Brevet FR2519149A1 — publié le 19830701

Dispositif de jonction des extrémités de deux câbles sous-marins à fibres optiques, et son procédé de fabrication La présente invention a pour objet un dispositif de jonction des extrémités de deux câbles sous-marins à fibres optiques, comprenant chacun un coeur optique sur lequel vient s'enrouler hélicoldalement une voûte de fils d'acier, un tube de cuivre rétreint sur la voûte, une gaine isolante externe, un conducteur de retour en aluminium protégé par une gaine de protection Elle concerne aussi un procédé de fabrica- tion d'un tel dispositif. Cette jonction peut correspondre à la nécessité de réunir deux extrémités de câbles au cours de la pose d'une ligne de transmission sous-marine, ou bien à celle d'effectuer une réparation en un point o un câble a été endommagé. Les câbles sous-marins à fibres optiques comportent généralement; une âme comprenant les fibres optiques (placées dans des tubes de matériau plastique remplis de matière visqueuse ou dans des sillons hélicoïdaux sur le pourtour d'un jonc métallique ou en matière plastique); une voûte formée de fils d'acier enroulés en hélice et recouverte d'un tube de métal conducteur ductile (cuivre ou aluminium) soudé longitudinalement et rétreint sur la voûte de fils d'acier; une gaine isolante en matière thermoplastique, telle que le polyéthylène; un conducteur de retour en aluminium protégé, lui-aussi par une gaine en matière thermoplastique isolante. Le raccordement de deux extrémités de câbles ainsi constitués est difficile, car il faut à la fois souder ou coller bout à bout les fibres optiques des deux câbles, en laissant une surlongueur suffisante pour éviter la rupture des fibres sous l'effet d'une traction longitudinale assurer la continuité mécanique des voûtes porteuses des deux câbles à travers la jonction, en supportant l'effort de traction subi par le câble lors des manipulations assurer l'étanchéité de la jonction à l'eau, même dans le cas des pressions élevées régnant dans les fonds sous-marins. Il a déjà été proposé de tels dispositifs permettant de rationa- liser et d'accélérer les opérations de jonction de deux extrémités de 2 519149 2 2- tel câbles, en particulier par le brevet N O 81 11156 de la Demanderesse qui montre un dispositif de jonction dont le mandrin portefibres est libre en translation et en rotation Ceci peut donc occasionner une rupture de fibres en cas de fausse manoeuvre de l'opérateur. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un dispositif et un procédé de jonction simple qui assure à celle-ci; une bonne résistance mécanique; une bonne étan- céité par remplissage de l'espace intérieur o sont raccordées les fibres à l'aide d'un liquide hydrophobe; une bonne isolation électrique par des gaines en matière thermoplastique. Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend a) une partie centrale possédant: ai) un mandrin autour duquel sont enroulées les extrémités des fibres optiques, soudées ou raccordées individuellement l'une à l'autre, ledit mandrin étant bloqué en translation et également en rotation suivant l'axe principal, -,a 2) un tube conteneur en métal de résistance mécanique élevée, et préalablement enrobé d'une gaine en matière thermoplastique isolante entourant avec jeu le mandrin, et taraudé à ses deux extrémités. b) de chaque côté de la partie centrale, une partie latérale comprenant: bl) une pièce d'ancrage au moins en partie en métal de résistance mécanique élevée percée du côté tourné vers la partie centrale d'un alésage conique pour le passage et le logement des extrémités des fils d'acier formant voûte, et du côté opposé d'un alésage cylindrique pour le logàent du tube de cuivre et filetée sur une partie de sa surface externe de manière à se fixer dans le taraudage d'extrémité du tube conteneur, b 2) une bague conique d'épanouissement et de maintien des fils d'acier formant voûte percée d'un canal axial pour le passage du coeur optique, b 3) un remplissage en résine synthétique durcissable occupant le volume libre entre la surface interne de la pièce d'ancrage et la surface externe de la bague conique, autour des extrémités des fils d'acier formant voûte, 3- b 4) un moulage de fermeture en matière thermoplastique qui assure la liaison entre la gaine isolante du câble et la gaine isolante du tube. Avantageusement le mandrin est bloqué en translation suivant l'axe principal par les deux pièces d'ancrage et bloqué en