JPH0456809A - 細径海底光ケーブル - 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］ この発明は細径海底光ケーブルに関し、特に通信用光フ
ァイバを用いた細径海底光ケーブルに関する。

［従来の技術］ 一般に、海底光ケーブルシステムは、海底光中継器を用
いない無中継システムと、海底光中継器を用いる中継シ
ステムに大別することができる。

従来の中継システムで使用されている海底ケーブルは、
ケーブル敷設船によって海底に敷設されることを前提と
している。そして、上記海底ケーブルは、数百キログラ
ムにも達する重い海底光中継器を接続することによって
長距離回線を構成でき、且つケーブル敷設時に作用する
数トン以上ものケーブル水中重量、及び潮流による抵抗
に起因する張力に絶えられるように設計されている。し
たがって、そのケーブルは、光中継器駆動のための電力
供給が可能で、且つ数トン以上の張力に絶えられる構造
になっている。

一方、無中継システムでは、電力供給の必要はないもの
の、使用されているケーブルは、中継システムで用いら
れているものと同等である。

ところで、特願平１−２４７８号公報に詳述されている
ように、細径海底光ケーブルは、上述したように重く、
高価な光ケーブルという問題点を解決すると共に、従来
の光ケーブルに比べて安価で、更に細径であるために埋
設機に搭載可能となり、その結果工事費も安価となると
いう利点がある。また、ケーブル破断張力が低くても海
底に埋設することにより、漁労や投錨による破損や潮流
による摩耗から防護することができ、従来の海底光ケー
ブルシステムと同様に信頼性の高いシステムを安価に構
築することができるものである。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の海底光ケーブルシステムで使用されるケーブルは
、給電機能を有し、且つ敷設時に作用する巨大な張力に
耐え得る強度を有する中継用ケーブルを基本に開発され
ている。このため、無外装ケーブルでも、外径は２０１
ｍ＋ｉ程度が必要であり、これ以上の細径化は困難であ
った。

また、破断張力を増すために耐圧管の外周に鋼線等の抗
張力体を施すことは、そのケーブルの外径か太くなり、
細径性を損なうことになる。更に、このような細径海底
光ケーブルは、細径であるが故に破断張力が低いため、
ケーブル故障時に海底から引き揚げることが困難であり
、従ってケーブル修理が不可能である。

この発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、公
衆通信回線に十分な信頼性を有し、且つ海底からの引き
揚げ修理も可能な破断張力を有してケーブルの細径性を
損うことなく安価な無中継の細径海底光ケーブルを提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ すなわちこの発明は、少なくとも−６から成る通信用光
ファイバと、上記通信用光ファイバに沿って配設される
もので上記通信用光ファイバの破断張力を補強する抗張
力体と、上記通信用光ファイバ及び抗張力体を収納する
もので、外径が仝、５・・以下に溶接形成された金属性
耐圧管とを具備することを特徴とする。

［作用コ この発明による細径海底光ケーブルは、給電の必要がな
い無中継用ケーブルを対象としており、給電体及び電気
的絶縁層が不要なため、細径化が可能である。海底下に
付設されたケーブルに作用する主たる外力は水圧であり
、光ファイバを水圧及び透湿から保護する耐圧管のみが
ケーブルに求められている機能であり、外径数關の耐圧
管を使用することによって無中継用光ケーブルを実現す
ることができる。この細径海底光ケーブルは、細径な耐
圧管の内部に抗張力体を収納しているため、ケーブルの
細径性を損なうことなく、ケーブルの抗張力を増加する
ことが可能であり、従って引き揚げも容易となる。

［実施例コ 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明に係る一実施例で、細径海底光ケーブ
ルの構造を示す断面図である。第１図に於いて、所定の
外径を有する細径海底光ケーブルの耐圧管１１の内部に
は、通信用の光ファイバ１２の心線及びこの光ファイバ
１２に沿って抗張力体１３が配設されている。上記耐圧
管１１は、その表面にピンホールが無く、長尺製造の可
能な突合わせ溶接成形管であり、材質は鋼、ステンレス
ＪＩＳ３０４．３０４Ｌ、３１６．３１６Ｌ、及び銅、
銅合金、チタン、若しくはチタン合金等の、高強度で、
海水による腐食がしにくく、また水素脆性が生じに＜＜
、且つ腐食時の水素発生量の少ないものが好ましい。

