海中ケーブルの端末構造、海中ケーブルの端末固定方法
【課題】 より高い鎧装の引き留め力を確保することが可能な海中ケーブルの端末構造および海中ケーブルの端末固定方法を提供する。
【解決手段】 海中ケーブル３の端部において、最外層である防食層２５が剥離され、内部の電力用線心１３および外層２３ａ、２３ｂが引き出される。電力用線心１３は、海中ケーブル３の軸方向と略同一方向にまっすぐに引き出され、孔４１に挿通される。鎧装２３ａ、２３ｂは、防食層２５が剥離された部位から、海中ケーブル３に対し、やや径方向に広がるように引き出される。引き出された鎧装２３ａ、２３ｂの端部は、それぞれ挿通孔３７ａ、３７ｂに挿通される。挿通孔３７ａ、３７ｂの蓋部材４３が設けられる側とは逆側の端部から、挿通孔３７ａ、３７ｂの内部に膨張剤３９が充填されている。膨張剤３９は、加水することによる水和反応で膨張し、固結する物質であり、例えば生石灰および珪酸塩を主成分とする膨張剤が使用できる。
【解決手段】 海中ケーブル３の端部において、最外層である防食層２５が剥離され、内部の電力用線心１３および外層２３ａ、２３ｂが引き出される。電力用線心１３は、海中ケーブル３の軸方向と略同一方向にまっすぐに引き出され、孔４１に挿通される。鎧装２３ａ、２３ｂは、防食層２５が剥離された部位から、海中ケーブル３に対し、やや径方向に広がるように引き出される。引き出された鎧装２３ａ、２３ｂの端部は、それぞれ挿通孔３７ａ、３７ｂに挿通される。挿通孔３７ａ、３７ｂの蓋部材４３が設けられる側とは逆側の端部から、挿通孔３７ａ、３７ｂの内部に膨張剤３９が充填されている。膨張剤３９は、加水することによる水和反応で膨張し、固結する物質であり、例えば生石灰および珪酸塩を主成分とする膨張剤が使用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洋上浮体設備用の海中ケーブルの端末構造、海中ケーブルの端末固定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策の点から、再生可能エネルギーの開発が進められている。例えば、洋上浮体設備である発電用風車から送電する浮体式洋上風力発電の実用化が進められている。
【０００３】
洋上浮体設備から送電するためには、海中ケーブルが使用される。海中ケーブルは、電力用線心を３相交流送電用に３本集合撚り合わせ、さらにコアの外周にケーブル荷重をサポートするための鎧装線を設け、更にその外部に外傷防止用のプラスチック層を押し出し被覆した構造である。
【０００４】
このような海中ケーブルとしては、例えば、ケーブル線心と捻り補強線の複数本を一方向に撚り合わせた線状集合体の外周に、そのケーブル線心及び捻り補強線撚り合わせ方向と逆方向に鎧装線を撚り合わせた鎧装体を設け、線状集合体と鎧装体に作用する捻りトルクを打ち消してトルクバランスさせた海中ケーブルがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような海中ケーブルは、海中に常時懸垂され、波浪、潮流による流体力や自重を受けた状態で使用される。したがって、これを支持するための鎧装線は、海中ケーブルの接続部において高応力の引張り、曲げ、捩れに耐え得るように固定される必要がある。
【０００７】
これに対し、従来の鎧装線は、例えばステンレス製の引き留め金具に配置され、くさび部材で挟み込んで圧縮することで固定される。このようなくさび部材で圧縮する固定方法は、作業の熟練度によって大きなばらつきが生じる。このため、作業者が低熟練度の場合、スリーブ拘束力は１．０ｋＮ以下となる恐れがあり、鎧装線が引き留め金具からで簡単に抜けてしまう恐れがある。
【０００８】
また、仮に高い熟練度で圧縮固定したしても、本スリーブの拘束力のレベルとしては５．０ｋＮ程度が最大レベルである。すなわち、鎧装線端末部の金属スリーブ圧縮部の引き止め強度が小さい。しかし、鎧装線材１本毎に必要とされる拘束力は、２０〜３０ｋＮ程度であり、本構造では端末部で必要とされる拘束力が得られないケースも多い。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、より高い鎧装の引き留め力を確保することが可能な海中ケーブルの端末構造および海中ケーブルの端末固定方法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】
【００１０】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、洋上浮体設備用の海中ケーブルの端末構造であって、導体上に絶縁層、シールド層、および遮水層が形成される電力用線心と、複数本の前記電力用線心の全体の外周側に、前記電力用線心の全体の外周の周方向に複数本の線材が配置され、前記線材が前記電力用線心の軸方向に螺旋状に設けられて形成される鎧装部と、前記鎧装部の外周側に形成される保護層と、を具備し、前記海中ケーブルの端部において、固定部材が設けられ、前記固定部材の中央の孔には、前記電力用線心が挿通され、前記固定部材の前記中央の孔の外周側には、複数の線材挿通孔が周方向に併設されており、前記線材挿通孔には、前記線材が挿通され、前記線材と前記線材挿通孔との間には膨張剤が充填され、前記線材は、前記膨張剤によって前記線材挿通孔と接合されることを特徴とする海中ケーブルの端末構造である。
【００１１】
前記線材は、前記固定部材の前記線材挿通孔に対して、前記電力用線心の全体の外周に螺旋巻きされる巻き付け角度と略同一の角度で挿通されることが望ましい。
【００１２】
一つの前記線材挿通孔に対し、複数本の前記線材が互いに隙間をあけて挿通され、前記膨張剤によって前記線材挿通孔に接合されてもよい。
【００１３】
前記線材挿通孔は、前記固定部材の面方向に対して斜めに形成され、前記固定部材に対する前記線材の挿通方向と、前記固定部材に対する前記線材挿通孔の形成方向が略一致させてもよい。前記線材挿通孔は、前記固定部材の線材が挿入される面側から、他方の面側に向かって拡径するように形成されてもよい。
【００１４】
前記膨張剤は、セメント膨張剤であり、加水による水和反応時に膨張し、前記膨張剤によって、前記線材の表面と前記線材挿通孔の内面に対して膨張圧が付与されることにより、前記膨張剤と、前記線材の表面および前記線材挿通孔の内面との摩擦によって前記線材と前記線材挿通孔とが接合されることが望ましい。
【００１５】
第１の発明によれば、膨張剤によって線材を拘束するため、極めて高い引止め力で線材を引き留めることができる。また、別途くさび部材などで線材を挟み込む必要がないため、コンパクトな端末構造を得ることができる。
【００１６】
また、海中ケーブルの保護層を剥離して、線材を固定部材の方向に引き出す際、線材が、海中ケーブルの長手方向に対する線材の巻き付け角度と略同一の角度で固定部材方向に引き出されるため、線材の引き出し部において、線材に過剰な応力が付与されることがない。また、巻き付け角度にあわせて線材を引き出せば良いため、作業が容易である。
【００１７】
また、挿通孔の形成方向を固定部材の面方向（面の法線方向）に対して斜めに形成し、線材の挿通方向と挿通孔の形成方向を略一致させることで、挿通孔の内径をより小さくすることができる。このため、よりコンパクトな端末構造を得ることができる。
【００１８】
また、一つの挿通孔に対して複数本の線材が隙間をあけて挿通され、膨張材で固定されれば、挿通孔の数を減らすことができる。このため、よりコンパクトな固定部材とすることができる。したがって、よりコンパクトな端末構造を得ることができる。
【００１９】
また、膨張剤がセメント膨張剤であり、加水により膨張が可能であれば、線材の固定作業性にも優れる、線材と固定部材とを膨張剤によって確実に固定することができる。
【００２０】
第２の発明は、洋上設備用の海中ケーブルの端末固定方法であって、導体上に絶縁層、シールド層、および遮水層が形成される電力用線心と、複数本の前記電力用線心の全体の外周側に、前記電力用線心の全体の外周の周方向に複数本の線材が配置され、前記線材が前記海中ケーブルの軸方向に螺旋状に設けられて形成される鎧装部と、前記鎧装部の外周側に形成される保護層と、を具備し、電力用線心の端部に、固定部材を設け、前記固定部材の中央の孔に、前記電力用線心を挿通し、前記固定部材の前記中央の孔の外周側に形成され、周方向に複数併設されている線材挿通孔に対し、前記電力用線心の全体の外周に螺旋巻きされる巻き付け角度と略同一の角度で前記線材を挿通し、前記線材と前記線材挿通孔との間に膨張剤を充填し、前記線材を前記膨張剤によって前記線材挿通孔と接合することを特徴とする海中ケーブルの端末固定方法である。
【００２１】
