特許 6543352 動的な海中電力ケーブル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6543352

(24)【登録日】2019年6月21日

(45)【発行日】2019年7月10日

(54)【発明の名称】動的な海中電力ケーブル

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/14 20060101AFI20190628BHJP

   H01B 9/02 20060101ALI20190628BHJP

   H01B 7/18 20060101ALI20190628BHJP

【ＦＩ】

   H01B7/14

   H01B9/02 Z

   H01B7/18 D

【請求項の数】18

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-552829(P2017-552829)

(86)(22)【出願日】2015年4月10日

(65)【公表番号】特表2018-512715(P2018-512715A)

(43)【公表日】2018年5月17日

(86)【国際出願番号】EP2015057795

(87)【国際公開番号】WO2016162076

(87)【国際公開日】20161013

【審査請求日】2018年3月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】517180578

【氏名又は名称】エヌケーティー エイチブイ ケーブルズ ゲーエムべーハー

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】パーシュバリ， アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】テュルベリ， アンドレアス

【審査官】 和田 財太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０３８９４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ ７／００

Ｈ０１Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

動的な海中電力ケーブル（１）であって、
第１の心線（５ａ）と、
前記第１の心線（５ａ）の周りに配置される第１の絶縁システム層（７ａ）と、
前記第１の絶縁システム層（７ａ）の周りに配置される第１のシース（１１ａ）と、
前記第１の絶縁システム層（７ａ）と前記第１のシース（１１ａ）との間に配置される第１のスクリーン層（９ａ）であって、各々が第１の直径（Ｄ１）を有する複数の第１のスクリーンワイヤ（１３ａ）、および、各々が前記第１の直径（Ｄ１）より大きい第２の直径（Ｄ２）を有する複数の第１のポリマーワイヤ（１５ａ）を備える、第１のスクリーン層（９ａ）と、
を備え、
前記第１のスクリーンワイヤ（１３ａ）および前記第１のポリマーワイヤ（１５ａ）が、前記第１の心線（５ａ）の軸方向に沿って前記第１の絶縁システム層（７ａ）の周りに螺旋状に配置され、
前記動的な海中電力ケーブル（１）の任意の断面において、前記第１のスクリーンワイヤ（１３ａ）および前記第１のポリマーワイヤ（１５ａ）が、前記第１の絶縁システム層（７ａ）の周囲部に沿って互い違いに配置され、前記第１のスクリーンワイヤ（１３ａ）のうちの任意の第１のスクリーンワイヤ（１３ａ）の中心軸と前記第１の心線（５ａ）の中心軸との間の径方向距離（ｄ１）が、前記第１のポリマーワイヤ（１５ａ）のうちの任意の第１のポリマーワイヤ（１５ａ）の中心軸と前記第１の心線（５ａ）の中心軸との間の径方向距離（ｄ２）より小さい、
動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項2】

各第１のポリマーワイヤ（１５ａ）が、前記第１の絶縁システム層（７ａ）および前記第１のシース（１１ａ）の両方に同時に当接する、請求項１に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項3】

第１のスクリーンワイヤ（１３ａ）の数が、第１のポリマーワイヤ（１５ａ）の数に等しい、請求項１または２に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項4】

前記第２の直径（Ｄ２）が、前記第１の直径（Ｄ１）より少なくとも１．２倍大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項5】

各第１のスクリーンワイヤ（１３ａ）が、金属製である、請求項１から４のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項6】

各第１のポリマーワイヤ（１５ａ）が、ポリマー材料から構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項7】

