Brevet FR2516696A1 — publié le 19830520

Câble ou toron électrique flexible pour la transmission de signaux entre une station pilote et un missile qui se déplace de même que son procédé de fabrication. L'invention concerne un câble électrique flexible pour la transmission de signaux entre une station pilote et un missile qui se déplace rapidement, ce câble étant constitué~dlau moins un et, de préférence, de deux conducteurs électriques posés parallèlement, comportant un vernis isolant et enrobés au centre et sur toute la longueur d'un organe de traction formé de faisceaux individuels de fils supports constitués de plusieurs fils individuels minces, cet organe de traction étant entouré dtun guipage. Des câbles ou des torons électriques flexibles du type envisagé ici sont connus, par exemple, d'après le brevet de la République Fédérale d'Allema- gne 17 65 133* Selon ce brevet, deux fils de cuivre posés parallèlement et comportant un vernis isolant sont collés llun à l'autre et ils sont posés au centre et dans le fil support en polyester constitué d'au moins trois faisceaux individuels de fils supports, ce fil support faisant partie de organe de traction maintenu par un guipage constitué de soie naturelle. De tels conducteurs permettent la transmission de signaux à des missiles qui se déplacent jusqutà des vitesses d'environ 260 m/seconde et jusqusà des portées d'environ 4.000 mètres. Pour des raisons techniques de vol, la réserve de conducteur pour la transmission de signaux doit être emportée dans le missile sous forme d'une ou plusieurs bobines. Aux vitesses de vol et aux portées souhaitées, les sollicitations statiques et dynamiques auxquelles est soumis le conducteur lors de son débobinage en volsssont importantes et, indépendamment des sollicitations fortement différentes au cours de la phase de démarrage et de la phase de croisière, elles doivent rester constantes de2manière aussi reproductible que possible au cours du temps de vol. A cet effet, lors de la fabrication des bobines comportant un grand nombre de couches d'enroulements, ctest-à-dire lors du bobinage, les différents enroulements de ces bobines doivent être collés l'un à autre de telle sorte quten plus dtun collage uniforme, il existe, pour chaque enroulement, des forces d'adhérence aussi uniformes que possible et ce, indépendamment des différences précitées existant pour la phase de démarrage et la phase de croisière du missile. Les erreurs survenant lors de la fabrication de ces bobines ont une influence directe sur leurs propriétés de débobinage lors.de leur mise en oeuvre dans les missiles.Tant un collage irrégulier qu'un collage défectueux ont pour effet, par exemple, de donner lieu à un décollement simultané de plusieurs couches.ce.qui, lors du débobinage en cours de vol, conduit à ce que lton appelle la formation.de coques sur les conducteurs électriques ; toutefois, comme on le sait par expérience, ces coques se brisent. lors d'une impulsion de choc ultérieure, si bien que la transmission dtinformations est interrompue. En outre, ces faisceaux de couches décollés sont exposés, dans une. mesure particulière, aux sollicitations mécaniques et thermiques tant lors du démarrage qu'au cours de ce que lton appelle la croisière de ces missiles qui, en règle générale, sont propulsés par un jet de gaz chaud.Comme on le sait, lors de la phase de démarrage, un missile de ce type doit être accéléré de la vitesse zéro à sa vitesse de croisière ; en consequence, le câble est soumis, d'une part, à de très fortes sollicitations dynamiques par suite de l'ac--^ croissement rapide de la vitesse de débobinage et, d'autre part, a des sollicitations thermiques par suite du voisinage immédiat du jet de gaz. Au cours de la phase de croisière, le câble est sollicité de manière incontrôlable par des particules chaudes qui se détachent dtune composition éclairante constamment présente et associée au missile.L'action de ces particules est particulièrement désastreuse lorsqu'elles viennent heurter des faisceaux de couches décollés et ce, totalement indépendamment du fait que, par suite de leur plus grande surface, ces faisceaux de couches peuvent & re plus aisément atteints qutun enroulement