Brevet FR2312788A1 — publié le 19761224

La présente invention concerne un câble élémentaire de transmission par fibres optiques. Un tel câble doit être conçu de façon à réaliser un certain nombre de conditions : atténuation minimale dans chaque fibre, encombrement minimal, résistance à la traction permettant le tirage, bon comportement sous-l'effet d'autres contraintes mécaniques extérieures telles que flexion jusqu'à un rayon de courbure donné, pression, chocs, vibrations, ou encore dans des conditions climatiques défavorables : température, hygroscopie, etc, structure rendant facile et rapide la connexion avec d'autres câbles. On cherche d'autre part, pour des raisons économiques évidentes, à ce que la structure du câble permette sa fabrication en continu. On connaît déjà un câble élémentaire de transmission par fibres optiques où les fibres individuellement gainées et torsadées entre elles sont, dans leur ensemble, gainées d'une première enveloppe de protection, puis d'une seconde, métallique, de résistance à la traction. Plusieurs cibles élémentaires sont assemblés, accompagnés éventuellement de fils résistant à la traction, en un cible composite lui-nO'ie gainé. Une telle structure présente notamment les inconvénients suivants - importance de l'encombrement da à la nécessité de munir chaque fibre d'une gaine tries résistante, tout en ntexerçant sur la fibre que (les contraintes minimales, ce qui parait d'ailleurs difficile à réaliser; - nécessitée ai l'on veut opérer le gainage des fibres en continu, d'augrenter la capacité des machines d'étirage de préformes en fibres et de relier les fibres entre elles par des soudages trbs délicats;; r difficult de réalisation de chaque liaison entre deux yèbles, chaque fibre devant Entre repérée et dhudee avant son introduction dans le connecteur. On connaît une autre structure de cible élémentaire qui, à vrai dire, a été conçue en conduit optique ne véhiculant que les mimes informations dans les différentes fibres. Ce conduit optique comporte une âme centrale, dont la section droite est à plusieurs lobes régulièrerent échelonnés, les fibres optiques gainées étant disposées dans les rainures continues ainsi formées et étant rigidement maintenues en place contre l'âme, par une gain en matière plastique entourant l'âme et les fibres. I1 est prévu en outre de donner à l'âme une légère torsion longitudinale, de façon que lesdites rainures prennent une allure générale héli cotidale. Une telle structure présente notamment les inconvénients suivants - serrage des fibres qui peut compromettre totalement leur bon comportement en transmission optique; - difficulté de réaliser un profilé en étoile dont les branches sont de très faibles dimensions transversales, une fibre optique pouvant avoir typiquement un diamètre extérieur de tordre de 130 L'invention, en partant d'un crible élémentaire de transmission par fibres optiques comportant un profilé central en matière plastique, à rainures hélicotdales continues, régulièrement échelonnées sur le pourtour de cette ame et destinées au logement des fibres, ainsi qu'au moins une gaine fermant lesdites rainures, a pour but de concevoir un tel cible qui soit affranchi des inconvénients signalés ci-dessus. A cette fin, un câble élémentaire du type qui vient d'8tre défini, se caractérise suivant l'invention en ce que ladite âme est de section droite telle que ladite gaine n'exerce aucune pression sur les fibres qui sont disposées sans tension et libres dans les rainures, en ce que ladite âme est pourvue, régulièrement échelonnées autour de son axe géométrique, d'une pluralité dtarma- tures longitudinales noyées dans la matière plastique et adhérentes à elles telles que fils, profilés, etc, en un matériau qui assure la résistance voulue à la traction et est doué d'un coefficient de dilatation thermique aussi faible que possible. Commue on le verra plus clairement dans la suite de la description, un tel cible élémentaire présente de multiples avantages: - on peut optimiser les dimensions de l'dme profilée, le nombre total de fibres à y poser ainsi que le nombre de fibres à disposer dans chaque rainure > en recherchant simultanément l'encombrement minimal et un prix de revient réduit;; - la pose des fibres, libres et sans tension, normalement avec protection individuelle dans les rainures, sans que ces fibres soient touchées par une gaine de première protection du cible élEmentaire., ainsi que l'existence d'armatures résistant à la traction dans l'ame profilée, éventuellement en outre dans une gaine extérieure de protection finale, font que les risques de dégrada tions des fibres par contraintes ou agressions extérieures, voire m4me de cassures lors des manipulations de tirage, sont vraiment réduits au minimum, un choix adéquat