(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中複合体ケーブルであって、
非複合体の導電性コアケーブルと、
前記コアケーブルの周囲の複数の複合体ケーブルであって、前記複合体ケーブルは複数の複合体ワイヤを含み、任意に前記複合体ワイヤの少なくとも１つは金属被覆複合体ワイヤである、複合体ケーブルと、
前記複数の複合体ケーブルを包囲する絶縁シースと、を含む、水中複合体ケーブル。
【請求項２】
非複合体の導電性コアケーブルを提供する工程と、
前記コアケーブルの周囲に複数の複合体ケーブルを配置する工程であって、前記複合体ケーブルは複数の複合体ワイヤを含む、工程と、
前記複数の複合体ケーブルを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、請求項１に記載の水中複合体ケーブルを作製する方法。
【請求項３】
水中複合体ケーブルであって、
非複合体の導電性コアケーブルと、
径方向の断面で見たときに、前記コアケーブルの中心長手方向軸を中心に画定される少なくとも１つの円筒状の層において、前記コアケーブルの周囲に配置される複数の要素であって、各要素は、流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素からなる群から選択される、要素と、
前記コアケーブルの前記中心長手方向軸を中心に少なくとも１つの円筒状の層において、前記複数の要素を包囲する複数の複合体ワイヤと、
前記複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シースと、を含む、水中複合体ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願はその全体を参照として本明細書に援用する米国特許仮出願第６１／２２６，０５６号、及び同第６１／２２６，１５１号（両方とも２００９年７月１６日出願）の利益を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は全般に、水中複合体ケーブル、並びにその製造及び使用方法に関連する。本開示は更に、水中供給ケーブル又はテザーとして有用な水中複合体ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００３】
海中ケーブルは、沖合油泉、ロボットの車両操作、海底送電、及び光ファイバーケーブルを含む、様々な海中用途に対して電力及び電気信号を送信するために多く使用される。水中での電力の伝送のためのケーブルは、例えば米国特許第４，３４５，１１２（Ｓｕｇａｔａら）及び米国特許出願公開第２００７／００４４９９２号（Ｂｒｅｍｎｅｓ）で既知である。かかる水中送電ケーブルは一般に、伝導性要素及び耐荷重性要素を含み、これらは一般に、ケーブルが海面又は海中において、船舶から敷設され、そこから回収されるときに、破壊することなく、巻き上げ機によるケーブルの引き出し及び巻き上げに十分に耐え得ることが必要とされる。より大きな作用高さが一般に必要とされるが、しかしながら、ケーブルの最大作用高さは、ケーブルがそれ自体の重量下で耐え得る最大荷重及び歪みによって概ね限定される。最大深さ及び電力移動能力はこのように、伝導性要素及び耐荷重性要素の材料特性によって限定される。
【０００４】
水中送電ケーブルは通常、金属（例えば、鋼、銅、アルミニウム）伝導体ワイヤ及び／又は耐荷重性要素を使用して製造され、実質的な横断面を一般に有し、これによって金属及び特に銅の比重によって相当な追加重量を備えるケーブルを提供する。更に、銅ワイヤは一般に耐荷重能力に乏しいため、銅伝導体を組み込む水中送電ケーブルが使用され得る水深は多少制限される。米国特許出願公開第２００７／０２７１８９７号（Ｈａｎｎａら）、同第２００７／０２３７４６９号（Ｅｓｐｅｎ）、並びに米国特許出願公開第２００６／０１３７８８０号、同第２００７／０２０５００９号、及び同第２００７／０２５３７７８号（全てＦｉｇｅｎｓｃｈｏｕ）によって例示されるように、長距離及び深さにわたって（例えば長さ１，０００メートル以上）水中にケーブルをうまく敷設するのに必要とされる、高い引張り強度及び破壊強度を達成するために様々なケーブルの設計が提案されてきた。一部の深海の用途に関して、非外装ケーブルは、例えがＫＥＶＬＡＲ及び銅を使用して作製されている。それにもかかわらず、海面に配置された機器と、海底に、特に深海に配置された機器との間で大量の電力、流体、及び電流／電気信号を伝送することができる、軽量で、高い引張り強度の供給ケーブル又はテザーが引き続き求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いくつかの用途では、水中送電ケーブルの構造、並びにそれらの製造及び使用方法を更に改善することが望ましい。特定の用途では、水中送電ケーブルの、例えばそれらの引張り強度及び破壊までの伸長などの、物理的特性を改善することが望ましい。他の用途では、水中送電ケーブルの信頼性を改善し、そのコストを低減することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このように、一態様では、本開示は、非複合体の導電性コアケーブルと、このコアケーブルの周囲の複数の複合体ケーブルであって、この複合体ケーブルは複数の複合体ワイヤを含む、複合体ケーブルと、複数の複合体ケーブルを包囲する絶縁シースと、を含む、水中複合体ケーブルを提供する。いくつかの代表的な実施形態では、水中複合体ケーブルは、第２の複数の複合体ワイヤを更に含み、第２の複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、コアケーブルの中心長手方向軸の周囲に画定される少なくとも１つの円筒状の層において、複数の複合体ケーブルの周囲に配置される。特定の本好適実施形態では、水中複合体ケーブルは、少なくとも０．５％の破壊限度までの歪みを呈する。
【０００７】
いくつかの代表的な実施形態では、水中複合体ケーブルは、流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素から選択される、少なくとも１つの要素を含む。特定の代表的な実施形態では、光伝達要素は、少なくとも１つの光ファイバーを含む。追加の代表的な実施形態では、外装要素は、コアケーブルを包囲する複数の繊維を含み、この繊維はポリ（アラミド）繊維、セラミック繊維、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。更なる代表的な実施形態では、水中複合体ケーブルは、コアケーブルを包囲する複数のワイヤを含み、このワイヤは金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、及びこれらの組み合わせから選択される。
【０００８】
他の代表的な実施形態では、コアケーブルは、少なくとも１つの金属ワイヤ、１つの金属荷重運搬要素、又はこれらの組み合わせを含む。更なる代表的な実施形態では、コアケーブルは複数の金属ワイヤを含む。追加の代表的な実施形態では、コアケーブルは撚られている。特定の具体的な代表的実施形態では、撚られたコアケーブルは螺旋状に撚られている。
【０００９】
追加の代表的実施形態では、コアケーブルの周囲の複数の複合体ケーブルは、径方向の断面で見たときに、コアケーブルの中心長手方向軸を中心に画定される少なくとも２つの円筒状の層に配置される。特定の追加の代表的実施形態では、少なくとも１つの円筒状の層の少なくとも１つは、複合体ケーブルのみを含む。他の追加の代表的実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、流体移送要素、送電要素、光伝達要素、重し要素、充填剤要素、又は外装要素からなる群から選択される、少なくとも１つの要素を更に含む。
【００１０】
いくつかの特定の更なる代表的実施形態では、複合体ケーブルの少なくとも１つは、径方向の断面で見たときに、少なくとも１つの複合体ケーブルの中心長手方向軸を中心に撚られた複合体ワイヤの複数の円筒状の層を含む、撚り複合体ケーブルである。特定の代表的実施形態では、少なくとも１つの撚り複合体ケーブルは螺旋状に撚られている。他の代表的実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される。更なる代表的実施形態では、絶縁シースは、水中複合体ケーブルの外側表面を形成する。いくつかの代表的実施形態では、絶縁シースは、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。
【００１１】
他の態様では、本開示は、（ａ）非複合体の導電性コアケーブルを提供する工程と、（ｂ）このコアケーブルの周囲に複数の複合体ケーブルを配置する工程であって、この複合体ケーブルは複数の複合体ワイヤを含む、工程と、（ｃ）複数の複合体ケーブルを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、上記の水中複合体ケーブルを作製する方法を提供する。
【００１２】
追加の態様では、本開示は、導電性コアケーブルと、径方向の断面で見たときに、コアケーブルの中心長手方向軸を中心に画定される少なくとも１つの円筒状の層において、コアケーブルの周囲に配置される複数の要素であって、各要素は、流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素からなる群から選択される、要素と、コアケーブルの中心長手方向軸を中心に少なくとも１つの円筒状の層において、複数の要素を包囲する複数の複合体ワイヤと、複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁シースとを含む、水中複合体ケーブルを提供する。いくつかの代表的実施形態では、複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は撚られて少なくとも１つの複合体ケーブルを形成する。
【００１３】
特定の代表的実施形態では、外装要素は、コアケーブルを包囲する複数の繊維を含み、この繊維はポリ（アラミド）繊維、セラミック繊維、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。他の代表的実施形態では、外装要素は、コアケーブルを包囲する複数のワイヤを含み、このワイヤは金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。追加の代表的実施形態では、水中複合体ケーブルは、第２絶縁シースを更に含み、この第２絶縁シースは、複数の要素と複数の複合体ワイヤとの間に配置され、第２絶縁シースは、複数の要素を包囲する。
【００１４】
更に他の態様では、本開示は、（ａ）導電性コアケーブルを提供する工程と、（ｂ）径方向の断面で見たときに、コアケーブルの中心長手方向軸を中心に画定される少なくとも１つの円筒状の層において、コアケーブルの周囲に複数の要素を配置する工程であって、各要素は、流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素からなる群から選択される、工程と、（ｃ）この複数の要素を、コアケーブルの中心長手方向軸を中心に少なくとも１つの円筒状の層に配置された複数の複合体ワイヤで包囲する工程と、（ｄ）複数の複合体ワイヤを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、上記の水中複合体ケーブルを作製する方法を提供する。
【００１５】
本開示による水中複合体ケーブルの代表的な実施形態は、その利用を可能にし、様々な用途に利点をもたらす、様々な機能及び性質を有し得る。本開示のいくつかの代表的な実施形態による水中複合体ケーブルは、低密度、高弾性、高強度、疲労耐性、及び伝導度を含む、改善された材料特性による改善された能力を呈し得る。したがって、本開示による代表的な水中複合体ケーブルは、既存の非複合体ケーブルと比較して、より大きな又は少なくとも同等の電力転送能力を備えながら、大いに増加した最大作用高さ、最大使用荷重、及び破壊強度を呈する。更に、本開示による水中複合体ケーブルの代表的な実施形態は、非複合体水中ケーブルと比べて、海水で重量がより軽く、したがって、より容易に海底に敷設され、海底から取り除かれ得る。水中複合体ケーブルの疲労耐性もまた、非複合体ケーブルと比べて改善され得る。
【００１６】
本開示の例示的な実施形態の種々の態様及び利点の概要がまとめられてきた。上記の本開示の概要は、本発明の特定の代表的な実施形態の図示された各実施形態又は全ての実現形態を説明することを意図したものではない。図及び以下の詳細な説明は、本明細書に開示された原理を使用するいくつかの好ましい実施形態を更に具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本開示の代表的実施形態を添付の図面を参照して更に説明する。
【図１Ａ】本開示の代表的な実施形態による代表的な水中複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｂ】本開示の代表的な実施形態による代表的な水中複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図１Ｃ】本開示の代表的な実施形態による代表的な水中複合体電力ケーブルの横断端面図。
【図２Ａ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態を提供するのに有用な代表的な複合体ケーブルの横断端面図。
【図２Ｂ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態を提供するのに有用な代表的な複合体ケーブルの横断端面図。
【図２Ｃ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態を提供するのに有用な代表的な複合体ケーブルの横断端面図。
【図２Ｄ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態を提供するのに有用な代表的な複合体ケーブルの横断端面図。
【図３Ａ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、螺旋状に撚られた複合体ワイヤの周囲に撚られた、複数の金属ワイヤを含む１つ以上の層を含む、様々な複合体ケーブルの横断端面図。
