Brevet FR2532440A1 — publié le 19840302

CABLE OPTIQUE A CARACTERISTIQUES IUECANIQUES AMELlOREES La présente invention a pour objet un câble comportant au moins une fibre optique, à caractéristiques mécaniques améliorées, notamment à la compression longitudinale. Les avantages des fibres optiques comme supports de transmission de 11information ont amené leur utilisation dans des domaires variés: longues distances (télécommunications) ou courtes et moyennes distances (inforrnatique, contrôles industriels par exemple). Toutefois l'élément optique est fragile et des précautions doivent être prises pour qu'il ne soit pas soumis, dans le câble, a des contraintes mécaniques susceptibles de provoquer une détérioration de ses caractéristiques de transmission (notamment atténuation) et7ou une diminution de sa durée de vie (rupture) Différentes structures de câbles optiques sont connues, parmi lesquelles la structure dite libre, sous tube, dans laquelle une fibre optique est placée librement dans un tube plastique souple; celui-ci est recouvert d'une gaine plastique assez épaisse ayant pour fonction, classique en câblerie, de protéger le câble contre les chocs mécaniques, la corrosion, I'humidité, etc. Le point faible d'une telle structure est sa tenue mécanique, notamment à la traction et à la compression longitudinale. Afin d'améliorer la tenue à la traction, il est connu d'tinter poser entre le tube et la gaine des renforts présentant, eux, une bonne tenue à la traction. Toutefois, il est connu que lors de la mise en place de la gaine, généralement par extrusion, il est difficile de maintenir les renforts en position tendue s'ils sont eux-rnêmes souples ; or, s'ils ne sont pas tendus, ils ne remplissent leur fonction que lorsque le câble est soumis à un effort de traction suffisant pour que les renforts soient à nouveau tendus, cet effort pouvant être important et entraîner une détérioration des caractéristiques de transmission du câble comme mentionné ci-dessus. il est également poss ble de choisir ces renforts rigides, mais alors- ils nuisent à la souplesse générale du câble optique, tendant a lui conférer un trop grand sayon de courbure minmum. Par ailleurs, la mauvaise tenue à la compression longitudinale est un défaut qui s'avère particulièrement gênant lorsque le câble est utilisé à basse température, du fait des coefficients de dilatation therrnique élevés des matériaux plastiques couramment utilisés dans la structure décrite ci-dessus. A titre d'exemple, avec des matériaux usuels, un câble est susceptible de se racourcir d'environ 0,5 90 pour un écart de température de 50 C, ce qui provoque une surlongueur importante de la fibre par rapport à ses enveloppes, pouvant amener une augmentation importante de l'affaiblissement de la transmission, voire même une rupture. La présente invention a pour objet un câble à fibres optiques permettant de pallier ces inconvénients par l'utilisation d'un ruban rigide à la compression longitudinale, placé en long ou en hélice autour du tube. A cet effet, dans un premier mode de réalisation, le câble optique selon l'invention comporte au moins une fibre optique placée librement dans un tube lui-même recouvert d'une gaine, et un ruban rigide à la compression longitudinale placé entre le tube et la gaine. Dans un autre mode de réalisation, le câble optique selon l'invention comporte au moins une fibre optique recouverte successivement d'au moins un revêtement protecteur et d'une gaine, et un ruban rigide à la compression longitudinale placé entre le revêtement et la gaine. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et illustrée par les figures annexées, qui représentent: - la figure 1, un premier mode de réalisation du cable selon l'invention - la figure 2, une variante de la figure précédente - la figure 3, un autre mode de réalisation, coinportant des renforts à la traction - la figure 4, un autre mode de pose du ruban rigide à la compression dans le câble selon l'invention; o - la figure 5, un autre mode de réalisation du câble selon l'invention. Sur ces différentes figures, d'une part les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments et, d'autre part, I'échelle réelle des différents éléments n'a pas été respectée pour la clarté de l'exposé. La figure 1 représente donc une vue en coupe d'un premier mode de réalisation du câble selon l'invention. Sur cette figure, on a représenté une fibre optique 1 placée librement dans un tube 2, par exemple un tube plastique souple, dont le diamètre intérieur est nettement supérieur au diamètre de la fibre optique; a titre d'exempie, le rapport des diamètres peut