KR930011826B1 - 해저용 광섬유 케이블 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

해저용 광섬유 케이블

제1도는 해저 광섬유 통신 케이블의 구조를 보여주는 개략적인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : (꼬여진)부재 2 : 길이방향의 축

3 : 튜브 4 : 광섬유

5 : 가닥들 7 : 외장

본 발명은 해저 사용에 적당한 광섬유 케이블에 관한 것이다.

본 발명은 배타적이지는 않지만, 특히 깊이 1,000미터 이상에 설치되도록 의도된 해저 광섬유 통신 케이블에 적용될 수 있다.

해저 광섬유 통신케이블들은 부설 및 사용중에 큰 기계적 응력을 받는다. 그러나 광섬유의 쉽사리 부서지는 성질 때문에, 만일 그런 케이블들의 광섬유가 매우 작은 기계적 응력을 받으면, 허용될 수 없는 광 신호의 감쇠가 일어나고, 섬유는 끊어질 것이다. 두 경우, 케이블은 사용할 수 없게 된다.

이러한 기계적 응력은, 케이블의 사용중, 케이블의 놓여진 깊이에 따라 증가하고 케이블의 전 존속 기간동안 존재하는 수압에 기인하는 방사상의 압축 응력으로서 일어난다.

케이블내 기계적 응력은 또한 케이블 부설중(또는 꺼내 올릴 때) 인장 응력으로서 일어난다. 그러한 인장응력은, 케이블이 부설되며 또는 그것으로부터 꺼내 올려지는 해저에서부터 물표면까지의 케이블 길이, 즉 해저 깊이에 따라 증가한다.

지금까지, 받게 될 인장 및 방사상의 압축 응력을 방지하려는, 방사상 외측으로 광섬유의 금속 보강재를 해저 광섬유 케이블에 제공한 실시가 있어 왔다. 아울러 그런 공지된 케이블들은 또한 방사상 외측으로 광섬유의 금속 수 방벽 외장(metallic water barrier sheath)을 가진다. 금속 수 방벽 외장을 가지고 방사상 외측으로 광섬유의 금속 보강재를 지닌 광섬유 케이블들의 예들은 영국 특허 명세서 제2021282호 및 제2082790호에서 발표되었다.

그런 케이블에서 금속 외장의 존재는, 만일 케이블이 공장으로부터 부설 장소로 옮겨가는 동안 온도 증가를 받으면 그곳에 배치된 케이블 원소들보다 작은 열팽창 계수를 가지는 외장 때문에 광섬유에 방사상의 압축 응력을 일으킬 수 있다.

아울러 공지된 케이블에서 금속 외장 존재 및 방사상 외측으로 광섬유의 금속 보강재는 케이블의 유연성을 적게 하며 케이블의 단위 길이당 무게를 증가시켜 그 결과 케이블의 취급 및 부설을 더 어렵게 만든다. 이런 관계로 금속 외장 및 보강재의 존재는, 금속 외장 및 금속 피복물이 그 자체로 제한된 유연성을 갖는 요소들을 형성하기 때문일 뿐 아니라 케이블이 굽혀질 때 그 중간축인 케이블의 방향축으로부터 이격된 케이블내의 그 위치 때문에 케이블의 유연성을 감소시킨다고 이해될 수 있다.

또한 그런 케이블내에서 케이블 부설 깊이를 증가시키기 위해 방사상 외측으로 광섬유의 금속 보강재의 양을 증가시키는 조건은 케이블의 유연성을 더욱 감소시키는데 그 이유는 케이블의 전체 크기가 증가될 뿐 아니라 추가 보강재가 케이블의 중간축으로부터 더욱 떨어지게 놓이기 때문이다.

본 발명의 한가지 목적은 같게 의도된 부설 깊이에 대해 전술한 바 있는 케이블들과 대비하여 더 큰 유연성을 가지며, 단위 길이당 더 적은 무게를 갖고, 케이블이 공장에서 부설 장소로 이동되는 동안 온도 증가를 받게 되어도 그 광섬유가 덜 손상되는 해저 광섬유 케이블을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 케이블의 가장 반경방향 내측 성분을 형성하는 50㎟ 이상의 단면적을 지니는 인장 내구성의 꼬여진 부재를 포함하며 꼬여진 부재의 길이 방향의 축은 케이블의 길이 방향의 측과 일치하며 꼬여진 부재의 가닥들은 거의 비압축성의 유체로 채워져 구성된 중앙의 코아(Core)와, 각각의 튜브는 적어도 하나의 광섬유를 느슨하게 내장하고 튜브의 남은 공간에는 거의 비압축성의 유체가 채워져 있으며 상기 중앙 코아의 외표면과 접촉하게 그 주위로 나선형으로 뻗은 다수의 튜브들과, 상기 중앙 코아와 튜브들로 표현되는 외표면과 일치하는 내표면을 지니며 튜브와 중앙 코아를 덮는 플라스틱제 외장을 포함하며 상기 케이블은 광섬유의 반경방향 외측으로의 금속 보강재 및 금속의 수(水)방벽 외장이 없는 곳으로 구성된, 해저용 광섬유 케이블이 제공된다.