上記光ファイバ１２は、例えば石英系のシングルモード
ファイバを使用すれば、波長１．５５＋＋ｍに於いて１
００廟程度の無中継伝送が可能となる。

また、心線は、単心線若しくはテープ心線として、同図
に示されるように複数本収納してもよい。テープ心線の
外径は４心構造であり、例えば幅１關、厚さ０．４ｍ菖
程度のものである。そして、光ファイバ１２の被覆には
、通常使用されている外径０．２５〜０．４龍程度のウ
レタン系若しくはシリコン系紫外線硬化樹脂が用いられ
る。更に、光ファイバの表面には、アモルファスカーボ
ンや、窒化物等の無機物を数１００人の厚さに被覆した
ハーメチックコートファイバを使用してもよい。

また、上記抗張力体１３は、光ファイバの破断張力を補
強するためのもので、光ファイバ１２に沿って耐圧管１
１内に収納されて配設される。このため、抗張力体１３
の材質は、鋼若しくは繊維等の高強度を有するものが使
用される。

尚、耐圧管１１は、その用途に応じて、後述するように
、内部に走水防止樹脂を有してもよく、また外周に絶縁
外被を施してもよい。

第２図及び第３図は、上記耐圧管１１の外径と耐水圧の
関係を示した図である。

この発明による細径海底光ケーブルは、敷設船ではなく
埋設機内に搭載することを前提としているので、ケーブ
ル敷設時に作用する張力を、最大で数十檀程度の小さな
値と仮定して設計することができる。したがって、以下
に述べるように、耐圧面の設計を満足すれば、海底への
敷設にも耐えることかできる。

ここで、鋼及びステンレスについて、それぞれ肉厚Ｔか
０．　１１１１１％　０．　２１１１及び０．３龍の場
合の耐水圧を算出したものが第２図であり、同様にチタ
ンについて肉厚Ｔが０．１１１１１％　０．２ｗ及び０
．３ｍｍの場合の耐水圧を算出したものか第３図である
。これらによると、何れの場合も、耐圧管１１の耐水圧
は、外径か増すにつれて急激に減少することかわかる。

また、溶接設計可能な耐圧管１１の肉厚の上限が０．２
龍程度であること、及び海底光ケーブルは８００気圧の
水圧に耐える必要があることを考慮すると、耐圧管１１
の外径は鋼及びステンレスの場合で約３．５ｍｍ、チタ
ンの場合で約３１１１１が上限であることがわかる。こ
のような寸法であっても、例えば心線が８心程度の光フ
ァイバを内部に収納することができるので、細径性と側
圧強度を兼ね備えた合理的な耐圧管外径の上限とするこ
とができる。

ところで、海底に埋設された光ケーブルの引き揚げに際
しては、敷設時以上の張力が作用する。

このため、引き揚げに耐え得る抗張力は必要である。第
４図は耐圧管１１の外径と光ケーブルの抗張力の関係を
示した図である。

ここで、第４図の関係が表された耐圧管１１は、ステン
レス性で肉厚が０．２＋ｕで、その内部に厚さ０．４ｍ
＋ｓ、幅１．１ｍ＋ｗ程度の４心テープ型光フアイバ１
２の心線を１枚と、抗張力体１３とを収納しているもの
とする。そして、耐圧管のみ、耐圧管と鋼線の組合わせ
、及び耐圧管と抗張力繊維（炭素繊維）の組合わせの３
つの場合について、ケーブル抗張力を算出すると次のよ
うになる。

すなわち、第４図に示されるように、耐圧管ｌｌ内に抗
張力体を収納することにより、抗張力は増加することが
わかる。また、耐圧管の外径が２．４０ｍｍに於いて、
耐圧管のみのものと比較すると、耐圧管と鋼線の組合わ
せのものは約３．５倍、耐圧管と炭素繊維との組合わせ
のものは約４倍の抗張力を得ることができ、著しく抗張
力を増加することができる。