第２の発明によれば、線材を挿通孔に容易に挿通可能であり、作業性に優れ、極めて高い引き留め力で線材を固定することが可能な海中ケーブルの端末固定方方法を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、より高い鎧装の引き留め力を確保することが可能な海中ケーブルの端末構造および海中ケーブルの端末固定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】海中ケーブル３の敷設状態を示す図。
【図２】海中ケーブル３を示す断面図。
【図３】端末構造３０を示す断面図。
【図４】固定板３５の正面図。
【図５】端末構造３０の固定板３５近傍の拡大図。
【図６】（ａ）は海中ケーブル３に対する鎧装２３の引き出し状態を示す正面図、（ｂ）は固定板側から見た図。
【図７】端末構造３０ａを示す断面図。
【図８】端末構造３０ｂを示す断面図。
【図９】端末構造３０ｃを示す断面図。
【図１０】端末構造３０ｄを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態にかかる海中ケーブル等について説明する。図１は海中ケーブル３の敷設状態を示す図である。洋上には、洋上浮体設備１が配置される。洋上浮体設備１は、たとえば浮体式洋上風力発電装置である。洋上浮体設備１は、洋上に浮いた状態であり、下部が海底に係留索１１で固定される。
【００２５】
例えば、複数の洋上浮体設備１が洋上に配置される。洋上浮体設備１は接続部５ｃで海中ケーブル３と接続される。また、海中ケーブル３同士は、海底に設置された接続部５ａにおいて接続される。すなわち、それぞれの洋上浮体設備１同士は海中ケーブル３で接続される。
【００２６】
また、海中ケーブル３の洋上浮体設備１と接続部５ｂとの間にはブイ９が接続される。すなわち、海中ケーブル３は、ブイ９によって海中で浮遊した状態となる。海中ケーブル３の詳細は後述する。
【００２７】
地上側の海中ケーブル３は、海底に設置された接続部５ａで海底ケーブル７と接続される。海底ケーブル７は海中ケーブル３と略同一の構成である。海底ケーブル７は地上の電力送電設備等と接続される。すなわち、洋上浮体設備１で発電された電気は、海中ケーブル３および海底ケーブル７によって地上に送電される。
【００２８】
ここで、洋上浮体設備１は、洋上の波浪や、潮流等によって大きく揺動する。したがって、洋上浮体設備１と接続される海中ケーブル３は、洋上浮体設備１の揺動に追従し、海中で繰り返しの大きな曲げ変形を受ける。なお、海中ケーブル３は、ブイ９によって海中に浮遊するため、海底に引きずられることがなく、また、潮の満ち引きや海流に対して、海中ケーブル３に局所的な応力が付与されることが防止される。
【００２９】
次に、海中ケーブル３の構造について説明する。図２は、海中ケーブル３の断面図である。海中ケーブル３は、主に電力用線心１３、鎧装２３ａ、２３ｂ、防食層２５等から構成される。
【００３０】
電力用線心１３は、導体部１５、絶縁部１７、シールド層１９、遮水層２１等から構成される。導体部１５は、例えば銅素線を撚り合わせて構成される。
【００３１】
導体部１５の外周部には、絶縁部１７が設けられる。絶縁部１７は、例えば架橋ポリエチレンで構成される。なお。絶縁部１７は、内部半導体層、絶縁体層、外部半導体層の三層構造としてもよい。内部半導体層、絶縁体層、外部半導体層の三層構造とすることで、水トリー劣化抑制と、絶縁体と金属層との機械的緩衝層としての効果を得ることができる。
【００３２】
例えば、導体と絶縁体、シールドと絶縁体とが直接接している場合において、接触界面に突起等があると、そこに電界が集中し、水トリーや部分放電の発生起点となる。そこで半導電の樹脂を間に挟むことにより、接触界面の電界を緩和することができる。なお、この内部および外部半導電層のことを「電界緩和層」と呼ぶこともある。
【００３３】
また、内部半導体層や外部半導体層が無かった場合、導体やシールドの金属層が絶縁体に直接食い込む恐れがある。充電部である金属層が絶縁体に食い込むと、電界集中により部分放電発生が起こり、絶縁破壊の原因となる。このため、絶縁体と金属層の間に半導電の樹脂層を形成することでこのような問題を抑制することが可能となる。
【００３４】
絶縁部１７の外周には、シールド層１９および遮水層２１が設けられる。シールド層は、導電性部材により構成される。また、遮水層２１は、例えば金属層と樹脂層が積層されて構成される。例えば、接着樹脂層とＳＵＳテープ層と導電性樹脂層とからなるＳＵＳラミネートテープがポリエチレン樹脂と積層されて形成される。
【００３５】
このようにして構成される電力用線心１３が、３相交流送電用に３本集合撚りされる。また、３本の電力用線心１３を撚り合わせた後、隙間に樹脂紐等の介在物を配置して略円形のコアを形成する。得られたコアの外周に海中ケーブル３の荷重を支持する鎧装部が設けられる。
【００３６】
鎧装部は、たとえば鎧装２３ａ、２３ｂの２層構造である。鎧装２３ａ、２３ｂは、例えば金属線（鋼線またはステンレス線）や繊維補強プラスチック製の線材である。鎧装部は、それぞれ周方向に併設された複数の鎧装２３ａ、２３ｂがコアの外周にロングピッチで隙間なく巻きつけられる。すなわち、鎧装２３ａ、２３ｂは、鎧装２３ａ、２３ｂの外径に対して巻きつけピッチが十分に長くなるように形成される。なお、内周側の鎧装２３ａと外周側の鎧装２３ｂは、コアの外周に互いに逆方向に螺旋巻きされる。
【００３７】
鎧装部（鎧装２３ａ、２３ｂ）の外周には、防食層２５が設けられる。防食層２５は、外部から水が内部に浸入することを防止し、外傷を防止するための層である。防食層２５は、例えば樹脂製である。なお、必要に応じて、海中ケーブル３の内部には、光ケーブルなどの通信ケーブルを配置してもよい。
【００３８】
次に、端末構造３０について説明する。図３は端末構造３０を示す軸方向断面図である。端末構造３０は、海中ケーブル３に対し、パイプ２７、フランジ２９、３１、固定板３５等から構成される。なお、このような端末構造３０は、図１に示した接続部５ａ、５ｂ、５ｃのいずれにおいても適用可能である。
【００３９】
海中ケーブル３はパイプ２７内に挿通される。パイプ２７の端部にはフランジ２９が固定される。フランジ２９はシール部材３３を介してフランジ３１と図示を省略したボルトおよびナット等で接続される。また、フランジ３１には、図示を省略したボルトおよびナット等によって固定板３５が接続される。
【００４０】
図４は、固定部材である固定板３５を示す正面図である。固定板３５は、中央に孔４１が設けられる。また、固定板３５の中心に対して同心円状に複数の挿通孔３７ａが周方向に併設される。また、同様に、挿通孔３７ａの外周側には、固定板３５の中心に対して同心円状に複数の挿通孔３７ｂが周方向に併設される。なお、挿通孔３７ａ、３７ｂは固定板３５を貫通する。
【００４１】
図３に示すように、海中ケーブル３の端部において、最外層である防食層２５が剥離され、内部の電力用線心１３および外層２３ａ、２３ｂが引き出される。電力用線心１３は、海中ケーブル３の軸方向と略同一方向にまっすぐに引き出され、孔４１に挿通される。すなわち、孔４１から電力用線心１３が引き出される。なお、電力用線心１３は、水密に保たれた固定板３５の外部で、他の部材（例えば他の海中ケーブルから引き出された電力用線心）と接続される。
【００４２】
鎧装２３ａ、２３ｂは、防食層２５が剥離された部位から、海中ケーブル３に対し、やや径方向に広がるように引き出される。引き出された鎧装２３ａ、２３ｂの端部は、それぞれ挿通孔３７ａ、３７ｂに挿通される。
【００４３】
図５は、固定板３５近傍の拡大図である。前述の通り、挿通孔３７ａ、３７ｂには鎧装２３ａ、２３ｂが挿通される。固定板３５の内面側（海中ケーブル３側であって、図中左側）には、挿通孔３７ａ、３７ｂを塞ぐように蓋部材４３が設けられる。すなわち、鎧装２３ａ、２３ｂは、蓋部材４３を貫通して挿通孔３７ａ、３７ｂに挿通される。
【００４４】
挿通孔３７ａ、３７ｂの蓋部材４３が設けられる側とは逆側の端部から、挿通孔３７ａ、３７ｂの内部に膨張剤３９が充填される。膨張剤３９は、加水することによる水和反応で膨張し、固結する物質であり、例えば生石灰および珪酸塩を主成分とする膨張剤が使用できる。膨張剤は、生石灰および珪酸塩を主成分とする粉末に水を加えてスラリー状とした状態で、対象部に流しこめば良い。膨張剤３９としては、例えば太平洋マテリアル社製「ＥＸＧＲＩＰＰＥＲ」（登録商標）が適用可能である。
【００４５】
膨張剤３９が水和反応で膨張する際に、膨張剤３９が鎧装２３ａ、２３ｂの表面および挿通孔３７ａ、３７ｂの内面に垂直な方向に膨張による膨張圧が付与される。膨張剤３９は、膨張剤３９が鎧装２３ａ、２３ｂの表面および挿通孔３７ａ、３７ｂの内面に対して膨張圧を生じた状態で固結する。
