Brevet FR2497964A1 — publié le 19820716

CABLE A FIBRES OPTIQUES, POURVU D'ELEMENTS DE RENFORCEMENT MECANIQUE. L'invention concerne un câble à fibres optiques, pourvu d'éléments de renforcement mécanique. Un câble à fibres optiques désigne dans ce qui suit, un câble ayant urle ou plusieurs fibres optiques. Un grand nombre de câbles à fibres optiques connus ne peuvent conserver leurs caractéristiques optiques et mécaniques initiales au cours de leur utilisation dans une large gamme de températures. Cela est souvent dO aux matériaux utilisés pour la confection des constituants de ces câbles, notamment ceux assurant la protection de leurs fibres optiques, qui ont soit une faible charge de rupture, soit un coefficient de dilatation longitudinale trop important par rapport à celui des fibres optiques qu'ils protègent. Cette grande différence de coefficients de dilatation longitudinale entraîne une modification inadmissible des caractéristiques optiques et mécaniques de ces câbles. Un câble à fibres optiques connu comprend habituellement de l'intérieur vers l'extérieur, une ou plusieurs fibres optiques, un tube en matière plastique assurant une protection de ces fibres, une gaine extérieure, et le plus souvent une couche formée d'éléments de renforcement mécanique du câble, enveloppant ce tube ou noyée dans cette gaine extérieure. Ces éléments de renforcement mécanique sont souvent des fils métalliques ou des éléments en fibres de verre. Dans le cas où ces éléments de renforcement mécanique sont en fils métalliques rigides, ceux-ci sont obligatoirement posés en hélice ou en tresse autour du tube de protection pour former cette couche étant donné que s'ils sont disposés en couche autour de ce tube suivant le sens longitudinal de ce dernier, le câble en résultant est rigide, autrement dit le câble réalisé n'est pas flexible. Cependant quand ces éléments sont posés en hélice ou en tresse, les caractéristiques mécaniques du câble deviennent inférieures à celles qui auraient été obtenues avec des mêmes éléments posés en long. Dans le cas où ces éléments de renforcement mécaniques sont des éléments souples tels que des fibres de verre, leur pose peut s'effectuer en long et le câble garde une bonne souplesse mais possède une mauvaise tenue à la compression. Ceci peut entraîner des conséquences particulièrement graves lorsque le câble est soumis à une grosse différence de températures, et en particulier à des basses températures de l'ordre de - 40"C par exemple. En effet, le coefficient de dilatation longitudinale du tube de protection en matière plastique est habituellement beaucoup plus important que celui des fibres optiques du câble. Cette différence de coefficients de dilatation risque dans un grand changement de températures, d'engendrer des contraintes inadmissibles aux fibres optiques et d'entraîner de graves modifications des caractéristiques optiques du câble. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients et permet de réaliser un câble simple, économique, souple ayant une ou plusieurs fibres optiques, présentant de bonnes caractéristiques optiques et mécaniques dans leur utilisation dans une large gamme de températures. Selon l'invention, un câble à fibres optiques pourvu d'éléments de renforcement mecanique, comprend d'une part autour de la o'1 des fibres optiques de ce câbie, un élément tubulaire de protection en matériau ayant un coefficient de dilatation longitudinale indépendant de celui de ces fibres optiques et d'autre part dans un seule des plans passant par l'axe du câble, au moins un couple d'éléments de renforcement mécanique, maintenus longitudinalement et diane' tralement opposés par rapport à cet axe. Ces éléments de renforcement mécanique, selon une autre caractéristique de l'invention, présentent un coefficient de dilatation longitudinale, égal ou très voisin de celui des fibres optiques de ce câble. Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrit å-après un certain nombre d'exemples de réalisation et un câble connu, illustrés par des dessins ci-annexés dont - la figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d'un câble à fibres optiques, connu; - la figure 2 représente à une autre échelle une vue schématique, en coupe transversale d'un câble à fibres optiques selon un premier exemple de réalisation de l'invention; - la figure 3 représente une vue schématique en coupe transversale d'un câble à fibres optiques selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention; - la figure 4 représentee à une autre échelle une vue schématique, en coupe transversale d'un câble à fibres optiques, selon un troisième exemple de réalisation de l'invention;; - la figure 5 représente, à une autre échelle une vue schématique, en coupe transversale d'un câble à fibres optiques, selon un quatrième exemple de réalisation de l'invention, et - la figure 6 représente, à une autre échelle une vue schématique, en coupe transversale d'un câble selon un cinquième exemple de réalisation de l'invention. Un câble connu I à fibres optiques, illustré dans la figure 1 comprend une ou plusieurs fibres optiques 2, protégées