Brevet FR2544562A1 — publié le 19841019

La présente invention se rapporte à un ensemble constituant un bottier pour des jonctions de câbles sous- marins. Le terme "câble", tel qu'il est utilisé ci-dessous, comprend les câbles électriques, les câbles à fibres optiques, les faisceaux de tuyaux ou toute combinaison de ces éléments. Par exemple, un câble unique peut comprendre des tuyaux transportant des fluides hydrauliques, des conducteurs métal- liques isolés destinés à transporter une puissance électrique, et des conducteurs métalliques ou des fibres optiques desti nés aux communications Le câble peut également comprendre des fils ou bandes d'armure externe. De tels câbles, et en particulier des jonctions dans de tels câbles, doivent résister à des contraintes lon- gitudinales considérables lorsque ces câbles sont posés en haute mer, ou lorsqu'ils sont descendus à partir de plates- formes de forage pétrolier, tandis que simultanément ils doivent résister à des forces de compression très élevées lorsqu'ils se trouvent in situ, à de grandes profondeurs. Traditionnellement, des boîtiers destinés à des jonctions de câbles sousmarins ont été fabriqués à partir de tubes d'acier usinés qui incorporent (si cela est néces- saire) des ancrages de blindage en acier, des colliers de charge réglables, des capuchons d'extrémité filetés, et sont remplis d'une matière de remplissage après que la jonction a été réalisée et que le boîtier a été fixé en place La chargede traction qui s'exerce sur la jonction est transférée du blindage, par l'intermédiaire des colliers de charge, à la boite de jonction en acier La matière de remplissage sert à empêcher que l'humidité qui pénètre dans la boite de jonction en acier puisse atteindre les jonctions de câbles à l'intérieur de l'ensemble du boîtier De tels boîtiers en acier sont coûteux et lourds à manipuler. Conformément à la présente-invention, on propose un boîtier de jonction de câble sous-marin comprenant une structure tubulaire creuse, caractérisé en ce qu'au moins deux tronçons d'extrémité du boîtier sont chacun formés comme un tube creux en matériau composite de résine époxyde et de filaments enroulés, chaque tronçon d'extrémité étant conformé avec une partie d'extrémité à section intérieure décroissante, avec des tronçons adjacents du boîtier raccordés les uns aux autres par des joints solidarisés par adhérence entre des parties à section non décroissante des tronçons, au moins un tronçon du bottier présentant un trou de remplissage, par lequel le bottier achevé est rempli avec une matière de remplissage comprenant une résine époxyde chargée. L'invention propose également un procédé de raccor- dement d'un câble sous-marin blindé à l'intérieur d'un bottier tubulaire qui est ensuite rempli d'un matériau de remplissage comportant une résine époxyde, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes qui consistent à diviser et défor- mer les extrémités des fils ou bandes d'armure en position adjacente à chaque extrémité de câble, à enfermer le raccorde- ment du câble à l'intérieur d'un bottier tubulaire en résine époxyde et filaments enroulés ayant des parties d'extrémité de section intérieure décroissante, qui s'ajustent étroitement sur l'enveloppe externe du câble, et à remplir le bottier avec un matériau de remplissage comportant une résine époxyde chargée. Un mode de réalisation de l'invention sera à présent décrit en référence au dessin annexé, qui représen- te une coupe longitudinale au travers d'une moitié d'une jonction de câble sous-marin. Le câble à raccorder est représenté comme étant un faisceau de tuyaux hydrauliques contenant des tuyaux 1 et 2 revêtus d'une ceinture en polyéthylène qui,à son tour, est entourée de fils 4 d'armature en acier enroulés Finalement, l'armure est recouverte par une gaine externe en polyéthylène 5. Chaque extrémité de câble est enfilée dans une moitié correspondante d'un tronçon de bottier 10 en résine époxyde et en filaments de verre enroulés Le tronçon de bottier est de section tubulaire, la partie principale étant d'un diamètre interne supérieur au diamètre externe