du matériau constitutif des armatures de l'âme profilée permettant en particulier d'être assuré que l'allongement de cette âme ne dépassera jamais celui toléré par les fibres;; - cette résistance du cible à la traction permet en particulier de réaliser une fabrication en continu par extrusion de l'âme, sans raboutement de fibres, puisque l'ame profilée peut recevoir à la sortie de l'extrudeuse, des nappes de fibres de longueur unitaire correspondant à la capacité de la machine de fibrage, nappes se suivant l'une l'autre à intervalle quelconque sur l'âme débitée en continu. Dtautres caractéristiques et avantages du câble suivant l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit d'exemples préférés de réalisation et de l'examen des dessins annexés correspondants, dans lesquels - les Figs. 1 et 2 sont des vues en coupes de section droite de câbles suivant l'invention; - la Fig. 3 est une vue en coupe de section droite d'une fibre optique élémentaire avec sa protection individuelle; - les Figs. 4 et 5 sont des vues schématiques par côtés d' & es profilées montrant deux types de tracés des rainures de l'âme profilée; - la Fig. 6 est une vue en coupe de section droite d'un câble composite fini comprenant plusieurs cSbles élémentaires;; - la Fig. 7 est un schéma synoptique d'une chaîne de fabrication d'un cible élémentaire suivant ltinvention. Tel qu'il est représenté à la Fig. 1, un câble élémentaire suivant l'invention comprend une âme 1 en matière plastique, dont la section droite présente une pluralité d'échancrures il régulièrement échelonnées sur le pourtour de ltâme, ces écran crures 11 formant, sur toute la longueur du câblez des rainures hélicoldales destinées au logement de fibres 2, disposées sans tension et libres dans les rainures, ici à raison d'une fibre par rainure. Des armatures longitudinales 3, noyées dans la matière plastique et adhérentes à elle, sont régulièrement échelonnées autour de l'axe géométrique de l'âme. Ces armatures telles que fils, profilés, etc, sont en un matériau qui assure la résistance vou lue à la traction et est doué d'un coefficient de dilatation thermique aussi faible que possible. Comme l'âme 1 est normalement fabriquée en continu par un procédé d'extrusion utilisant, par exemple, une filière tournante, les armatures 3 ont un premier r81e à jouer dès la fabrication du profilé plastique en permettant le tirage de celui-ci sans déformation notable. Elles auront ulté rieurement, lors de la pose du câble en conduites, à jouer à nouveau leur rible de résistance à la traction en limitant lssallonge- ment du câble.Elles pourront également servir, à la seule condition qu'elles soient différentiées, à permettre le repérage en position angulaire du câble et éventuellement le positionnement de celui-ci pour permettre l'introduction d'un tronçon de câble dans un connecteur d'extrémité. Un premier revêtement 4, appliqué autour de ltâme 1 et qui laisse, compte tenu des dimensions transversales des rainures 11, les fibres 2 libres de jouer dans ces rainures, a pour rôle de fermer ces rainures et de protéger les fibres lors de l'extrusion d'un second revêtement vu ci-après; il peut avantageusement hêtre constitué par un enroulement en une ou plusieurs couches d'un matériau en forme de ruban. Un second revêtement 5, normalement venu comme on vient de le dire par extrusion, peut avoir ou non un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur de ltâme 1 garnie de son premier revêtement 4. Son rôle est d'assureur une protection plus efficace des fibres contre les contraintes ou agressions extérieures et de permettre aussi le tirage du cible élémentaire et toutes manipulations autres telle qu'enroulement, s'il doit hêtre assemblé, par des techniques câblières, à d'autres cibles élémentaires analogues. A ce titre, il peut comporter lui aussi des armatures longitudinales analogues aux armatures 3 précitées (la faible dilatation thermique n'ayant plus cependant qu'un rôle secondaire). La forme de réalisation de la Fig. 2 ne diffère de celle de la Fig. 1 quten ce que chacune des rainures reçoit plusieurs fibres, par exemple trois dans l'exemple représenté. La forme de la Fig. 2 a sur la précédente ltinconvénient d'un léger supplément d'encombrement et de permettre des contacts entre fibres, mais elle est de réalisation moins délicate. Telle qu'elle est représentée en coupe à la Fig. 3, une fibre élémentaire 20 est dotée d'une protection individuelle en elle même connue, composée d'une première couche 21 intermédiaire, par exemple en silane, permettant l'accrochage de la couche suivante, et d'une seconde couche 22 dont le rôle est de donner une rosis- tance mécanique suffisante à la fibre pour ses manipulations lors de la fabrication du cible élémentaire et aussi une