rotation par une goupille. Selon une autre caractéristique le mandrin et l'espace libre entre lui-même et le tube conteneur sont remplis d'un produit visqueux tel que du polyisobutylène. De préférence les pièces d'ancrage sont munies d'orifices permettant le remplissage, l'une est munie d'un orifice pour le pas- sage du polyisobutylène et l'autre est munie d'un orifice pour permettre une mise à l'air libre. Selon une forme de réalisation la bague conique d'épanouissement présente une biconicité pour assurer un meilleur coincement Dans ce cas une bague en cuivre resserre, après la bague conique à double conicité, la voûte en fil d'acier sur le coeur optique. Il comporte en outre une tresse en aluminium assurant la recons- titution du conducteur de retour, un manchon thermo-retractable assu- rant le raccordement des gaines, deux manchons extérieurs en matière synthétique connus par le brevet N O 81 15111 de la Demanderesse. Le procédé de fabrication d'un dispositif de jonction selon l'invention est caractérisé en ce que a) on élimine dans la zone de jonction sur une longueur notablement supérieure à celle désirée pour ledit dispositif, le coeur optique les fils d'acier formant voûte, le tube de cuivre rétreint, la gaine externe, le conducteur de retour, la gaine de protection en laissant à nu les fibres optiques, b) on engage successivement sur les extrémités du câble, les manchons extérieurs, la gaine thermo-rétractable, la tresse en aluminium, le tube conteneur préalablement enrobé, et les pièces d'ancrage, c) on coupe les fils d'acier formant voûte, le tube de cuivre rétreint, la gaine externe recouverte du conducteur de retour et la gaine de protection à la longueur nécessaire à celle désirée par le dispositif, d) on introduit dans l'alésage conique des pièces d'ancrage, une 4- certaine quantité de résine synthétique durcissable et on épanouit les extrémités des fils d'acier formant voûte à l'intérieur de ladite partie conique, e) on introduit les pièces coniques d'épanouissement des fils d'acier de la vo te à l'intérieur des pièces d'ancrage, on réalise le remplissage de la totalité du volume compris entre les pièces d'ancrage les extrémités des fils d'acier et les pièce coniques d'épanouissement avec la résine synthétique puis on fait durcir la résine, f) on passe les fibres optiques à souder au travers d'un mandrin et on met en place celui-ci entre les pièces d'ancrage, g) on soude les fibres optiques à raccorder et on enroule le surplus de longueur autour du mandrin, h) on ramène le tube conteneur autour de la partie centrale et on le visse aux deux pièces d'ancrage, i) après un remplissage de l'intérieur du tube conteneur par un porduit visqueux et après une fermeture à l'aide de bouchons de l'ori- fice de remplissage et de l'orifice de mise à l'air libre, on réalise les deux moulages de fermeture. Selon une autre caractéristique le procédé de fabrication comprend un remplissage du mandrin et de l'espace libre entre lui-même et le tube conteneur, à l'aide d'un produit visqueux tel que du polyi- sobutylène Après ce remplissage, on ferme les orifices à l'aide de bouchons filetés. De préférence, après avoir réalisé les deux moulages de ferme- ture, on reconstitue le conducteur de retour à l'aide d'une tresse, on raccorde ensuite les deux gaines de protection par un manchon rétrac- table et enfin, on recouvre l'ensemble par deux manchons extérieurs en matière synthétique. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un dispositif de jonction selon l'invention et son procédé de fabrication. La figure 1 représente en coupe partielle, l'ensemble du dispo- sitif une fois la jonction terminée. La figure 2 représente, en élévation à l'échelle 1, une -5- extrémité d'un câble avec ses différents composants. La figure 3 représente en coupe partielle, une vue agrandie de la figure 1, o figurent les pièces principales de la jonction. La figure 3 A représente en coupe axiale, la partie du dispositif situé à gauche de l'axe XX de la figure 3. La figure 3 B représente en coupe axiale, la partie du dispositif situé à droite de l'axe XX de la figure 3. La figure 4 montre une bague 1 i présentant une biconicité. Dans la figure 1, on voit les deux manchons extérieurs 18, 18 ' recouvrant totalement le dispositif de jonction 30. La figure 2 montre une extrémité d'un câble 40 composée de fibres optiques 22 d'un coeur optique 1, d'une voûte de fils d'acier 2, d'un tube en cuivre 3, d'une