【図３Ｂ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、螺旋状に撚られた複合体ワイヤの周囲に撚られた、複数の金属ワイヤを含む１つ以上の層を含む、様々な複合体ケーブルの横断端面図。
【図３Ｃ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、螺旋状に撚られた複合体ワイヤの周囲に撚られた、複数の金属ワイヤを含む１つ以上の層を含む、様々な複合体ケーブルの横断端面図。
【図３Ｄ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、螺旋状に撚られた複合体ワイヤの周囲に撚られた、複数の金属ワイヤを含む１つ以上の層を含む、様々な複合体ケーブルの横断端面図。
【図３Ｅ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、螺旋状に撚られた複合体ワイヤの周囲に撚られた、複数の金属ワイヤを含む１つ以上の層を含む、様々な複合体ケーブルの横断端面図。
【図４Ａ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に保持手段を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの側面図。
【図４Ｂ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に様々な保持手段を含む、代表的な水中複合体ケーブルの横断端面図。
【図４Ｃ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に様々な保持手段を含む、代表的な水中複合体ケーブルの横断端面図。
【図４Ｄ】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲に様々な保持手段を含む、代表的な水中複合体ケーブルの横断端面図。
【図５】本開示の水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の提供に有用な、撚り複合体ワイヤコアの周囲の保持手段と、撚り複合体ワイヤコアの周囲に撚られた複数の金属ワイヤを含む１つ以上の層と、を含む、代表的な撚り複合体ケーブルの横断端面図。
【図６Ａ】本開示のいくつかの実施形態による、様々な代表的な外装要素を組み込む水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の横断端面図。
【図６Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による、様々な代表的な外装要素を組み込む水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の横断端面図。
【図６Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による、様々な代表的な外装要素を組み込む水中複合体電力ケーブルの代表的な実施形態の横断端面図。
【図７】銅又は鋼伝導体を使用して、対応する水中ケーブルに、本開示の複合体伝導体を使用する、代表的な水中複合体電力ケーブルの相対的強度、弾性率、導電率を比較する表。
【００１８】
図中、同じ参照番号は、同様の要素を指す。本明細書に含まれる図は、縮尺図ではなく、これらの図中、複合体ケーブルの構成要素は、選択された特徴を強調するために採られたサイズである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
説明及び特許請求の範囲で特定の用語が使用されており、大部分は周知であるが、いくらか説明を必要とする場合がある。本明細書で使用されるとき、「ワイヤ」が「脆性」であると述べる場合は、そのワイヤがごくわずかな可塑性変形を伴い、引張り荷重下で破壊することを意味する。
【００２０】
用語「ワイヤ」は一般に、延性金属ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、光ファイバーワイヤ、及び流体移送のための中空管状ワイヤを含むように使用される。
【００２１】
ワイヤの変形に関して使用されるとき、用語「延性」は、そのワイヤが曲げの最中に破壊又は破損することなく実質的に可塑性変形されることを意味する。
【００２２】
ワイヤの変形に関して使用される用語「曲げ」又は「曲がる」には、二次元の曲げ、及び／又は、撚り中にワイヤを螺旋状に曲げることを含む三次元の曲げが含まれる。曲げ変形を有するワイヤを指す場合、これは、そのワイヤが引張り及び／又はねじり力によってもたらされた変形をも有する可能性を除外するものではない。
【００２３】
「顕著な弾性曲げ」変形とは、ワイヤが、そのワイヤの半径の最高１０，０００倍までの曲率半径で曲げられたときに起こる曲げ変形を意味する。この顕著な弾性曲げ変形は、円形断面のワイヤに適用される場合、ワイヤの外側繊維における少なくとも０．０１％の歪みを付与し得る。
【００２４】
用語「複合体ワイヤ」は、一緒に束ねられた、組成物又は形態の異なる材料の組み合わせから形成されたワイヤであり、脆性又は非延性の性質を呈するものを指す。
【００２５】
用語「非複合体の導電性コアケーブル」は、単一ワイヤ、若しくは複合体ワイヤではない複数のワイヤを含み得るケーブルを意味し、ワイヤは電流を伝導ことができ、テザー又は供給ケーブルの中心に形成される。
【００２６】
用語「金属マトリックス複合体ワイヤ」は、１つ以上の延性金属相を含むマトリックスに束ねられた、１つ以上の強化材料を含む複合体ワイヤを指す。
【００２７】
用語「ポリマーマトリックス複合体ワイヤ」は、１つ以上のポリマー相を含むマトリックスに束ねられた、１つ以上の強化材料を含む複合体ワイヤを指す。
【００２８】
用語「セラミック」は、ガラス、結晶性セラミック、ガラスセラミック、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２９】
用語「多結晶性」とは、主に複数の結晶性グレインを有し、そのグレイン寸法が、そのグレインの存在する繊維の直径よりも小さいような、材料を意味する。
【００３０】
用語「ケーブル化」及び「撚る」は、「ケーブル化された（される）」及び「撚られた（撚られる）」として交換可能な用語として使用される。
【００３１】
用語「撚り」は、螺旋状に撚られたケーブルの撚り層にあるワイヤが、螺旋状に巻かれている状態を指す。
【００３２】
用語「撚り方向」は、螺旋状に撚られた層におけるワイヤの撚られた方向を指す。螺旋状に撚られる層の撚り方向を判定するには、そのケーブルが観測者とは反対の方向を指した状態で、観測者が、その螺旋状に撚られたワイヤ層の表面を見る。ワイヤ撚りが、撚りが観測者から離れて進行するに従って、時計方向に回転するように見える場合、そのケーブルは「右旋撚り」を有すると記述される。ワイヤ撚りが観測者から離れるに従って反時計方向に回転するように見える場合、そのケーブルは「左旋撚り」を有すると記述される。
【００３３】
用語「中心軸」及び「中心長手方向軸」は交換可能な用語として使用され、多層螺旋撚りケーブルの半径方向での中心に位置する、共通の長手方向軸を意味する。
【００３４】
用語「撚り角度」は、螺旋状に撚られたケーブルの中心長手方向軸に対して、撚られたワイヤによって形成される角度を指す。
【００３５】
用語「交差角度」は、螺旋状に撚られたワイヤケーブルの、隣接するワイヤ層の撚り角度間の相対的な（絶対的な）差を意味する。
【００３６】
用語「撚り長さ」は、螺旋状に撚られたケーブルの中心長手方向軸を中心に、螺旋状に撚られたある層内のある単一ワイヤが、螺旋状に完全に１回転する間の、その撚りケーブルの長さを指す。
【００３７】
用語「連続繊維」とは、平均繊維直径に比較して、相対的に無限である長さを有する繊維を意味する。これは典型的に、アスペクト比（すなわち、繊維の平均直径に対する繊維の長さの比）１×１０５以上（いくつかの実施形態においては、少なくとも１×１０６、又は更に少なくとも１×１０７）を有する繊維を意味する。典型的に、そのような繊維は約１５ｃｍから少なくとも数メートルの桁の長さを有し、更には数キロメートル以上の桁の長さをも有し得る。
【００３８】
本開示は、水中複合体ケーブルに関連する。水中複合体ケーブルは、例えば、電力、動力、及び情報を海面から海中底部へと伝送させるため、及び底部内に収容される、遠隔的に操作される車両ケーブルのための水中テザー又は供給ケーブルとして、様々な用途で使用され得る。他の使用には、流体を沖合の油及びガス井へと、又はこれらから流体を伝送するための介在ケーブル及びライザーが挙げられる。更に他の使用は、湿潤環境（例えば湿地、熱帯雨林等）における地中又は架空送電ケーブルである。地中又は架空送電ケーブル及び用途の例は、同時係属の米国特許仮出願第６１／２２６，１５１号、表題「ＩＮＳＵＬＡＴＥＤ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ  ＰＯＷＥＲ  ＣＡＢＬＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＭＡＫＩＮＧ  ＡＮＤ  ＵＳＩＮＧ」（２００９年７月１６日出願）に記載される。
【００３９】
複合体材料は改善された性能を提供し、より大きな深度及び増加した電力移動を可能にする。典型的に供給ケーブル又はテザーケーブルは、具体的な深度（例えば典型的に深度３，０００ｍ）用に設計されている。ケーブルは６，０００ｍ以上の深度まで延びるのが望ましい。ケーブルを破損せずに，３，０００ｍの深度までケーブルを敷設する、又は延ばすことは、非常に難しい場合がある。軽量で、低歪みで高い耐荷重能力を提供するために、低密度で、より高い弾性率の複合体材料を提供することが望ましい。
【００４０】
水中電力ケーブルにとって他の重要な検討事項は、海水中の単位長さ当たりのケーブルの重量である。ケーブルの重量及び強度は、ケーブルが、それ自体の重量下でその機械的負荷限界（すなわち破壊強度）を超えることなく敷設され得る又は延ばされ得る深度を決定する。更に、修理を実施するために海面にケーブルを上げることが必要である場合があり、これは必然的に大きな重量のケーブルを引き上げることが必要とし、強力な巻き上げ機及び大きな支援船の使用を必要とする可能性がある。水中ケーブルの疲労耐性もまた重要であり得る。供給ケーブルは、５年の寿命にわたって頻繁に巻き上げられ、一般的に、ケーブルが巻き上げられる度に一連の滑車を通過する。これは、全体のケーブル重量を支持するため、伸長が最大である滑車において、非常に高い引張り及び曲げ荷重を生じさせる。更なる動的曲げ荷重が、海面波によるプラットフォームの垂直及び水平の上下運動により生じる場合がある。複合体ケーブルはしたがって、水中の送電ケーブルの疲労耐性の改善を提供することができる。
【００４１】
本開示の様々な代表的な実施形態を、特に図面を参照しながら説明する。本開示の代表的な実施形態は、開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正や変更が可能である。したがって、本開示の実施形態は以下に記述する代表的な実施形態に限定されず、請求項及びそれと同等の任意のものに定められた制限によって支配されるものと理解されたい。
【００４２】
ここで図１Ａを参照すると、一態様では、本開示は、水中複合体ケーブル２０のコア１１において非複合体耐荷重性導体ケーブル１６と、コア１１を中心に配置される複数の複合体ケーブル１０であって、この複合体ケーブル１０は複数の複合体ワイヤを含む、複合体ケーブル１０と、複数の複合体ケーブル１０を包囲する絶縁シース２６と、を含む、水中複合体ケーブル２０を提供する。
【００４３】
図１Ａによって図示されているいくつかの代表的な実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層がコア１１の周囲に形成され、第１の円筒状の層２２は導電性非複合体ケーブル１４の周囲に形成され、複数の複合体ケーブル１０を含む第２の円筒状の層２４は第１の円筒状の層２２の周囲に形成される。図１Ａにより図示されている特定の実施形態では、コア１１は耐荷重性導体ケーブル１６を含み、第１の円筒状の層２２は任意に複数の導電性非複合体ケーブル１４を含み、これは伝導体及び／又は耐荷重性要素、並びに他の任意の要素１２であってもよく、これは流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素から選択され得る。図１Ａにより図示されている具体的な代表的実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層（２２及び２４）の少なくとも１つは（この場合では円筒状の層２４）は、複数の複合体ケーブル１０のみを含む。
【００４４】
図１Ａは、具体的なコア１１を備える特定の実施形態、並びに複合体ケーブル１０、任意の追加の導電性非複合体ケーブル１４、及び／又はコアの周囲に少なくとも２つの円筒状の層のそれぞれを形成するのに使用される要素１２の具体的な配置を図示しているが、他の配置を有する他の実施形態が可能であることは理解されるであろう。
【００４５】
したがって、例えば、特に図１Ｂを参照し、本開示はまた、水中複合体ケーブル２０’のコア１１’’において、非複合体導電性マルチワイヤケーブル１４と、コア１１’’の周囲の複数の複合体ケーブル１０であって、複合体ケーブル１０は複数の複合体ワイヤを含む、複合体ケーブル１０と、複数の複合体ケーブル１０を包囲する絶縁シース２６と、を含む、水中複合体ケーブル２０’を提供する。図１Ｂによって図示されている特定の実施形態では、コア１１’は導電性非複合体ケーブル１４を含み、複数の複合体ケーブル１０は、径方向の断面で見たときに、コア１１’の中心長手方向軸の周囲に画定される、少なくとも２つの円筒状の層（第１の（内側）円筒状の層２２’及び第２の（外側）の円筒状の層２４’）においてコア’の周囲に対称に配置される。
【００４６】
図１Ｂにより図示されている特定の実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層２２’及び２４’のそれぞれは、追加的に他の任意の要素１２を含み、これは、流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素から選択され得る。任意の要素のいずれかは、好ましくは、複合体強化要素、例えば金属マトリックス及び／又はポリマーマトリックス複合体ワイヤ、ロッド、チューブ、層等で強化された要素であってもよい。図１Ｂに示されるように、複数の複合体ケーブル１０は、少なくとも２つの円筒状の層２２’及び２４’のいずれか１つ又は両方を完全に形成する必要はなく、複合体ケーブル１０は、１つ以上の任意の非複合体導電性ケーブル１４及び／又は任意の要素１２を備えて、層に組み合わされてもよい。
