海洋同軸ケーブルの構造概要

現在、通信技術は現代の船舶にとって不可欠な要素となっています。航行、通信、娯楽、その他の重要なシステムに使用される場合でも、信頼性の高い信号伝送は船舶の安全かつ効率的な運航を確保するための基盤となります。重要な通信伝送媒体である海底同軸ケーブルは、その独自の構造と優れた性能により、船舶通信システムにおいて重要な役割を果たしています。この記事では、海底同軸ケーブルの構造を詳しく説明し、その設計原理と適用上の利点をより深く理解していただくことを目的としています。

基本構造の紹介

内部導体

内部導体は海上同軸ケーブルの中核部品であり、主に信号伝送を担っています。その性能は信号伝送の効率と品質に直接影響します。船舶通信システムにおいて、内部導体は送信機器から受信機器への信号伝送を担うため、その安定性と信頼性は極めて重要です。

内部導体は通常、高純度銅で作られています。銅は優れた導電性を有し、伝送中の信号損失を最小限に抑えます。さらに、銅は優れた機械的特性を備えているため、一定の機械的ストレスに耐えることができます。特殊な用途では、導電性をさらに高めるために、内部導体に銀メッキ銅が使用されることもあります。銀メッキ銅は、銅の導電性と銀の低抵抗特性を兼ね備えており、高周波信号伝送において優れた性能を発揮します。

内部導体の製造工程には、銅線の伸線とめっき処理が含まれます。銅線の伸線では、内部導体の導電性能を確保するために、線径の精密な制御が求められます。めっき処理は、内部導体の耐食性と機械的特性を向上させることができます。より要求の厳しい用途では、内部導体に多層めっき技術を適用することで、性能をさらに向上させることができます。例えば、銅、ニッケル、銀の多層めっきは、導電性と耐食性を向上させます。

内部導体の直径と形状は、同軸ケーブルの伝送性能に大きな影響を与えます。海洋同軸ケーブルの場合、海洋環境における安定した伝送を確保するために、通常、特定の伝送要件に基づいて内部導体の直径を最適化する必要があります。例えば、高周波信号伝送では信号減衰を低減するために細い内部導体が必要であり、低周波信号伝送では信号強度を向上させるために太い内部導体を使用します。

絶縁層

絶縁層は内部導体と外部導体の間に位置し、その主な機能は信号漏洩と短絡を防ぎ、内部導体と外部導体を絶縁することです。絶縁層の材料は、伝送中の信号の安定性と完全性を確保するために、優れた電気絶縁性と機械特性を備えていなければなりません。

海洋同軸ケーブルの絶縁層は、海洋環境の特殊な要件を満たすため、塩水噴霧腐食に対する耐性も備えていなければなりません。一般的な絶縁材料には、発泡ポリエチレン（Foam PE）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）などがあります。これらの材料は優れた絶縁特性を持つだけでなく、一定の温度変化や化学的腐食にも耐えることができます。

絶縁層の厚さ、均一性、そして同心度は、ケーブルの伝送性能に大きな影響を与えます。絶縁層は信号漏洩を防ぐのに十分な厚さが必要ですが、厚すぎるとケーブルの重量とコストが増加してしまうため、厚すぎるのは好ましくありません。さらに、絶縁層はケーブルの曲げや振動に耐えられるよう、優れた柔軟性も備えていなければなりません。

外部導体（シールド層）

同軸ケーブルの外部導体、すなわちシールド層は、主に外部からの電磁干渉を遮断し、伝送中の信号安定性を確保する役割を果たします。船舶航行中の信号安定性を保証するために、外部導体の設計では耐電磁干渉性と耐振動性を考慮する必要があります。

外部導体は通常、優れた柔軟性とシールド性能を備えた金属編組線で作られており、電磁干渉を効果的に低減します。外部導体の編組工程では、シールド性能を確保するために、編組密度と角度を精密に制御する必要があります。編組後、外部導体は熱処理され、機械的特性と導電性が向上します。

シールド効果は、外部導体の性能を評価する上で重要な指標です。シールド減衰率が高いほど、耐電磁干渉性能が優れていることを示します。海底同軸ケーブルは、複雑な電磁環境下でも安定した信号伝送を確保するために、高いシールド減衰率を必要とします。さらに、外部導体は船舶の機械的環境に適応するために、優れた柔軟性と耐振動性を備えていなければなりません。

耐電磁干渉性能を高めるため、海底同軸ケーブルでは二重シールドまたは三重シールド構造が採用されることが多い。二重シールド構造は、金属編組線層とアルミ箔層で構成され、外部からの電磁干渉が信号伝送に与える影響を効果的に低減する。この構造は、船舶レーダーシステムや衛星通信システムといった複雑な電磁環境において、非常に優れた性能を発揮する。

シース

シースは同軸ケーブルの保護層であり、ケーブルを外部環境による侵食から保護します。海洋同軸ケーブルの場合、シース材料は、過酷な環境における信頼性と安全性を確保するために、耐塩水噴霧腐食性、耐摩耗性、難燃性などの特性を備えている必要があります。

一般的なシース材料には、低煙・ゼロハロゲン（LSZH）ポリオレフィン、ポリウレタン（PU）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリエチレン（PE）などがあります。これらの材料は、ケーブルを外部環境による侵食から保護します。LSZH材料は燃焼時に有毒な煙を発生しないため、海洋環境で一般的に求められる安全および環境保護基準を満たしています。船舶の安全性を高めるため、海洋同軸ケーブルのシース材料には通常LSZHが使用されています。これは、火災発生時の乗組員への被害を軽減するだけでなく、環境汚染を最小限に抑える効果もあります。

特殊構造

装甲層

追加の機械的保護が必要な用途では、構造に装甲層が追加されます。装甲層は通常、鋼線または鋼テープで作られており、ケーブルの機械的特性を効果的に向上させ、過酷な環境における損傷を防ぎます。例えば、船舶のチェーンロッカーやデッキでは、装甲同軸ケーブルは機械的衝撃や摩耗に耐え、安定した信号伝送を確保します。

防水層

海洋環境は湿度が高いため、海洋同軸ケーブルには水分の浸入を防ぎ、安定した信号伝送を確保するために防水層が組み込まれていることがよくあります。この層には通常、防水テープまたは、水分に触れると膨張してケーブル構造を効果的に密閉する防水糸。さらに、PEまたはXLPEジャケットを適用することで、防水性と機械的耐久性の両方を向上させることができます。

まとめ

海洋同軸ケーブルの構造設計と材料選定は、過酷な海洋環境において信号を安定的かつ確実に伝送する上で重要な要素です。各コンポーネントが連携して、効率的で安定した信号伝送システムを形成します。様々な構造最適化設計により、海洋同軸ケーブルは厳しい信号伝送要件を満たしています。

船舶通信技術の継続的な発展に伴い、海上同軸ケーブルは、船舶レーダーシステム、衛星通信システム、ナビゲーションシステム、エンターテイメントシステムにおいて今後も重要な役割を果たし、船舶の安全で効率的な運航を強力にサポートしていきます。

ワンワールドについて

一つの世界は、様々な船舶用ケーブルの製造に必要な高品質のケーブル原材料を提供することに尽力しています。LSZH化合物、発泡PE絶縁材、銀メッキ銅線、プラスチックコーティングアルミテープ、金属編組線といった主要材料を供給し、耐腐食性、難燃性、耐久性といったお客様の性能要件の達成をサポートします。当社の製品はREACH規則およびRoHS指令に準拠しており、船舶通信システムに信頼性の高い材料保証を提供します。