être de l'ordre de 4 à 8. Ainsi qu'il est connu, la fonction de ce tube est de protéger la fibre des chocs mécaniques extérieurs sans toutefois que ce dernier soit trop rigide, pour Jaisser au câble optique une certaine souplesse.Ce tube peut être par exemple continu, réalisé en, une matière plastique souple mais suffisamment rigide pour contribuer à la protection de la fibre contre les efforts latéraux, telle qu'une résine fluorée (E.T.F.E. par exemple), éventuellement armée de fibres, de verre par exemple ; il peut être également réalisé de façon discontinue à l'aide d'un matériau rigide, découpé en hélice pour lui conférer la souplesse requise. Selon Pinvention, ce tube est entouré par un ruban rigide à la compression longitudinale, c'est-à-dire présentant un module d'élasticité à la compression élevé. De plus, dans un mode de réalisation préféré, il est choisi avec un coefficient de dilatation thermique linéaire aussi voisin que possible de celui de la fibre optique utilisée. Dans ce mode de réalisation, le ruban 3 est posé en- long autour du tube 2, ses deux bords latéraux soit venant en contact, soit laissant comme représenté sur la figure subsister un léger déjoint 30. A titre d'exemple, ce ruban peut être constitué- par des fibres noyées dans une rnatière plastique, telles que des fibres aramides noyées dans une résine (un tel matériau est notamment fabriqué par la Société DUPONT de l;E.NIOUR5 sous la marque NOM EX > ; les fibres peuvent égaiement être des fibres de verre ou des fibres de carbone par exemple. L'épaisseur du ruban 3 est déterminée en fonction des conditions d'utilisation prévues pour le câble et des performances souhaitées, telies que la souplesse, la gamme de température d'utilisation, le rayon de courbure minimum, ou la surlongueur permise de la fibre optique dans son support à la plus basse température d'utilisation. Le ruban 3 est, pour terminer la structure du câble, recouvert d'une gaine 4 dont il est dit ci-dessus que la fonction est de protéger le câble contre les chocs mécaniques, la corrosion, l'humidité, etc. Une telle gaine peut être par exemple réalisée en plastique : PVC, polyamide, polyéthylène, etc, par extrusion. Elle peut être également armée de fibres par exemple de verre, comme le tube 2. Dans une variante de réalisation non représentée, le ruban 3 est maintenu en position autour du tube par un rubanage ou un guipage. La- figure 2 représente une variante de réalisation de la figure précédente, également vue en coupe, dans laquelle on retrouve les rnêmes éléments constitutifs mais où le ruban 3 est posé autour du tube 2 avec un recouvrement de ses bords latéraux, repéré 31 sur la figure. La figure 3 représente une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel le câble comporte des renforts à la traction. Sur cette figure, on retrouve la fibre 1 disposée librement dans son tube 2, lequel est recouvert par le ruban 3 conformément par exemple au schéma de la figure 1. Sur le ruban 3, il est disposé au moins un, et dans l'exemple de la figure trois renforts repérés 5, sensiblement également répartis autour de la structure. Chacun des éléments 5, destiné à renforcer la resistance du câble à la traction, est par exemple èonstitué par un fdisceau de fibres, par exernple de fibres ara rnide s. ils sont disposés soit sur la face extérieure du ruban 3, courre représenté sur la figure, soit sur la face intérieure de celui-ci. Ils peuvent être soit disposés sur le ruban 3 après sa pose, par exemple lors de l'opération de gainage (gaine 4), soit être collés sur celui-ci avant sa pose. L'ensemble est alors recouvert de la gaine 4, éventuellement avec un rubanage ou guipage intermédiaire autour du ruban 3 et éventuellement autour des renforts 5. La figure 4 représente un autre mode de réalisation, vu longitudinalement, dans lequel le ruban de renfort à la compression n'est plus posé en long mais hélicoidalement. Sur cette figure, on distingue le tube 2, recouvert dans l'exemple de la figure 4 par deux rubans rigides à la compression tels que ceux décrits précédemment, repérés respectivement 32 et 33, enroulés hélicoldalement. autour du tube, mais en sens contraire. Leurs points de croisement, repérés 34, peuvent être collés afin d'améliorer encore la tenue à la compression. Comme précédemment, les rubans 32 et 33 sont recouverts par la gaine 4. L'avantage de cette- variante par rapport aux précédentes est de conférer une plus grande souplesse au câble optique, les rubans 32 et 33 pouvant en outre être d'épaisseur plus faible que précédemment. La figure 5 représente un autre mode de réalisation du câble selon