【００４７】
図１Ｃにより図示されている他の代表的な実施形態では、本開示はまた、水中複合体ケーブル２０’’のコア１１’’において、非複合体導電性単一ワイヤケーブル５と、コア１１’’の周囲の複数の複合体ケーブル１０であって、複合体ケーブル１０は複数の複合体ワイヤを含む、複合体ケーブル１０と、複数の複合体ケーブル１０を包囲する絶縁シース２６と、を含む、水中複合体ケーブル２０’’を提供する。図１Ｃによって図示されている特定の実施形態では、コア１１’’は非複合体導電性単一ワイヤケーブル５を含み、複数の複合体ケーブル１０は、径方向の断面で見たときに、コア１１’の中心長手方向軸の周囲に画定される、少なくとも２つの円筒状の層（第１の（内側）円筒状の層２２’及び第２の（外側）の円筒状の層２４’）においてコア１１’の周囲に非対称に配置される。
【００４８】
図１Ｃにより図示されている特定の実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層２２’’及び２４’’のそれぞれは、追加的に他の任意の要素１２を含み、これは、流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素から選択され得る。図１Ｃに示されるように、複数の複合体ケーブル１０は、少なくとも２つの円筒状の層２２’’及び２４’’のいずれか１つ又は両方を完全に形成する必要はなく、複合体ケーブル１０は、１つ以上の任意の非複合体導電性ケーブル１４及び／又は任意の要素１２を備えて、層に組み合わされてもよい。
【００４９】
他の追加の代表的実施形態では、少なくとも２つの円筒状の層の少なくとも１つは、流体移送要素、送電要素、光伝達要素、重し要素、充填剤要素、又は外装要素からなる群から選択される、少なくとも１つの要素を更に含む。したがって、図１Ａ〜１Ｃによって図示されているように、水中複合体ケーブルは、流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素から選択される、少なくとも１つの要素１２を任意に含み得る。特定の代表的な実施形態では、光伝達要素は、少なくとも１つの光ファイバーを含む。更に、図１Ａ〜１Ｃにより図示されている具体的な例示の実施形態において示されるように、コア（１１、１１’、又は１１’’）は、非複合体導電性ケーブルを含み、これは単一の金属ワイヤケーブル５、マルチワイヤ金属ケーブル１４、又は金属ワイヤ及び金属耐荷重性要素の組み合わせ１６から選択されてもよい。
【００５０】
更なる代表的な実施形態では、水中複合体ケーブルは、第２の複数の複合体ワイヤを更に含み、第２の複数の複合体ワイヤの少なくとも一部分は、径方向の断面で見たときに、コアケーブルの中心長手方向軸の周囲に画定される少なくとも１つの円筒状の層において、複数の複合体ケーブルの周囲に配置される。図１Ｂ〜１Ｃによって図示されているいくつかの代表的な実施形態において、第２の複数の複合体ワイヤは、１つ以上の追加の複合体ケーブル１０の形体で提供されてもよい。図１Ｂによって図示されているいくつかの特定の実施形態では、第２の複数の複合体ワイヤは、コア１１’を中心に対称に配置された複数の複合体ケーブル１０及び第１の円筒状の層２２’を含み、任意の非複合体導電性ケーブル１４及び／又は任意の要素１２を備えて、第２の円筒状の層２４’を形成する。図１Ｃによって図示されている追加の特定の実施形態では、第２の複数の複合体ワイヤは、コア１１’を中心に非対称に配置された複数の複合体ケーブル１０及び第１の円筒状の層２２’を含み、任意の比複合体導電性ケーブル１４及び／又は任意の要素１２を備えて、第２の円筒状の層２４’’を形成する。
【００５１】
更に、いくつかの代表的な実施形態では、本開示は、１つ以上の複合体ケーブル１０を含む水中複合体ケーブル（例えば、２０、２０’、２０’’）を含み、これは複数の撚り複合体ワイヤを含み、これは撚られてもよく、より好ましくは螺旋状に撚られてもよい。この複合体ワイヤは非延性であり得、よって、螺旋構造を維持しようとする従来のケーブル撚りプロセス中には、十分に変形されないことがある。よって、本開示は、いくつかの実施形態において、より高い引張り強度の撚り複合体ケーブルを提供し、更には、いくつかの実施形態において、撚りケーブルにおけるワイヤの螺旋構造を維持するための手段を提供する。このようにして、撚りケーブルは、中間物品又は最終物品として好都合に提供され得る。この撚り複合体ケーブルは、中間物品として使用される場合、送電ケーブル、例えば、水中送電ケーブル、又は流体の移送ケーブル（例えば介在ケーブル）として最終物品に後で組み込むことができる。
【００５２】
このように、図２Ａ〜２Ｄは、代表的な複合体ケーブル１０の横断端面図を図示し、これは撚られてもよく、又はより好ましくは螺旋状に撚られたケーブルであってもよく、これは本開示のいくつかの非限定的な代表的実施形態により、水中複合体ケーブル（例えば、２０、２０’、２０’’）の形成に使用されてもよい。図２Ａ及び２Ｃに示す代表的な実施形態によって図示されるように、複合体ケーブル１０は、中心長手方向軸を画定する単一複合体ワイヤ２と、第１撚り方向において単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られ得る複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層と、第１撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られ得る複数の第２複合体ワイヤ６を含む、第２層と、を含み得る。
【００５３】
所望により、図２Ｃに示されるように、複数の第３複合体ワイヤ８を含む第３層１６が、第１撚り方向で、複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に撚られて、複合体ケーブル１０を形成し得る。所望により、複合体ワイヤの第４の層（図示せず）又は更に多くの追加層が、第１撚り方向で複数の複合体ワイヤ６の周囲に撚られて複合体ケーブルを形成してもよい。
【００５４】
図２Ｂ及び２Ｄに示される他の代表的な実施形態では、複合体ケーブル１０は、中心長手方向軸を画定する単一非複合体ワイヤ１（これは、例えば延性金属ワイヤであってもよい）と、第１撚り方向において単一非複合体ワイヤ１の周囲に撚られ得る複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層と、第１撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚ら得る複数の第２複合体ワイヤ６を含む、第２層１４と、を含み得る。
【００５５】
所望により、図２Ｄに示されるように、複数の第３複合体ワイヤ８を含む第３層１６が、第１撚り方向で、複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に撚られて、複合体ケーブル１０を形成し得る。所望により、複合体ワイヤの第４の層（図示せず）又は更に多くの追加層が、第１撚り方向において複数の複合体ワイヤ６の周囲に撚られて複合体ケーブルを形成してもよい。
【００５６】
上記のとおり、いくつかの代表的な実施形態において、複合体ケーブル１０は複数の複合体ワイヤを含む。いくつかの代表的な実施形態では、１つ以上の複合体ケーブル１０が撚られてもよい。特定の代表的な実施形態では、コア（例、１１、１１’又は１１’’）を含む導電性非複合体ケーブルは、別の方法で又は追加で撚られてもよい。特定の具体的な代表的実施形態では、撚りケーブルは、全体的に複合体であろうと、部分的に複合体であろうと、全体的に非複合体であろうと、螺旋状に撚られてもよい。好適な撚り方法、構造、及び材料は米国特許出願公開第２０１０／００３８１１２号（Ｇｒｅｔｈｅｒ）に開示されている。
【００５７】
水中複合体ケーブル（例えば２０、２０’、又は２０’’）の形成に使用される、螺旋状に撚られた複合体ケーブル１０に関する本開示の更なる代表的な実施形態では、複合体ワイヤ（例えば４、６、及び８）の２つ以上の撚られた層が、中心長手方向軸を画定する単一中心複合体ワイヤ２（図２Ａ〜２Ｃ）又は非複合体ワイヤ１（図２Ｂ〜２Ｄ）を中心に螺旋状に巻き付けられてもよく、ただし、複合体ワイヤのそれぞれ後続層は、複合体ワイヤのそれぞれ直前層と同じ撚り方向で巻かれる。更に、各層（１２、１４及び１６）について右旋撚りが使用されてもよいが、各層（１２、１４及び１６）について、代わりに左旋を使用してもよいことが理解されるであろう。
【００５８】
いくつかの代表的な実施形態（図２Ａ〜２Ｄ）では、撚り複合体ケーブル１０は、中心長手方向軸を画定する単一複合体ワイヤ２（図２Ａ〜２Ｃ）又は非複合体ワイヤ１（図２Ｂ〜２Ｄ）と、中心長手方向軸９に対して画定される第１撚り角度で、第１撚り方向で第１撚り長さを有して、単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られる、複数の第１複合体ワイヤ４と、中心長手方向軸に対して画定される第２撚り角度で、第１撚り方向で第２撚り長さを有し、複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られる、複数の第２複合体ワイヤ６と、を含む。
【００５９】
追加の代表的な実施形態では、撚り複合体ケーブル１０は所望により、中心長手方向軸に対して画定される第３撚り角度で、第１撚り方向で第３撚り長さを有し、複数の第２複合体ワイヤ６の周囲に撚られる複数の第３複合体ワイヤ８を更に含み、第２撚り角度と第３撚り角度との相対的な差は約４°以下である。
【００６０】
更なる代表的な実施形態（図示なし）において、この撚りケーブルは、その共通の長手方向軸に対して画定される第１撚り角度で、第１撚り方向で複数の第３複合体ワイヤ８の周囲に撚られる複合体ワイヤの追加の（例えば後続の）層（例えば第４、第５、又はそれ以降の層の）を更に含んでもよく、各層の複合体ワイヤが特徴的な撚り長さを有し、第３撚り角度と第４又はそれ以降の撚り角度との相対的な差は、約４°以下である。撚り複合体ワイヤの４層又はそれ以上の層が採用されている実施形態では、好ましくは、直径０．５ｍｍ以下の複合体ワイヤが利用される。
【００６１】
いくつかの代表的な実施形態において、第１撚り角度と第２撚り角度との間の相対的な（絶対的な）差は、０°より大きく、約４°以下である。特定の代表的な実施形態において、１つ以上の第１撚り角度と第２撚り角度、第２撚り角度と第３撚り角度との間の相対的な（絶対的な）差は、４°以下、３°以下、２°以下、１°以下、又は０．５°である。特定の代表的な実施形態において、１つ以上の第１撚り角度は、第２撚り角度に等しく、第２撚り角度は第３撚り角度に等しく、及び／又は各後続撚り角度は直前の撚り角度に等しい。
【００６２】
更なる実施形態において、１つ以上の第１撚り長さは第２撚り長さ以下であり、第２撚り長さは第３撚り長さ以下であり、第４撚り長さはすぐ後続の撚り長さ以下であり、及び／又は各後続撚り長さは直前の撚り長さ以下である。他の実施形態において、１つ以上の第１撚り長さは第２撚り長さに等しく、第２撚り長さは第３撚り長さに等しく、及び／又は各後続撚り長さは直前の撚り長さに等しい。いくつかの実施形態において、当該技術分野において既知のように、平行撚りを使用することが好ましいことがある。
【００６３】
更なる代表的な実施形態では、複合体ケーブルは複数の金属ワイヤを更に含み得る。複数の金属ワイヤ（例えば、２８、２８’、２８’’）を含む様々な代表的な撚り複合体ケーブル（例えば１０’、１０’’）が、図３Ａ〜３Ｅにおいて横断端面図によって図示されている。図３Ａ〜３Ｅの例示した実施形態それぞれにおいて、複合体ワイヤ（４、６、及び８）は、中心長手方向軸を画定する単一中心複合体コアワイヤ２の周囲に、好ましくは複合体ワイヤ（４、６、及び８）のそれぞれ対応する層と同じ撚り方向（図示せず）で撚られる。そのような撚り方向は時計方向（右旋撚り）又は反時計方向（左旋撚り）であってもよい。撚り複合体ケーブル１０は、先に示したように（図１Ａ〜１Ｃ）、例えば水中複合体テザー、水中複合体供給ケーブル、介在ケーブル等の最終的な水中複合体ケーブル（例えば、図１Ａ〜１Ｃに先に示した２０、２０’、２０’’）に後で組み込まれる中間体物品として使用されてもよい。
【００６４】
図３Ａ〜３Ｅは、撚り複合体ケーブル（例えば１０’及び１０’’）の代表的な実施形態を図示し、ここでは延性ワイヤ（例えば２８、２８’、２８’’）、例えば延性金属伝導体ワイヤの１つ以上の追加層が撚られ、より好ましくは図２Ａの代表的な複合体ケーブル１０の周囲に螺旋状に撚られている。しかしながら、本開示はこれらの代表的な実施形態に限定されるものではなく、他の複合体ケーブルコア（例えば、図２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄ等の複合体ケーブル１０）を用いた他の実施形態も、本開示の範囲内であることが理解されよう。
【００６５】
したがって、図３Ａによって図示された特定の実施形態において、撚り複合体ケーブル１０’は、図２Ａに示す、撚り複合体コアケーブル１０の周囲に撚られた複数の第１延性ワイヤ２８を含む。図３Ｂに図示される追加の実施形態において、撚り複合体ケーブル１０’は、図４Ａの撚り複合体ケーブル１０の複数の第１延性ワイヤ２８の周囲に撚られた、複数の第２延性ワイヤ２８’を含む。図４Ｃに図示される更なる実施形態において、撚り複合体ケーブル１０’は、図２Ａの撚り複合体ケーブル１０の、複数の第２延性ワイヤ２８’の周囲に撚られた、複数の第３延性ワイヤ２８’’を含む。
【００６６】
図３Ａ〜３Ｃによって図示される特定の実施形態において、対応する撚りケーブル１０’は、図２Ａの撚り複合体ケーブル１０を含むコアを有し、これは中心長手方向軸を画定する単一ワイヤ２と、第１撚り方向で単一複合体ワイヤ２の周囲に撚られる複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層と、第１撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚られる複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層と、を含む。特定の代表的な実施例において、複数の第１延性ワイヤ２８は、隣接する放射状層（例えば、複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層）とは逆の撚り方向で撚られる。