【００４６】
なお、膨張圧力による鎧装２３ａ、２３ｂと固定板３５との引き留め力は、例えば充填後２０ｈで３０ＭＰａ、１００ｈで５０〜７０ＭＰａ程度となる。このため、鎧装２３ａ、２３ｂと膨張剤３９との界面および膨張剤３９と固定版３５（挿通孔３７ａ、３７ｂ）との界面に摩擦力を生じる。この摩擦力によって、鎧装２３ａ、２３ｂは固定板３５に接合される。
【００４７】
なお、摩擦力を大きくするために、膨張剤３９の充填前にあらかじめ鎧装２３ａ、２３ｂの表面または挿通孔３７ａ、３７ｂの内面の少なくとも一方の表面に対して粗面化処理（ブラスト処理等）を施してもよい。鎧装２３ａ、２３ｂの表面または挿通孔３７ａ、３７ｂの内面にブラスト処理を行うと、鎧装２３ａ、２３ｂの表面または挿通孔３７ａ、３７ｂの内面に圧縮の残留応力が生じるので、これらの材料の引張力に対する抵抗を増加させることもできる。
【００４８】
このように摩擦力を大きくすることで、膨張剤３９の使用量を削減することもでき、固定板３５も、より小さなものを使用することもできる。ここで、膨張剤３９が設計通りの膨張圧を発揮するためには、膨張剤３９に応じた所定の温度範囲で反応を進める必要がある。温度が低すぎると反応が進まないためである。一方、膨張剤３９に水を加えると、当該膨張剤３９は発熱する。しかし、膨張剤３９が高温になり過ぎると、膨張剤３９が挿通孔３７ａ、３７ｂから噴出する恐れがある。したがって、固定板３５としては、膨張圧に耐えうる強度を確保するために最低限の肉厚が必要なだけでなく、温度を熱伝導により放熱させるのに必要な肉厚が要求される。
【００４９】
次に、鎧装２３ａ、２３ｂ（簡単のため以下鎧装２３とする）の海中ケーブル３からの引き出し方法について説明する。図６（ａ）は、海中ケーブル３に巻きつけられていた鎧装２３が、海中ケーブル３から引き出されて固定板３５方向に引き出される状態を示す概略図である。
【００５０】
前述したように、鎧装２３は、海中ケーブル３の内部にロングピッチで螺旋巻きされる。すなわち、鎧装２３は、海中ケーブル３のケーブル軸心４５に対して、角度Ａで巻きつけられる。
【００５１】
海中ケーブル３の端部では、外部の防食層が剥離され、内部の鎧装２３が露出し、固定板３５の方向に引き出される。この際、鎧装２３は、防食層が剥離された部位から、まっすぐに（ケーブル軸心４５と平行に）引き出されるのではなく、ケーブル軸心４５を中心に螺旋状に角度Ｂで引き出される。この際、鎧装２３の巻き付け角度Ａと、引き出し角度Ｂとは略一致する。すなわち、鎧装２３は、巻き付け角度を保ったまま螺旋状に引き出される。
【００５２】
また、鎧装２３は、海中ケーブル３に対して径方向に広がるように引き出される。図６（ｂ）は固定板３５側から見た正面図である。すなわち、鎧装２３は、海中ケーブル３のケーブル軸心４５に対する巻き付け角度を保ちつつ、径方向に広がるように引き出される。このように、引き出された状態を保って径方向に、鎧装が広がることにより、ケーブル端末における各ケーブルに生じる応力のバランスを保ち、ケーブル端末近傍の各鎧装のねじれを防止できる。さらに、海中ケーブル３の端部における鎧装の引出し部の外周を、ポリエステル繊維やアリレート繊維あるいはポリアミド繊維製のテープを巻きつけて、防食層２５の端部を保護することが望ましい。
【００５３】
したがって、図５に示したように、鎧装２３ａ、２３ｂは、軸方向断面において挿通孔３７ａ、３７ｂに対して斜めに挿通される。すなわち、固定板３５の内面側（海中ケーブル３側であって、図中左側）の位置よりも、固定板３５の外面側（海中ケーブル３と逆側であって、図中右側）の位置が、固定板３の径方向外周側に位置する。
【００５４】
以上、本実施の形態によれば、鎧装２３ａ、２３ｂが、膨張剤３９によって固定板３５に接合されるため、鎧装２３ａ、２３ｂをくさび部材等で固定する必要がない。また、鎧装２３ａ、２３ｂをくさび部材等で挟み込んだ際に局所的な傷の発生や応力集中が生じることがない。また、鎧装２３ａ、２３ｂは、海中ケーブル３の巻き付け角度を保った状態で引き出されるため、鎧装２３ａ、２３ｂに無理な力が付与されることがなく、作業も容易である。
【００５５】
また、膨張剤３９は、加水するのみで極めて短時間で膨張して固結するため、作業が容易で、作業時間も短縮可能である。また、膨張材３９により高い引き留め力を確保することができる。
【００５６】
次に、第２の実施の形態にかかる端末構造３０aについて説明する。図７は、端末構造３０ａを示す図である。なお、以下の実施の形態においては、端末構造３０と同様の機能を奏する構成については、図５等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。端末構造３０ａは、端末構造３０と略同様の構成であるが、挿通孔に対する鎧装の挿通態様が異なる。なお、図７では、挿通孔３７ｂに対する鎧装２３ｂの挿通状態について示すが、挿通孔３７ａに対する鎧装２３ａも同様の態様である（図示省略）。
【００５７】
端末構造３０ａでは、一つの挿通孔３７ｂに対して複数本の鎧装２３ｂが挿通される。したがって、端末構造３０ａにおける個々の挿通孔３７ｂのサイズは、端末構造３０におけるものよりもやや大きい。挿通孔３７ｂ内では、それぞれの鎧装２３ｂ同士は隙間をあけて配置される。すなわち、挿通孔３７ｂ内では鎧装２３ｂ同士は接触しない。
【００５８】
挿通孔３７ｂに複数本の鎧装２３ｂが挿通れた状態で膨張材３９が充填される。この際、膨張材３９は挿通孔３７ｂの内面と鎧装２３ｂの隙間と、鎧装２３ｂ同士の隙間に充填される。膨張剤３９によって鎧装２３ｂが固定板３５に固定される。なお、挿通孔３７ｂの形状は、長穴であってもよく、この場合、固定板３５の径方向または周方向に長穴とすればよい。また、図示した例では、挿通孔３７ｂ内において、鎧装２３ｂが径方向にずれて配置されるが、周方向にずらして配置してもよい。
【００５９】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、一つの挿通孔３７ｂに複数本の鎧装２３ｂが挿通される。このため、鎧装２３ｂの本数に対して、挿通孔３７ｂの数を減らすことができる。したがって、固定板３５をよりコンパクトにすることができる。この際、鎧装２３ｂ同士の間に隙間が形成される。このため、確実に鎧装２３ｂ同士の間に膨張材３９を充填することができる。したがって、引き留め力を確実に確保することができる。
【００６０】
次に、第３の実施の形態にかかる端末構造３０ｂについて説明する。図８は、端末構造３０ｂを示す図である。端末構造３０ｂは、端末構造３０と略同様の構成であるが、挿通孔の形状が異なる。
【００６１】
端末構造３０ｂでは、挿通孔３７ａ、３７ｂが、固定板３５ａの内面側（鎧装２３ａ、２３ｂが挿通される側であって、海中ケーブル側）から外面側向かって、拡径するように形成される。前述の通り、鎧装２３ａ、２３ｂは、海中ケーブルへの巻き付け角度にあわせて螺旋状に引き出されるとともに、径方向にやや広がるように引き出される。したがって、鎧装２３ａ、２３ｂは周方向および径方向それぞれに斜めに引き出される（図６（ｂ））。
【００６２】
図８の端末構造３０ｂでは、固定板２５ａの内面側においては、挿通孔３７ａ、３７ｂの略中央にそれぞれの鎧装２３ａ、２３ｂが配置される。鎧装２３ａ、２３ｂは、挿通孔３７ａ、３７ｂ内を斜めに挿通される。したがって、固定板３５ａの外面側においては、鎧装２３ａ、２３ｂは、挿通孔３７ａ、３７ｂの中心から径方向および周方向のいずれに対してもずれる。したがって、鎧装２３ａ、２３ｂの外面と挿通孔３７ａ、３７ｂの内面との距離が、位置によって異なる。
【００６３】
しかし、端末構造３０ｂでは、挿通孔３７ａ、３７ｂが拡径される。このため、固定板３５ａの外面側においても、鎧装２３ａ、２３ｂの外面と挿通孔３７ａ、３７ｂの内面との距離の最大位置と最小位置における距離の比を、まっすぐな穴（例えば図５に示す端末構造３０）と比較して、小さくすることができる。すなわち、膨張剤３９から付与される圧縮力の位置によるバランスに優れる。また、鎧装２３ａ、２３ｂと挿通孔３７ａ、３７ｂとが接触することを防止することができる。
【００６４】
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、挿通孔３７ａ、３７ｂと鎧装２３ａ、２３ｂとをより確実に固定することができる。また、膨張剤がくさび効果によって固定板３５ａから抜けることが無い。このため、より高い引き留め力を得ることができる。
【００６５】
次に、第４の実施の形態にかかる端末構造３０ｃについて説明する。図９は、端末構造３０ｃを示す図である。端末構造３０ｃは、端末構造３０と略同様の構成であるが、挿通孔の形状が異なる。
【００６６】