individuel du câble qui se décolle et s'étend en forme de poire. Alors que, au cours de la fabrication des conducteurs, les différentes étapes peuventre contôlées par des procédes et des dispositifs de mesure appropriés et que l'on peut ainsi maintenir des valeurs reproductibles, jusqutà présent, ce contrôle était impossible ou mal réalisé lors du bobinage ; en effet, lors d"un contrale de la force dtadhérence existant réellement entre les différents enroulements, ces derniers doivent autre décollés de la bobine, ce qui a pour effet de détruire cette dernière.Dès lors, la fabrication de ces bobines ne peut etre contrôlée que par coups de sonde de sorte que l'on ne peut détecter que des tendances aux défectuosités. En conséquence, la réalisation d'une bobine ayant des propriétés de débobinage aussi uniformes que possible exige une grande habileté de la personne préposée à la manoeuvre de la machine de bobinage.Un tel état de choses es non seulement en contradiction avec toutes les méthodes modernes de fabrication, mais il est également dépourvu de rentabilité si l'on considère le temps consacré Un autre facteur dtinsécurité réside dans la nature des fibres de soie naturelle dont les propriétés spécifiques subissent de brutes fluctuations et, par conséquent, varient d'une charge à l'autre en ce qui concerne le pouvoir d'imprégnation et, pa-rtant, la force dr d'adhérence. De même, il est toujours de plus en plus difficile de se procurer de la soie na- turelle.En conséquence, depuis longtemps) on désire remplacer la soie naturelle par ce que l'on appelle de la soie synthétique ou de la soie synthétique au cuivre. De telles fibres de soie artificielle peuvent etre fabriquées avec des propriétés constamment égales et elles sont disponibles à tout moment en n'importe quelle quantité. Toutefois, il est probematique de sélectionner et d'adapter les autres matières, car les fibres supports également nécessaires doivent être dans des rapports appropriés l'une par rapport à l1au- tre en ce qui concerne la longueur de rupture, ltélasticite, l'allongement à la rupture et les coefficients de dilatation. En outre, il est nécessaire d'atteindre de plus grandes vitesses de débobinage et des portées plus élevées, de sorte qu'il faut employer des fibres ayant des longueurs de rupture aussi grandes que possible. Enfin, on se heurte à d'énormes diffIcultés lors du traitement de ces fibres en association avec les conducteurs en cuivre comportant généralement un vernis isolant et ayant un diamètre de l'ordre de grandeur d'environ Q,07 mm et un allongement à la rupture égal ou supérieur à 25%.Afin d'obtenir des propriétés électriques uniformes sur toute la longueur d'une ligue de ce type dite à signaux de direction, ces conducteurs doivent constamment présenter une disposition géométrique aussi uniforme que possible par rapport aux fils supports et au guipage de sorte que, par suite de cette disposition, les propriétés de débobinage de la ligne de signaux de direction sont fortement influencées également par la bobine de fil de direction se trouvant dans le missile à diriger. En conséquence, il est hautement nécessaire de trouver un toron répondant autant que possible à toutes les conditions imposées, pouvant être fabriqué avec des propriétés aussi uniformes que possible même au cours de temps de fabrication prolongés et pouvant être collé plus aisément que jusqu'à présent lors de son transfert dans une bobine dite de fil de direction, ce toron ayant également des propriétés de débobinage uniformes, même après un temps de conservation prolongé. En conséquence, l'invention a pour objet de fournir un nouveau toron électrique flexible et un procédé pour sa fabrication, toron dont la structure et la forme de réalisation permettent, m & e sans utiliser des fibres de soie naturelle, d'atteindre de grandes portées et de hautes vitesses de débobinage et, malgré la grande longueur de ce toron, l'uniformité de la disposition géométrique des conducteurs electriques, des fils supports et du guipage sur la longueur du toron n'étant pas altérée, ce toron pouvant, en outre, être collé plus aisément, de meilleure façon et de manière reproductible lors du bobinage des bobines dites de