par un tube en matière plastique 3, une gaine extérieure 4, et une couche forme d'éléments rigides de renforcement mécanise 5, posés en hélice, enveloppant le tube 3. Le défaut inhérent à la str-ucture de ce câble connu est rappelé dans un paragraphe précédent. Si dans un tel câble 1, les éléments de renforcement de la couche 5 sont posés suivant le sens longitudinal du câble autour du tube 3, ce câble devient rigide car lors d'une tentative de pliage d'un tronçon de ce câble, les éléments de renforcement 5 pratiquement identiques ne peuvent répondre d'une manière équivalente aux contraintes de natures opposées auxquelles ils sont soumis.En effet, les éléments 5 de la moitié extérieure du câble par rapport au rayon de courbure sont soumis à des contraintes d'allongement tandis que ceux se trouvant dans sa moitié radiale intérieure sont soumis à des contraintes de compression. Un câble à fibres optiques réalisé selon la présente invention ne présente pas de tels inconvénients. Ce câble comprend dans sa forme sensiblement cylindrique une ou plusieurs fibres optiques 6, un élément tubulaire ou tube en matière plastique ou synthétique 7 assurant la protection de ces fibres optiques et présentant un coefficient de dilatation longitudinale indépendant de celui de ces fibres optiques, autrement dit ce coefficient pouvant être supérieur ou inférieur à celui de ces fibres, une gaine extérieure 8 en matière plastique, synthétique ou naturelle présentant également un coefficient de dilatation longitudinale indépendant de celui de ces fibres, et suivant un seul des plans passant par l'axe du cable et dans une zone englobant le tube 7 et gaine 8, au moins un couple d'éléments de renforcement mécanique 9 et 10, disposés suivant le sens longitudinal de ce câble et diamètralement opposés par rapport à l'axe de ce dernier. Ce câble peut avoir une ou plusieurs autres gaines extérieures renforcées ou non. Selon l'invention les deux éléments de renforcement mécanique 9 et 10 sont réalisés en matériaux qui ont un coefficient de dilatation longitudinale égal ou très voisin de celui des fibres optiques du câble. Ces éléments de renforcement mécanique 9 et 10 peuvent être constitués soit par des alliages métalliques soit par des fibres souples telles que les fibres de matières naturelles ou de matières synthétiques prédéterminées, par exemple des fibres de verre, des fibres aramides, des fibres de carbone enrobées dans une matière synthétique rhoisie telle qu'tune résine époxy pour former des éléments filiformes présentant une bonne résistance à la compression et un coefficient de dilatation longitudinale égal ou très voisin de celui des fibres optiques du câble. Les éléments de renforcement mécanique en fibres souples enrobées de matière synthétique sont choisis de préférence dans la fabrication des câbles à fibres optiques dont l'utilisation exige une insensibilité du câble aux parasites industriels ou atmosphériques, une absence de risque d'électrocution, une impossibilité de détection de la présence du câble. Dans un câble réalisé selon l'invention, quand les fibres opti ques telles que celles à base de silice ont un coefficient de dilatation longitudinale de l'ordre de 10-6 /C, les éléments de renforcement mécanique à base de fils métalliques, d'alliages métalliques ou à base de fibres de matière naturelle ou synthétique, enrobées de matière synthétique choisie ont un coefficient de dilatation longitudinale égal ou inférieur à 10-64/C. La'disposition longitudinale du couple d'éléments de renforcement mécanique 9 et 10, diamètralement opposés à l'axe du câble 11, confère à ce câble, des caractéristiques mécaniques souhaitées: une bonne tenue à la traction, une excellente souplesse, une bonne tenue à la compression, aussi bien à basses températures qu'aux températures d'utilisation plus élevées, c > est-à-dire par exemple entre - 55"C et + 1250C environ. Dans un premier exemple de réalisation de l'invention, illustré dans la figure 2, un câble 11 comprend une ou plusieurs fibres optiques 6, un élément tubulaire ou tube de protection 7, une gaine 8 et en particulier un couple d'éléments de renforcement mécanique 9 et 10, noyés en long dans l'épaisseur de ce tube de protection 7 diamètralement opposés par rapport à l'axe de ce câble. La mise en tube des fibres optiques 6 et la pose des deux éléments de renforcement mécanique 9 et 10 sont effectuées simultanément en une seule opération d'extrusion du tube 7 en matériau plastique. L'opération de mise en place de ces éléments de renforcement mécanique 9 et 10 est ainsi particulièrement simple. Dans un deuxième exemple de réalisation de l'invention illustré dans la figure 3, un câble 12 comprend comme le câble 11 de la figure 2, une ou plusieurs fibres optiques 6, un tube de protectrion 7, et en particulier un couple d'éléments de renforcement mécanique 13, 14 noyés dans des profilés en matière plastique ou synthétique 15, 16 lesquels sont collés ou soudés au tube 7, en long et diamètralement opposés par rapport à l'axe de ce tube 7, et une gaine extérieure 17 en matière plastique ou synthétique extrudée. Dans