第２の心線（５ｂ）と、
前記第２の心線（５ｂ）の周りに配置される第２の絶縁システム層（７ｂ）と、
前記第２の絶縁システム層（７ｂ）の周りに配置される第２のシース（１１ｂ）と、
前記第２の絶縁システム層（７ｂ）と前記第２のシース（１１ｂ）との間に配置される第２のスクリーン層（９ｂ）であって、各々が前記第１の直径（Ｄ１）を有する複数の第２のスクリーンワイヤ（１３ｂ）、および、各々が前記第２の直径（Ｄ２）を有する複数の第２のポリマーワイヤ（１５ｂ）を備える、第２のスクリーン層（９ｂ）と、
を備え、
前記第２のスクリーンワイヤ（１３ｂ）および前記第２のポリマーワイヤ（１５ｂ）が、前記第２の心線（５ｂ）の軸方向に沿って前記第２の絶縁システム層（７ｂ）の周りに螺旋状に配置され、
前記動的な海中電力ケーブル（１）の任意の断面において、前記第２のスクリーンワイヤ（１３ｂ）および前記第２のポリマーワイヤ（１５ｂ）が、前記第２の絶縁システム層（７ｂ）の周囲部に沿って互い違いに配置され、前記第２のスクリーンワイヤ（１３ｂ）のうちの任意の第２のスクリーンワイヤ（１３ｂ）の中心軸と前記第２の心線（５ｂ）の中心軸との間の径方向距離（ｄ１）が、前記第２のポリマーワイヤ（１５ｂ）のうちの任意の第２のポリマーワイヤ（１５ｂ）の中心軸と前記第２の心線（５ｂ）の中心軸との間の径方向距離（ｄ２）より小さい、
請求項１から６のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項8】

各第２のポリマーワイヤ（１５ｂ）が、前記第２の絶縁システム層（７ｂ）および前記第２のシース（１１ｂ）の両方に同時に当接する、請求項７に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項9】

第２のスクリーンワイヤ（１３ｂ）の数が、第２のポリマーワイヤ（１５ｂ）の数に等しい、請求項７または８に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項10】

各第２のスクリーンワイヤ（１３ｂ）が、金属製である、請求項７から９のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項11】

各第２のポリマーワイヤ（１５ｂ）が、ポリマー材料から構成される、請求項７から１０のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項12】

第３の心線（５ｃ）と、
前記第３の心線（５ｃ）の周りに配置される第３の絶縁システム層（７ｃ）と、
前記第３の絶縁システム層（７ｃ）の周りに配置される第３のシース（１１ｃ）と、
前記第３の絶縁システム層（７ｃ）と前記第３のシース（１１ｃ）との間に配置される第３のスクリーン層（９ｃ）であって、各々が前記第１の直径（Ｄ１）を有する複数の第３のスクリーンワイヤ（１３ｃ）、および、各々が前記第２の直径（Ｄ２）を有する複数の第３のポリマーワイヤ（１５ｃ）を備える、第３のスクリーン層（９ｃ）と、
を備え、
前記第３のスクリーンワイヤ（１３ｃ）および前記第３のポリマーワイヤ（１５ｃ）が、前記第３の心線（５ｃ）の軸方向に沿って前記第３の絶縁システム層（７ｃ）の周りに螺旋状に配置され、
前記動的な海中電力ケーブル（１）の任意の断面において、前記第３のスクリーンワイヤ（１３ｃ）および前記第３のポリマーワイヤ（１５ｃ）が、前記第３の絶縁システム層（７ｃ）の周囲部に沿って互い違いに配置され、前記第３のスクリーンワイヤ（１３ｃ）のうちの任意の第３のスクリーンワイヤ（１３ｃ）の中心軸と前記第３の心線（５ｃ）の中心軸との間の径方向距離が、前記第３のポリマーワイヤ（１５ｃ）のうちの任意の第３のポリマーワイヤ（１５ｃ）の中心軸と前記第３の心線（５ｃ）の中心軸との間の径方向距離より小さい、
請求項７から１１のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項13】

各第３のポリマーワイヤ（１５ｃ）が、前記第３の絶縁システム層（７ｃ）および前記第３のシース（１１ｃ）の両方に同時に当接する、請求項１２に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項14】

第３のスクリーンワイヤ（１３ｃ）の数が、第３のポリマーワイヤ（１５ｃ）の数に等しい、請求項１２または１３に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項15】

各第３のスクリーンワイヤ（１３ｃ）が、金属製である、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項16】

各第３のポリマーワイヤ（１５ｃ）が、ポリマー材料から構成される、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項17】