본 출원에서, ＂거의 비압축성 유체＂의 ＂유체＂라는 용어는 예를 들어 실리콘 오일과 같은 액체에 실리콘 그리스와 석유계 젤리와 같은 점성물질을 포함한다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를, 단지 예로서 설명하면 다음과 같다.

제1도는 케이블의 구조를 보여주기 위하여 그 성분이 일부 제거된, 해저 광섬유 통신 케이블의 개략도이다.

예시된 케이블은 케이블의 길이 방향의 축(2)과 일치하는 길이 방향 축을 지니며 케이블의 반경방향의 가장 내측의 성분을 형성하는 내인장성의 꼬여진 부재(1)를 포함하는 중앙의 코아를 지닌다. 다수의 튜브(3)들은 부재(1)의 외측표면과 접촉하면서 나선형으로 뻗어 있다. 각각의 튜브(3)는 필수적인 것은 아니지만, 플라스틱 재료로 만들어지며, 적어도 하나의 광섬유(4)를 느슨하게 내장하며 튜브내의 남은 공간에는실리콘 그리스 또는 석유계 젤리와 같은 거의 비압축성의 유체가 충전되어 있다.

꼬여진 부재(1)는, 케이블의 부설 또는 집어올릴 때의 모든 인장 하중을 견디기에 충분한 인장 응력을 케이블에 제공함으로써 케이블을 기계적으로 보강하도록 고안되어 있다. 부재(1)는 밀집된 꼬여진 부재로 구성되어 있으며, 그 단면적은 다수의 가닥들(5)로 형성된 50㎟ 이상이다. 상기 가닥들을 큰 인장응력을 지니는 재료로 만들어지며, 예를 들어 통상적인 강철와이어, 지방족 폴리아미드 섬유 또는 탄소섬유들이다.

가닥들(5) 사이에 한정된 공간은, 예를 들어 실리콘 그리스 또는 석유계 젤리와 같은 거의 비압축성의 유체들로 채워져 있다.

상기 가닥들은 동일축 방향의 층에 나선형으로 뻗어 있으며 인접한 층들의 가닥들은 부재(1)가 인장하중을 외장(7)은 자방족 폴리아미드로 형성되거나 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀으로 만들어진다. 바람직한 것은 외장(7)이 지방족 폴리아미드로 형성되는 것이며, 그 이유는 이러한 재료로 만들어진 외장은 수압의 작용하에 반경방향으로의 수축에 양호한 내구성을 지니며, 외장에 작용하는 수압의 변화 및 그에 따라 튜브(3)속의 거의 비압축성의 유체의 모든 이동들로 인하여 케이블의 전 길이에 걸쳐서 야기되는 튜브(3)의 직경에서의 조그만 변화를 피할 수 있기 때문이다.

케이블에는 절연되거나 또는 절연이 안된 양호한 도전성 금속 테이프를 감은 것과 본질적으로는 공지의 좀조개(Shipworm) 받을 때의 비틀림을 감소시켜서 부재(1)의 유연성을 증가시키도록 반대로 나선형으로 뻗어 있다.

부재(1) 주위로 외측표면과 접촉하여 나선형으로 뻗은 각각의 튜브(3)들은 교대로 부재주위에서 나선형으로 그리고 부재(1)의 길이를 따라 뻗어 있다. 튜브(2)들은 소위 ＂S-Z＂층 형태를 지닌다.

플라스틱제 외장(7)은 케이블의 중앙 코아를 형성하는 부재(1)와 튜브(3)들을 감싼다. 바람직하게 압출된 외장(7)은 부재(1)와 튜브(3)들에 의한 외측 표면들에 일치하여 접착되는 내측 표면을 지닌다. 부재(1) 튜브(3)들로 구성된 조립체와 외장 사이의 계면에는 빈 공간이 없다. 보호층과 같은, 외장의 반경방향 외측으로의 다른 요소들이 제공되어 있다. 그러나, 이런 요소들은 케이블이 수중에 부설 또는 사용중에 받을 수 있는 인장하중 또는 반경방향 압축하중에 대한 금속 보강재 또는 금속의 수(水)방벽을 형성하지 않는다. 이런 식으로 케이블에는 광섬유의 반경방향 외측으로의 기계적 금속 보강재와 금속의 수방벽 외장이 전혀 없다.