fil de direction, tandis que le risque de destruction des fils conducteurs sous l'influence de la chaleur est réduit. Suivant l'invention, on réalise cet objet pour des torons du type indiqué dans ltintroduction ci-dessus du fait que le guipage est enveloppé d'une couche extrudée. On décrira ci-après d'autres caractéristiques de l'invention. Les faisceaux de fils supports sont constitués de n fibres de polyamides aromatiques posées parallèlement et ayant un allongement à la rupture de 2,4 à 4%, au moins -un faisceau de fils supports étant collé parallèlement à et sur les conducteurs électri ques > le guipage étant constitué d'une soie artificielle au cuivre d'une présentation de 3 x 20/22 den, tandis que la couche extrudée est constituée de poly éthers-sulfones amorphes. Le ou les conducteurs électriques comportant un vernis isolant et collés l'un à l'autre est ou sont collés parallèlement l'un à l'autre sur au moins un faisceau de fils supportes, au moins trois autre faisceaux de fils supports décalés llun de l'autre de 1200 sur un étroit arc de cércle étant posés symétriquement sur le faisceau de fils supports collé aux conducteurs, situé au centre et posé verticalement, ces trois autres faisceaux de fils supports étant guipés en deux processus de filage successifs avec le même angle de guipage et dans des sens de rotation différents, le faisceau de fils supports collé aux conducteurs et posé verticalement étant acheminé avec une force de freinage de 10 N, tandis que le câble guipé est acheminé à un dispositif d'extrusion où il est enveloppé, au cours d'une seule phase de travail, d'une couche extrudée constituée de polyéthers-sulfones amorphes. Pour les processus de filage, on utilise des fibres de soie de verre. Dès lors, grâce à la présente invention, pour la première fois > le procédé d'extrusion connu d'après la demande de brevet de la République Fédérale dtAllemagne DE-AS 26 38 763 devient utile-pour la fabrication de torons flexibles en vue de la transmission de signaux d'une station pilote fixe ou mobile à un missile qui se déplace rapidement et vice versa, ce qui offre des avantages surprenants. Clest ainsi qu'en utilisant comme fils supports, des fibres d'un polyamide aromatique (fibres d'aramide organique), on peut traiter ces fils supports avec les conducteurs métalliques beaucoup plus aisément que jusqulà présent car, en ce qui concerne l'application ultérieure de ltenveloppe extérieure lors du procédé d'extrusion, on doit maintenir des tolérances de fabrication beaucoup plus faibles lors du guipage; grâce au processus d'extrusion, conjointement avec le guipage qutils renferment, les faisceaux de fils supports contenant les conducteurs métalliques en leur centre sont maintenus de manière permanente dans leur position.En outre, pour le guipage, on peut sélectionner ce que lion appelle de la soie artificielle au cuivre. Toutes les difficultés provoquées par la soie naturelle sont totalement supprimées. On évite également les difficultés résultant de l'expulsion des solvants nécessaires lors du traitement avec des vernis. Les solutions de vernis utilisées jusqu'à présent lors de la fabrication de ces torons ont une teneur en matière;solides d'environ 20% jusqurà un maximum de 40%, si bien que la quantité de solvant à expulser est de 60 à 80%. Dès lors > les résidus de solvants n'exercent plus aucune influence, en particuler, sur les faisceaux de fils supports.Jusqu'à présent, il existait notamment un risque de pénétra- tion des résidus.de solvants dans les faisceaux de fils supports qui, par la suite, devenaient rigides, altérant ainsi considérablement les propriétés de débobinage des torons lors de l'utilisation ultérieure. Ainsi que des essais l'ont démontré, un toron de ce type peut également. être collé remarquà- blement et de manière reproductible en enroulements lors du bobinage ultérieur ; en effet, dtune manière et dans une mesure que 1 on peut déterminer préalable~ ment, on peut appliquer, sur la couche d'extrusion, un adhésif par lequel seules les couchers extrudées adhérant fermement au guipage et faisant partie des couches dtenroulements juxtaposées sont assemblées l'une à l'autre avec une force d'adhérence constamment