前記第１のシース（１１ａ）が、第１のコア（３ａ）の一部分を形成し、前記第２のシース（１１ｂ）が、第２のコア（３ｂ）の一部分を形成し、前記第３のシース（１１ｃ）が、第３のコア（３ｃ）の一部分を形成し、前記動的な海中電力ケーブル（１）が、
複数の外装ワイヤ（２１）を備える外装層（１９）と、
３つのフィラーデバイス（１７）であって、各フィラーデバイス（１７）が、前記第１のコア（３ａ）、前記第２のコア（３ｂ）および前記第３のコア（３ｃ）のそれぞれの対の隣接するコアの間に配置され、前記外装層（１９）が、前記第１のコア（３ａ）、前記第２のコア（３ｂ）、前記第３のコア（３ｃ）および前記３つのフィラーデバイス（１７）の周りに配置される、３つのフィラーデバイス（１７）と、
前記外装層（１９）の周りに配置される外側シース（２３）と
を備える、
請求項１２から１６のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【請求項18】

前記動的な海中電力ケーブル（１）が、中電圧電力ケーブルまたは高電圧電力ケーブルである、請求項１から１７のいずれか一項に記載の動的な海中電力ケーブル（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、電力ケーブルに関する。詳細には、本開示は、動的な海中電力ケーブルに関する。

【背景技術】

【0002】

海中電力ケーブルは、概して、心線および電気絶縁システムを備える。この種類の電力ケーブルは、地絡電流（ｅａｒｔｈ ｆａｕｌｔ）、ならびに、容量性電流および漏洩電流を運搬するための、電気絶縁システムの周りに配置されるスクリーンをさらに備えることができる。金属シースを備えない中電圧ケーブルの場合、螺旋状に配置される銅線または重なり合う銅テープがスクリーンとして通常は使用される。

【0003】

海中電力ケーブルは、動的な用途で利用されるように設計され得、その場合、ケーブルは、その使用期間において繰り返し曲げられる。動的な海中電力ケーブルは、例えば、海洋構造物から海の中へと吊設され得る。したがって、海中電力ケーブルは、波によって誘発される曲げ力、および多様な程度の張力に晒されることになる。したがって、スクリーンが疲労応力に晒されることになる。疲労応力の大きさは、スクリーンのデザイン、スクリーンと周りの層との間の接触力および摩擦係数によって決定される。各コア上の接触力は、ケーブル内の張力、シースからの径方向の圧力、および、ベンドスティフナまたはベルマウスなどの周りの構造との接触によって決定される。

【0004】

疲労応力が大きすぎる場合、スクリーンが疲労破損することになる。これにより、さらに、スクリーンが設けられずに露出しているエリアでコロナ放電が起こる可能性があり、最終的に電気絶縁システムが破壊される可能性がある。

【発明の概要】

【0005】

スクリーンワイヤが螺旋形状であることにより、海中電力ケーブルが曲げられるときに生じる軸方向の応力を解放するためにスクリーンワイヤが滑ることが可能となる。曲げにより生じるスクリーンワイヤ内の主な応力は、１）スクリーンワイヤの曲げを原因とする局所的な曲げ応力、および、２）電力ケーブルが曲げられるときに螺旋のスクリーンワイヤのスティックスリップ挙動により生じる摩擦応力、である。スクリーンワイヤの直径は比較的小さく、したがって、ワイヤの曲げ応力がワイヤ内の疲労応力に有意に寄与することがない。ワイヤ上の接触力および摩擦係数に関連する摩擦応力は曲げ応力と比較して有意に大きい。その理由は、これらがコアの中心からスクリーンワイヤまでの径方向の距離に関連するからである。したがって、スクリーンワイヤの疲労寿命に関しては、局所的な曲げ応力よりも摩擦応力がより重要である。摩擦応力は、スクリーンワイヤ上の接触力が大きくなるにつれて増大する。スクリーンワイヤ上の接触力は、例えばケーブル内の張力が大きくなることを原因としてコア上の力が大きくなるにつれて、増大する。