gaine isolante 4, d'un conduc- teur de retour 14, et d'une autre gaine isolante 16. La figure 3 montre l'agencement intérieur du dispositif 30, en particulier l'enroulement d'une fibre 22 sur le mandrin 5 et un manchon 26 protégeant la soudure. Comme le montrent les figures 3 A et 3 B, le dispositif de jonction comporte un mandrin axial 5 percé en son milieu qui posséde huit entailles 25 permettant le passage des fibres optiques et leurs enroulements sur ledit mandrin Elles sont ensuite soudées en bout l'une de l'autre et protégées par un petit manchon 26. Le mandrin est bloqué en rotation par une goupille 19 et en translation par les deux pièces d'ancrage 8, 8 ' Ces dites pièces d'ancrage sont percées en leurs milieux d'un alésage conique 9, 9 ', côté mandrin, et d'un alésage cylindrique 10, 10 ' côté extérieur pour recevoir le tube 3, 3 ' en cuivre La voûte 2, 2 ' en fils d'acier s'épanouit dans l'alésage conique 9, 9 ', à l'aide d'une bague coni- que 11, 11 ' Cette bague peut présenter une biconicité comme le montre la figure 4 pour accentuer la résistance au glissement Il faut alors une bague en cuivre 27, pour resserrer la voûte de fils d'aciers sur le coeur optique On notera que les pièces d'ancrage 8, 8 ' ne sont pas symétriques, pour des questions de facilité de montage qui apparaîtront plus loin. L'espace resté libre entre les pièces d'ancrage, les bagues -6 - coniques et la voûte, est rempli d'une résine époxyde 12, 12 ' durcie à chaud, qui évite tout glissement de la voûte après sa mise en place. Les pièces d'ancrage sont filetées sur la majeure partie de leur sur- face externe, et vissées sur des taraudages internes des extrémités du tube conteneur 6 Celui-ci n'est pas symétrique pour des raisons de facilité de montage, car il vient d'abord recouvrir la pièce d'ancrage 8 t et ensuite, se visser en même temps sur les deux pièces d'ancrage 8, 8 '. La pièce d'ancrage 8 posséde un orifice 20 servant au remplis- sage du mandrin par un produit visqueux, tel que le polyisobutylène La pièce d'ancrage 8 ' posséde un orifice 21 servant à laisser échapper l'air pendant le remplissage Une fois ledit remplissage terminé, ces deux orifices sont fermés par deux bouchons filetés Des joints tori- ques 28, 29 assurent l'étanchéité entre le tube conteneur et les pièces d'ancrage pour éviter une fuite du produit visqueux mais aussi pour empêcher une éventuelle rentrée d'eau. La continuité de la gaine isolante 4, 4 ' du câble et de la gaine isolante 7 du tube, est réalisée par un moulage de fermeture 13, 13 ' en matière thermoplastique Le conducteur de retour 14, 14 ' en aluminium constitue une mise à la terre servant à protéger l'opérateur, et sert également au retour des courants d'alimentation des répéteurs. La reconstitution de ce conducteur est assurée par une tresse 15 en aluminium, fixée par soudure ou collage. Les deux gaines 16, 16 ' en matière thermoplastique sont raccordées par une gaine 17 thermo-rétractable; Deux manchons 18, 18 ' en matière synthétique recouvrent l'ensemble du dispositif Ils sont fixés l'un à l'autre par collage. La fabrication du dispositif qui vient d'être décrit s'effectue comme suit: On élimine dans la zone de jonction sur une longueur supérieure à celle désirée par ledit dispositif, le coeur optique 1, 1 ', les fils d'acier formant voûte 2, 2 ', le tube de cuivre rétreint 3, 3 ', la gaine 4, 4 ', le conducteur de retour 14, 14 ', la gaine de protec- tion 16, 16 ', au même niveau enlaissant à nu les fibres optiques 22. On engage successivement, sur chaque extrémité du câble, les 7- manchons extérieurs 18, 18 ', sur un côté, la gaine thermo- rétractable 17, la tresse en aluminium 15, le tube conteneur 6 et de nouveau sur chaque extrémité, les pièces d'ancrage 8, 8 '. On coupe de nouveau les fils d'acier formant voûte 2, 2 ', des extrémités des câbles sur une longueur permettant de dégager le coeur optique 1, 1 ' On coupe ensuite le tube de cuivre 3, 3 ' un peu plus loin que la voûte 2, 2 ', en fonction de la longueur des pièces d'ancrage; puis successivement sur une longueur de plus en plus longue, la gaine 4, 4 ', le conducteur de retour 14, 14 ' et sa gaine de protection 16, 16 '. On épanouit alors les fils d'acier 2, 2 ' à l'intérieur des alésages coniques 9, 9 ' des pièces d'ancrage 8, 8 ' après avoir rempli ces derniers d'un peu de résine époxyde chaude; -on introduit les bagues coniques 11, 11 ' d'épanouissement entre les fils d'acier, les coeurs