端末構造３０ｃでは、挿通孔３７ａ、３７ｂが斜めに形成される。前述の通り、鎧装２３ａ、２３ｂは、海中ケーブルへの巻き付け角度にあわせて螺旋状に引き出されるとともに、径方向にやや広がるように引き出される。したがって、鎧装２３ａ、２３ｂは周方向および径方向それぞれに斜めに引き出される（図６（ｂ））。
【００６７】
端末構造３０ｃでは、それぞれの鎧装２３ａ、２３ｂの挿通方向に沿って挿通孔３７ａ、３７ｂが形成される。したがって、挿通孔３７ａ、３７ｂの形成方向が、鎧装２３ａ、２３ｂの引き出し方向と略一致するように設けられる。なお、鎧装２３ａ、２３ｂの径方向への広がりは、鎧装２３ａ、２３ｂで多少異なる。このため、挿通孔３７ａ、３７ｂの径方向への形成角度は互いに多少異なっても良い。また、海中ケーブル３に対する鎧装２３ａおよび鎧装２３ｂの巻き付け方向は、互いに逆方向となる。このため、挿通孔３７ａおよび挿通孔３７ｂの周方向の形成方向は互いに反対方向となる。
【００６８】
第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、挿通孔３７ａ、３７ｂの挿通方向に鎧装２３ａ、２３ｂが挿通される。このため、挿通孔３７ａ、３７ｂの径（固定板の端面における径）を小さくすることができる。したがって、コンパクト３５をよりコンパクトにすることができる。また、挿通孔３７ａ、３７ｂの内面の膨張材との接触面積を大きくすることができる。このため、より高い引き留め力を得ることができる。
【００６９】
次に、第５の実施の形態にかかる端末構造３０ｄについて説明する。図１０は、端末構造３０ｄを示す図である。端末構造３０ｄは、端末構造３０ｃと略同様の構成であるが、ガイド板４９が設けられる点で異なる。
【００７０】
端末構造３０ｄでは、固定板３５ｂとフランジ３１との間にガイド板４９が設けられる。ガイド板４９には、鎧装２３ａ、２３ｂを挿通可能な複数の孔４７ａ、４７ｂが形成される。前述の通り、鎧装２３ａ、２３ｂは、海中ケーブルへの巻き付け角度にあわせて螺旋状に引き出されるとともに、径方向にやや広がるように引き出される。したがって、鎧装２３ａ、２３ｂは周方向および径方向それぞれに斜めに引き出される（図６（ｂ））。
【００７１】
ガイド板４９の孔４７ａ、４７ｂは、それぞれの鎧装２３ａ、２３ｂの挿通方向に沿って形成される。すなわち、孔４７ａ、４７ｂは、挿通孔３７ａ、３７ｂと略一直線上に形成される。したがって、孔４７ａ、４７ｂおよび挿通孔３７ａ、３７ｂの形成方向は、鎧装２３ａ、２３ｂの引き出し方向と略一致するように設けられる。なお、孔４７ａと孔４７ｂのそれぞれの周方向の形成方向は、挿通孔３７ａと挿通孔３７ｂの周方向の形成方向と同様に、互いに反対方向となる。
【００７２】
孔４７ａ、４７ｂの孔径は、鎧装２３ａ、２３ｂが挿通可能な程度に鎧装２３ａ、２３ｂの外径よりもわずかに大きく形成される。したがって、孔４７ａ、４７ｂによって確実に鎧装２３ａ、２３ｂの位置および方向を規制することができる。すなわち、ガイド板の孔４７ａ、４７ｂによって鎧装２３ａ、２３ｂの位置および方向がずれることを防止することができる。
【００７３】
また、孔４７ａ、４７ｂの孔径が鎧装２３ａ、２３ｂの外径よりもわずかに大きいのみであるため、孔４７ａ、４７ｂの内面と鎧装２３ａ、２３ｂの外面との間のクリアランスは極めて小さい。したがって、膨張剤３９を充填する際に、膨張剤３９が固定板３５ｂの内面側に漏れ出すことが無い。
【００７４】
また、固定板３５ｂに固定された鎧装２３ａ、２３ｂが海中ケーブル方向に引張られた際に、固定板３５ｂは、この鎧装２３ａ、２３ｂの引張力を受け止める。この際、ガイド板４９の外面側が、固定板３５ｂの内面側と面接触するため、固定板３５ｂからの力をガイド板４９で受けることができる。したがって、固定板３５ｂの変形等を防止することができる。
【００７５】
第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、ガイド板４９を設けることで、鎧装２３ａ、２３ｂの位置決めを確実に行うことができる。また、ガイド板４９の孔４７ａ、４７ｂと鎧装２３ａ、２３ｂとのクリアランスが小さいため、蓋部材４３（図５等）を設けなくても、膨張剤３９の固定板３５ｂの内面側への漏れを防止することができる。また、ガイド板４９によって、固定板３５ｂの変形を防止し、より高い強度を得ることができる。
【００７６】
なお、第５の実施形態において、端末構造３０ｄでは、固定板３５ｂの内面側にガイド板４９を配置したが、本発明はこれに限られない。ガイド板４９は、固定板３５（図５）、固定板３５ａ（図８）と組み合わせることもできる。なお、この場合には、孔４７ａ、４７ｂの形成方向は、総通孔３７ａ、３７ｂの形成方向と必ずしも一致せず、一直線状にはならないが、上述したガイド板４９の効果はいずれの固定板と組み合わせても得ることができる。
【００７７】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技
術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７８】
たとえば、各実施例は互いに組み合わせることができることは言うまでない。
【符号の説明】
【００７９】
１………洋上浮体設備
３………海中ケーブル
５ａ、５ｂ、５ｃ………接続部
７………海底ケーブル
９………ブイ
１１………係留索
１３………電力用線心
１５………導体部
１７………絶縁部
１９………シールド層
２１………遮水層
２３、２３ａ、２３ｂ………鎧装
２５………防食層
２７………パイプ
２９………フランジ
３０、３０ａ、３０ｂ………端末構造
３１………フランジ
３３………シール部材
３５、３５ａ………固定板
３７ａ、３７ｂ………挿通孔
３９………膨張剤
４１………孔
４３………蓋部材
４５………ケーブル軸心
４７ａ、４７ｂ………孔
４９………ガイド板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洋上浮体設備用の海中ケーブルの端末構造、海中ケーブルの端末固定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策の点から、再生可能エネルギーの開発が進められている。例えば、洋上浮体設備である発電用風車から送電する浮体式洋上風力発電の実用化が進められている。
【０００３】
洋上浮体設備から送電するためには、海中ケーブルが使用される。海中ケーブルは、電力用線心を３相交流送電用に３本集合撚り合わせ、さらにコアの外周にケーブル荷重をサポートするための鎧装線を設け、更にその外部に外傷防止用のプラスチック層を押し出し被覆した構造である。
【０００４】
このような海中ケーブルとしては、例えば、ケーブル線心と捻り補強線の複数本を一方向に撚り合わせた線状集合体の外周に、そのケーブル線心及び捻り補強線撚り合わせ方向と逆方向に鎧装線を撚り合わせた鎧装体を設け、線状集合体と鎧装体に作用する捻りトルクを打ち消してトルクバランスさせた海中ケーブルがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような海中ケーブルは、海中に常時懸垂され、波浪、潮流による流体力や自重を受けた状態で使用される。したがって、これを支持するための鎧装線は、海中ケーブルの接続部において高応力の引張り、曲げ、捩れに耐え得るように固定される必要がある。
【０００７】
これに対し、従来の鎧装線は、例えばステンレス製の引き留め金具に配置され、くさび部材で挟み込んで圧縮することで固定される。このようなくさび部材で圧縮する固定方法は、作業の熟練度によって大きなばらつきが生じる。このため、作業者が低熟練度の場合、スリーブ拘束力は１．０ｋＮ以下となる恐れがあり、鎧装線が引き留め金具からで簡単に抜けてしまう恐れがある。
【０００８】
また、仮に高い熟練度で圧縮固定したしても、本スリーブの拘束力のレベルとしては５．０ｋＮ程度が最大レベルである。すなわち、鎧装線端末部の金属スリーブ圧縮部の引き止め強度が小さい。しかし、鎧装線材１本毎に必要とされる拘束力は、２０〜３０ｋＮ程度であり、本構造では端末部で必要とされる拘束力が得られないケースも多い。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、より高い鎧装の引き留め力を確保することが可能な海中ケーブルの端末構造および海中ケーブルの端末固定方法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】