【0006】

上記に鑑みて、本開示の一目的は、従来技術の問題を解決すること、または少なくとも軽減することである。

【0007】

したがって、本開示の第１の態様によると、動的な海中電力ケーブルであって、第１の心線と、第１の心線の周りに配置される第１の絶縁システム層と、第１の絶縁システム層の周りに配置される第１のシースと、第１の絶縁システム層と第１のシースとの間に配置される第１のスクリーン層であって、各々が第１の直径を有する複数の第１のスクリーンワイヤ、および、各々が第１の直径より大きい第２の直径を有する複数の第１のポリマーワイヤを備える、第１のスクリーン層と、を備え、第１のスクリーンワイヤおよび第１のポリマーワイヤが、第１の心線の軸方向に沿って第１の絶縁システム層の周りに螺旋状に配置され、動的な海中電力ケーブルの任意の断面において、第１のスクリーンワイヤおよび第１のポリマーワイヤが、第１の絶縁システム層の周囲部に沿って互い違いに配置され、第１のスクリーンワイヤのうちの任意の第１のスクリーンワイヤの中心軸と第１の心線の中心軸との間の径方向距離が、第１のポリマーワイヤのうちの任意の第１のポリマーワイヤの中心軸と第１の心線の中心軸との間の径方向距離より小さい、動的な海中電力ケーブルが提供される。

【0008】

第１のポリマーワイヤの直径を基準としてより小さい直径の第１のスクリーンワイヤにより達成可能となり得る効果は、第１のスクリーンワイヤが受けることになる径方向の接触力の方が小さく、したがって摩擦応力が低減されることである。これは具体的には、より大きい直径の第１のポリマーワイヤの位置の結果として、第１のスクリーンワイヤが第１のシースに接触しないことが理由である。したがって、第１のポリマーワイヤが、任意の径方向の力の大部分をコアに伝達することになる。ポリマーは、大きいひずみに耐えることができるということに関して、遮蔽するための手段として機能する金属スクリーンワイヤと比較して高い機械的強度を有する。そのため、第１のスクリーンワイヤの疲労破損のリスクが大きく低減される。

【0009】

動的な海中電力ケーブルというのは、その使用期間全体で動的負荷に一定して対処するように設計される電力ケーブルを意味する。対照的に、静的な電力ケーブルというのは、ケーブル配置プロセス中には動的負荷に対処するように設計されるが、それらの使用期間中には動的負荷に対処しない。

【0010】

一実施形態によると、各第１のポリマーワイヤが、第１の絶縁システム層および第１のシースの両方に同時に当接する。

【0011】

一実施形態によると、第１のスクリーンワイヤの数が、第１のポリマーワイヤの数に等しい。

【0012】

一実施形態によると、第２の直径が、第１の直径より少なくとも１．２倍大きい。

【0013】

一実施形態によると、各第１のスクリーンワイヤが、金属製である。

【0014】

一実施形態によると、各第１のポリマーワイヤが、ポリマー材料から構成される。

【0015】

一実施形態は、第２の心線と、第２の心線の周りに配置される第２の絶縁システム層と、第２の絶縁システム層の周りに配置される第２のシースと、第２の絶縁システム層と第２のシースとの間に配置される第２のスクリーン層であって、各々が前記第１の直径を有する複数の第２のスクリーンワイヤ、および、各々が前記第２の直径を有する複数の第２のポリマーワイヤを備える、第２のスクリーン層と、を備え、第２のスクリーンワイヤおよび第２のポリマーワイヤが、第２の心線の軸方向に沿って第２の絶縁システム層の周りに螺旋状に配置され、動的な海中電力ケーブルの任意の断面において、第２のスクリーンワイヤおよび第２のポリマーワイヤが、第２の絶縁システム層の周囲部に沿って互い違いに配置され、第２のスクリーンワイヤのうちの任意の第２のスクリーンワイヤの中心軸と第２の心線の中心軸との間の径方向距離が、第２のポリマーワイヤのうちの任意の第２のポリマーワイヤの中心軸と第２の心線の中心軸との間の径方向距離より小さい。