l'invention, dans lequel la structure du câble est du type à "fibre serrée". Sur cette figure, on a représenté une fibre optique 1, recouverte d'un revêtement de protection souple 61, essentiellement destiné à la protéger de la corrosion. Le revêtement 61 est recouvert lui-même d'un second revelernent 62 présentant une bonne résistance mécanique et protégeant la fibre contre les efforts exercés latéralement. Selon l'invention, le revêtement 62 est recouvert par un ruban 3 rigide à la compression, représenté dans l'exeniple de la figure posé en long comme illustré figure 1 rnais il est bien entendu qu'il peut être également posé autour du revêtement 62 comme d-erit figure 2 ou figure 4. Comme précédemment, le ruban 3 est recouvert par la gaine 4, éventueUement après la pose de renforts à la traction 5 et de rubanage ou guipage autour du ruban 3 et des renforts 5 (non représentés). A titre d'exemple, la fibre optique et son revêtement 61 (en silicone par exemple) ont un diamètre de l'ordre de 0,5 mm, le revêtement 62 (en E.T.F.E. par exemple) fait passer le diamètre de l'ensemble a 1,2 mm ; le ruban 3 posé en long a une épaisseur d'environ 0,13 mm et la gaine 4 (en polyester élastomère par exemple) porte le diarnètre du câble à environ 2,5 mm. A titre d'exemple toujours, le ruban rigide à la traction 3 a les caractéristiques mecaniques suivantes : une charge à la rupture supérieure à 6 kg par centimètre; une résistance au déchirement supérieure à 300 g et un retrait à 2850C inférieur à 2 %, et ce pour une épaisseur de l'ordre de 0,13 mm. Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits ci-dessus, il apparaît que le ruban 3 permet tout d'abord une amélioration de la tenue du câble à la compression, ce qui est, comme il est indiqué plus haut, particulièrement avantageux dans le cas d'une utilisation à basse température du câble. Il permet également d'améliorer la tenue à la traction du câble dans le cas où il est prévu des renforts de traction tels que 5 : en effet, lorsque la gaine 4 est posée par exemple par extrusion sur les renforts 5, ceux-ci lors du refroidissement de la structure et du retrait de celle-ci, se trouvent en surlongueur et ne remplissent leurs fonctions lorsque le câble est soumis à un effort de traction suffisant pour que les renforts soient à nouveau tendus ; l'interposition du ruban 3 dans la structure permet de limiter le retrait de la structure, et donc la surlongueur des renforts de traction et par conséquent les rend plus efficaces. Il permet enfin de fixer la longueur du tube 2 au repos, et donc de maîtriser la surlongueur qu'il est habituel de donner à la fibre optique 1 par rapport au tube. REVENDICATIONS 1. Câble optique comportant au moins une fibre optique, placée librement dans un tube recouvert d'une gaine, ie câble étant-- caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un ruban (3, 32, 33r rigide à la compression longitudinale, placé entre Je tube (2) et la gaine (4). 2; Câble optique comportant au moins une fibre optique recouverte successivement d'au moins un revêtement protecteur et d'une gaine, le cable étant caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un ruban (3) rigide à la compression longitudinale, placé entre le revêtement (61, 62) et la gaine (4). .3. Câble selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le ruban (3) est placé en long. 4. Câble selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un rubanage ou un guipage autour du ruban t3), 5. Câble selon- I'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le ruban (32) est placé hélicoidalement autour du tube (2). 6. Câble selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte un deuxième ruban (33), placé également hélicoidalement autour du tube (2), mais avec une pente de sens opposé. 7. Câble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre au moins un élément de renfort à la traction (5). 8; Câble selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les éléments de renfort (5) sont constitués chacun d'un faisceau de fibres, placés en long et sensiblernent également répartis sur la face interne ou externe du ruban (3, 32, 33). 9. Câble selon l'une des revendications précédentes, carocté- risé par le fait que le ruban (3, 32, 33) a un coefficient de dilatation Linéaire voisin de celui de la fibre optique (1). 10. Câble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le ruban (3, 32, 33) est constitué par des fibres en long noyées dans une matière plastique. 11. Câble selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les fibres du ruban (3, 32, 33) sont des fibres aramides, de verre ou de carbone.