【００６７】
他の代表的な実施例において、複数の第１延性ワイヤ２８は、隣接する放射状層（例えば、複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層）と同じ撚り方向で撚られる。更なる代表的な実施形態において、複数の第１延性ワイヤ２８、複数の第２延性ワイヤ２８’、又は複数の第３延性ワイヤ２８’’の少なくとも１つは、隣接する放射状層（例えば複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層）とは逆の撚り方向で撚られる。
【００６８】
更なる代表的な実施形態において、各延性ワイヤ（２８、２８’、又は２８’’）は、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、円形、楕円形、又は台形から選択される断面形状を有する。図３Ａ〜３Ｃは、各延性ワイヤ（２８、２８’、又は２８’’）が、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、実質的に円形の断面形状を有する実施形態を示す。図３Ｄに示された特定の実施形態において、撚り複合体ケーブル１０’’は、図２Ａに示す撚られた複合体コアケーブル１０の周囲に撚られる、複数の第１のほぼ台形形状の延性ワイヤ２８を含む。図３Ｅに図示される更なる実施形態において、撚り複合体ケーブル１０’’は更に、図２Ａの撚り複合体ケーブル１０の周囲に撚られた、複数の第２のほぼ台形形状の延性ワイヤ２８’を含む。
【００６９】
更なる代表的な実施形態において、これら延性ワイヤ（２８、２８’、又は２８’’）の一部又は全ては、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、「Ｚ」又は「Ｓ」形（図示なし）の断面形状を有し得る。そのような形状のワイヤは当該技術分野において既知であり、例えば、相互に連結するケーブル外層を形成するのに望ましいことがある。
【００７０】
追加の実施形態において、延性ワイヤ（２８、２８’、又は２８’’）は、銅、アルミニウム、鉄、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、バナジウム、ジルコニウム、マンガン、ケイ素、これらの合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む。
【００７１】
図３Ａ〜３Ｅは、中心長手方向軸を画定する単一の中心複合体コアワイヤ２を示しているが、図２Ｂ及び２Ｄに先に図示されるように、単一の中心複合体コアワイヤ２は別の方法として延性金属ワイヤ１であり得ることも、併せて理解される。更に、複合体ワイヤの各層はある撚り長さを呈し、複合体ワイヤの各層の撚り長さは異なっていてよく、又は好ましくは、同じ撚り長さであり得ることが理解される。
【００７２】
更に、いくつかの代表的な実施形態において、各複合体ワイヤは、中心長手方向軸に対して実質的に垂直の方向に、全般に円形、楕円形、又は台形の断面形状を有する。特定の代表的な実施形態において、複合体ワイヤはそれぞれ、全般に円形の断面形状を有し、各複合体ワイヤの直径は約０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．５ｍｍ以上であり、更により好ましくは１ｍｍ以上であり、更により好ましくは２ｍｍ以上であり、最も好ましくは３ｍｍ以上であり、かつ、約１５ｍｍ以下であり、より好ましくは１０ｍｍ以下であり、更により好ましくは５ｍｍ以下であり、更により好ましくは４ｍｍ以下であり、最も好ましくは３ｍｍ以下である。他の代表的な実施形態において、各複合体ワイヤの直径は１ｍｍ未満、又は５ｍｍを超え得る。
【００７３】
典型的に、全般に円形の断面形状を有する単独中心ワイヤの平均直径は、約０．１ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態において、単独中心ワイヤの平均直径は望ましくは約０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、３ｍｍ以上、４ｍｍ以上、又は最高約５ｍｍである。他の実施形態において、単独中心ワイヤの平均直径は約０．５ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、又は約１５ｍｍ未満である。
【００７４】
図３Ａ〜３Ｅに図示されていない追加の代表的な実施形態において、撚り複合体ケーブルは、中心長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に、３つを超える複合体ワイヤの撚られた層を含み得る。特定の代表的な実施形態において、複合体ケーブルの各層における各複合体ワイヤは、同じ構造及び形状であり得るが、これは、本明細書に記述される利点を達成するのに必須ではない。
【００７５】
更なる態様において、本開示は、複合体コアと、その複合体コアの周囲の導体層とを含む、撚り送電ケーブルの様々な実施形態を提供し、この複合体コアは、上述の任意の撚り複合体ケーブルを含み得る。いくつかの実施形態において、この送電ケーブルは、水中送電ケーブルであり得る。特定の代表的な実施形態において、この導体層は、複合体ケーブルコアの実質的に全表面に接触する金属層を含む。他の代表的な実施形態において、この導体層は、複合体ケーブルコアの周囲に撚られた複数の延性金属伝導体ワイヤを含む。
【００７６】
複数の複合体ワイヤを（例えば２、４、６）を、及び所望により延性金属ワイヤ（例えば、２８、２８’、２８’’）を含む標準的な複合体ケーブルに関して、そのいくつかの実施形態において、撚り中又は撚り後に、例えばテープの上巻き（接着剤の有無を問わず）又は結合剤（例えば米国特許第６，５５９，３８５（Ｂ１）号（Ｊｏｈｎｓｏｎら）を参照）などの保持手段を用いて、複合体ワイヤ（例えば、少なくとも、図４Ａ〜４Ｄの第２層１４における複数の第２複合体ワイヤ６）を一緒に保持することが望ましい。図４Ａ〜４Ｄ、及び図５は、撚った後に複合体ワイヤを一緒に保持するため、テープ１８の形状の保持手段を使用している様々な実施形態を図示する。
【００７７】
図４Ａは、代表的な、保持手段を用いた撚り複合体ケーブル１０’’’の側面図であり、代表的な保持手段は、図１Ａの撚られた複合体コアケーブル１０に部分的に適用されたテープ１８を含み、テープ１８は、複合体ワイヤ（２、４、６）（複合体ワイヤ６の外側層のみが図４Ａに示されているが）の周囲に巻き付けられている。図１Ａの代表的な撚り複合体ケーブル１０が、説明目的で図４Ａ〜４Ｄに示されているが、本開示の任意の撚り複合体ケーブル（例えば、図２Ｂ〜２Ｄの撚り複合体ケーブル１０、図３Ａ〜３Ｃの撚り複合体ケーブル１０’、図３Ａ〜３Ｃの撚り複合体ケーブル１０’’等）が、本明細書に記載される説明のいずれかの実施形態において、特に図に示されているこれらの実施形態において、図１Ａの代表的な撚り複合体ケーブル１０と置き換えられてもよいということが理解される。
【００７８】
図４Ｂに示すように、テープ１８は、接着層３２備える支持体２７を含み得る。別の方法としては、図４Ｃに示すように、テープ１８は、接着剤なしで、支持体２７のみを含み得る。特定の実施形態では、テープ１８は複合体ワイヤを包囲する電気絶縁シースとして機能することができる。
【００７９】
特定の代表的な実施形態において、テープ１８は、図４Ａに示すように、各後続の巻きを、隙間なくかつ重なりなしに、前の巻きに境を接するように巻き付けることができる。別の方法としては、いくつかの実施形態において、後続の巻きは、各巻きの間に隙間を残すような間隔があるように、あるいは前の巻きに重なるように、離間することができる。１つの好ましい実施形態において、テープ１８は、各巻きが、前の巻きに対して、テープ幅の約１／３〜１／２重なるように巻き付けられる。特定の本好適実施形態では、テープ１８の巻き付けは、複合体コアケーブル１０の外面の部分のみを被覆する。好ましくは、複合体コアケーブル１０の外面の最大でも９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、又は更には２５％がテープ１８によって被覆される。
【００８０】
図４Ｂは、保持手段が、接着剤３２を備える支持体２７を含むテープ１８である、図４Ａの撚りケーブルの端面図である。この代表的な実施形態において、好適な接着剤には例えば、（メタ）アクリレート（コ）ポリマー系接着剤、ポリ（α−オレフィン）接着剤、ブロックコポリマー系接着剤、天然ゴム系接着剤、シリコーン系接着剤、及びホットメルト接着剤が挙げられる。感圧性接着剤は、特定の実施形態において好ましいことがある。
【００８１】
更なる代表的な実施形態において、テープ１８が弾性曲げ変形を維持するのに十分強く、かつその包まれた構成をそれ自体だけで保持することができる、又は必要に応じて十分に拘束されるという条件で、テープ１８又は支持体２７の好適な材料には、金属ホイル（特にアルミニウム）、ポリエステル、ポリイミド、及びガラス強化支持体が挙げられる。１つの特に好ましい支持体２０はアルミニウムである。そのような支持体は、好ましくは厚さが０．００２〜０．００５インチ（０．０５〜０．１３ｍｍ）であり、幅は撚り複合体ケーブル１０の直径に基づいて選択される。例えば、２層の撚り複合体ワイヤを有し（例えば４Ａに示すもの）、直径約０．５インチ（１．３ｃｍ）を有する、撚られた複合体コアケーブル１０については、幅１．０インチ（２．５ｃｍ）を有するアルミニウムテープが好ましい。
【００８２】
現在好ましい市販のテープには、次の金属ホイルテープが挙げられる（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）：テープ４３８、厚さ０．００５インチ（０．１３ｍｍ）アルミ支持体、アクリル接着剤付き、合計テープ厚さ０．００７２インチ（０．１８ｍｍ）；テープ４３１、厚さ０．００１９インチ（０．０５ｍｍ）アルミニウム支持体、アクリル接着剤付き、合計テープ厚さ０．００３１インチ（０．０８ｍｍ）；及びテープ４３３、厚さ０．００２インチ（０．０５ｍｍ）アルミニウム支持体、シリコーン接着剤付き、合計テープ厚さ０．００３６インチ（０．０９ｍｍ）。好適な金属ホイル／ガラスクロステープは、実施例に記述されているように、テープ３６３（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）である。好適なポリエステル支持体テープには、厚さ０．００１インチ（０．０３ｍｍ）のポリエステル支持体、シリコーン系接着剤、及び合計テープ厚さ０．００１８インチ（０．０３ｍｍ）の、ポリエステルテープ８４０２（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）が挙げられる。
【００８３】
図４Ｃは、テープ１８が接着剤のない支持体２７を含む、図４Ａの撚られたケーブルの端面図である。テープ１８が接着剤なしの支持体２７であるとき、支持体２７の好適な材料には、接着剤付きの使用において上述したもののうち任意のものが含まれ、好適な支持体は、厚さが０．００２〜０．００５インチ（０．０５〜０．１３ｍｍ）、幅１．０インチ（２．５４ｃｍ）を有するアルミニウム支持体である。
【００８４】
接着剤３２の有無を問わず、テープ１８を保持手段として使用する場合、テープは、当該技術分野において既知であるような従来型のテープ巻き装置で、撚りケーブルに適用することができる。好適なテープ巻き装置には、例えばモデル番号ＣＴ−３００同心テーピングヘッドなどの、Ｗａｔｓｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｅ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）から入手可能なものが挙げられる。テープ上巻きステーションは一般に、ケーブル撚り装置の出口に配置され、ケーブル１０が巻き取りスプール上に巻かれる前に、螺旋状に撚られた複合体ワイヤに適用される。テープ１８は、弾性変形された複合体ワイヤの撚り配置を保持できるよう選択される。
【００８５】
図４Ｄは、複合体ワイヤ（２、４、６）をその撚り配置に保持するよう、図２Ａの撚り複合体コアケーブル１０に適用される結合剤３４の形体での保持手段を用いた、撚り複合体ケーブル１０’’’の別の代表的な実施形態を図示する。好適な結合剤３４には、６〜２０個の炭素原子を含むモノマーと、米国特許第５，１１２，８８２号（Ｂａｂｕら）に記述されているような光架橋剤と、から誘導された、１つ以上のポリ（α−オレフィン）ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、及びテトラポリマーが挙げられる。これらの材料の放射線硬化は、剥離及び剪断接着特性の有利なバランスを有する接着フィルムを提供する。
【００８６】
別の方法としては、結合剤３４は熱硬化性材料を含み得、これにはエポキシが含まれるがこれに限定されない。いくつかの結合剤について、上述のように、ワイヤがケーブル化装置から出る際に、撚り複合体コアケーブル１０上に結合剤３４を押し出すか又は別の方法でコーティングすることが好ましい。別の方法としては、結合剤３４は、転写テープとして供給される接着剤の形態で適用することができる。この場合、結合剤３４は転写又は剥離シート（図示なし）に適用される。この剥離シートで、撚り複合体コアケーブル１０の複合体ワイヤの周囲が包まれる。次に支持体を除去すると、接着剤層が結合剤３４として残る。更なる実施形態において、接着剤３２又は結合剤３４は所望により、それぞれ個々の複合体ワイヤ周囲に、又は、複合体ワイヤと非複合体ワイヤの任意の好適な層の間に適用されることが望ましい場合がある。
【００８７】
更に、図５によって図示されている特定の実施形態では、撚り複合体ケーブル１０’’は、複数の第１延性ワイヤ２８と、図４Ｃによって図示される、テープが巻き付けられた複合体コアケーブル１０’’’の周囲に撚られた複数の第２延性ワイヤ２８’’と、複数の第１延性ワイヤ２８の周囲に撚られた複数の第２延性ワイヤ２８’と、を含む。テープ１８は、図２Ａに示される複合体コアの周囲に支持体２７を巻きつけることによって形成され、これは、中心長手方向軸を画定する単一複合体ワイヤ２と、第１撚り方向において単一の複合体ワイヤ２の周囲に撚られ得る複数の第１複合体ワイヤ４を含む第１層と、第１撚り方向で複数の第１複合体ワイヤ４の周囲に撚ら得る、複数の第２複合体ワイヤ６を含む第２層と、を含む。