尚、上記光ファイバ１２は、例えば石英系のシングルモ
ードファイバを使用すれば、波長１．５５μｍに於いて
１００に＋１程度の無中継伝送が可能になると記したが
、将来的に、コヒーレント伝送方式や弗化物光ファイバ
による伝送が可能になれば、数百ｉから数千−の無中継
伝送も可能になるため、更に有用性が高いものとなる。

このように細径海底光ケーブルを構成すれば、ケーブル
が細径であるため、直径１ｍ程度のドラムに数ｋｍ＋程
度のケーブルを巻き取ることができる。

したがって、埋設機内へのケーブル搭載が可能となり、
低張力で敷設することができる。

第５図は、この発明の第２の実施例で第１図の細径海底
光ケーブルの具体例を示したものである。

同図に於いて、耐圧管１１の内部には、単心線の光ファ
イバ１４が複数本と、鋼線若しくは鋼撚り線がら成る抗
張力体１３と、これら抗張力体１３及び光ファイバ１４
を包合する走水防止樹脂１５を有している。

そして、耐圧管１１の外周には、絶縁外被１６が形成さ
れている。

上記走水防止樹脂１５は、耐圧管１１と抗張力体１３と
の接触により、水素発生の可能性かあるため、水素吸収
型、若しくは粘度が１０００ポアズ程度で水素発−生量
の少ないポリブデン系等のオイル系やシリコン系の材料
を使用すると、光ケーブル内の水走りを防止することが
できる。しかも、光ケーブルに張力が作用したときの耐
圧管１１と、内部の光ファイバの伸び歪を一致させるこ
とかできる。

また、海水中に於ける鋼やステンレスの腐食は、流電陽
極法や電気防食法を用いることによって防止することが
できる。

ここで、流電陽極法や電気防食法を用いる場合は、ポリ
エチレン、ポリエステル、弗素樹脂等の絶縁外被材料を
絶縁外被１６として使用し、厚さ５００μｍ以上で数１
１ｍ以下に被覆すれば、金属層表面の損傷を防止するほ
か、流電陽極の消耗の抑制、及び給電電流量の抑制も可
能となる。また、この絶縁外被１６は、耐摩耗性を増す
ために、樹脂中に炭化硅素を混ぜてもよい。尚、耐圧管
１１の材料にステンレスを用いた場合は、海水による孔
食を防止するために、このような外被は不可欠なもので
ある。

更に、絶縁外被１６の代わりに、亜鉛等の流電陽極材料
を表面にめっきゃ溶射法を用いて被覆したものに於いて
も、海水中では流電陽極と同様に作用する。例えば、海
水中に於ける流電陽極用亜鉛の自然消耗量は、年におよ
そ３ｏＩ１ｍであるがら、仮に１０年間の使用を想定し
たとすると、厚さ３００μｍ程度の被覆厚が必要となる
。

また、チタンは海水に対して、工業材料中で最も安定し
たものであり、まったく腐蝕することがないため、絶縁
外被１６による防食が不要となる。例えば、Ｔ　１−６
Ａ　１−４Ｖ合金や、Ｔ　ｉ　−１５Ｍ　ｏ　−５Ｚ　
ｒ　−３Ａ　Ｉ合金、Ｔｉ−１１，５Ｍｏ−６Ｚｒ−４
，５８ｎ合金等は、強度も高く、溶接性もよく、耐圧管
材料として最適のものである。

第６図は、この発明の第３の実施例を示すもので、耐圧
管１１の内部には、テープ心線型の光ファイバ１２と、
抗張力繊維１７と、走水防止樹脂１５を有し、耐圧管１
１の外周には、絶縁外被１６が形成されている。前記抗
張力繊維１７は、その材質として高強度の炭素繊維等を
使用している。これにより、金属接触による水素の発生
を防止することができる。上記炭素繊維は、鋼線と比較
すると、曲げ剛性が殆ど無いため製造時に光フアイバ心
線を耐圧管１１内で圧迫する虞れもなく、低損失のケー
ブルを容易に製造することができる。