égale. De la sorte, on peut également envisager une fabrication automatique en série de ces bobines de fils de direction ayant des propriétés constamment égales ce qui a un impact remarquablement favorable tant sur le prix que sur la fiabilité des missiles qui en sont équipés. Au lieu de soies artificielles au cuivre, on peut également utiliser dorénavant, pour le guipage, des soies de verre qui sont nettement plus résistantes aux sollicitations thermiques. Il ne doit pas être tenu compte de leur élasticité qui, en soi, est faible car, en ce qui concerne le sens de bobinage, il n'y a aucune sollicitation élastique dans le sens des fibres et les sollicitations s' exerçant transversalement sont absorbées par les fils supports. La couche extrudée qui les entourewpossède une élas ticité suffisante pour suivre les sollicitations dtallongement élastique sans pour autant subir une détérioration, voire meme une destruction.~ En outre, grâce a' cette couche extrudée, dans le cas de cibles guipés de soie de verre, les extrémités dos fibres individuelles qui ressortent à l'extérieur du guipage et qui > lors du guipage, se brisent par suite de la fragilité de la soie de verre, ne risquent pas de venir coller à la couche suivante lors du bobinage de la bobine.Lors de llapplication de la couche extrudée, ces extrémités sont notamment renversées et enro bées dans la couche extrudée si bien que, malgré le guipage en soie de verre, chaque cible a une surface périphérique extérieure lisse. Etant donné que les polyéthers-sulfones utilisées en l'occurrence ont une résistance extraordinaire à la flamme, il en résulte un autre avantage du fait que l'on ne doit utiliser aucun agent ignifuge spécial lors de la fabrication des cibles. L'invention sera décrite par un exemple de réalisation illustré schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels la figue 1 représente le toron au cours d'un vol ; la figure 2 est une vue en perspective et à une échelle fortement agrandie illustrant la structure du toron ; la figure 3 est une image de coupe polie fortement agrandie représentant le toron illustré en figure 2 ; et la figure 4 illustre le système de principe adopté pour la fabrication d"un toron suivant llinven tion. En figure 1, le chiffre de référence 10 désigne un missile propulsé par réaction vers lequel une station pilote 11 fixe ou mobile émet des signaux de direction via un toron ou un câble électrique flexible 12 reliant l'un à l'autre la station pilote et le missile. Le câble 12 est constitué de deux fils conducteurs électriques 14 réalisés en cuivre électrolytique aussi pur que possible et ayant un allongement à la rupture égal ou supérieur à 25%, ces fils ayant un diamètre d'environ 0,07 mm. Avant leur guipage, les conducteurs dénudés en cuivre 14 reçoivent chacun une isolation 15 moyennant un procédé connu en soi pour l'application d'un vernis, l'application de ce vernis s'effectuant en plusieurs couches jusqu'à ce qu'on atteigne une épaisseur totale d'environ 24 à 30 p. Après le durcissement de l'isolation 15, au cours d'une autre phase de travail, les différents conducteurs en cuivre 14 sont collés parallèlement l1un à l'autre à l'aide du même vernis que celui dont est constituéel'isolation 15, de sorte qu'ils prennent alors la configuration illustree en figure 2. Comme le montrent les figures 2 et 3, les conducteurs en cuivre 14 collés parallèlement l'un à l'autre se trouvent au centre d'un faisceau 16 de fils supports constitué de n fibres de polyester ou de polyamide posées parallèlement. L'ensemble constitué du faisceau de fils supports 16 et des conducteurs en cuivre 14 est pourvu de guipages opposés 18, 18a en soie naturelle ou en soie artificielle au cuivre de la présentation 3. 