【００８８】
１つの本好適実施形態において、保持手段は、撚り複合体コアケーブル１０’’’の合計直径に著しい増加をもたらさない。好ましくは、保持手段を含む撚り複合体ケーブルの外径は、保持手段を除外した複数の撚り複合体ワイヤ（２、４、６、８等）の外径の１１０％以下であり、より好ましくは１０５％以下であり、最も好ましくは１０２％以下である。
【００８９】
複合体ワイヤには、従来型のケーブル化装置で撚られているときに、顕著な量の弾性曲げ変形が行われることが認識されよう。ワイヤの螺旋構成を保持するための保持手段が存在しない場合、この顕著な弾性曲げ変形によって、ワイヤの撚りをほどく、又は曲げ形状を元に戻すような作用が生じ得る。よって、いくつかの実施形態において、保持手段は、複数の撚り複合体ワイヤ（図２Ａの２、４、６）の顕著な弾性曲げ変形を保持するよう選択される。
【００９０】
更に、撚り複合体ケーブル１０’’（又は１０’、１０’’’等）の目的用途によっては、特定の保持手段がその用途に、より好適であることが示唆され得る。例えば、撚り複合体ケーブル１０’’が水中複合体テザー又は供給ケーブルにおいて送電に使用される場合は、この用途で曝され得る温度、深度、及びその他の条件で、この送電が悪影響を受けないように、結合剤２４、又は接着剤２２を使用しないテープ１８のいずれかを選択すべきである。接着テープ１８が保持手段として使用されるとき、接着剤３２と支持体２７との両方が、この目的用途に好適となるよう選択されるべきである。
【００９１】
特定の代表的な実施形態において、撚り複合体ワイヤ（例えば図２Ａの２、４、６）はそれぞれ、後に詳しく述べるように、マトリックス内に複数の連続繊維を含む。ワイヤは複合体であるため、延性金属ワイヤでは可能であるようなケーブル化又は撚り操作中の可塑性変形を一般に受け入れない。例えば、延性ワイヤを含む先行技術の構成において、従来のケーブル化プロセスは、複合体ワイヤを螺旋形状に恒久的かつ可塑的に変形させるよう実行することができる。本開示は、従来の非複合体ワイヤに比べ、優れた望ましい特性を提供できる、複合体ワイヤの使用を可能にする。この保持手段により、この撚り複合体ケーブルを後続の最終物品に、例えば水中複合体テザー又は供給ケーブルに組み込まれるときに、便利に取り扱うことが可能になる。
【００９２】
図６Ａ〜６Ｃに図示される追加の態様では、本開示は、コアケーブル（１１、１１’、１１’’）（例えば、導電性コアケーブル、光ファイバーケーブル、構造的要素、及び／又は流体運搬要素若しくはチューブ）と、径方向の断面で見たときに、コアケーブルの中心長手方向軸の周囲に画定される少なくとも１つの円筒状の層（例えば、図６Ａ〜６Ｂに関してそれぞれ２２’’、２２’’’、２２’’’’）においてコア要素（図６Ａ〜６Ｂに関してそれぞれ１１、１１’、１１’’）の周囲に配置される複数の要素１２と、導電性コアケーブル（１１、１１’、１１’’）の中心長手方向軸の周囲に、少なくとも１つの円筒状の層（例えば、図６Ａの２４’’’；図６Ｂ〜６Ｃの２４）において複数の要素１２を包囲する複数の複合体ワイヤ（これは１つ以上の複合体ケーブル１０の形体であってもよい）と、シース２６であって、これは複数の複合体ワイヤを包囲する絶縁性シースであってもよい、シース２６と、を含む、水中複合体ケーブル３０を提供する。各要素１２は好ましくは、流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素からなる群から選択される。
【００９３】
いくつかの代表的な実施形態では、シース２６は望ましい特徴を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、シース２６は絶縁性であってもよい（すなわち、電気的に絶縁性であり及び／又は熱的若しくは音響的に絶縁性）。特定の代表的な実施形態では、シース２６は、下層のコアケーブル（１１、１１’、１１’’）、複数の要素１２、及び任意の複数の導電性非複合体ケーブル１４に対する保護機能を提供する。保護機能は、例えば、改善された耐穿刺性、改善された耐食性、高温若しくは低温に対する改善された耐性、改善された摩擦抵抗等であってもよい。
【００９４】
好ましくは、シース２６は、熱可塑性高分子材料、より好ましくは、高密度ポリオレフィン（例えば、高密度ポリエチレン）、中密度ポリオレフィン（例えば、中密度ポリエチレン）、及び／又は熱可塑性フルオロポリマーを含む。好適なフルオロポリマーには、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレンポリマー（ＴＦＶ）が挙げられる。特に好適なフルオロポリマーは、商標ＤＹＮＥＯＮ  ＴＨＶ  ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、ＤＹＮＥＯＮ  ＥＴＦＥ  ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、ＤＹＮＥＯＮ  ＦＥＰ  ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、ＤＹＮＥＯＮ  ＰＦＡ  ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳ、及びＤＹＮＥＯＮ  ＰＶＤＦ  ＦＬＵＯＲＯＰＬＡＳＴＩＣＳで販売されているものである（全て３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）。
【００９５】
いくつかの代表的な実施形態では、シース２６は、外装要素を更に含み、これは好ましくは強度要素としても機能する。図６Ａ〜６Ｂに示される他の代表的な本好適実施形態では、外装及び／又は強度要素３９は、コアケーブルを包囲し、円筒状の層３８に配置されている複数のワイヤ３７を含む（図６Ａ〜６Ｂ）。好ましくは、ワイヤ３７は、金属（例えば鋼）ワイヤ、金属マトリックス複合体ワイヤ、ポリマーマトリックス複合体ワイヤ、及びこれらの組み合わせから選択される。
【００９６】
図６Ａ〜６Ｂに示されるいくつかの代表的な実施形態では、水中複合体ケーブル３０は、外装、すなわち強化層（例えば３２、３６）を更に含み得る。特定の代表的な実施形態では、外装層は、少なくともコアケーブル（１１、１１’’）を包囲する１つ以上の円筒状の層（例えば３２、３６）を含む。図６Ａ〜６Ｂに示されるいつかの代表的な実施形態では、外装、すなわち強化層（３２、３６）は水中複合体ケーブル３０内に半径方向に形成されるテープ又は布地層（例えば、３２、３６）の形体をとってもよく、好ましくは、少なくともコアケーブル（１１、１１’’）及び複数の複合体ワイヤ、並びにより好ましくは、図６Ａ〜６Ｂに図示されるように、要素１２及び任意の導電性非複合体ケーブル１４を包囲するか、又はこれらの周囲に巻き付けられる、複数の繊維を含む。好ましくは、繊維はポリ（アラミド）繊維、セラミック繊維、ホウ素繊維、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維、及びこれらの組み合わせから選択される。
【００９７】
特定の実施形態では、外装、すなわち強化層（３２、３６）及び／又はシース２６は、導電性複合体若しくは非複合体ケーブルの絶縁性要素として機能し得る。かかる実施形態では、外装、すなわち強化層（３２、３６）及び／又はシース２６は、好ましくは、上記のとおり絶縁性材料、より好ましくは絶縁性高分子材料を含む。
【００９８】
図６Ａ〜６Ｃによって図示される特定の代表的な実施形態では、コア（１１、１１’、１１’’）を含む撚り複合体ケーブル及び／又は導電性非複合体ケーブルは、少なくとも１つの、好ましくは複数の延性金属ワイヤを含む。追加の代表的な実施形態では、複数の金属ワイヤのそれぞれは、径方向の断面で見たときに、円形、楕円形、台形、Ｓ字形、及びＺ字形からなる群から選択される断面形状を有する。特定の代表的な現好適実施形態では、複数の金属ワイヤの少なくとも一部分は、流体を移送するのに有用な中空ワイヤ又はチューブを含んでもよい。
【００９９】
いくつかの具体的な代表的実施形態では、複数の金属ワイヤは、鉄、鋼、ジルコニウム、銅、スズ、カドミウム、アルミニウム、マンガン、亜鉛、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、バナジウム、これら相互の合金、他の金属とのこれらの合金、シリコンとのこれらの合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、少なくとも１つの金属を含む。
【０１００】
いくつかの具体的な追加の代表的実施形態では、水中電力ケーブル３０内の複合体ケーブル１０内の複合体ケーブル１０の少なくとも１つは、径方向の断面で見たときに、少なくとも１つの複合体ケーブルの中心長手方向軸を中心に撚られた複合体ワイヤの複数の円筒状の層を含む、撚り複合体ケーブルである。特定の代表的実施形態では、少なくとも１つの撚り複合体ケーブルは螺旋状に撚られている。特定の具体的な代表的実施形態では、各円筒状の層は、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り方向と同じ撚り方向で撚られている。特定の本好適実施形態では、それぞれ隣接する円筒状の層の撚り角度間の相対的な差は、３°以下である。
【０１０１】
追加の代表的な実施形態では、複数の導電性非複合体ケーブル１４は、伝導体及び／又は耐荷重性軸受要素であってもよく、１つ以上の円筒状の層に含まれ得る。更に、本開示の水中複合体ケーブル３０の任意の実施形態において、複数の要素１２、及び任意の複数の導電性非複合体ケーブル１４は、水中複合体ケーブル３０の中心長手方向軸を中心に撚られた様々な放射状の層を形成し得るということが理解されるであろう（図６Ａ〜６Ｃを参照）。好ましくは、それぞれ撚られた放射状の層はケーブルの中心長手方向軸を中心に螺旋状に撚られている。
【０１０２】
更なる代表的な実施形態では、複合体ワイヤは、円形、楕円形、及び台形からなる群から選択される断面形状を有する。いくつかの代表的な実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、繊維強化複合体ワイヤである。特定の代表的な実施形態では、繊維強化複合体ワイヤのうち少なくとも１つは、繊維トウ又は単繊維のうちの１つで強化される。他の代表的実施形態では、複合体ワイヤのそれぞれは、金属マトリックス複合体ワイヤ及び高分子複合体ワイヤからなる群から選択される。更なる代表的な実施形態において、複合体ワイヤのいくつかは、金属マトリックス複合体ワイヤ及びポリマーマトリックス複合体ワイヤであるように選択される。特定の他の代表的な実施形態では、高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、又はこれらの組み合わせを含む。
【０１０３】
いくつかの代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、炭素、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、ポリ（アラミド）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）、又はこれらの組み合わせを含む。特定の代表的な実施形態では、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエチルエチルケトン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される（コ）ポリマーを含む。
【０１０４】
他の代表的な実施形態では、金属マトリックス複合体ワイヤは、金属マトリックス内に少なくとも１つの連続繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態では、少なくとも１つの連続繊維は、セラミック、ガラス、カーボンナノチューブ、炭素、炭化ケイ素、ホウ素、鉄、鋼、鉄合金、タングステン、チタン、形状記憶合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。特定の代表的な実施形態では、金属マトリックスは、アルミニウム、亜鉛、スズ、マグネシウム、これらの合金、又はこれらの組み合わせを含む。特定の本好適実施形態では、金属マトリックスはアルミニウムを含み、少なくとも１つの連続繊維はセラミック繊維を含む。好適なセラミック繊維は、商標ＮＥＸＴＥＬセラミック繊維（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ．ＭＮ））として入手可能であり、例えばＮＥＸＴＥＬ  ３１２セラミック繊維を含む。いくつかの特定の本好適実施形態では、セラミック繊維は多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。
【０１０５】
更なる代表的実施形態では、絶縁シースは、水中複合体ケーブルの外側表面を形成する。いくつかの代表的実施形態では、絶縁シースは、セラミック、ガラス、（コ）ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。
【０１０６】
本開示は任意の好適な複合体ワイヤと共に実施することができるが、特定の代表的な実施形態において、複合体ワイヤのそれぞれが、マトリックス中に少なくとも１つの連続繊維トウ、又は連続単繊維を含む、繊維強化複合体ワイヤとなるよう選択される。
【０１０７】
複合体ワイヤの好ましい実施形態は、マトリックス中に複数の連続繊維を含む。本好適繊維は、多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３を含む。これらの、複合体ワイヤの好ましい実施形態は、好ましくは、０．４％以上の破壊引張り歪み、より好ましくは０．７％以上の破壊引張り歪みを有する。いくつかの実施形態において、金属マトリックス複合体コア内の繊維の数の８５％以上（実施形態によっては、９０％以上、又は更には９５％以上）が連続している。
【０１０８】
本開示に使用し得る他の複合体ワイヤには、ガラス／エポキシワイヤ、炭化ケイ素／アルミニウム複合体ワイヤ、炭素／アルミニウム複合体ワイヤ、炭素／エポキシ複合体ワイヤ、炭素／ポリエチルエチルケトン（ＰＥＥＫ）ワイヤ、炭素／（コ）ポリマーワイヤ、及びこれら複合体ワイヤの組み合わせが挙げられる。