optiques 1, 1 ' passant à travers les canaux centraux des deux bagues On finit de remplir de résine époxyde l'espace compris entre les pièces d'ancrage, les fils et les bagues de maintien, puis on chauffe l'ensemble par l'extérieur pour polymériser et durcir la résine puis bloquer les fils d'acier à l'intérieur des pièces d'ancrage. On passe les fibres optiques dans les entailles 25 du mandrin 5 puis celui-ci est mis en place entre les pièces d'ancrage 8,8 ' On soude les fibres optiques deux à deux et on les enroule autour du mandrin, chaque soudure est protégée par un manchon 26. On ramène le tube conteneur 6 et on le visse aux deux pièces d'ancrage, ce tube pouvant être éventuellement bloqué en rotation par une vis, pour éviter un dévissage On procéde maintenant au remplis- sage du mandrin avec un produit visqueux, tel que du polyisobutylène. Une fois le remplissage terminé, on ferme les orifices 20, 21 par des bouchons filetés. On réalise ensuite le moulage de fermeture 13, 13 ' Ces moulages assurent la liaison entre la gaine isolante 4, 4 ' du câble et la gaine isolante 7 du tube conteneur. On procéde à la reconstitution du conducteur de retour 14, en remenant la tresse 15 On met en place également le manchon z. 8- rétractable 17 et on relie les deux gaines de protection 16, 16 ' par ce manchon 17, qui va se rétracter par chauffage. Pour terminer la jonction, il reste à recouvrir l'ensemble avec les deux manchons extérieurs 18,18 ' qui seront collés l'un à l'autre. Bien que le dispositif de jonction et son procédé de fabrication qui viennent d'être décrits en référence aux figures du dessin parais- sent la forme de réalisation préférable de l'invention, on comprendra que certaines modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains des organes du dispositif ou certaines opérations du procédé pouvant être remplacés par d'autres qui procure- raient un résultat technique analogue. -9 _ _ REVENDICATIONS 1/ Dispositif de jonction des extrémités de deux câbles sous-marins à fibres optiques, comprenant chacun un coeur optique ( 1, 1 ') sur lequel vient s'enrouler hélicoldalement une voûte de fils d'acier ( 2, 2 '), un tube de cuivre ( 3, 3 ') rétreint sur la voûte, une gaine isolante externe ( 4, 4 '), caractérisé en ce qu'il comprend a) une partie centrale possédant: ai) un mandrin ( 5) autour duquel sont enroulées les extrémités des fibres optiques, soudées ou raccordées individuellement l'une à l'autre, ledit mandrin étant bloqué en translation et également en rotation suivant l'axe principal, a 2) un tube conteneur ( 6) en métal de résistance mécanique élevée, et préalablement enrobé d'une gaine ( 7) en matière thermoplastique iso- lante, entourant avec jeu le mandrin ( 5), et taraudé à ses deux extrémités. b) de chaque côté de la partie centrale, une partie latérale comprenant: bl) une pièce d'ancrage ( 8, 8 ') au moins en partie en métal de résistance mécanique élevée, percée du côté tourné vers la partie centrale d'un alésage conique ( 9, 9 ') pour le passage et le logement des extrémités des fils d'acier formant voûte, et du côté opposé d'un alésage cylindrique ( 10, 10 ') pour le logement du tube de cuivre; et filetée sur une partie de sa surface externe de manière à se fixer dans le taraudage d'extrémité du tube conteneur ( 6), b 2) une bague conique ( 11, 11 ') d'épanouissement et de maintien des fils d'acier formant voûte, percée d'un canal axial pour le passage du coeur optique, b 3) un remplissage en résine synthétique durcissable ( 12, 12 ') occu- pant le volume libre entre la surface interne de la pièce d'ancrage et la surface externe de la bague conique, autour des extrémités des fils d'acier formant voûte, b 4) un moulage de fermeture ( 13, 13 ') en matière thermoplastique, qui assure la liaison entre la gaine isolante du câble ( 4, 4 ') et la gaine isolante du tube M 7). - 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le man- drin est bloqué en translation suivant l'axe principal par les deux pièces d'ancrage ( 8, 8 '). 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le man- drin est bloqué en rotation par une goupille ( 19). 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le man- drin et l'espace libre entre lui-même et le tube conteneur sont remplis d'un produit visqueux, de préférence du polyisobutylène. / Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pièces d'ancrage sont munies d'orifices permettant le remplissage; l'une des pièces d'ancrage ( 8) étant munie d'un orifice ( 20) pour le passage du polyisobutylène et l'autre pièce d'ancrage ( 8 ') munie d'un orifice ( 21) pour permettre une mise à l'air libre. 