un troisième exemple de réalisation de l'invention illustré dans la figure 4, le câble 18 comprend comme dans celui des exemples précédents une ou plusieurs fibres optiques 6, un élément tubulaire ou tube de protection 7, une gaine extérieure 19, et en particulier un couple d'éléments de renforcement mécanique 20, 21 disposés longitudinalement, diamètralement opposés par rapport à l'axe du câble et noyés dans l'épaisseur de cette gaine extérieure 19. Dans la réalisation du câble 18 les fibres optiques sont d'abord mises en tube 7. La pose de la gaine extérieure 19 et la mise en place des éléments de renforcement mécanique sont simultanément effectuées, ensuite, en une seule opération d'extrusion. Dans une variante de réalisation du câble 13, les deux éléments de renforcement mécanique 20, 21 sont plaqués longitudinalement sur le tube 7, diamètralement opposés à l'axe de ce dernier et recouverts par la gaine extérieure 19. Dans un quatrième exemple de réalisation de l'invention illustré dans la figure 5, un câble 22 comprend en particulier plusieurs fibres optiques 6 disposées en toron 23, dans un tube de protection 7 qui est pourvu dans son épaisseur d'un couple d'éléments de renforce ment mécanique 9 et 10, diamètralement opposés à l'axe de ce tube 7, et une gaine extérieure 24. Dans un cinquième exemple de réalisation de !'invention illustré dans la figure 6, un câbie 25 comprend une ou plusieurs fibres optiques 6, un tube de protection 7 qui est pourvu, longitudinalement dans son épaisseur et diamètralement, opposé à son axe, d'un couple d'éléments de renforcement mécanique 9 et 10, et en particulier une gaine extérieure 28 munie dans le même plan qui passe par l'axe du câble que celui des éléments 9 et 10, également dans son épaisseur, longitudinalement et diamètralement opposés à l'axe du câble, d'un couple d'éléments de renforcement mécanique 26, 27. Grâce à une disposition des différents couples d'éléments de renforcement mécanique dans un même p!an qui passe Far l'axe du câble, les câbles à fibres optiques réalisés selon l'invention présente une excellente souplesse notamment dans les directions perpendiculaires à ce plan, une bonne résistance à la traction et à la compression, une remarquable constance de leurs caractéristiques optiques et mécaniques dans leur utilisation dans une large game de températures. REVENDICAllONS 1. Câble à fibres optiques pourvu d'éléments de renfoeoement mécanique, caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part autour de la ou des fibres optiques (6) du câble, un élément tubulaire (7) ou tube de protection de ces fibres, présentant un coefficient de dilatation longitudinale indépendant de celui de oes fibres optiques, et dautre part dans un seul des plans passant par l'axe du câble, au moins un couple d'éléments de renforcement mécanique (9-10, 13-14, 20-21, 26-27) maintenus longitudinalement et diamètralement opposés par rapport à cet axe. 2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de renforcement mécanique (9-10, 13-14, 20-21, 26-27) présentant un coefficient de dilatation longitudinale égal ou très voisin de celui des-fibres optiques (6) de ce câble. 3. Câble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de renforcement mécanique (9-10, 13-14, 20-21, 26-27) constitués par des fils en métal. 4. Câble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de renforcement mécanique (9-10, 13-14, 20-21, 26-27) constitués par des fils en matériau choisi parmi des alliages métalliques. 5. Câble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de renforcement mécanique (9-10, 13-14, 20-21, 26-27), constitués par des fibres de matières natur relles, enrobées dans un matériau choisi parmi les matières naturelles, les matières synthétiques, les matières plastiques. 6. Câble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en 1, ce qu'il comprend des éléments de renforcement {mécanique (9-10, 13-14, 20-21, 26-27), constitués par des fibres de matières plastiques, enrobées dans un matériau choisi parmi les matières natu relles, les matières synthétiques, les matières plastiques. 7. Câble selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de renforcément mécanique (9-10, 13 14, 20-21, 26-27) noyés dans l'épaisseur de l'élément tubulaire ou tube (7) de protection des fibres optiques (6). 8. Câble selon l'une des revendications I à 6, caractérisé en oe qu'il comprend des éléments de renforcement mécanique (9-10, 1314, 20-21, 2S27) noyés dans des profilés rendus solidaires de l'élément tubulaire ou tube (7) de protection des fibres optiques (6). 9. Câble selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de renforcement mécanique (9-10, 1314, 20-21, 25-27) noyés dans une des gaines extérieures (19, 28) enveloppant l'élément tubulaire ou tube (7) de protection des fibres optiques (6). 10. Câble selon l'une des revendications I à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de renforcement mécanique. (9-10, 13-14, 20-21, 25-27) appliqués contre l'élément tubulaire ou tube (7) de protection des fibres optiques (6) et recouverts par une gaine extérieure.