【０１０９】
好適なガラス繊維の例には、当該技術分野において既知であるように、Ａ−Ｇｌａｓｓ、Ｂ−Ｇｌａｓｓ、Ｃ−Ｇｌａｓｓ、Ｄ−Ｇｌａｓｓ、Ｓ−Ｇｌａｓｓ、ＡＲ−Ｇｌａｓｓ、Ｒ−Ｇｌａｓｓ、グラスファイバー及びパラグラスが挙げられる。他のガラス繊維も使用することができるが、このリストは限定的ではなく、例えばＣｏｒｎｉｎｇ  Ｇｌａｓｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹ）から市販されている様々な種類のガラス繊維が存在する。
【０１１０】
いくつかの代表的な実施形態において、連続ガラス繊維が好ましい場合がある。典型的には、連続ガラス繊維は、約３μｍ〜約１９μｍの範囲の平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態において、ガラス繊維は、少なくとも３ＧＰａ、４ＧＰａ、及び／又は更には少なくとも５ＧＰａの平均引張り強度を有する。いくつかの実施形態において、ガラス繊維は、約６０ＧＰａ〜９５ＧＰａ、又は約６０ＧＰａ〜約９０ＧＰａの範囲の弾性率を有する。
【０１１１】
好適なセラミック繊維の例には、金属酸化物（例えばアルミナ）繊維、窒化ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、及びこれらの繊維の任意の組み合わせが挙げられる。典型的に、セラミック酸化物繊維は、結晶性セラミック、及び／又は結晶性セラミックとガラスとの混合物（すなわち、繊維は結晶性セラミックとガラス相の両方を含み得る）である。典型的には、そのような繊維は、５０ｍ以上の桁の長さを有し、キロメートル又はそれ以上の桁の長さを有することさえできる。典型的には、連続セラミック繊維は、約５μｍ〜約５０μｍ、約５μｍ〜約２５μｍ、約８μｍ〜約２５μｍ、又は更に約８μｍ〜約２０μｍの、範囲の平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、１．４ＧＰａ以上、１．７ＧＰａ以上、２．１ＧＰａ以上、又は更には２．８ＧＰａの平均引張り強度を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、７０ＧＰａを超え約１０００ＧＰａ以下、又は更には４２０ＧＰａ以下の弾性率を有する。
【０１１２】
好適な単繊維セラミック繊維の例には、炭化ケイ素繊維が挙げられる。典型的に、炭化ケイ素単繊維は、結晶性セラミック、及び／又は結晶性セラミックとガラスとの混合物（すなわち、繊維は結晶性セラミックとガラス相の両方を含み得る）である。典型的には、そのような繊維は、５０ｍ以上の桁の長さを有し、キロメートル又はそれ以上の桁の長さを有することさえできる。典型的には、連続炭化ケイ素単繊維は、約１００μｍ〜約２５０μｍの範囲の平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、２．８ＧＰａ以上、３．５ＧＰａ以上、４．２ＧＰａ以上、及び／又は更には６ＧＰａの平均引張り強度を有する。いくつかの実施形態において、この結晶性セラミック繊維は、２５０ＧＰａを超え約５００ＧＰａ以下、又は更には４３０ＧＰａ以下の弾性率を有する。
【０１１３】
好適なアルミナ繊維は、例えば、米国特許第４，９５４，４６２号（Ｗｏｏｄら）及び同第５，１８５，２９９号（Ｗｏｏｄら）に記載されている。いくつかの実施形態では、アルミナ繊維は多結晶性アルファアルミナ繊維であり、理論上の酸化物系で、アルミナ繊維の総重量を基準として、９９重量％を超えるＡｌ２Ｏ３及び０．２〜０．５重量％のＳｉＯ２を含む。別の態様では、いくつかの望ましい多結晶性アルファアルミナ繊維は、平均粒径１マイクロメートル未満（又は、いくつかの実施形態においては、更には０．５マイクロメートル未満）のアルファアルミナを含む。別の様態では、いくつかの実施形態において、多結晶性アルファアルミナ繊維の平均引張り強度は、１．６ＧＰａ以上（いくつかの実施形態では、２．１ＧＰａ以上、又は更には２．８ＧＰａ以上）である。代表的なアルファアルミナ繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ  ６１０」（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として市販されている。
【０１１４】
好適なアルミノシリケート繊維は、例えば、米国特許第４，０４７，９６５号（Ｋａｒｓｔら）に記述されている。代表的なアルミノシリケート繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ  ４４０」、「ＮＥＸＴＥＬ  ５５０」、及び「ＮＥＸＴＥＬ  ７２０」（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として販売されている。アルミノボロシリケート繊維は、例えば、米国特許第３，７９５，５２４号（Ｓｏｗｍａｎ）に記述されている。代表的なアルミノボロシリケート繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ  ３１２」（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として販売されている。窒化ホウ素繊維は、例えば、米国特許第３，４２９，７２２号（Ｅｃｏｎｏｍｙ）及び同第５，７８０，１５４号（Ｏｋａｎｏら）に記述されている。更に、代表的な炭化ケイ素繊維は、例えば、ＣＯＩ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ（Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ）から５００繊維のトウの商品名「ＮＩＣＡＬＯＮ」が、日本の宇部興産（Ｕｂｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）から商品名「ＴＹＲＡＮＮＯ」が、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）から商品名「ＳＹＬＲＡＭＩＣ」が、市販されている。
【０１１５】
好適な炭素繊維には、例えばＰＡＮＥＸ（登録商標）及びＰＹＲＯＮ（登録商標）（ＺＯＬＴＥＫ（Ｂｒｉｄｇｅｔｏｎ，ＭＯ）から入手可能）、ＴＨＯＲＮＥＬ（ＣＹＴＥＣ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｐａｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手可能）、ＨＥＸＴＯＷ（ＨＥＸＣＥＬ，Ｉｎｃ．（Ｓｏｕｔｈｂｕｒｙ，ＣＴ）から入手可能）、及びＴＯＲＡＹＣＡ（東レ株式会社（ＴＯＲＡＹ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．）（日本・東京）から入手可能）など市販されている炭素繊維が挙げられる。そのような炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）前駆体から誘導され得る。その他の好適な炭素繊維には、当該技術分野において既知のように、ＰＡＮ−ＩＭ、ＰＡＮ−ＨＭ、ＰＡＮ  ＵＨＭ、ＰＩＴＣＨ又はレーヨン副産物が挙げられる。
【０１１６】
追加の好適な市販されている繊維には、ＡＬＴＥＸ（住友化学株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（日本・大阪）から入手可能）、ＡＬＣＥＮ（株式会社ニチビ（Ｎｉｔｉｖｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．）（日本・東京）から入手可能）が挙げられる。
【０１１７】
好適な繊維には更に、形状記憶合金（マルテンサイト形質転換を起こす金属合金で、形質転換温度より下の温度で双晶化メカニズムにより変形可能となり、形質転換温度より上に加熱されて双晶組織が元の相に戻ると、このような変形が元に戻り得る）が挙げられる。市販されている形状記憶合金繊維があり、例えばＪｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｅｓｔ  Ｗｈｉｔｅｌａｎｄ，ＰＡ）から入手可能である。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、セラミック繊維がトウ内にある。トウは、繊維分野で既知であり、複数の（個別の）繊維（典型的には１００本以上、より典型的には４００本以上の繊維）がロービング様形状に集まったものを指す。いくつかの実施形態において、トウは、トウ当たり７８０本以上の個別繊維を含み、場合によっては、トウ当たり２６００本以上の個別繊維、又は別の場合では、トウ当たり５２００本以上の個別繊維を含む。セラミック繊維のトウは一般に、３００ｍ、５００ｍ、７５０ｍ、１０００ｍ、１５００ｍ、２５００ｍ、５０００ｍ、７５００ｍ及びそれ以上を含む、様々な長さで入手可能である。繊維は、円形又は楕円形である断面形状を有し得る。
【０１１９】
市販されている繊維は典型的に、潤滑性をもたらし、取り扱い中に繊維ストランドを保護するために、製造中に繊維に添加される有機糊剤を典型的に含み得る。糊剤は、例えば、繊維から離れた糊剤を溶解又は燃焼させることによって除去することができる。典型的には、金属マトリックス複合体ワイヤを形成する前に、糊剤を除去することが望ましい。繊維はまた、例えば繊維の湿潤性を強化するために使用されているコーティングを有していることがあり、これが繊維と溶融金属マトリックス材料との間の反応を低下又は阻害する。このようなコーティング、及びこのようなコーティングを提供するための技法は、繊維及び複合体の分野で既知である。
【０１２０】
更なる代表的な実施形態において、複合体ワイヤはそれぞれ、金属マトリックス複合体ワイヤと高分子複合体ワイヤから選択される。好適な複合体ワイヤは、例えば、米国特許第６，１８０，２３２号、同第６，２４５，４２５号、同第６，３２９，０５６号、同第６，３３６，４９５号、同第６，３４４，２７０号、同第６，４４７，９２７号、同第６，４６０，５９７号、同第６，５４４，６４５号、同第６，５５９，３８５号、同第６，７２３，４５１号、及び同第７，０９３，４１６号に開示されている。
【０１２１】
１つの本好適繊維強化金属マトリックス複合体ワイヤは、セラミック繊維強化アルミニウムマトリックス複合体ワイヤである。セラミック繊維強化アルミニウムマトリックス複合体ワイヤは、好ましくは、ほぼ純粋な元素アルミニウム、又は純粋なアルミニウムと最高約２重量％（マトリックスの合計重量に対して）の銅との合金のいずれかのマトリックス内に封入された、多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３の連続繊維を含む。好ましい繊維は、寸法が約１００ｎｍ未満の等軸晶グレインを含み、繊維直径が約１〜５０μｍの範囲である。約５〜２５μｍの範囲の繊維直径が好ましく、約５〜１５μｍの範囲の繊維直径が最も好ましい。
【０１２２】
本開示の好ましい繊維強化複合体ワイヤは、１立方センチメートル当たり約３．９０〜３．９５グラムの繊維密度を有する。好ましい繊維の中には、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）に付与された米国特許第４，９５４，４６２号（Ｗｏｏｄら）に記述されているものがある。好ましい繊維は、商品名「ＮＥＸＴＥＬ  ６１０」アルファアルミナ系繊維（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））として入手可能である。封入するマトリックスは、それ自体が繊維材料と化学的に顕著に反応しない（すなわち、繊維材料に対して化学的に比較的不活性である）ように選択され、これにより繊維外側に保護コーティングを施す必要がなくなる。
【０１２３】
複合体ワイヤで、特定の本好適実施形態において、ほぼ純粋な元素アルミニウム、又は元素アルミニウムと最高約２重量％（マトリックスの合計重量に対して）の銅との合金のいずれかを含むマトリックスの使用は、好結果のワイヤを生み出すことが示されている。本明細書において用語「ほぼ純粋な元素アルミニウム」、「純粋なアルミニウム」及び「元素アルミニウム」は互換可能な用語であり、約０．０５重量％未満の不純物を含むアルミニウムを意味するためのものである。
【０１２４】
１つの現在好まれている実施形態において、複合体ワイヤは、ほぼ元素アルミニウムのマトリックス内に、約３０〜７０体積％（複合体ワイヤの合計体積に対して）の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維を含む。このマトリックスは、マトリックスの合計重量に対して、約０．０３重量％未満の鉄を含むことが現在好ましく、最も好ましくは、約０．０１重量％未満の鉄を含む。き約４０〜６０％の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維の繊維含有量が好ましい。約２０ＭＰａ未満の降伏強さを有するマトリックスと、約２．８ＧＰａ未満の長手方向引張り強度を有する繊維と、を有するマトリックスで形成された、そのような複合体ワイヤは、優れた強度特性を有することが見出されている。
【０１２５】
マトリックスはまた、元素アルミニウムと最高約２重量％（マトリックスの合計重量に対して）の銅との合金から形成され得る。ほぼ純粋な元素アルミニウムマトリックスが使用されている実施形態と同様、アルミニウム／銅合金マトリックスを有する複合体ワイヤは好ましくは、複合体の合計体積に対して約３０〜７０体積％の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維を含み、より好ましくは約４０〜６０体積％の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維を含む。加えて、このマトリックスは好ましくは、マトリックスの合計重量に対して、約０．０３重量％未満の鉄を含み、最も好ましくは、約０．０１重量％未満の鉄を含む。アルミニウム／銅マトリックスは好ましくは、約９０ＭＰａ未満の降伏強さを有し、多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維は約２．８ＧＰａ以上の長手方向引張り強度を有する。
【０１２６】