尚、絶縁外被１Ｂには、上述した第２の実施例と同様、
耐圧管１１にステンレスを使用した場合に海水による孔
食を防止するため、絶縁材料若しくは亜鉛等の流電陽極
材料を表面にめっきゃ溶射法を用いて被覆したものを使
用する。

第７図は、この発明の第４の実施例を示すもので、耐圧
管１１の内部には、テープ心線型の光ファイバ１８と、
鋼線、鋼撚り線若しくは抗張力繊維がら成る抗張力体１
３と１５を有している。この場合、光ファイバ１８は、
ハーメチックコートファイバが使用されている。

耐圧管１１の外周に外被が無い場合、海水中に於いては
孔食が起こり、耐圧管１１にビンボールが発生する。す
ると、このピンホールの発生により、水素が発生する虞
れがある。しかしながら、光ファイバ１８には石英系の
光ファイバに比べて耐水素性及び耐疲労性に優れている
ハーメチックコートファイバが使用されているので、水
素吸収損失は殆ど増加せず、また疲労にょる破断の虞れ
も殆ど無いものである。これにより、耐圧管１１にビン
ポールが発生しても、その損失は殆ど発生しないため、
第７図に示されるように走水防止樹脂及び絶縁外被が不
要となり、構造が簡単になる。

また、走水防止樹脂が不要であるため、光ファイバＩ８
に約０．３％のスラックを入れて耐圧管１１内に収納す
ることができ、故にケーブルに張力が加わったときにも
光ファイバに伸び歪が発生することがない。

更に、ケーブルの製造上から、耐圧管を先に製造し、そ
の後に空気圧等を加えることにより光ファイバと抗張力
体を耐圧管内に収納するという、エアブラウンファイバ
を使用することも可能になる。

尚、この発明は、以上述べた実施例に限られるものでは
なく、例えばこれらの実施例を組合わせたものであって
もよく、発明の要旨を逸脱しない範囲に於いて種々の変
形か可能である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、低損失、広帯域といっ
た光ファイバの特性を損なうことなく、高強度な細径海
底光ケーブルを実現することができる。しかも、細径で
あるため、光ケーブルを海底の土中深く埋設することが
可能となり、信頼性に富んだ海底伝送路の構築が可能と
なる。また、抗張力体を収納しているため、光ケーブル
引き揚げに耐え得る十分な強度を有しているので、ケー
ブル故障による引き揚げ修理も可能となる。また、従来
のケーブルに比べてケーブル価格及び工事費用の大幅な
低減が可能となり、更に保管施設、敷設設備の小型化も
可能となるため、海底線路創設費の大幅な低減が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る一実施例を示すもので細径海底
光ケーブルの構造を示す断面図、第２図及び第３図は第
１図の耐圧管の外径と耐水圧の関係を示した図、第４図
は第１図の耐圧管の外径と光ケーブルの抗張力の関係を
示した図、第５図はこの発明の第２の実施例で細径海底
光ケーブルの具体例を示した断面図、第６図はこの発明
の第３の実施例で細径海底光ケーブルの別の具体例を示
した断面図、第７図はこの発明の第４の実施例で細径海
底光ケーブルの更に別の具体例を示した断面図である。 １１・・・耐圧管、１２．１４．１８・・・光ファイバ
、１３・・・抗張力体、１５・・・走水防止樹脂、１６
・・・絶縁外被、１７・・・抗張力繊維。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第５図 第６図 司１圧１ｔクトを柔（ｍｍ） 第２図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一心から成る通信用光ファイバと、 上記通信用光ファイバに沿って配設されるもので上記通
   信用光ファイバの破断張力を補強する抗張力体と、 上記通信用光ファイバ及び抗張力体を収納するもので、
   外径が約３．５ｍｍ以下に溶接形成された金属性耐圧管
   と を具備することを特徴とする細径海底光ケーブル。
2. （２）上記耐圧管はその内部に樹脂を充填した請求項１
   に記載の細径海底光ケーブル。
3. （３）上記耐圧管はその周囲に絶縁外被及び流電陽極用
   金属材料の何れか一方を被覆した請求項１若しくは２に
   記載の細径海底光ケーブル。