도시된 실시예의 변형예에서, 케이블의 중앙 코아는 꼬여진 부재(1) 위에 플라스틱 재료의 층을 포함하며, 그 플라스틱제 층의 내측 표면은 꼬여진 부재의 외측표면 사이에 빈 공간이 없을 정도로 일치한다. 변형된 중앙 코아의 플라스틱제 층은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로 만들어지거나 지방족 폴리아미드로 만들어진 플라스틱제 외장(7)이다.

튜브(3)들은 플라스틱제 층의 외측 표면과 접촉하여 배치되어 있으며, 플라스틱제 외장(7)은 변형된 코아와 그 위의 튜브들의 플라스틱제 층의 외측표면과 일치하여 접착되어 있다.

상술한 2개의 실시예들 중 어느 것이나, 중앙 코아는 광신호가 전달되는 광전자 자동중계장치에 전원을 제공하는 반송 도체로의 사용을 위하여 구리 와이어와 같은 높은 전기 전도성의 적어도 한 요소를 포함할 수 있다. 금속의 전기전도 요소는 부재(1)의 가닥(5)들로 꼬여져 있거나 꼬여진 부재(1) 둘레에 나선형으로 감겨질 수 있다.

반송 도체는 케이블 주위의 올에 의해 형성될 수 있다.

변형예로서 상기 반송도체는 케이블에 묻힌 금속 테이프와 같은 것에 의해서, 또는 케이블의 가장 외측의 층둘레에 나선형으로 감겨진 양호한 전기전도성의 금속테이프와 케이블 주위의 물의 결합으로 구성될 수 있다.

중앙 코아가 전기 도전 요소를 포함하지 않을 때, 전원은 반송도체로서 작용하는 케이블 주위의 물과 케이블의 가장 외측층 둘레에 나선형으로 감긴 양호한 도전상의 절연된 금속 테이프에 의해 광전자 자동중계장치에 공급될 수 있다.

그러나, 광전자 자동중계장치조의 전원 공급에 사용되는 금속 테이프는 광섬유의 반경방향 외측으로의 금속의 기계적인 보강재 또는 금속의 수(水)방벽 외장 형태를 이루어서는 안된다는 것을 이해해야 한다.

상술한 것으로 부터, 전기한 실시예들 모두에서 광섬유의 반경방향 외측으로 배치된 금속의 기계적인 보강재가 없다는 것이 명백하다. 반대로, 금속 가닥들로 형성되어 있으며 충분한 인장강도를 케이블에 제공하는 꼬여진 부재(1)는 그 가닥들이 케이블의 종방향 측에 또는 그에 인접하여 배치된, 케이블의 반경방향 가장 내측의 성분이다.

결과적으로, 상술한 실시예의 케이블의 유연성은 공지의 케이블의 것보다 더 크며, 그 이유는 케이블의 내인장 부재의 가닥들은 케이블이 굽혀지는 동안 중간 축인 케이블의 길이방향 축에 인접하여 배치될 뿐만 아니라, 사용된 플라스틱제 외장은 금속외장 보다 더 유연성이 있기 때문이다. 광섬유의 반경방향 외측으로 배치된 금속의 기계적인 보강재가 없기 때문에 금속 보강재가 제공된 공지의 케이블과 비교하여 케이블의 단위 길이당 중량이 감소된다.

본 발명의 실시예에는 금속의 수장벽 외장 뿐만 아니라 광섬유의 반경방향 외측으로의 반경방향 압축하중에 대한 기계적인 보강재가 제공되지 않았지만, 본 발명의 실시예의 구조는 케이블이 물밑 상당한 깊이에 부설될 때 조차도 수압을 견디게 되어 있으며 그 이유는 꼬여진 부재(1)의 가닥들 사이의 공간과 튜브(3)들속의 공간에 거의 비압축성의 유체를 채움으로써, 그리고 외장의 내측 표면이 중앙 코아와 튜브들에 의한 외측표면과 일치하게 플라스틱 외장(7)을 형성함으로써 케이블 구조에서 빈 공간에 제거하였기 때문이다. 중앙 코아가 외측의 플라스틱 층을 지니는 변형예에서는 꼬여진 부재(1)에 의해 표현되는 외측 표면과 일치하는 내측 표면을 지니는 층을 형성함으로써 큰 수압을 견딘다.