【0016】

一実施形態によると、各第２のポリマーワイヤが、第２の絶縁システム層および第２のシースの両方に同時に当接する。

【0017】

一実施形態によると、第２のスクリーンワイヤの数が、第２のポリマーワイヤの数に等しい。

【0018】

一実施形態によると、各第２のスクリーンワイヤが、金属製である。

【0019】

一実施形態によると、各第２のポリマーワイヤが、ポリマー材料から構成される。

【0020】

一実施形態は、第３の心線と、第３の心線の周りに配置される第３の絶線システム層と、第３の絶縁システム層の周りに配置される第３のシースと、第３の絶縁システム層と第３のシースとの間に配置される第３のスクリーン層であって、各々が前記第１の直径を有する複数の第３のスクリーンワイヤ、および、各々が前記第２の直径を有する複数の第３のポリマーワイヤを備える、第３のスクリーン層と、を備え、第３のスクリーンワイヤおよび第３のポリマーワイヤが、第３の心線の軸方向に沿って第３の絶縁システム層の周りに螺旋状に配置され、動的な海中電力ケーブルの任意の断面において、第３のスクリーンワイヤおよび第３のポリマーワイヤが、第３の絶縁システム層の周囲部に沿って互い違いに配置され、第３のスクリーンワイヤのうちの任意の第３のスクリーンワイヤの中心軸と第３の心線の中心軸との間の径方向距離が、第３のポリマーワイヤのうちの任意の第３のポリマーワイヤの中心軸と第３の心線の中心軸との間の径方向距離より小さい。

【0021】

一実施形態によると、各第３のポリマーワイヤが、第３の絶縁システム層および第３のシースの両方に同時に当接する。

【0022】

一実施形態によると、第３のスクリーンワイヤの数が、第３のポリマーワイヤの数に等しい。

【0023】

一実施形態によると、各第３のスクリーンワイヤが、金属製である。

【0024】

一実施形態によると、各第３のポリマーワイヤが、ポリマー材料から構成される。

【0025】

一実施形態によると、第１のシースが、第１のコアの一部分を形成し、第２のシースが、第２のコアの一部分を形成し、第３のシースが、第３のコアの一部分を形成し、動的な海中電力ケーブルが、複数の外装ワイヤ（ａｒｍｏｕｒｉｎｇ ｗｉｒｅ）を備える外装層（ａｒｍｏｕｒｉｎｇ ｌａｙｅｒ）と、３つのフィラーデバイスであって、各フィラーデバイスが、第１のコア、第２のコアおよび第３のコアのそれぞれの対の隣接するコアの間に配置され、外装層が、第１のコア、第２のコア、第３のコアおよび３つのフィラーデバイスの周りに配置される、３つのフィラーデバイスと、外装層の周りに配置される外側シースと、を備える。

【0026】

一実施形態によると、動的な海中電力ケーブルは、中電圧電力ケーブルまたは高電圧電力ケーブルである。

【0027】

一般に、特許請求の範囲で使用されるすべての用語は、本明細書において、特に明確に定義しない限り、本技術分野でのそれらの一般的な意味に従って解釈されるものとする。「ある／１つの／その要素、装置、構成要素、手段など」へのあらゆる言及は、特に明記しない限り、要素、装置、構成要素、手段などの少なくとも１つの例に言及するものとして、オープンに解釈されるものとする。

【0028】

次に、添付図面を参照して、例として、本発明の概念の特定の実施形態を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】３つのコアを有する動的な海中電力ケーブルの断面の約１２０度の一部分を示す図である。

【図2】図１の動的な海中電力ケーブルのコアのうちの１つのコアを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

次に、以下で、例示の実施形態を示している添付図面を参照して、本発明の概念をより完全に説明する。しかし、本発明の概念は、多くの異なる形態で具体化され得、本明細書に明記される実施形態のみに限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示を徹底的で完全なものとし、本開示により本発明の概念の範囲を当業者に完全に伝えるように、例として提供されるものである。本記述を通して、同様の参照符号は同様の要素を示す。

【0031】

本開示は、その使用期間全体で動的負荷に対処するように設計される動的な海中電力ケーブルに関連する。動的な海中電力ケーブルは標準の動的な海中電力ケーブルであってよいか、または、アンビリカルケーブル、つまり、電力を伝達することが可能であることに加えて、海底上に位置する機械に例えば水力を提供することも可能であり得るようなケーブルであってもよい。動的な海中電力ケーブルが中電圧電力ケーブルまたは高電圧電力ケーブルであってよい。動的な海中電力ケーブルが、交流（ＡＣ）の動的な海中電力ケーブルまたは直流（ＤＣ）の動的な海中電力ケーブルであってよい。