複合体ワイヤは、好ましくは、上述の、ほぼ純粋な元素アルミニウムマトリックス内に、又は元素アルミニウムと最高約２重量％の銅との合金から形成されたマトリックス内に、封入された、ほぼ連続の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維から形成される。そのようなワイヤは、一般に、ほぼ連続の多結晶性α−Ａｌ２Ｏ３繊維のスプールを、繊維トウに配置するプロセスによって製造され、溶融マトリックス材料の液浴内を通って引っ張られる。結果として得られたセグメントを次に固化させることにより、マトリックス内に封入された繊維が得られる。
【０１２７】
代表的な金属マトリックス材料は、アルミニウム（例えば高純度（例えば９９．９５％超）元素アルミニウム）、亜鉛、スズ、マグネシウム、及びこれらの合金（例えばアルミニウムと銅の合金）が挙げられる。通常、例えば繊維外面に保護コーティングを提供する必要性を排除するために、マトリックス材料が繊維と著しく化学反応しない（すなわち、繊維材料に関して比較的化学的に不活性である）ように、マトリックス材料が選択される。いくつかの実施形態において、マトリックス材料としては、望ましくは、アルミニウム及びその合金が挙げられる。
【０１２８】
いくつかの実施形態において、金属マトリックスは、９８重量パーセント以上のアルミニウム、９９重量パーセント以上のアルミニウム、９９．９重量パーセントを超えるアルミニウム、又は更には９９．９５重量パーセントを超えるアルミニウムを含む。アルミニウムと銅との代表的なアルミニウム合金は、９８重量パーセント以上のＡｌと最高２重量パーセントの銅を含む。いくつかの実施形態において、有用な合金は１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００及び／又は８０００シリーズのアルミニウム合金である（アルミニウム協会表記）。より高い純度の金属が、より高い引張り強度のワイヤを製造するのに望ましい傾向があるが、純度のより低い形態の金属も有用である。
【０１２９】
適切な金属が市販されている。例えば、アルミニウムは、Ａｌｃｏａ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）から、商品名「ＳＵＰＲＥ  ＰＵＲＥ  ＡＬＵＭＩＮＵＭ；９９．９９％Ａｌ」で入手可能である。アルミニウム合金（例えば、Ａｌ−２重量％の銅（０．０３重量％不純物））はＢｅｌｍｏｎｔ  Ｍｅｔａｌｓ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ）から得ることができる。亜鉛及びスズは、例えば、Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能である（「純亜鉛」；９９．９９９％の純度及び「純スズ」；９９．９５％の純度）。例えば、マグネシウムは、Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  Ｅｌｅｋｔｒｏｎ（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ，Ｅｎｇｌａｎｄ）から、商品名「ＰＵＲＥ」で入手可能である。マグネシウム合金（例えばＷＥ４３Ａ、ＥＺ３３Ａ、ＡＺ８１Ａ、及びＺＥ４１Ａ）は、例えばＴＩＭＥＴ（Ｄｅｎｖｅｒ，ＣＯ）から得ることができる。
【０１３０】
金属マトリックス複合体ワイヤは、典型的には、繊維及びマトリックス材料の合わせた総体積に対して、１５体積パーセント以上（実施形態によっては、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は更には５０体積パーセント以上）の繊維を含む。より典型的には、複合体コア及びワイヤは、繊維及びマトリックス材料の合わせた総体積に対して、４０〜７５（実施形態によっては４５〜７０）体積パーセントの範囲の繊維を含む。
【０１３１】
金属マトリックス複合体ワイヤは、当該技術分野において既知の手法を用いて作製できる。例えば、連続金属マトリックス浸潤プロセスで、連続する金属マトリックス複合体ワイヤを作製することができる。１つの好適なプロセスが、例えば、米国特許第６，４８５，７９６号（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒら）に記載されている。当該技術分野において既知の引抜成形プロセスによって、ポリマー及び繊維を含むワイヤが作製され得る。
【０１３２】
追加の代表的な実施形態において、複合体ワイヤは高分子複合体ワイヤを含むよう選択される。高分子複合体ワイヤは、ポリマーマトリックス内に少なくとも１本の連続繊維を含む。いくつかの代表的な実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、金属、炭素、セラミック、ガラス、及びこれらの組み合わせを含む。特定の本好適実施形態において、少なくとも１本の連続繊維は、チタン、タングステン、ホウ素、形状記憶合金、カーボンナノチューブ、グラファイト、炭化ケイ素、ホウ素、ポリ（アラミド）、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）３、及びこれらの組み合わせを含む。追加の本好適実施形態において、ポリマーマトリックスは、エポキシ、エステル、ビニルエステル、ポリイミド、ポリエステル、シアン酸エステル、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、及びこれらの組み合わせから選択される（コ）ポリマーを含む。
【０１３３】
現在開示されているいずれかの実施形態において、複合体ケーブルにおいて１つ以上の複合体ワイヤは、金属被覆複合体ワイヤであるように有利に選択されてもよい。特定の代表的な実施形態では、複合体ワイヤの全ては、金属被覆体により包囲され、すなわち、延性金属又は延性金属合金（例えば銅若しくは銅合金）の層は、複合体ケーブルにおいて各複合体ワイヤを包囲する。いくつかの代表的な実施形態では、それぞれ個々の複合体ワイヤは、金属被覆が、複合体ワイヤの全体の外面に実質的に接触するように、金属被覆によって個々に包囲される。好適な金属被覆複合体ワイヤは、例えば米国特許第７，１３１，３０８号に開示されている。
【０１３４】
本開示の特定の実施形態に従って複合体コアの周囲に撚る複合コア（例えば送電ケーブル）を提供するための延性金属ワイヤは、当該技術分野において既知である。好ましい延性金属には、鉄、鋼、ジルコニウム、銅、スズ、カドミウム、アルミニウム、マンガン、及び亜鉛、並びに他の金属及び／又はケイ素との合金、及び同様物が挙げられる。銅ワイヤは、例えば、Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）から市販されている。アルミニウムワイヤは、例えば、Ｎｅｘａｎｓ（Ｗｅｙｂｕｒｎ，Ｃａｎａｄａ）から商品名「１３５０−Ｈ１９アルミニウム」又はＳｏｕｔｈｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）から「１３５０−Ｈ０アルミニウム」として市販されている。
【０１３５】
典型的には、銅ワイヤは、約２０℃〜約８００℃の温度範囲以上で、約１２ｐｐｍ／℃〜約１８ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。銅合金（例えば、Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ）から市販されているＣｕ−Ｓｉ−Ｘ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｘ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｘ、Ｃｕ−Ｃｄ（式中、Ｘ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、及び／又はＳｉ）などの銅ブロンズ、例えば、ＯＭＧ  Ａｍｅｒｉｃａｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ  Ｐａｒｋ，ＮＣ）から商品名「ＧＬＩＤＣＯＰ」として入手可能な酸化物分散強化銅）のワイヤ。いくつかの実施形態において、銅合金ワイヤは、約２０℃〜約８００℃の温度範囲以上で、約１０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。ワイヤは、どのような種類の形状（例えば、円形、楕円形、及び台形）であってもよい。
【０１３６】
典型的には、アルミニウムワイヤは、約２０℃〜約５００℃の温度範囲以上で、約２０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。いくつかの実施形態では、アルミニウムワイヤ（例えば、「１３５０−Ｈ１９アルミニウム」）は、１３８ＭＰａ（２０ｋｓｉ）以上、１５８ＭＰａ（２３ｋｓｉ）以上、１７２ＭＰａ（２５ｋｓｉ）以上、１８６ＭＰａ（２７ｋｓｉ）以上、又は更には２００ＭＰａ（２９ｋｓｉ）以上の引張り破壊強度を有する。いくつかの実施形態では、アルミニウムワイヤ（例えば、「１３５０−Ｈ０アルミニウム」）は、４１ＭＰａ（６ｋｓｉ）超〜９７ＭＰａ（１４ｋｓｉ）以下、又は更には８３ＭＰａ（１２ｋｓｉ）以下の引張り破壊強度を有する。
【０１３７】
アルミニウム合金ワイヤは市販されており、例えば、商品名「ＺＴＡＬ」、「ＸＴＡＬ」及び「ＫＴＡＬ」（住友電気工業株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）（日本・大阪））、又は、「６２０１」（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃａｒｒｏｌｔｏｎ，ＧＡ））で入手可能なアルミニウム−ジルコニウム合金ワイヤがある。いくつかの実施形態において、アルミニウム合金ワイヤは、約２０℃〜約５００℃の温度範囲以上で、約２０ｐｐｍ／℃〜約２５ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有する。
【０１３８】
水中複合体ケーブル内の複合体ワイヤの重量パーセントは、水中ケーブルの設計及びその意図された使用の条件に依存する。
【０１３９】
撚り複合体ケーブルが、水中複合体ケーブル内の構成要素として使用される大半の用途では、撚りケーブルは、複数の複合体ケーブルの周囲に電力導体層を有さないことが好ましい。特定の本好適実施形態では、水中複合体ケーブルは、少なくとも０．５％の破壊限度までの歪みを呈する。
【０１４０】
本開示は好ましくは、非常に長い水中複合体ケーブルを提供するように実施される。また、撚り複合体ケーブル１０自体の中の複合体ワイヤは、撚りケーブルの長さにわたって連続であることが好ましい。１つの好ましい実施形態において、複合体ワイヤは実質的に連続であり、長さは少なくとも１５０メートルである。より好ましくは、複合体ワイヤは撚り複合体ケーブル１０において、連続で、かつ長さは２５０メートル以上であり、より好ましくは５００メートル以上であり、更により好ましくは７５０メートル以上であり、最も好ましくは１０００メートル以上である。
【０１４１】
他の態様では、本開示は、（ａ）非複合体の導電性コアケーブルを提供する工程と、（ｂ）このコアケーブルの周囲に複数の複合体ケーブルを配置する工程であって、この複合体ケーブルは複数の複合体ワイヤを含む、工程と、（ｃ）複数の複合体ケーブルをシースで、好ましくは絶縁シースで包囲する工程と、を含む、上記の水中複合体ケーブルを作製する方法を提供する。
【０１４２】
更に他の態様では、本開示は、（ａ）導電性コアケーブルを提供する工程と、（ｂ）径方向の断面で見たときに、コアケーブルの中心長手方向軸を中心に画定される少なくとも１つの円筒状の層において、コアケーブルの周囲に複数の要素を配置する工程であって、各要素は、流体移送要素、送電要素、電気信号伝送要素、光伝達要素、重し要素、浮力要素、充填剤要素、又は外装要素からなる群から選択される、工程と、（ｃ）この複数の要素を、コアケーブルの中心長手方向軸を中心に少なくとも１つの円筒状の層に配置された複数の複合体ワイヤで包囲する工程と、（ｄ）複数の複合体ワイヤを絶縁シースで包囲する工程と、を含む、上記の水中複合体ケーブルを作製する方法を提供する。
【０１４３】
１つの追加的態様において、本開示は、上述の撚り複合体ケーブルの製造方法を提供し、この方法は、中心長手方向軸を画定する単一ワイヤの周囲に、複数の第１複合体ワイヤを撚る工程であって、複数の第１複合体ワイヤを撚る工程が中心長手方向軸に対して画定される第１撚り角度で第１撚り方向に実行され、複数の第１複合体ワイヤが第１撚り長さを有する、工程と、複数の第１複合体ワイヤの回りに、複数の第２複合体ワイヤを撚る工程であって、複数の第２複合体ワイヤを撚る工程が中心長手方向軸に対して画定される第２撚り角度で第１撚り方向に実行され、複数の第２複合体ワイヤが第２撚り長さを有する、工程と、を含み、更に第１撚り角度と第２撚り角度との相対的な差が、４°以下である。１つの本好適実施形態において、この方法は更に、複合体ワイヤの回りを複数の延性ワイヤで撚っている工程を含む。
【０１４４】
複合体ワイヤは、任意の好適なケーブル撚り装置（例えばＣｏｒｔｉｎｏｖｉｓ，Ｓｐａ（Ｂｅｒｇａｍｏ，Ｉｔａｌｙ）、及びＷａｔｓｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手可能なプラネタリーケーブルストランダーなど）で、当該技術分野において既知であるように、撚られ、又は螺旋状に巻かれ得る。いくつかの実施形態において、当該技術分野において既知であるように、剛性のストランダーを採用すると有利であり得る。
【０１４５】
任意の好適な寸法の複合体ワイヤを使用することができるが、多くの実施形態及び多くの用途について、この複合体ワイヤは、１ｍｍ〜４ｍｍの直径を有することが好ましいが、これより大きい直径又は小さい直径の複合体ワイヤを使用することもできる。
【０１４６】
１つの好ましい実施形態において、撚り複合体ケーブルには、１０〜１５０の撚り係数を有するような撚り方向で螺旋状に撚られる複数の複合体ワイヤが含まれる。撚りケーブルの「撚り係数」は、単一ワイヤが螺旋に沿って１回転するときの撚りケーブルの長さを、そのストランドを含む層の公称外径で割ることによって算出される。
【０１４７】