protection contre des phénomènes d'abrasion ou de diaphonie, notamment dans le cas de la Fig. 2 où une rainure de I' ine reçoit plusieurs fibres. La structure du cible élémentaire ainsi définie et représentée aux Figs. 1 et 2 est elle-mssme susceptible de deux formes de réalisation quant au tracé des raimires. Dans une première forme (Fig. 3) chaque rainure suit un tracé hélicoïdal continu, avec un pas qui peut être très grand par rapport au diamètre de limez Dans une seconde (Fig. 4), elles suivent un tracé comportant successivement un tronçon L1 avec pas à droite, un tronçon L2 de transition, un tronçon L3 avec pas à gauche et ainsi de suite.Cette seconde forme de réalisation a sur, la première l'avantage de supprimer l'opération de détordage des fibres lors de leur mise en place dans les rainures, ce qui évite des risques de chevauchement de fibres; elle est simplement de réalisation un peu plus délicate. La Figv 6 montre la constitution d'un câble composite fini formé de quatre cibles élémentaires assemblés entre eux par une technique sablière classique et enfermés dans une gaine 6 assurant la dernière protection du Câble. La Fig. 7 montre que la structure décrite de cible élémentaire permet sa fabrication eL continu. Le profilé 1 est extrudé dans une boudineuse 52 à tête d' équerre 53 dans laquelle on introduit en continu les armatures 3. Le profilé est ensuite refroidi dans un bac 54, puis passe au poste de pose de fibres qui comporte deux garnisseuses 55, 56 travaillant alternativement en assurant ainsi la fabrication du cible en continu. Les garnisseuses 55, 56 reçoivent les fibres à partir de bobines 57, disposées autour du profilé en nombre égal au nombre de fibres à poser dans le câble. La longueur des fibres sur les bobines 57 est conditionnée par la capacité de la machine à fibrer. Dès la sortie des garnisseuses 55,56, le premier gainage 4 est réalisé sous forme d'enrubannage suivant une technique cablière classique. Eoentuellement, avant cette opération, on peut envisager un graissage du profilé, par exemple au moyen d'une graisse de type silicone, emplissant les rainures pour y noyer les fibres1 ce qui a pour effet de réduire encore les effets de contact des fibres avec les parois des rainures et d'atténuer les vibrations éventuelles. Le câble ainsi garni passe ensuite dans une boudineuse 58 à tête d'équerre 59, afin de recevoir son deuxième gainage 5 qui est ensuite refroidi dans un bac 60. te câble élémentaire ainsi terminé est alors enroulé sur une bobine réceptrice 61, afin d'être stocké pour les opérations d'assemblage ultérieures. -REENDICATIGNS- 1 - Câble é1Ec;entaire de transmission Far fibres optiques comportant un profilé central en matière plastique, à rainures hélicofdales continues, régulièrement échelonnées sur le pourtour de cette âme et destinées au logement de fibres optiques normalement revêtues ainsi qu'au moins une gaine fermant lesdites rainures, caractérisé en ce que lesdites rainures ont une profondeur suffisante pour que ladite gaine n'exerce aucune pression sur les fibres qui sont disposées sans tension et libres dans ces rainures, et en ce que ladite âme est pourvue, régulièrement échelonnées autour de son axe géométrique, d'une série d'armatures longitudinales noyées dans la matière plastique et adhérentes à elle, telles que fils, profilés, etc, en un matériau qui assure la résistance voulue à la traction et est doue d'un coefficient de dilatation thermique aussi faible que possible. 2 - Câble élémentaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites armatures longitudinales sont différenciées, de manière à faciliter un repérage, éventuellement un positionnement angulaire de tout tronçon de ce câble. 3 - Câble élémentaire selon la revendication 1, dans lequel ladite gaine se compose d'un enrubannage à une ou plusieurs couches appliqué sur l'âme une fois garnie de fibres, caractérisé en ce que cette gaine comporte en outre une enveloppe de protection finale contre toutes contraintes et agressions extérieures, renfermant éventuellement aussi des armatures de résistance à la traction. 4 - Câble élémentaire selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans chacune des rainures de lame, sont posées libres, sans tension et côte à côte, plusieurs fibres revêtues. 5 - Câble élémentaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacune des rainures de l'âme comporte successivement un tronçon avec pas à droite, un tronçon de transition, un tronçon avec pas à gauche et ainsi de suite. 6 - Câble élémentaire selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il fait l'objet d'une fabrication en continu comportant successivement extrusion de l'âme armée, pose des fibres optiques, enrubannage et extrusion de la gaine extérieure de protection.