20/22 den. Afin d'assurer la localisation centrale dés conducteurs en cuivre collés parallèlement l'un à l'autre à l'intérieur du faisceau de fils supports 16 et sur toute la longueur du cabale, avant son guipage, ce faisceau de fils supports est subdivisé en au moins trois faisceaux de fils supports de meme grosseur ayant chacun un diamètre d' environ 14 r et constitués chacun de 70 fibres élémentaires. La réalisation du câble a lieu, de préférence, de la manière décrite dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne 17 65 133 de sorte que, en figure 4, le processus de fabrication est simplement représenté parce que l'on appelle un schéma fonctionnel. Comme le montre ce schéma, les longueurs de câble fabriquées (par exemple, de 4.200 mètres) sont acheminées à un dispositif dlextrusion connu en soi où elles sont enveloppées de façon également connue d'une polyéther-sulfone dans un processus en continu, de sorte que le guipage 18, 18a est entouré d'une enveloppe protectrice 2Q (voir figure 3).En l'occurrence, les paramètres du procédé sont réglés de façon à obtenir une couche d'une épaisseur dlenvi- ron 25 à 50 Les polyéthers-sulfones particulièrement appropriées pour ltextrusion sont décrites dans la. demande de brevet de la République Fédérale dlAllemagne DE-OS 29 11 269 et des procédés pour la réalisation de ces enductions en polyéthers-sulfones sont décrits dans la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne DE-OS 27 28 883, de sorte qufil ntest pas nécessaire de les décrire-ici plus en détail. Lors du guipage effectué avec des fibres de soie de verre dont les extrémités ressortent vers 11 extérieur, par suite de la fragilité des soies de verre, on ne peut éviter une rupture des fibres individuelles aux rayons de flexion auxquels on a affaire en l'occurrence ; or, lors du- passage du cible à travers le dispositif d1 e. xtrusion non représenté ici plus en détail pour l'application de la couche extru dée, ces extrémités de fibres sont retournées et enrobées dans la couche extrudée. En conséquence, le câble pourvu de cette couche extrudée a une surface parfaitement lisse. En conséquence, lors du bobinage ultérieur des bobines, on évite le problème qui se pose lorsque, lors du collage indispensable des enroulements individuels de. la bobine, des extrémités de fibres ressortant du guipage forment un ancrage irrégulier et non désiré gênant très fortement le processus de débobinage lors de l'utilisation des bobines. REVENDICATIONS 1. Câble électrique flexible pour la trans mission de signaux entre une station pilote et un missile-qui se-déplace rapidement, ce cable étant constitué dlau moins un et, de préférence, de deux conducteurs électriques poses parallèlement, comportant un vernis isolant et enrobés au centre et sur toute la longueur d'un-organe de traction formé de faisceaux individuels de fils supports constitués de plusieurs fils individuels minces, cet organe de traction étant entoure dtun guipage, caractérisé en ce que le guipage est enveloppé dtune couche extrudée -(20). 2. Câble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les faisceaux de fils supports sont constitués de n fibres de polyamides aromatiques posées parallèlement et ayant un allongement à la rupture de 2,4 à 4%, au moins un faisceau de fils supports étant collé parallelement à et sur les conducteurs électriques, le guipage etant constitué d'une soie artificielle au cuivre d'une présentation de 3 x 20/22 den, tandis que la couche extrudée est constituée de polyéthers-sulfones amorphes. 3. Procédé de fabrication d'un crible électrique flexible suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le ou les conducteurs électriques comportant un vernis isolant et collés l'un à l'autre est ou sont collés parallèlement l'un à l'autre sur au moins un faisceau de fils supports, au moins trois autres faisceaux de fils supports décalés l'un de l'autre de 1200 sur un étroit arc de cercle étant posés symétriquement sur le faisceau de fils supports collé aux conducteurs, situé au centre et posé verticalement, ces trois autres faisceaux de fils supports étant guipés en deux processus de filage successifs avec le même angle de guipage et dans des sens de rotation différents, le faisceau de fils supports collé aux conducteurs et posé verticalement étant acheminé avec une force de freinage de 10 N, tandis que le câble guipé est acheminé à un disr positif d'extrusion ou il est enveloppé, au cours d'une seule phase de travail, d'une couche extrudée constituée de polyéthers-sulf.ones amorphes. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, pour les processus de filage, on utilise des fibres de soie de verre.