、ステンレス
線、ガラスFRP、カーボンFRPなどである。た
だし、曲げ剛性の小さい繊維状のものは好ましく
ない。

［設計］一般的な構造として、第１図ａのように考え
る。

すなわち、外半径Ｒのプラスチツクパイプ１２
内に、中心O′がｄだけ偏心した半径ｒの中空部
分１８のある中空パイプ（ヤング率E_p）であり、
厚肉側に、中心Ｏからｂだけずれた位置に、半径
r_TMの高ヤング率材料の線１６（ヤング率E_TM）が
ｎ本横一列に対称に配置されたものとする。線１
６の間隔は、2a／（ｎ−１）である。

この光フアイバケーブル１０を縦方向（縦横の
方向は矢印１９のとおりとする）に曲げたとき、
伸縮しない不動点が存在するが、上記のようにそ
れを中立点Ｇと呼ぶ。Ｏ間距離をｇとする。な
お、ｄ＝０の場合は、同心パイプとなる。

［１］中立点Ｇに関する関係式この光フアイバケーブル１０を縦方向の下側
に、曲率半径ρで曲げたときの光フアイバケーブ
ル１０内の応力σとするとき、曲げたときの力の
平衡から、全断面での積分はゼロになる。

∫_Aσ dA＝０ (1) これを、第１図について積分を実行すると次式
を得る。

E_pR²ｇ−E_pr²（ｇ＋ｄ）＋ｎ（E_TM−E_p）r² _TM（ｇ−
ｂ）＝０ (2) 整理すると、（ｎ＋E_p／E_TM−E_p×R²−r²／r² _TM）ｇ＝（ｎ＋E_p
／E_TM−E_p×r²／r² _TM×ｄ／ｂ）ｂ(3) なお同心円の場合は、ｄ＝０であるから、右辺
＝nbである。

［２］曲げ剛性に関する関係式光フアイバユニツト１４または心線１５のとこ
ろに中立点Ｇが来るようにするには、常に高ヤン
グ率材料の線１６が内側になるように、ドラムに
巻かれなければならない。

そのためには、縦方向に曲げるときの剛性を
（EI）₀°、横方向に曲げるときの剛性を（EI）₉₀°で
表わすとき、（EI）₀°＜（EI）₉₀° (4) でなければならない。

材料力学の公式から、４／π（EI）₀°＝E_p（R⁴−r⁴）＋4E_pR²ｇ²−4E_pr²（ｇ＋ｄ）² ＋ｎ（E_TM−E_p）r⁴ _TM＋4_o（E_TM−E_p）r² _TM（ｇ−ｂ
）² ４／π（EI）₉₀°＝E_p（R⁴−r⁴）＋ｎ（E_TM−E_p）r
⁴ _TM ＋４／３・ｎ（ｎ＋１）／ｎ−１（E_TM−E_p）r² _TM
・a² であるから、(4)式を用いて整理すると、 E_p／E_TM−E_p・R²ｇ²−r²（ｇ＋ｄ）²／r² _TM＜ｎ／
３［ｎ＋１／ｎ−１a²−３（ｇ−ｂ）²］(5) が、正しくドラム側に巻かれるための条件であ
る。

特にｄ＝０（同心）の場合は、簡略化され、 E_p／E_TM−E_p・R²−r²／r² _M・ｇ²＜ｎ／３［ｎ＋１
／ｎ−１a²−３（ｇ−ｂ）²］(6) ［３］ａ，ｂの制約ａ，ｂはプラスチツクパイプ１２の肉内になけ
ればならないので、 a²＋b²＜（Ｒ−r_TM）² (7) ｂ＞ｒ−ｄ＋r_TM (8) でなければならない。

また、高ヤング率材料の本数の制限条件とし
て、ａ＞（ｎ−１）r_TM (9) でなければならない。この条件の下に(3)(5)式を満
たすように設計する必要がある。

以上得られた公式により、具体的設計を行う。

光フアイバユニツト１４が円筒形にまとまつて
いるとして、その半径をrmとすると、中立点Ｇ
の位置ｇは、ｇ＝ｒ−rm である必要がある。

ただし光フアイバユニツト１４が充分細く、
rm＜＜ｒである場合は、中立点Ｇは、中空部分
１８の内面に接していると考えてもよい。

［具体的数値例１］断面が円形の光フアイバユニツト１４を収容し
た場合の例。

Ｒ＝12mm ｒ＝10mm r_TM＝0.7mm ｎ＝２ rm＝１mm ｄ＝０ E_p＝30Kg／mm²（PE） E_TM＝21000Kg／mm²（亜鉛メツキ鋼線）とすると、ｇ＝9.0mm (3)式から、ｂ＝9.58mm ａ＋ｂ＝｛（Ｒ＋ｒ）／２｝から、ａ＝5.37mm この値は、(6)式を満足している。