【0032】

一般に、動的な海中電力ケーブルは、心線と、絶縁システム層を備える、心線の周りに配置される絶縁システムと、絶縁システム層の周りに配置されるシースと、絶縁システム層とシースとの間に配置されるスクリーン層と、を備える。したがって、心線、絶縁システム層、スクリーン層およびシースが、同心に、または実質的に同心に、配置される。スクリーン層が心線を電気的に遮蔽するように構成される。絶縁システム層が、例えばカーボンブラックを含む架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ：ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｄ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ）層などの、例えば半導体層であってよい。絶縁システム層が電気絶縁システムの一部を画定または形成することができる。したがって、電気絶縁システムが１つまたは複数の絶縁システム層を備えることができる。複数の絶縁システム層を有する変形形態の場合、絶縁システム層が多様であってもよく、１つの層が例えば電気的に絶縁する層であってよく、１つまたは複数の層が例えば半導体層であってよい。例として、電気絶縁システムは、同心に配置される３つの絶縁システム層、つまり、内側半導体層、外側半導体層、および、内側半導体層と外側半導体層との間に配置される電気的に絶縁する層を備えることができる。

【0033】

心線、絶縁システム層、スクリーン層およびシースは、動的な海中電力ケーブルのコアを形成するかまたはその一部分を形成する。動的な海中電力ケーブルは、スクリーン層の周りに配置される１つまたは複数の外装層、および、外側シースをさらに備える。

【0034】

スクリーン層は、各々が第１の直径を有する複数のスクリーンワイヤと、各々が第１の直径より大きい第２の直径を有する複数のポリマーワイヤと、を備える。各スクリーンワイヤは、通常は、断面が円形であるかまたは実質的に円形であり、概して、単一のワイヤから構成されるか、または、円形のもしくは実質的に円形の断面を有するスクリーンワイヤを一体に形成する複数のより薄い平行ワイヤから構成される。各ポリマーワイヤは、概して、断面が円形であるかまたは実質的に円形である。他の断面形状のポリマーワイヤも企図され、ポリマーワイヤが、例えば、正方形断面、または、六角形もしくは八角形断面形状などの他の多角形断面形状を有することもできる。第２の直径が、好適には、第１の直径より少なくとも１．２倍大きく、例えば、第１の直径より、１．５倍大きいか、１．７倍大きいか、または、２倍大きい。スクリーンワイヤおよびポリマーワイヤが絶縁システム層の周りに螺旋状に配置される。スクリーンワイヤおよびポリマーワイヤが、好適には、張力を受けるように配置され、その結果、スクリーンワイヤおよびポリマーワイヤが、絶縁システム層に当接するようになる。スクリーンワイヤおよびポリマーワイヤが、隣接する対のポリマーワイヤごとの間に配置される１つまたは複数のスクリーンワイヤと互い違いに配置される。そのため、各スクリーンワイヤの中心軸が、任意のポリマーワイヤの中心軸よりも心線の中心軸に近い。

【0035】

スクリーンワイヤは、銅などの好適には金属の、電気伝導性材料で作られてよい。ポリマーワイヤは、ポリマーを備えことができ、またはポリマーから構成され得る。ポリマーワイヤに適する重合体材料の例には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンまたは高密度ポリエチレンなどの、ポリエチレンがある。重合体ワイヤは、別法として、カーボンブラックと混合されるポリエチレンなどの半導体材料で作られてもよい。ポリマーワイヤは、有利には、絶縁システム層またはシースのいずれかと同じ材料で作られ得る。この手法においては、動的な海中電力ケーブルとの関連で総合的な試験を行う必要があるような新しい材料が、この動的な海中電力ケーブルのデザインに導入されない。

【0036】

動的な海中電力ケーブルは、電気的位相の数と、動的な海中電力ケーブルがＡＣ用途またはＤＣ用途のいずれであるかと、に応じて、２つ以上のコアを備えることができる。複数のコアの場合、各心線が、上述と同じ手法で、それぞれの絶縁システム層、シースおよびスクリーン層によって囲まれ、それによりそれぞれのコアを形成するかまたはその一部を形成する。