【００１０】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、洋上浮体設備用の海中ケーブルの端末構造であって、導体上に絶縁層、シールド層、および遮水層が形成される電力用線心と、複数本の前記電力用線心の全体の外周側に、前記電力用線心の全体の外周の周方向に複数本の線材が配置され、前記線材が前記電力用線心の軸方向に螺旋状に設けられて形成される鎧装部と、前記鎧装部の外周側に形成される保護層と、を具備し、前記海中ケーブルの端部において、固定部材が設けられ、前記固定部材の中央の孔には、前記電力用線心が挿通され、前記固定部材の前記中央の孔の外周側には、複数の線材挿通孔が周方向に併設されており、前記線材挿通孔には、前記線材が挿通され、前記線材と前記線材挿通孔との間には膨張剤が充填され、前記線材は、前記膨張剤によって前記線材挿通孔と接合されることを特徴とする海中ケーブルの端末構造である。
【００１１】
前記線材は、前記固定部材の前記線材挿通孔に対して、前記電力用線心の全体の外周に螺旋巻きされる巻き付け角度と略同一の角度で挿通されることが望ましい。
【００１２】
一つの前記線材挿通孔に対し、複数本の前記線材が互いに隙間をあけて挿通され、前記膨張剤によって前記線材挿通孔に接合されてもよい。
【００１３】
前記線材挿通孔は、前記固定部材の面方向に対して斜めに形成され、前記固定部材に対する前記線材の挿通方向と、前記固定部材に対する前記線材挿通孔の形成方向が略一致させてもよい。前記線材挿通孔は、前記固定部材の線材が挿入される面側から、他方の面側に向かって拡径するように形成されてもよい。
【００１４】
前記膨張剤は、セメント膨張剤であり、加水による水和反応時に膨張し、前記膨張剤によって、前記線材の表面と前記線材挿通孔の内面に対して膨張圧が付与されることにより、前記膨張剤と、前記線材の表面および前記線材挿通孔の内面との摩擦によって前記線材と前記線材挿通孔とが接合されることが望ましい。
【００１５】
第１の発明によれば、膨張剤によって線材を拘束するため、極めて高い引止め力で線材を引き留めることができる。また、別途くさび部材などで線材を挟み込む必要がないため、コンパクトな端末構造を得ることができる。
【００１６】
また、海中ケーブルの保護層を剥離して、線材を固定部材の方向に引き出す際、線材が、海中ケーブルの長手方向に対する線材の巻き付け角度と略同一の角度で固定部材方向に引き出されるため、線材の引き出し部において、線材に過剰な応力が付与されることがない。また、巻き付け角度にあわせて線材を引き出せば良いため、作業が容易である。
【００１７】
また、挿通孔の形成方向を固定部材の面方向（面の法線方向）に対して斜めに形成し、線材の挿通方向と挿通孔の形成方向を略一致させることで、挿通孔の内径をより小さくすることができる。このため、よりコンパクトな端末構造を得ることができる。
【００１８】
また、一つの挿通孔に対して複数本の線材が隙間をあけて挿通され、膨張材で固定されれば、挿通孔の数を減らすことができる。このため、よりコンパクトな固定部材とすることができる。したがって、よりコンパクトな端末構造を得ることができる。
【００１９】
また、膨張剤がセメント膨張剤であり、加水により膨張が可能であれば、線材の固定作業性にも優れる、線材と固定部材とを膨張剤によって確実に固定することができる。
【００２０】
第２の発明は、洋上設備用の海中ケーブルの端末固定方法であって、導体上に絶縁層、シールド層、および遮水層が形成される電力用線心と、複数本の前記電力用線心の全体の外周側に、前記電力用線心の全体の外周の周方向に複数本の線材が配置され、前記線材が前記海中ケーブルの軸方向に螺旋状に設けられて形成される鎧装部と、前記鎧装部の外周側に形成される保護層と、を具備し、電力用線心の端部に、固定部材を設け、前記固定部材の中央の孔に、前記電力用線心を挿通し、前記固定部材の前記中央の孔の外周側に形成され、周方向に複数併設されている線材挿通孔に対し、前記電力用線心の全体の外周に螺旋巻きされる巻き付け角度と略同一の角度で前記線材を挿通し、前記線材と前記線材挿通孔との間に膨張剤を充填し、前記線材を前記膨張剤によって前記線材挿通孔と接合することを特徴とする海中ケーブルの端末固定方法である。
【００２１】
第２の発明によれば、線材を挿通孔に容易に挿通可能であり、作業性に優れ、極めて高い引き留め力で線材を固定することが可能な海中ケーブルの端末固定方方法を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、より高い鎧装の引き留め力を確保することが可能な海中ケーブルの端末構造および海中ケーブルの端末固定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】海中ケーブル３の敷設状態を示す図。
【図２】海中ケーブル３を示す断面図。
【図３】端末構造３０を示す断面図。
【図４】固定板３５の正面図。
【図５】端末構造３０の固定板３５近傍の拡大図。
【図６】（ａ）は海中ケーブル３に対する鎧装２３の引き出し状態を示す正面図、（ｂ）は固定板側から見た図。
【図７】端末構造３０ａを示す断面図。
【図８】端末構造３０ｂを示す断面図。
【図９】端末構造３０ｃを示す断面図。
【図１０】端末構造３０ｄを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態にかかる海中ケーブル等について説明する。図１は海中ケーブル３の敷設状態を示す図である。洋上には、洋上浮体設備１が配置される。洋上浮体設備１は、たとえば浮体式洋上風力発電装置である。洋上浮体設備１は、洋上に浮いた状態であり、下部が海底に係留索１１で固定される。
【００２５】
例えば、複数の洋上浮体設備１が洋上に配置される。洋上浮体設備１は接続部５ｃで海中ケーブル３と接続される。また、海中ケーブル３同士は、海底に設置された接続部５ａにおいて接続される。すなわち、それぞれの洋上浮体設備１同士は海中ケーブル３で接続される。
【００２６】
また、海中ケーブル３の洋上浮体設備１と接続部５ｂとの間にはブイ９が接続される。すなわち、海中ケーブル３は、ブイ９によって海中で浮遊した状態となる。海中ケーブル３の詳細は後述する。
【００２７】
地上側の海中ケーブル３は、海底に設置された接続部５ａで海底ケーブル７と接続される。海底ケーブル７は海中ケーブル３と略同一の構成である。海底ケーブル７は地上の電力送電設備等と接続される。すなわち、洋上浮体設備１で発電された電気は、海中ケーブル３および海底ケーブル７によって地上に送電される。
【００２８】
ここで、洋上浮体設備１は、洋上の波浪や、潮流等によって大きく揺動する。したがって、洋上浮体設備１と接続される海中ケーブル３は、洋上浮体設備１の揺動に追従し、海中で繰り返しの大きな曲げ変形を受ける。なお、海中ケーブル３は、ブイ９によって海中に浮遊するため、海底に引きずられることがなく、また、潮の満ち引きや海流に対して、海中ケーブル３に局所的な応力が付与されることが防止される。
【００２９】
次に、海中ケーブル３の構造について説明する。図２は、海中ケーブル３の断面図である。海中ケーブル３は、主に電力用線心１３、鎧装２３ａ、２３ｂ、防食層２５等から構成される。
【００３０】
電力用線心１３は、導体部１５、絶縁部１７、シールド層１９、遮水層２１等から構成される。導体部１５は、例えば銅素線を撚り合わせて構成される。
【００３１】
導体部１５の外周部には、絶縁部１７が設けられる。絶縁部１７は、例えば架橋ポリエチレンで構成される。なお。絶縁部１７は、内部半導体層、絶縁体層、外部半導体層の三層構造としてもよい。内部半導体層、絶縁体層、外部半導体層の三層構造とすることで、水トリー劣化抑制と、絶縁体と金属層との機械的緩衝層としての効果を得ることができる。
【００３２】
例えば、導体と絶縁体、シールドと絶縁体とが直接接している場合において、接触界面に突起等があると、そこに電界が集中し、水トリーや部分放電の発生起点となる。そこで半導電の樹脂を間に挟むことにより、接触界面の電界を緩和することができる。なお、この内部および外部半導電層のことを「電界緩和層」と呼ぶこともある。
【００３３】
また、内部半導体層や外部半導体層が無かった場合、導体やシールドの金属層が絶縁体に直接食い込む恐れがある。充電部である金属層が絶縁体に食い込むと、電界集中により部分放電発生が起こり、絶縁破壊の原因となる。このため、絶縁体と金属層の間に半導電の樹脂層を形成することでこのような問題を抑制することが可能となる。
【００３４】
絶縁部１７の外周には、シールド層１９および遮水層２１が設けられる。シールド層は、導電性部材により構成される。また、遮水層２１は、例えば金属層と樹脂層が積層されて構成される。例えば、接着樹脂層とＳＵＳテープ層と導電性樹脂層とからなるＳＵＳラミネートテープがポリエチレン樹脂と積層されて形成される。
【００３５】
