Brevet FR2463487A1 — publié le 19810220

1_ La présente invention concerne une enveloppe tubulaire souple résistant à de fortes pressions et à des efforts de traction. élevés. De telles enveloppes sont requises notamment pour les câbles de liaisons électriques sous-marines ou pour les tuyaux souples transportant - des fluides sous pression ou soumis à de fortes pressions extérieures. Dans le cas des câbles sous-marins, ceux-ci doivent pouvoir être enroulés sur des tourets ou des poulies de pose de diamètre réduit. Dans celui des tuyaux souples pour fluides, il convient aussi que l'on puisse les enrouler sur des tourets de stockage, et que l'on puisse les disposer sur un trajet comportant des coudes de rayon relativement faible. On a jusqu'ici fabriqué de tels câbles ou tuyaux en entourant le câble ou tuyau proprement dit de plusieurs couches d'armures superposées formées de fils d'acier enroulés en hélice, les couches internes enroulées à pas très court résistant essentiellement à la pression et les couches externes enroulées à pas long résistant essentiellement aux efforts de traction. Dans certains cas, les couches d'armure internes sont remplacées par un flexible en acier. De telles enveloppes ne présentent toutefois qu'une souplesse insuffisante et sont néces- sairement épaisses et lourdes. On a aussi proposé des enveloppes métalliques tubulaires souples continues cannelées en hélice pour câbles ou tuyaux résistantes à la pression, les ondulations de l'enveloppe augmentant son moment d'inertie et par suite sa résistance à l'écrasement ou à l'éclatement sous charge. Toutefois, on ne peut obtenir des résistances à la pression très élevées, car on doit limiter l'épaisseur de l'enveloppe métallique pour lui laisser une certaine souplesse. D'autre part, la résistance à la traction de telles enveloppes est très faible, car les cannelures tendent à s'aplatir et à s'allonger même sous une faible contrainte longitudinale. La présente invention a pour but de procurer des enveloppes tubulaires souples résistant à la fois à de fortesàpressions et à des efforts de traction élevés, tout en restant rèlativement minces et légères et suffisamment souples pour pouvoir être enroulées sur des diamètres assez faibles L'enveloppe tubulaire souple selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle est mince, continue et cannelée en hélice à cannelures -2profondes, et en ce qu'elle est munie dans ses cannelures d'un fil de renforcement enroulé hélicoldalement de dimension transversale constituant un multiple de l'épaisseur de l'enveloppe, et voisine de l'écartement entre les surfaces externes de deux cannelures consécutives à la hauteur de la fibre moyenne du fil. Elle répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéris- tiques suivantes: - Le fil est de dimension transversale voisine de 8 fois l'épaisseur de l'enveloppe. - Le fil est de section droite circulaire, et de diamètre voisin du double du rayon d'une cannelure. - Le fil est de section droite sensiblement semi-circulaire, et de face plane dans le prolongement de la tangente aux canrelures parallèle à l'axe de l'enveloppe. - Les cannelures sont séparées en section droite par des parties planes de hauteur égale à la largeur des cannelures, et un fil de section droite rectangulaire est enroulé sur ces parties planes. - L'enveloppe est recouverte extérieurement d'une armure de fils à haute résistance à la traction enroulée autour d'elle en hélice à pas long. - Un matelas de protection est interposé entre l'enveloppe cannelée et l'armure de fils. - L'arri-nir de i1.s à haute résistance est entourée d'un organe antidéroulement formé de fils enroulés en hélice en sens inverse de celui de ses propres fils. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple etw en référence aux figures du dessin annexé, des enveloppes selon l'invention pour câbles sous-marins. La figure 1 représente en élévation une enveloppe entourée par un fil de section droite circulaire (supposé coupé dans le plan diamétral). La figure 2 représente en élévation avec coupe du fil dans le plan diamétral, une enveloppe entourée par un fil de section droite en forme de demi-cercle. La figure 3 représente en élévation avec coupe du fil dans le plan diamétral, une enveloppe entourée par un fil de section droite rectangulaire. -3 - La figure 4 représente en perspective avec coupe partielle une enveloppe revêtue d'une armure de fils métalliques. La figure 5 représente en perspective avec coupe partielle une enveloppe entourée de deux armures de fils métalliques de sens d'enroulement opposés. Dans la figure 1, l'enveloppe désignée généralement par 1, et de surface interne 2, est mise en forme cannelée hélicoldalement selon des spires telles que 3. Un fil d'acier de section droite circulaire 4 est enroulé en forme de ressort hélicoïdal dans les creux formés par les cannelures entre leurs sommets 5. Son diamètre est un peu inférieur à l'espacementA des surfaces externes des spires à la