【0037】

図１を参照して、次に、動的な海中電力ケーブルの実施例を説明する。例示の動的な海中電力ケーブル１は、３つのコアを備える。動的な海中電力ケーブル１は、第１のコア３ａ、第２のコア３ｂおよび第３のコア３ｃを備える。第１のコア３ａは、第１の心線と、電気絶縁システム７の一部を形成することができる第１の絶縁システム層７ａと、第１のスクリーン層９ａと、第１のシース１１ａと、を備え、第１のシース１１ａが１つまたは複数の層を備えることができる。

【0038】

第１の絶縁システム層７ａは、第１の心線５ａの周りに配置される。第１のスクリーン層９ａは、第１の絶縁システム層７ａと第１のシース１１ａとの間に配置される。第１のスクリーン層９ａは、複数の第１のスクリーンワイヤ１３ａと、複数の第１のポリマーワイヤ１５ａとを備える。複数の第１のスクリーンワイヤ１３ａおよび複数の第１のポリマーワイヤ１５ａは、第１の絶縁システム層７ａの周囲部の周りに均等に分布される。動的な海中電力ケーブル１の任意の断面において、第１のスクリーンワイヤ１３ａおよび第１のポリマーワイヤ１５ａは、第１の絶縁システム層７ａの周囲部の周りに互い違いの形で配置される。さらに、第１のスクリーンワイヤ１３ａおよび第１のポリマーワイヤ１５ａは、第１の心線５ａの軸方向において第１の絶縁システム層７ａの周りに螺旋状に配置される。第１のスクリーンワイヤ１３ａおよび第１のポリマーワイヤ１５ａは、張力を受けるように配置され、その結果、それらのすべてが、第１の絶縁システム層７ａの外側表面に接触するように配置され、つまり、第１の絶縁システム層７ａの外側表面に支承される。

【0039】

図１の実施例によると、隣接する対の第１のポリマーワイヤ１５ａごとの間に配置される１つの第１のスクリーンワイヤ１３ａのみが存在する。これは、第１のスクリーン層９ａの側面の視点から、断面で適用される。したがって、第１のスクリーンワイヤ１３ａの数は、第１のポリマーワイヤ１５ａの数に等しい。したがって、各第１のスクリーンワイヤ１３ａが、２つの第１のポリマーワイヤ１５ａに当接し、２つの第１のポリマーワイヤ１５ａの間で圧迫され、それにより、各第１のスクリーンワイヤ１３ａが、実質的に固定されて第１の絶縁システム層７ａに物理的に接触した状態で確実に配置されるようになる。

【0040】

各第１のスクリーンワイヤ１３ａは、第１の直径Ｄ１を有し、各第１のポリマーワイヤ１５ａは、第２の直径Ｄ２を有し、図２に示されるように、第２の直径Ｄ２は、第１の直径Ｄ１より大きい。したがって、各第１のポリマーワイヤ１５ａが、例えば第１の絶縁システム層７ａおよび第１のシース１１ａである、第１のスクリーン層９ａの径方向内側にある層および第１のスクリーン層９ａの径方向外側にある層の両方に同時に当接する。しかし、第１のスクリーンワイヤ１３ａは、通常は、それらが張力を受ける状態であることにより、第１の絶縁システム層７ａのみに当接する。したがって、第１のスクリーンワイヤ１３ａが、径方向の接触荷重を受けないかまたは少なくとも大幅に低い径方向の接触荷重を受けることになり、それにより、動的負荷状態中のスティックスリップを原因とした摩擦応力の発生が低減される。

【0041】

第１のポリマーワイヤ１５ａのボリマー材料は、第１のスクリーンワイヤ１３ａよりも良好に、曲げさらには摩擦力を原因とするひずみの大きい変化に耐えることができ、ここでの第１のスクリーンワイヤ１３ａは、電気伝導性材料で作られており、第１の心線５ａを電気的に遮蔽する。