ケーブル撚りプロセスの間、その中心ワイヤ、又はその周囲に巻かれる１つ以上の追加層を有する未完成の中間撚り複合体ケーブルは、様々なキャリッジの中央を通過して引っ張られ、各キャリッジでその撚りケーブルに１層が追加される。１層として追加される個々のワイヤは、モーター駆動キャリッジによってケーブルの中心軸を中心に回転されている間、それぞれのボビンから同時に引っ張られる。これは、望ましい各層について順に行われる。その結果、螺旋状に撚られたコアとなる。所望により、結果として得られたこの撚り複合体コアに、上記のように例えばテープなどの保持手段を適用して、撚られたワイヤを一緒に保持するのに役立てることができる。
【０１４８】
全般に、本開示による撚り複合体ケーブルは、上述のように、単一ワイヤの回りに、同じ撚り方向で、複合体ワイヤを撚ることによって作製することができる。この単一ワイヤは、複合体ワイヤ又は延性ワイヤを含み得る。少なくとも二層の複合体ワイヤが、単一ワイヤコアを中心に複合体ワイヤを撚ることによって形成され、例えば、単一中心ワイヤの回りに少なくとも二層に形成された１９本又は３７本のワイヤである。
【０１４９】
いくつかの代表的な実施形態において、撚り複合体ケーブルは、１００メートル以上、２００メートル以上、３００メートル以上、４００メートル以上、５００メートル以上、１０００メートル以上、２０００メートル以上、３０００メートル以上、又は更には４５００メートル以上もの長さを有する撚り複合体ワイヤを含む。
【０１５０】
撚りケーブルの取り扱い性は、望ましい特性である。理論に拘束されるものではないが、製造中に、金属ワイヤには、降伏応力を超えるが最大応力又は破壊応力よりは下の応力（曲げ応力など）がかかるため、ケーブルはその螺旋状に撚られた構成が保持される。この応力は、前の層又は中心ワイヤの比較的小さな半径の周囲にワイヤが螺旋状に巻かれるように、付加されるものである。追加の応力は、製造中にケーブルに対し放射方向の力及び剪断力が適用されるクロージングダイによって付加される。このワイヤはこれによって可塑的に変形し、その螺旋状に撚られた形状が保持される。
【０１５１】
いくつかの実施形態において、ケーブルをまっすぐにするための当該技術分野において既知の方法が望ましいことがある。例えば、完成したケーブルは、ローラー（各ローラーは例えば１０〜１５ｃｍ（４〜６インチ））を含み、ローラーを２つのバンクに線形に配置した（例えば各バンクにローラー５〜９個）、直線化装置を通すことができる。ローラーの２つのバンク間の距離は、ローラーがケーブルにちょうど当たるように（さもないとケーブルに過度の屈曲が生じる）、変えることができる。ローラーの２つのバンクは、ケーブルを挟んで向かい合って配置され、一方のバンクのローラーは、もう一方のバンクの相対するローラーによって生じるスペースと一致するよう配置される。ここで、これら２つのバンクは互いに中心をずらして配置することができる。ケーブルがこの直線化装置を通り抜ける際、ケーブルはローラー上で前後に屈曲され、これにより伝導体内のストランドは同じ長さに伸ばされ、これによって、緩んだストランドを低減又は排除することができる。
【０１５２】
いくつかの実施形態において、単独の中心ワイヤを、周囲温度（例えば２２℃）より上の高温（例えば、２５℃以上、５０℃以上、７５℃以上、１００℃以上、１２５℃以上、１５０℃以上、２００℃以上、２５０℃以上、３００℃以上、４００℃以上、又は、いくつかの実施形態において、５００℃以上もの温度）で提供することが望ましい場合がある。単独中心ワイヤは、例えば、スプールワイヤを加熱する（例えばオーブンに数時間入れる）ことにより、望ましい温度にすることができる。加熱されたスプールワイヤは、撚り装置の供給スプールに置かれる。更に、この高温のスプールは、ワイヤが依然として望ましい温度、又はそれに近い温度である間に、撚りプロセスにある（典型的には約２時間以内）。
【０１５３】
更に、ケーブルの外側層を形成する、供給スプール上の複合体ワイヤについては、周囲温度であることが望ましい場合がある。すなわち、いくつかの実施形態において、撚りプロセス中に、外側複合体層を形成する、単一ワイヤと複合体ワイヤとの間の温度差が、望ましい場合がある。いくつかの実施形態において、単一ワイヤが１００ｋｇ以上、２００ｋｇ以上、５００ｋｇ以上、１０００ｋｇ以上、又は５０００ｋｇ以上もの張力を伴って撚ることが望ましい場合がある。
【０１５４】
本開示の動作を、次の詳細な実施例に関して更に説明する。これらの実施例は、種々の具体的で好ましい実施形態及び技術を更に例示するために提供するものである。しかしながら、本開示の範囲内で多くの変更及び修正がなされてもよいことが理解されるべきである。
【実施例】
【０１５５】
以下の材料は、以下の比較例及び実施例に使用された：
ＮＥＸＴＥＬ  ６１０、アルファアルミナセラミック繊維（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））；
ＡＭＣ３０、３０重量％のＮＥＸＴＥＬ  ６１０繊維及び７０重量％のアルミニウムを含むアルミニウムマトリックス複合体ワイヤ（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））；
ＡＭＣ５０、５０重量％のＮＥＸＴＥＬ  ６１０繊維及び７０重量％のアルミニウムを含むアルミニウムマトリックス複合体ワイヤ（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））；
ＫＥＶＬＡＲ  ４９、ポリ（アラミド）繊維（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））。
【０１５６】
図７は、ワイヤの比強度、比弾性率、及び比（電気）伝導度に関して、銅又は鋼伝導体ワイヤと比較して、代表的な複合体伝導体ワイヤの優れた特性を図示する。各特性は、単位重量当たりを基準として表示される。図７において報告される値は、それぞれ銅又は鋼の具体的な特性値によって除された、複合体伝導体ワイヤの具体的な特性値を示す。複合体伝導体ワイヤは、銅の比強度の約１０倍（鋼の２倍）を、銅の比弾性率の４倍（鋼の約２倍）；及び鋼の比（電気）伝導度の約９倍（銅の伝導度とほぼ同じ）を呈する。図７における比特性データは、銅伝導体ワイヤ及び／又は鋼外装ワイヤが複合体伝導体ワイヤと置き換えられている水中複合体ケーブルに対する比特性値を計算するのに使用される。
【０１５７】
表Ｉは、本開示による代表的な複合体ケーブル及び非複合体ケーブルの比較例のケーブル特性を要約する。
【０１５８】
【表１】
0005638073.tif 000002
【０１５９】
比較例１は、銅伝導体及び単一のＫＥＶＬＡＲ  ４９繊維層外装要素のみを備えるケーブルに相当する。実施例１は、本開示による外装された水中複合体ケーブルの代表的な実施形態（銅伝導体が保持されている）に相当するが、ここでは複数のＮＥＸＴＥＬ  ６１０セラミック繊維が、銅伝導体を包囲する外装要素として使用される。実施例２〜３は、本開示による外装されていない水中複合体ケーブルの代表的な実施形態に相当し、ここでは銅伝導体はＡＭＣ３０及びＡＭＣ５０によって置き換えられた。ＡＭＣ  ３０は、わずか３０％の面積（断面）においてセラミック繊維を含む、アルミニウムマトリックス複合体ケーブルであり、ＡＭＣ  ５０は、わずか５０％の面積（断面）においてセラミック繊維を含むアルミニウムマトリックス複合体ケーブルである。
【０１６０】
表ＩＩは、本開示による追加の代表的な複合体ケーブル及び追加の非複合体比較例のケーブル特性を要約する。
【０１６１】
【表２】
0005638073.tif 000003
【０１６２】
比較例２は、表ＩＩに記載される、銅伝導体及び３層の鋼ワイヤのみを備えるケーブルに相当する。実施例４〜５は、本開示による外装された水中複合体ケーブルの代表的な実施形態に相当し、ここでは銅伝導体はＡＭＣ５０複合体ワイヤケーブルと置き換えられ、ＡＭＣ５０複合体ワイヤの２つの層のいずれかは、鋼ワイヤ外装の外側層（実施例４）と併せて外装要素として使用され、又はＡＭＣ５０複合体ワイヤの１つの層は、鋼ワイヤ外装（実施例５）の外側層と併せて使用される。実施例６は、本開示による外装されていない水中複合体ケーブルの代表的な実施形態に相当し、ここでは銅伝導体は、ＡＭＣ５０  複合体ワイヤによって置き換えられた。
【０１６３】
表Ｉ及びＩＩに図示されるように、本開示による水中複合体ケーブルの代表的な実施形態は、その利用を可能にし、様々な用途に利点をもたらす、様々な機能及び性質を有し得る。更に、本開示のいくつかの代表的な実施形態による水中複合体ケーブルは、低密度、高弾性、高強度、疲労耐性、及び伝導度など、改善された材料特性により改善された能力を呈し得る。
【０１６４】
したがって、実施例及び比較例は、代表的な水中複合体ケーブルが、既存の非複合体ケーブルと比較して、大いに増加した最大作用高さ、最大使用荷重、及び破壊強度を呈し、より大きな又は同等の電力転送能力を備えるということを実証する。更に、本開示による水中複合体ケーブルの代表的な実施形態は、非複合体水中ケーブルと比べて、海水で重量がより軽く、したがって、より容易に海底に敷設され、海底から取り除かれ得る。
【０１６５】
水中複合体ケーブルの疲労耐性もまた、非複合体ケーブルと比べて改善され得る。供給ケーブルは、５年以上の寿命にわたって頻繁に巻き上げられ、ケーブルが巻き上げられる度に一連の滑車を通過する。これは、全体のケーブル重量を支持するため、伸長が最大である滑車において、非常に高い引張り及び曲げ荷重を生じさせる。更なる動的曲げ荷重が、海面波によるプラットフォームの垂直及び水平の上下運動により生じる。複合体ケーブルはしたがって、非複合体ケーブルと比較して、疲労耐性の改善を提供することができる。
【０１６６】
他の代表的な実施形態では、本開示による水中複合体ケーブルは、他の複合体ケーブルに比べた場合、製造中又は使用中に、ケーブルの低い値の引張り歪みでの早期破壊又は故障を経験する傾向を低減し得る。いくつかの具体的な代表的実施形態において、本開示の実施形態によって製造された撚り複合体ケーブルを組み込む水中複合体ケーブルは、先行技術の複合体ケーブルに比べ、１０％以上の引張り強度の増加を呈し得る。いくつかの実施形態では、水中複合体ケーブルは、改善された材料特性により、例えば単位長さ当たりの低密度、高弾性、高強度、より大きな疲労耐性、及びより大きな伝導度など、改善された能力を提供する。
【０１６７】
追加の代表的な実施形態では、本開示により作製された撚り複合体ケーブルを水中複合体ケーブルへ組み込むことは、従来の撚り延性金属ワイヤケーブルに比べた場合、改善された耐腐食性、環境耐性（例えば紫外線及び耐湿性）、高温での強度損失に対する抵抗性、クリープ耐性、並びに比較的高い弾性率、低密度、低熱膨張係数、高い導電率、高いたわみ抵抗、及び高強度を提供し得る。
【０１６８】
本開示の特定の実施形態により製造された撚り複合体ケーブルを組み込む水中複合体送電ケーブルはまた、特定の重要な用途（例えば架空送電用途における使用）について、引張り強度の最低要件に適合するケーブルの撚りプロセスの収率を増大させるため、より低い製造コストで製造することも可能である。
【０１６９】
本明細書全体を通し、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「実施形態」への言及は、「実施形態」という用語の前に「例示的（代表的）」という用語が含まれているかどうかに関わらず、その実施形態の、ある特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の特定の代表的な実施形態の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。それゆえに、本明細書全体を通して様々な箇所にある「１つ以上の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」、又は「ある実施形態では」といった句の出現は、必ずしも本開示の特定の代表的な実施形態の同一の実施形態に言及しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、任意の好適な方法で１つ以上の実施形態に組み合わされてもよい。
【０１７０】
本明細書で特定の代表的実施形態を詳細に説明したが、当然のことながら、当業者には上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の代替物、変更物、及び均等物を容易に想起することができるであろう。したがって、本開示は本明細書で以上に述べた例示の実施形態に不当に限定されるべきではないと理解すべきである。特に、本明細書で使用されるように、端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に包含される全ての数を含むことが意図されている（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。加えて、本文書中、使用されている全ての数字は用語「約」によって修飾されていると見なされる。
【０１７１】
更に、本明細書にて参照される全ての出版物及び特許は、それぞれの個々の出版物又は特許が参照により援用されることを明確にかつ個別に指示されるかのごとく、それらの全体が同じ範囲で、参照により本明細書に援用される。様々な代表的実施形態が上述された。これらの及び他の実施形態は、以下の「特許請求の範囲」に含まれる。
【図１Ａ】
0005638073.tif 000004
【図１Ｂ】
0005638073.tif 000005
【図１Ｃ】
0005638073.tif 000006
【図２Ａ】
0005638073.tif 000007
【図２Ｂ】
0005638073.tif 000008
【図２Ｃ】
0005638073.tif 000009
【図２Ｄ】
0005638073.tif 000010
【図３Ａ】
0005638073.tif 000011
【図３Ｂ】
0005638073.tif 000012
【図３Ｃ】
0005638073.tif 000013
【図３Ｄ】
0005638073.tif 000014
【図３Ｅ】
0005638073.tif 000015
【図４Ａ】
0005638073.tif 000016
【図４Ｂ】
0005638073.tif 000017
【図４Ｃ】
0005638073.tif 000018
【図４Ｄ】
0005638073.tif 000019
【図５】
0005638073.tif 000020
【図６Ａ】
0005638073.tif 000021
【図６Ｂ】
0005638073.tif 000022
【図６Ｃ】
0005638073.tif 000023
【図７】
0005638073.tif 000024