6/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague conique ( 11, 11 ') d'épanouissement présente une biconicité pour assurer un meilleur coincement. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une bague en cuivre ( 27) resserre, après la bague conique à double conicité, la voûte ( 2) en fil d'acier sur le coeur optique ( 1). 8/ Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque câble comprend un conducteur de retour caractérisé en ce qu'il comprend une tresse ( 15) en aluminium assurant le raccordement des conducteurs de retour ( 14, 14 '). 9/ Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque câble comprend un conducteur de retour recouvert par une gaine de protec- tion, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon thermo-rétrac- table ( 17) assurant le raccordement des gaines de protection ( 16, 16 '). / Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque câble comprend un conducteur de retour recouvert par une gaine de protec- tion, caractérisé en ce qu'il comprend deux manchons extérieurs ( 18, 18 ') en matière synthétique. 11/ Procédé de fabrication d'un dispositif de jonction selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que a) on élimine dans la zone de Jonction sur une longueur notablement supérieure à celle désirée pour ledit dispositif, le coeur optique ( 1, 1 '), les fils d'acier formant voûte ( 2, 2 '), le tube de cuivre _-11 - rétreint ( 3, 3 ') la gaine externe ( 4, 4 '), en laissant à nu les fibres optiques ( 22), b) on engage successivement sur les extrémités du câble, les manchons extérieurs ( 18, 18 '), le tube conteneur ( 6) préalablement enrobé, et les pièces d'ancrage ( 8, 8 ') percées d'un alésage conique ( 9, 9 '), c) on coupe les fils d'acier formant voûte ( 2, 2 '), le tube de cuivre ( 3, 3 ') rétreint, la gaine externe ( 4, 4 ') à la longueur néces- saire à celle désirée pour le dispositif, d) on introduit dans l'alésage conique ( 9, 9 ') des pièces d'ancrage, une certaine quantité de résine synthétique durcissable et on épanouit les extrémités des fils d'acier formant voûte à l'intérieur dudit alésage conique, e) on introduit des pièces coniques d'épanouissement des fils d'acier de la voûte à l'intérieur des pièces d'ancrage, on réalise le remplissage ( 12) de la totalité du volume compris entre les pièces d'ancrage, les extrémités des fils d'acier et les pièces coniques d'épanouissement avec la résine synthétique puis on fait durcir la résine, f) on passe les/fibres optiques à souder au travers d'un mandrin ( 5) et on met en place celui- ci entre les pièces d'ancrage, g) on soude les fibres optiques à raccorder et on enroule le surplus de longueur autour du mandrin, h) on ramène le tube conteneur autour de la partie centrale et on le visse aux deux pièces d'ancrage, i) après un remplissage de l'intérieur du tube conteneur par un produit visqueux et après une fermeture à l'aide de bouchons d'un orifice de remplissage ( 20) et d'un orifice de mise à l'air libre ( 21) percés dans les pièces d'ancrage ( 8, 8 '), on réalise deux moulages de fermeture ( 13, 13 '). 12/ Procédé de fabrication d'un dispositif de Jonction selon la reven- dication 11, caractérisé en ce que ledit remplissage se fait à l'aide d'un produit visqueux, de préférence du polyisobutylène. 12- 13/ Procédé de fabrication d'un dispositif de Jonction selon les revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'après avoir réalisé le remplissage on ferme les orifices ( 20, 21) à l'aide de bouchons filetés. 14/ Procédé de fabrication d'un dispositif de Jonction selon l'une des revendications 11 à 13, dans lequel chaque câble comprend un conducteur de retour, caractérisé en ce que l'on raccorde les conducteurs de retour ( 14, 14 ') à l'aide d'une tresse ( 15). / Procédé de fabrication d'un dispositif de jonction selon l'une des revendications 11 à 14, dans lequel chaque câble comprend un conducteur recouvert par une gaine de protection, caractérisé en ce que l'on raccorde les deux gaines de protection ( 16, 16 ') à l'aide d'un manchon rétractable ( 17). 16/ Procédé de;fabrication d'un dispositif de Jonction selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que l'on recouvre l'ensemble par deux manchons extérieurs ( 18, 18 ') en matière synthétique.