더우기, 광섬유들의 반경방향 외측의 기계적인 보강재가 없어서, 공지의 케이블에서 존재하는 바와 같이 보강재가 그 내측에 배치된 케이블 성분들에 반경방향 압축응력을 가하며 그래서 케이블의 부설 또는 회수작업중에 보강재가 인장응력을 받을 때 광섬유들에게 응력을 받게 하는 등과 같은 위험이 제거된다.

예전에는 해저 광섬유 케이블에 광섬유의 반경방향 외측으로 배치된 금속의 수(水)방벽 외장을 제공하는 것은, 광섬유를 부서지게 하며 광신호 전달의 감쇠의 증가를 야기하는 케이블 구조속에 미소량의 물일지라도 침투하는 것을 막기 위하여 필수적인 것으로 생각되어 왔다.

본 실시예에서, 플라스틱제 외장(7)은 수방벽을 제공하며 그것은 금속의 수방벽 외장과 같은 정도의 물의 불침투성을 제공할 수는 없지만, 광섬유의 증가된 취성 또는 감쇠의 문제들이 어느 것도 실제로 나타나지 않았다.

금속의 수방벽 외장 대신에 플라스틱제 외상(7)의 사용은 공장으로 부터 부설장소까지 운반중에 발생할 수 있는, 금속의 장과 그 속에 배치된 요소들의 상이한 열팽창 때문에 발생하는 상술한 문제점들을 피한다.

플라스틱제 외장은 온도증가에 따라 금속외장보다 훨씬 더 팽창할 수 있으며, 케이블이 햇볕에 노출되어 온도가 증가될 때 금속의 수방벽을 지니는 공지의 케이블에서 경험했던 바와 같이 케이블 요소들의 분열 또는 파손의 위험을 제거한다.

Claims (6)

1. 부설중 받게 되는 탄성 응력을 견디고 회복하기에 충분한 탄성강도를 지니는 가닥(strand)들을 포함하며, 축방 배치되어 연장되는 꼬여진 부재(strand member); 상호간 주변 이격상태로 상기 꼬여진 부재 둘레에 나선형으로 감겨 상기 꼬여진 부재와 접촉하는 다수의 튜브; 상기 가닥들 사이의 공간을 포함하는 상기 꼬여진 부재내의 공간에 배치되어 그 공간을 채우는 비압축성 유체; 상기 각각의 튜브에 헐겁게 수용된 적어도 하나의 광섬유; 상기 튜브의 내측과 상기 광섬유 사이의 공간에 배치되어 그 공간을 채우는 비압축성 유체; 상기 튜브 및 상기 꼬여진 부재 둘레를 방수하며, 최내측이 상기 튜브 및 상기 꼬여진 부재와 접촉하며, 상기 튜브들 사이에 채워지며, 케이블 사용중 받게 되는 압축력을 견디기에 불충분한 압축저항을 지니는 플라스틱제 외장(sheath); 을 포함하며, 사용중 받게 되는 기계적 응력을 자체적으로 견딜 수 있는 상기 플라스틱제 외장의 외부에는 꼬여진 부재가 존재하지 않으며, 자체적으로 수압을 견딜 수 있는 광섬유(들)의 외부에는 상기 꼬여진 부재가 존재하지 않아 매설시 받게 되는 상기 수압을 견딜 수 있는 해저용 광섬유 케이블.
2. 제1항에 있어서, 상기 꼬여진 부재는 상기 꼬여진 부재와의 사이에 어떠한 공간을 제거하도록 상기 꼬여진 부재 상부에 밀접하게 부착된 플라스틱 층을 지니며, 상기 튜브는 상기 플라스틱층의 외표면 둘레에 나선형으로 감겨 그 외표면과 접촉하는 해저용 광섬유 케이블.
3. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱제 외장은 폴리오레핀 및 지방족 폴리아미드로 구성된 그룹으로부터 선택되는 해저용 광섬유 케이블.
4. 제3항에 있어서, 상기 꼬여진 부재는, 나선형으로 감긴 가닥의 층들에 의해 형성되며, 상기 인접하는 가닥의 층들은 마주하여 나선형으로 감겨지며, 상기 가닥들은 강, 지방족 폴리아미드 및 탄소 섬유로 구성된 그룹으로 부터 선택된 높은 인장응력 재료로 만들어지는 해저용 광섬유 케이블.
5. 제1항에 있어서, 상기 꼬여진 부재는 상기 꼬여진 부재의 축방향으로 연장하는 전기 전도성 금속 요소를 포함하는 해저용 광섬유 케이블.
6. 제5항에 있어서, 상기 전기 전도성 금속 요소는 구리와이어인 해저용 광섬유 케이블.

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