【0042】

第２の直径Ｄ２は、第１の直径Ｄ１より少なくとも１．２倍大きく、一実施例によると、第１の直径Ｄ１より少なくとも１．５倍大きい。別の実施例によると、第２の直径Ｄ２は、第１の直径Ｄ１より少なくとも１．７倍または２倍大きい。一般に、第１の直径Ｄ１および第２の直径Ｄ２の比は、例えば第１のコアが動的な海中電力ケーブルの動作で典型的なものである径方向の荷重を受けるときに、任意の第１のポリマーワイヤの、第１のスクリーン層内での、径方向の寸法が、楕円化および隣接する層への侵入を原因として、第１の直径Ｄ１よりも大きくなる、ということに基づいて選択されるものである。したがって、第１のポリマーワイヤが、第１のシースに物理的に接触する唯一のワイヤである。したがって、第１のポリマーワイヤが、すべての径方向の荷重を支える。第１のスクリーンワイヤは、シースに接触しない。したがって、第１の直径Ｄ１および第２の直径Ｄ２の間の比は、くつかの設計パラメータによって決定されることになり、例えば、コアのシース材料、シース材料の硬さ、第１のポリマーワイヤ１５ａの材料、および、動的な海中電力ケーブル１の動作中のコア上の径方向の力の大きさによって決定される。

【0043】

第２のコア３ｂは、第１のコア３ａおよび第３のコアと同じである。そのため、第２のコア３ｂが、例えば、第２の心線５ｂと、第２の心線５ｂの周りに配置される第２の絶縁システム層７ｂと、複数の第２のスクリーンワイヤ１３ｂおよび複数の第２のポリマーワイヤ１５ｂを備える第２のスクリーン層９ｂと、第２のシース１１ｂと、を備える。第２のコア３ｂおよび第３のコア３ｃが第１のコア３ａと同じであることから、第２のコア３ｂおよび第３のコア３ｃは本明細書でさらに詳細には説明されない。

【0044】

動的な海中電力ケーブル１は、３つのフィラーデバイス１７をさらに備え、各フィラーデバイス１７が、第１のコア３ａ、第２のコア３ｂおよび第３のコア３ｃのそれぞれの対の２つの隣接するコアの間に配置される。図１に示されるフィラーデバイス１７が、第１のコア３ａと第２のコア３ｂとの間に配置される。

【0045】

動的な海中電力ケーブル１は、外装層１９と、外装層１９の周りに配置される外側シース２３とを備える。外装層１９が、第１のコア３ａ、第２のコア３ｂ、第３のコア３ｃおよび３つのフィラーデバイス１７によって形成される周囲部の周りに配置される螺旋状に巻かれる複数の外装ワイヤ２１を備える。外装ワイヤ２１は、概して、３つのコア３ａ、３ｂ、３ｃおよび３つのフィラーデバイス１７の周りに配置される中間シースの周囲部の周りに配置され得る。

【0046】

図２は、第１のコア３ａの半分を断面で示す。図からわかるように、第１のスクリーンワイヤ１３ａのうちの任意の第１のスクリーンワイヤ１３ａの中心軸と第１の心線５ａの中心軸との間の径方向距離ｄ１は、第１のポリマーワイヤ１５ａのうちの任意の第１のポリマーワイヤ１５ａの中心軸と第１の心線５ａの中心軸との間の径方向距離ｄ２より小さい。そのため、第１のスクリーンワイヤ１３ａは、第１のスクリーン層９ａを囲む２つの層の内側層のみに物理的に接触し、つまり、第１の絶縁システム層７ａに物理的に接触する。したがって、動作中のコア上の径方向の荷重が、第１のポリマーワイヤ１５ａによって吸収される。

【0047】

図２に示されるコアの構成は、コアの数が電気的位相の数によって決定されるＡＣの用途のための動的な海中電力ケーブルで使用され得、または、ＤＣの用途のための動的な海中電力ケーブルでも使用され得る。

【0048】

上記でいくつかの実施例を参照して本発明の概念を主として説明してきた。しかし、当業者には容易に認識されるように、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の概念の範囲内で、上記で開示される実施形態以外の他の実施形態も同様に可能である。

【図1】

【図2】