第２図に、その断面形状を示した。

［具体的数値例２］多くの光フアイバ心線１５を収容した場合の例
である。光フアイバ心線１５は非常に細く（たと
えば0.3mmωφ）、かつその群れの全体がつぶれて
内壁に接する状態になるので、光フアイバ心線１
５の中心はほぼ内壁に接するところに来る。その
ため、この例では、中立点Ｇが中空部分１８の内
面に接するように設計してある。

Ｒ＝18mm ｒ＝15mm r_TM＝0.8mm ｎ＝４ｄ＝１mm E_p＝30Kg／mm²（PE） E_TM＝21000Kg／mm²（亜鉛メツキ鋼線）とすると、ｇ＝14mm ｂ＝15.3mm ａ＝6.675mm 高ヤング率材料の線１６の間隔＝4.45mm その断面形状を第３図に示した。なお、１９は
突起で、これのある方を外側にしてドラムに巻
く。

なお、以上の説明は、高ヤング率材料の部材と
して、線材１６を使用する場合について述べた
が、テープ状のもの１７を使用する場合も同じ考
え方で設計することができる。

また、第４図のように、光フアイバユニツト１
４または光フアイバ心線１５を、LAPパイプ１
１またはナイロンパイプ内に入れ、その上にプラ
スチツクをかぶせて光フアイバケーブル１０を構
成する場合もある。このような複合管の場合も同
様である。ただし上記(2)式以下にLAPパイプ１
１のアルミ部分や、ナイロンのヤング率E_Al，E_N
を入れる必要があるが、具体的な説明は省略し
た。

さらに、以上の構成のものにおいて、プラスチ
ツクパイプ１２内に、オイル状、ジエリー状など
の防水剤を充填する場合もある。

［発明の効果］ (1) 光フアイバユニツト１４または光フアイバ心
線１５が内接している側のプラスチツクパイプ
１２の肉内に、高ヤング率材料の部材を埋設し
て、前記光フアイバユニツト１４または光フア
イバ心線１５の入つている位置に中立点Ｇが来
るようにしたので、高ヤング率材料の部材を埋
設した側を内側にしてドラムに巻けば、光フア
イバユニツト１４または光フアイバ心線１５の
長さは常に光フアイバケーブル１０の長さに等
しくなる。

したがつて、ドラムに巻く場合も、延線する
場合も、端末の突出しや引込みが生じない。

なお、縦方向の曲げ剛性が、横方向の曲げ剛
性よりも小さくなるようにしてあるので、常に
高ヤング率材料の部材を埋設した側が内側にな
つてドラムに巻かれる。

(2) 構造上、特性を維持するようにしてあるの
で、製造方法は簡単であり、製造上のバラツキ
も少ない。

(3) 高ヤング率材料の部材としてテンシヨンメン
バの役をする高ヤング率材料の線１６を入れる
ことにより、ケーブル１０を布設するときの伸
び歪、残留歪を少なくすることができる。

(4) 同じ理由により、布設後の温度に対する伸縮
を極めて少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の原理を説明するための
説明図、第２図と第３図と第４図は、本発明の異
なる実施例の断面図、第５図と第６図と第７図は
従来の光フアイバケーブルの断面図、第８図は光
フアイバケーブル１０を曲げる場合の説明図。１０……光フアイバケーブル、１２……プラス
チツクパイプ、１４……光フアイバユニツト、１
５……光フアイバ心線、１６……高ヤング率の
線、１７……高ヤング率のテープ、１８……中空
部分。

Claims

【特許請求の範囲】１光フアイバユニツトまたは光フアイバ心線
が、それらの横断面積に比べて十分大きな横断面
積の中空部分を持つ円形プラスチツクパイプ内
に、その内面に接しかつ長手方向に自由に移動で
きる状態で入つている光フアイバケーブルにおい
て、前記光フアイバユニツトまたは光フアイバ心
線が内接している側の前記プラスチツクパイプの
肉内に、高ヤング率材料の部材を埋設して、前記
光フアイバユニツトまたは光フアイバ心線の入つ
ている位置に中立点Ｇが来るようにし、かつ縦方
向の曲げ剛性が、横方向の曲げ剛性よりも小さく
なるようにしたことを特徴とする、光フアイバケ
ーブル。２プラスチツクパイプが、金属の層を含む複合
管であることを特徴とする、特許請求の範囲第１
項に記載の光フアイバケーブル。３中立点Ｇが、光フアイバユニツトまたは光フ
アイバ心線の中心と一致することを特徴とする、
特許請求の範囲第１項または第２項に記載の光フ
アイバケーブル。４中立点Ｇが、光フアイバユニツトまたは光フ
アイバ心線のプラスチツクパイプに対する接点と
一致することを特徴とする、特許請求の範囲第１
項または第２項に記載の光フアイバケーブル。５高ヤング率材料の部材が、少なくとも２本以
上のテンシヨンメンバからなることを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項または第２項または第
３項または第４項に記載の光フアイバケーブル。６高ヤング率材料の部材が、テープ状であるこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第１項または第
２項または第３項または第４項に記載の光フアイ
バケーブル。７プラスチツクパイプ内に、防水剤が充填され
てなることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
または第２項または第３項または第４項または第
５項または第６項に記載の光フアイバケーブル。