hauteur de son axe. A titre d'exemple, pour des cannelures de section droite en arc de cercle et un ressort formé d'un fil de diamètre sensiblement égal au double du rayon d'une cannelure, la résistance à l'écrasement est deux fois plus élevée, pour une enveloppe cannelée renforcée par un fil formant ressort, dans le cas d'une enveloppe d'épaisseur 0,5 mm et de cannelures de rayon 2 mm, que pour une enveloppe non renforcée. Toutefois, on obtient une résistance maximale à l'écrasement, à diamètre extérieur constant, avec un fil de section droite sensiblement semi-circulaire 14 (fig.2) dont le diamètre de base 14A est dans le prolongement de la tangente 16 aux sommets 15 des cannelures 13 parallèle à l'axe de l'enveloppe. On peut également utiliser (fig.3) une enveloppe 21, de surface interne 22, à cannelures 23 espacées de sommets 25, et d'espacement égal par exemple à leur largeur et de section droite semi-circulaire, séparées par un fil 24 de section droite rectangulaire ou carrée, de côté parallèle à l'axe égal à l'espacement des cannelures. La figure 4 représente une enveloppe analogue à celle de la figure 1, pourvue en outre d'une armure 30 formée de fils d'acier à haute résistance, tels que 31, enroulés en hélice à pas -long assurant une meilleure résistance à la traction. Un matelas en jute ou en matériau élastique peut être interposé entre l'enveloppe et l'armure de fils d'acier. On sait qu'une armure de fils d'acier enroulés en hélice avec un angle CS autour d'un câble de diamètre D exerce sur celui-ci une pression totale -4 - p2 T tg2 6 D 2 lorsqu'elle est soumise à un effort de traction T. Une enveloppe cannelée renforcée par un ressort hélicoïdal résiste beaucoup mieux à une telle pression qu'une enveloppe non renforcée. Comme une armure formée de fils enroulés en hélice dans un seul sens tend à faire tourner le câble autour de son axe et à se dévider lorsque celuici est soumis à un effort de traction, on peut avantageusement doubler la première armure par une seconde 40 (fig.5) formée de fils d'acier tels que 41 enroulés en hélice en sens inverse, ou enrouler seulement sur l'armure une ou plusieurs spires de sens d'enroulement opposé, constituées d'un ou plusieurs fils massifs ou divisés, dont l'effet est d'annuler les efforts de torsion de l'enveloppe. Les armures peuvent être séparées par des matelas ou des gaines en matières plastiques ou élastomères, ou être recouvertes par des gainages extérieurs en rubans ou feuillards métalliques, ou en matières plastiques ou élastomères. Les fils d'armure peuvent être massifs ou câblés, nus ou isolés individuellement. Bien que les enveloppes tubulaires qui viennent d'être décrites en référence aux figures paraissent les formes de réalisation préférables, on comprendra que diverses modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, la section droite du fil de renforcement peut-être autre que circulaire, semi-circulaire ou rectan- gulaire, et par exemple elleptique ou trapézoïdale. - -5 - REVENDICATIONS 1/ Enveloppe tubulaire souple résistant à de fortes pressions et à des efforts de traction élevés, caractérisé en ce qu'elle est mince, continue et cannelée en hélice à cannelures profondes (3), et en ce qu'elle est munie dans les creux de ses cannelures d'un fil de renforcement (4) enroulé hélicoldalement de dimension transversale constituant un multiple de l'épaisseur de l'enveloppe, et voisine de l'écartement entre les surfaces externes de deux cannelures consécu- tives (3) à la hauteur de la fibre moyenne du fil. 2/ Enveloppe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fil est de dimension transversale voisine de 8 fois l'épaisseur de l'enveloppe. 3/ Enveloppe selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le fil est de section droite circulaire, et de diamètre voisin du double du rayon d'une cannelure. 4/ Enveloppe selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le fil est de section droite sensiblement semi-circulaire (14, fig.2), et de face plane (14A) dans le prolongement de la tangente aux cannelures parallèle à l'axe de l'enveloppe. 5/ Enveloppe selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les cannelures (23, fig 3) sont séparées par des parties planes (27), de hauteur égale à la longueur des cannelures, et en ce qu'un fil de section droite rectangulaire (24) est enroulé sur ces parties planes. 6/ Enveloppe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'enveloppe est recouverte extérieurement d'une armure (30) de fils (31) à haute résistance à la traction enroulés autour d'elle en hélice à pas long. 7/ Enveloppe selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un matelas de protection est interposé entre l'enveloppe cannelée et l'armure de fils. 8/ Enveloppe selon les revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que l'armure de fils à haute résistance est entourée d'un organe antidéroulement (40) formé de fils (41) enroulés en hélice en sens inverse de celui de ses propres fils.