このようにして構成される電力用線心１３が、３相交流送電用に３本集合撚りされる。また、３本の電力用線心１３を撚り合わせた後、隙間に樹脂紐等の介在物を配置して略円形のコアを形成する。得られたコアの外周に海中ケーブル３の荷重を支持する鎧装部が設けられる。
【００３６】
鎧装部は、たとえば鎧装２３ａ、２３ｂの２層構造である。鎧装２３ａ、２３ｂは、例えば金属線（鋼線またはステンレス線）や繊維補強プラスチック製の線材である。鎧装部は、それぞれ周方向に併設された複数の鎧装２３ａ、２３ｂがコアの外周にロングピッチで隙間なく巻きつけられる。すなわち、鎧装２３ａ、２３ｂは、鎧装２３ａ、２３ｂの外径に対して巻きつけピッチが十分に長くなるように形成される。なお、内周側の鎧装２３ａと外周側の鎧装２３ｂは、コアの外周に互いに逆方向に螺旋巻きされる。
【００３７】
鎧装部（鎧装２３ａ、２３ｂ）の外周には、防食層２５が設けられる。防食層２５は、外部から水が内部に浸入することを防止し、外傷を防止するための層である。防食層２５は、例えば樹脂製である。なお、必要に応じて、海中ケーブル３の内部には、光ケーブルなどの通信ケーブルを配置してもよい。
【００３８】
次に、端末構造３０について説明する。図３は端末構造３０を示す軸方向断面図である。端末構造３０は、海中ケーブル３に対し、パイプ２７、フランジ２９、３１、固定板３５等から構成される。なお、このような端末構造３０は、図１に示した接続部５ａ、５ｂ、５ｃのいずれにおいても適用可能である。
【００３９】
海中ケーブル３はパイプ２７内に挿通される。パイプ２７の端部にはフランジ２９が固定される。フランジ２９はシール部材３３を介してフランジ３１と図示を省略したボルトおよびナット等で接続される。また、フランジ３１には、図示を省略したボルトおよびナット等によって固定板３５が接続される。
【００４０】
図４は、固定部材である固定板３５を示す正面図である。固定板３５は、中央に孔４１が設けられる。また、固定板３５の中心に対して同心円状に複数の挿通孔３７ａが周方向に併設される。また、同様に、挿通孔３７ａの外周側には、固定板３５の中心に対して同心円状に複数の挿通孔３７ｂが周方向に併設される。なお、挿通孔３７ａ、３７ｂは固定板３５を貫通する。
【００４１】
図３に示すように、海中ケーブル３の端部において、最外層である防食層２５が剥離され、内部の電力用線心１３および外層２３ａ、２３ｂが引き出される。電力用線心１３は、海中ケーブル３の軸方向と略同一方向にまっすぐに引き出され、孔４１に挿通される。すなわち、孔４１から電力用線心１３が引き出される。なお、電力用線心１３は、水密に保たれた固定板３５の外部で、他の部材（例えば他の海中ケーブルから引き出された電力用線心）と接続される。
【００４２】
鎧装２３ａ、２３ｂは、防食層２５が剥離された部位から、海中ケーブル３に対し、やや径方向に広がるように引き出される。引き出された鎧装２３ａ、２３ｂの端部は、それぞれ挿通孔３７ａ、３７ｂに挿通される。
【００４３】
図５は、固定板３５近傍の拡大図である。前述の通り、挿通孔３７ａ、３７ｂには鎧装２３ａ、２３ｂが挿通される。固定板３５の内面側（海中ケーブル３側であって、図中左側）には、挿通孔３７ａ、３７ｂを塞ぐように蓋部材４３が設けられる。すなわち、鎧装２３ａ、２３ｂは、蓋部材４３を貫通して挿通孔３７ａ、３７ｂに挿通される。
【００４４】
挿通孔３７ａ、３７ｂの蓋部材４３が設けられる側とは逆側の端部から、挿通孔３７ａ、３７ｂの内部に膨張剤３９が充填される。膨張剤３９は、加水することによる水和反応で膨張し、固結する物質であり、例えば生石灰および珪酸塩を主成分とする膨張剤が使用できる。膨張剤は、生石灰および珪酸塩を主成分とする粉末に水を加えてスラリー状とした状態で、対象部に流しこめば良い。膨張剤３９としては、例えば太平洋マテリアル社製「ＥＸＧＲＩＰＰＥＲ」（登録商標）が適用可能である。
【００４５】
膨張剤３９が水和反応で膨張する際に、膨張剤３９が鎧装２３ａ、２３ｂの表面および挿通孔３７ａ、３７ｂの内面に垂直な方向に膨張による膨張圧が付与される。膨張剤３９は、膨張剤３９が鎧装２３ａ、２３ｂの表面および挿通孔３７ａ、３７ｂの内面に対して膨張圧を生じた状態で固結する。
【００４６】
なお、膨張圧力による鎧装２３ａ、２３ｂと固定板３５との引き留め力は、例えば充填後２０ｈで３０ＭＰａ、１００ｈで５０〜７０ＭＰａ程度となる。このため、鎧装２３ａ、２３ｂと膨張剤３９との界面および膨張剤３９と固定版３５（挿通孔３７ａ、３７ｂ）との界面に摩擦力を生じる。この摩擦力によって、鎧装２３ａ、２３ｂは固定板３５に接合される。
【００４７】
なお、摩擦力を大きくするために、膨張剤３９の充填前にあらかじめ鎧装２３ａ、２３ｂの表面または挿通孔３７ａ、３７ｂの内面の少なくとも一方の表面に対して粗面化処理（ブラスト処理等）を施してもよい。鎧装２３ａ、２３ｂの表面または挿通孔３７ａ、３７ｂの内面にブラスト処理を行うと、鎧装２３ａ、２３ｂの表面または挿通孔３７ａ、３７ｂの内面に圧縮の残留応力が生じるので、これらの材料の引張力に対する抵抗を増加させることもできる。
【００４８】
このように摩擦力を大きくすることで、膨張剤３９の使用量を削減することもでき、固定板３５も、より小さなものを使用することもできる。ここで、膨張剤３９が設計通りの膨張圧を発揮するためには、膨張剤３９に応じた所定の温度範囲で反応を進める必要がある。温度が低すぎると反応が進まないためである。一方、膨張剤３９に水を加えると、当該膨張剤３９は発熱する。しかし、膨張剤３９が高温になり過ぎると、膨張剤３９が挿通孔３７ａ、３７ｂから噴出する恐れがある。したがって、固定板３５としては、膨張圧に耐えうる強度を確保するために最低限の肉厚が必要なだけでなく、温度を熱伝導により放熱させるのに必要な肉厚が要求される。
【００４９】
次に、鎧装２３ａ、２３ｂ（簡単のため以下鎧装２３とする）の海中ケーブル３からの引き出し方法について説明する。図６（ａ）は、海中ケーブル３に巻きつけられていた鎧装２３が、海中ケーブル３から引き出されて固定板３５方向に引き出される状態を示す概略図である。
【００５０】
前述したように、鎧装２３は、海中ケーブル３の内部にロングピッチで螺旋巻きされる。すなわち、鎧装２３は、海中ケーブル３のケーブル軸心４５に対して、角度Ａで巻きつけられる。
【００５１】
海中ケーブル３の端部では、外部の防食層が剥離され、内部の鎧装２３が露出し、固定板３５の方向に引き出される。この際、鎧装２３は、防食層が剥離された部位から、まっすぐに（ケーブル軸心４５と平行に）引き出されるのではなく、ケーブル軸心４５を中心に螺旋状に角度Ｂで引き出される。この際、鎧装２３の巻き付け角度Ａと、引き出し角度Ｂとは略一致する。すなわち、鎧装２３は、巻き付け角度を保ったまま螺旋状に引き出される。
【００５２】
また、鎧装２３は、海中ケーブル３に対して径方向に広がるように引き出される。図６（ｂ）は固定板３５側から見た正面図である。すなわち、鎧装２３は、海中ケーブル３のケーブル軸心４５に対する巻き付け角度を保ちつつ、径方向に広がるように引き出される。このように、引き出された状態を保って径方向に、鎧装が広がることにより、ケーブル端末における各ケーブルに生じる応力のバランスを保ち、ケーブル端末近傍の各鎧装のねじれを防止できる。さらに、海中ケーブル３の端部における鎧装の引出し部の外周を、ポリエステル繊維やアリレート繊維あるいはポリアミド繊維製のテープを巻きつけて、防食層２５の端部を保護することが望ましい。
【００５３】
したがって、図５に示したように、鎧装２３ａ、２３ｂは、軸方向断面において挿通孔３７ａ、３７ｂに対して斜めに挿通される。すなわち、固定板３５の内面側（海中ケーブル３側であって、図中左側）の位置よりも、固定板３５の外面側（海中ケーブル３と逆側であって、図中右側）の位置が、固定板３の径方向外周側に位置する。
【００５４】
以上、本実施の形態によれば、鎧装２３ａ、２３ｂが、膨張剤３９によって固定板３５に接合されるため、鎧装２３ａ、２３ｂをくさび部材等で固定する必要がない。また、鎧装２３ａ、２３ｂをくさび部材等で挟み込んだ際に局所的な傷の発生や応力集中が生じることがない。また、鎧装２３ａ、２３ｂは、海中ケーブル３の巻き付け角度を保った状態で引き出されるため、鎧装２３ａ、２３ｂに無理な力が付与されることがなく、作業も容易である。
【００５５】
また、膨張剤３９は、加水するのみで極めて短時間で膨張して固結するため、作業が容易で、作業時間も短縮可能である。また、膨張材３９により高い引き留め力を確保することができる。
【００５６】
次に、第２の実施の形態にかかる端末構造３０aについて説明する。図７は、端末構造３０ａを示す図である。なお、以下の実施の形態においては、端末構造３０と同様の機能を奏する構成については、図５等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。端末構造３０ａは、端末構造３０と略同様の構成であるが、挿通孔に対する鎧装の挿通態様が異なる。なお、図７では、挿通孔３７ｂに対する鎧装２３ｂの挿通状態について示すが、挿通孔３７ａに対する鎧装２３ａも同様の態様である（図示省略）。
【００５７】
端末構造３０ａでは、一つの挿通孔３７ｂに対して複数本の鎧装２３ｂが挿通される。したがって、端末構造３０ａにおける個々の挿通孔３７ｂのサイズは、端末構造３０におけるものよりもやや大きい。挿通孔３７ｂ内では、それぞれの鎧装２３ｂ同士は隙間をあけて配置される。すなわち、挿通孔３７ｂ内では鎧装２３ｂ同士は接触しない。
【００５８】
挿通孔３７ｂに複数本の鎧装２３ｂが挿通れた状態で膨張材３９が充填される。この際、膨張材３９は挿通孔３７ｂの内面と鎧装２３ｂの隙間と、鎧装２３ｂ同士の隙間に充填される。膨張剤３９によって鎧装２３ｂが固定板３５に固定される。なお、挿通孔３７ｂの形状は、長穴であってもよく、この場合、固定板３５の径方向または周方向に長穴とすればよい。また、図示した例では、挿通孔３７ｂ内において、鎧装２３ｂが径方向にずれて配置されるが、周方向にずらして配置してもよい。
【００５９】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、一つの挿通孔３７ｂに複数本の鎧装２３ｂが挿通される。このため、鎧装２３ｂの本数に対して、挿通孔３７ｂの数を減らすことができる。したがって、固定板３５をよりコンパクトにすることができる。この際、鎧装２３ｂ同士の間に隙間が形成される。このため、確実に鎧装２３ｂ同士の間に膨張材３９を充填することができる。したがって、引き留め力を確実に確保することができる。
【００６０】
次に、第３の実施の形態にかかる端末構造３０ｂについて説明する。図８は、端末構造３０ｂを示す図である。端末構造３０ｂは、端末構造３０と略同様の構成であるが、挿通孔の形状が異なる。
【００６１】
端末構造３０ｂでは、挿通孔３７ａ、３７ｂが、固定板３５ａの内面側（鎧装２３ａ、２３ｂが挿通される側であって、海中ケーブル側）から外面側向かって、拡径するように形成される。前述の通り、鎧装２３ａ、２３ｂは、海中ケーブルへの巻き付け角度にあわせて螺旋状に引き出されるとともに、径方向にやや広がるように引き出される。したがって、鎧装２３ａ、２３ｂは周方向および径方向それぞれに斜めに引き出される（図６（ｂ））。
【００６２】
図８の端末構造３０ｂでは、固定板２５ａの内面側においては、挿通孔３７ａ、３７ｂの略中央にそれぞれの鎧装２３ａ、２３ｂが配置される。鎧装２３ａ、２３ｂは、挿通孔３７ａ、３７ｂ内を斜めに挿通される。したがって、固定板３５ａの外面側においては、鎧装２３ａ、２３ｂは、挿通孔３７ａ、３７ｂの中心から径方向および周方向のいずれに対してもずれる。したがって、鎧装２３ａ、２３ｂの外面と挿通孔３７ａ、３７ｂの内面との距離が、位置によって異なる。
【００６３】
しかし、端末構造３０ｂでは、挿通孔３７ａ、３７ｂが拡径される。このため、固定板３５ａの外面側においても、鎧装２３ａ、２３ｂの外面と挿通孔３７ａ、３７ｂの内面との距離の最大位置と最小位置における距離の比を、まっすぐな穴（例えば図５に示す端末構造３０）と比較して、小さくすることができる。すなわち、膨張剤３９から付与される圧縮力の位置によるバランスに優れる。また、鎧装２３ａ、２３ｂと挿通孔３７ａ、３７ｂとが接触することを防止することができる。
【００６４】
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、挿通孔３７ａ、３７ｂと鎧装２３ａ、２３ｂとをより確実に固定することができる。また、膨張剤がくさび効果によって固定板３５ａから抜けることが無い。このため、より高い引き留め力を得ることができる。
【００６５】
次に、第４の実施の形態にかかる端末構造３０ｃについて説明する。図９は、端末構造３０ｃを示す図である。端末構造３０ｃは、端末構造３０と略同様の構成であるが、挿通孔の形状が異なる。
【００６６】
端末構造３０ｃでは、挿通孔３７ａ、３７ｂが斜めに形成される。前述の通り、鎧装２３ａ、２３ｂは、海中ケーブルへの巻き付け角度にあわせて螺旋状に引き出されるとともに、径方向にやや広がるように引き出される。したがって、鎧装２３ａ、２３ｂは周方向および径方向それぞれに斜めに引き出される（図６（ｂ））。
【００６７】
端末構造３０ｃでは、それぞれの鎧装２３ａ、２３ｂの挿通方向に沿って挿通孔３７ａ、３７ｂが形成される。したがって、挿通孔３７ａ、３７ｂの形成方向が、鎧装２３ａ、２３ｂの引き出し方向と略一致するように設けられる。なお、鎧装２３ａ、２３ｂの径方向への広がりは、鎧装２３ａ、２３ｂで多少異なる。このため、挿通孔３７ａ、３７ｂの径方向への形成角度は互いに多少異なっても良い。また、海中ケーブル３に対する鎧装２３ａおよび鎧装２３ｂの巻き付け方向は、互いに逆方向となる。このため、挿通孔３７ａおよび挿通孔３７ｂの周方向の形成方向は互いに反対方向となる。
【００６８】
第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、挿通孔３７ａ、３７ｂの挿通方向に鎧装２３ａ、２３ｂが挿通される。このため、挿通孔３７ａ、３７ｂの径（固定板の端面における径）を小さくすることができる。したがって、コンパクト３５をよりコンパクトにすることができる。また、挿通孔３７ａ、３７ｂの内面の膨張材との接触面積を大きくすることができる。このため、より高い引き留め力を得ることができる。
【００６９】
次に、第５の実施の形態にかかる端末構造３０ｄについて説明する。図１０は、端末構造３０ｄを示す図である。端末構造３０ｄは、端末構造３０ｃと略同様の構成であるが、ガイド板４９が設けられる点で異なる。
【００７０】
端末構造３０ｄでは、固定板３５ｂとフランジ３１との間にガイド板４９が設けられる。ガイド板４９には、鎧装２３ａ、２３ｂを挿通可能な複数の孔４７ａ、４７ｂが形成される。前述の通り、鎧装２３ａ、２３ｂは、海中ケーブルへの巻き付け角度にあわせて螺旋状に引き出されるとともに、径方向にやや広がるように引き出される。したがって、鎧装２３ａ、２３ｂは周方向および径方向それぞれに斜めに引き出される（図６（ｂ））。
【００７１】
ガイド板４９の孔４７ａ、４７ｂは、それぞれの鎧装２３ａ、２３ｂの挿通方向に沿って形成される。すなわち、孔４７ａ、４７ｂは、挿通孔３７ａ、３７ｂと略一直線上に形成される。したがって、孔４７ａ、４７ｂおよび挿通孔３７ａ、３７ｂの形成方向は、鎧装２３ａ、２３ｂの引き出し方向と略一致するように設けられる。なお、孔４７ａと孔４７ｂのそれぞれの周方向の形成方向は、挿通孔３７ａと挿通孔３７ｂの周方向の形成方向と同様に、互いに反対方向となる。
【００７２】
孔４７ａ、４７ｂの孔径は、鎧装２３ａ、２３ｂが挿通可能な程度に鎧装２３ａ、２３ｂの外径よりもわずかに大きく形成される。したがって、孔４７ａ、４７ｂによって確実に鎧装２３ａ、２３ｂの位置および方向を規制することができる。すなわち、ガイド板の孔４７ａ、４７ｂによって鎧装２３ａ、２３ｂの位置および方向がずれることを防止することができる。
【００７３】
また、孔４７ａ、４７ｂの孔径が鎧装２３ａ、２３ｂの外径よりもわずかに大きいのみであるため、孔４７ａ、４７ｂの内面と鎧装２３ａ、２３ｂの外面との間のクリアランスは極めて小さい。したがって、膨張剤３９を充填する際に、膨張剤３９が固定板３５ｂの内面側に漏れ出すことが無い。
【００７４】
また、固定板３５ｂに固定された鎧装２３ａ、２３ｂが海中ケーブル方向に引張られた際に、固定板３５ｂは、この鎧装２３ａ、２３ｂの引張力を受け止める。この際、ガイド板４９の外面側が、固定板３５ｂの内面側と面接触するため、固定板３５ｂからの力をガイド板４９で受けることができる。したがって、固定板３５ｂの変形等を防止することができる。
【００７５】
第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、ガイド板４９を設けることで、鎧装２３ａ、２３ｂの位置決めを確実に行うことができる。また、ガイド板４９の孔４７ａ、４７ｂと鎧装２３ａ、２３ｂとのクリアランスが小さいため、蓋部材４３（図５等）を設けなくても、膨張剤３９の固定板３５ｂの内面側への漏れを防止することができる。また、ガイド板４９によって、固定板３５ｂの変形を防止し、より高い強度を得ることができる。
【００７６】
なお、第５の実施形態において、端末構造３０ｄでは、固定板３５ｂの内面側にガイド板４９を配置したが、本発明はこれに限られない。ガイド板４９は、固定板３５（図５）、固定板３５ａ（図８）と組み合わせることもできる。なお、この場合には、孔４７ａ、４７ｂの形成方向は、総通孔３７ａ、３７ｂの形成方向と必ずしも一致せず、一直線状にはならないが、上述したガイド板４９の効果はいずれの固定板と組み合わせても得ることができる。
【００７７】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技
術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７８】
たとえば、各実施例は互いに組み合わせることができることは言うまでない。
【符号の説明】
【００７９】
１………洋上浮体設備
３………海中ケーブル
５ａ、５ｂ、５ｃ………接続部
７………海底ケーブル
９………ブイ
１１………係留索
１３………電力用線心
１５………導体部
１７………絶縁部
１９………シールド層
２１………遮水層
２３、２３ａ、２３ｂ………鎧装
２５………防食層
２７………パイプ
２９………フランジ
３０、３０ａ、３０ｂ………端末構造
３１………フランジ
３３………シール部材
３５、３５ａ………固定板
３７ａ、３７ｂ………挿通孔
３９………膨張剤
４１………孔
４３………蓋部材
４５………ケーブル軸心
４７ａ、４７ｂ………孔
４９………ガイド板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洋上浮体設備用の海中ケーブルの端末構造であって、
導体上に絶縁層、シールド層、および遮水層が形成される電力用線心と、
複数本の前記電力用線心の全体の外周側に、前記電力用線心の全体の外周の周方向に複数本の線材が配置され、前記線材が前記電力用線心の軸方向に螺旋状に設けられて形成される鎧装部と、
前記鎧装部の外周側に形成される保護層と、
を具備し、
前記海中ケーブルの端部において、固定部材が設けられ、
前記固定部材の中央の孔には、前記電力用線心が挿通され、
前記固定部材の前記中央の孔の外周側には、複数の線材挿通孔が周方向に併設されており、
前記線材挿通孔には、前記線材が挿通され、前記線材と前記線材挿通孔との間には膨張剤が充填され、前記線材は、前記膨張剤によって前記固定部材と接合されることを特徴とする海中ケーブルの端末構造。
【請求項２】
前記線材は、前記固定部材の前記線材挿通孔に対して、前記電力用線心の全体の外周に螺旋巻きされる巻き付け角度と略同一の角度で挿通されることを特徴とする請求項１記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項３】
前記線材挿通孔は、前記固定部材の面方向に対して斜めに形成され、前記固定部材に対する前記線材の挿通方向と、前記固定部材に対する前記線材挿通孔の形成方向が略一致することを特徴とする請求項２記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項４】
前記線材挿通孔は、前記固定部材の線材が挿入される面側から、他方の面側に向かって拡径するように形成されることを特徴とする請求項２記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項５】
一つの前記線材挿通孔に対し、複数本の前記線材が互いに隙間をあけて挿通され、前記膨張剤によって前記線材挿通孔に接合されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項６】
前記膨張剤は、セメント膨張剤であり、加水による水和反応時に膨張し、
前記膨張剤によって、前記線材の表面と前記線材挿通孔の内面に対して膨張圧が付与されることにより、前記膨張剤と、前記線材の表面および前記線材挿通孔の内面との摩擦によって前記線材と前記線材挿通孔とが接合されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項７】
洋上設備用の海中ケーブルの端末固定方法であって、
導体上に絶縁層、シールド層、および遮水層が形成される電力用線心と、
複数本の前記電力用線心の全体の外周側に、前記電力用線心の全体の外周の周方向に複数本の線材が配置され、前記線材が前記海中ケーブルの軸方向に螺旋状に設けられて形成される鎧装部と、
前記鎧装部の外周側に形成される保護層と、
を具備し、
海中ケーブルの端部に、固定部材を設け、
前記固定部材の中央の孔に、前記電力用線心を挿通し、
前記固定部材の前記中央の孔の外周側に形成され、周方向に複数併設されている線材挿通孔に対し、前記電力用線心の全体の外周に螺旋巻きされる巻き付け角度と略同一の角度で前記線材を挿通し、
前記線材と前記線材挿通孔との間に膨張剤を充填し、前記線材を前記膨張剤によって前記線材挿通孔と接合することを特徴とする海中ケーブルの端末固定方法。
【請求項１】
洋上浮体設備用の海中ケーブルの端末構造であって、
導体上に絶縁層、シールド層、および遮水層が形成される電力用線心と、
複数本の前記電力用線心の全体の外周側に、前記電力用線心の全体の外周の周方向に複数本の線材が配置され、前記線材が前記電力用線心の軸方向に螺旋状に設けられて形成される鎧装部と、
前記鎧装部の外周側に形成される保護層と、
を具備し、
前記海中ケーブルの端部において、固定部材が設けられ、
前記固定部材の中央の孔には、前記電力用線心が挿通され、
前記固定部材の前記中央の孔の外周側には、複数の線材挿通孔が周方向に併設されており、
前記線材挿通孔には、前記線材が挿通され、前記線材と前記線材挿通孔との間には膨張剤が充填され、前記線材は、前記膨張剤によって前記固定部材と接合されることを特徴とする海中ケーブルの端末構造。
【請求項２】
前記線材は、前記固定部材の前記線材挿通孔に対して、前記電力用線心の全体の外周に螺旋巻きされる巻き付け角度と略同一の角度で挿通されることを特徴とする請求項１記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項３】
前記線材挿通孔は、前記固定部材の面方向に対して斜めに形成され、前記固定部材に対する前記線材の挿通方向と、前記固定部材に対する前記線材挿通孔の形成方向が略一致することを特徴とする請求項２記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項４】
前記線材挿通孔は、前記固定部材の線材が挿入される面側から、他方の面側に向かって拡径するように形成されることを特徴とする請求項２記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項５】
一つの前記線材挿通孔に対し、複数本の前記線材が互いに隙間をあけて挿通され、前記膨張剤によって前記線材挿通孔に接合されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項６】
前記膨張剤は、セメント膨張剤であり、加水による水和反応時に膨張し、
前記膨張剤によって、前記線材の表面と前記線材挿通孔の内面に対して膨張圧が付与されることにより、前記膨張剤と、前記線材の表面および前記線材挿通孔の内面との摩擦によって前記線材と前記線材挿通孔とが接合されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の海中ケーブルの端末構造。
【請求項７】
洋上設備用の海中ケーブルの端末固定方法であって、
導体上に絶縁層、シールド層、および遮水層が形成される電力用線心と、
複数本の前記電力用線心の全体の外周側に、前記電力用線心の全体の外周の周方向に複数本の線材が配置され、前記線材が前記海中ケーブルの軸方向に螺旋状に設けられて形成される鎧装部と、
前記鎧装部の外周側に形成される保護層と、
を具備し、
海中ケーブルの端部に、固定部材を設け、
前記固定部材の中央の孔に、前記電力用線心を挿通し、
前記固定部材の前記中央の孔の外周側に形成され、周方向に複数併設されている線材挿通孔に対し、前記電力用線心の全体の外周に螺旋巻きされる巻き付け角度と略同一の角度で前記線材を挿通し、
前記線材と前記線材挿通孔との間に膨張剤を充填し、前記線材を前記膨張剤によって前記線材挿通孔と接合することを特徴とする海中ケーブルの端末固定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３８９４０（Ｐ２０１３−３８９４０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３６８３（Ｐ２０１１−１７３６８３）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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