de la gaine externe 5 du câble Chaque tronçon a une partie d'extrémité i Qa de section intérieure décroissante, qui s'ajuste étroitement sur la gaine externe 5 du câble. Pour réaliser une jonction de câble, chaque extré- mité de câble est tout d'abord enfilée dans un manchon 11 thermorétractable, dans un bouchon annulaire lla en fibres agglomérées par une résine synthétique, et dans un joint annulaire llb en forme de bague en U Le tronçon-de bottier est ensuite-glissé par-dessus l'extrémité du câble La gaine externe 13 est coupée et-rabattue afin de dégager une longueur d'armure 4 Les fils d'armure sont évasés et les extrémités 4 a des fils sont déformées de manière aléatoire, par exemple par tortillement ou par des secousses En variante, les extrémités des fils peuvent être laissées rectilignes ou légèrement grenaillées La ceinture interne 3 est également coupée et rabattue vers l'arrière dans une moindre mesure, afin de dégager les extrémités individuelles des tuyaux 1 et 2 Chaque extrémité de tuyau est munie d'un organe de couplage fileté 12, 13, respectivement Un manchon de stabilisation 14 métallique est mis en place à force sur la ceinture interne 3 et une pince circulaire 15 est attachée à ce dernier par des vis 16 La compression d'une bague d'étanchéité annulaire 17 est effectuée entre des collets du manchon et de la pince, lorsque les vis 16 sont serrées. Enfin, un manchon thermorétractable 18 peut être placé par- dessus l'extrémité de la ceinture interne 3 et de la pince L'extrémité du câble est à présent prête pour être raccordée à une autre extrémité de câble préparée d'une manière similaire. Les deux extrémités de câble à raccorder sont amenées l'une contre l'autre et les organes de couplage 12 et 13 correspondants des tuyaux sont vissés les uns sur les autres Les tronçons 10 de bottier correspondants sont ensuite mis en butée l'un contre l'autre après qu'un manchon de raccordement interne 19 a été introduit dans l'un des tronçons de bottier Les tronçons de boîtier sont fixés l'un à l'autre et au manchon de raccordement par un joint à recou- 254 4562 vrement loc collé à l'aide d'une matière adhésive, avec le concours de la jonction par butée l Ob Le bouchon lla en fibres agglomérées par une résine synthétique est poussé dans l'évidement usiné dans le tronçon d'extrémité du bottier, en comprimant ainsi le joint d'étanchéité llb en forme de bague en U Le manchon thermorétractable 11 est ensuite déplacé en position par-dessus le bouchon et chauffé afin de former un joint d'étanchéité serré, ajusté par rétraction sur l'extrémité du bottier et de la partie du câble En variante, le boîtier de jonction peut être enveloppé en entier dans un revêtement thermorétractable. Lorsque toutes les opérations présentées ci-dessus ont été exécutées, l'intérieur du bottier est rempli en utilisant une matière de remplissage comprenant une résine époxyde et que l'on introduit par les trous de remplissage l Od dans les tronçons de bottier 10, qui servent de moule. Le résultat est une jonction de câble solide et légère, qui est résistante à la pression et imperméable à la pénétration d'humidité Toute contrainte longitudinale de traction dans le câble est transférée, par l'intermédiaire des fils d'armure déformés et évasés,au corps de remplissage en résine époxyde à l'intérieur des formes d'extrémité coni- ques ou de section décroissante Une certaine partie de la contrainte est de plus transférée au Ktronçonsde bottier 10 et, par l'intermédiaire du joint collé l Oc, à l'autre tronçon d'extrémité, et ensuite à nouveau, par l'intermédiaire du corps de remplissage, aux fils d'armure de l'autre extrémité de câble. La fabrication des tronçons d'extrémité 10 du bottier est peu coûteuse lorsqu'on la compare à celle des bottiers de jonction en acier traditionnels Chaque tronçon d'extrémité est aisément fabriqué sur un mandrin amovible, le seul usinage qui est ensuite nécessaire étant celui qui doit être effectué au niveau des zones des joints, afin d'assurer l'obtention de bons joints, et au niveau de l'extrémité de section décroissante afin d'assurer un bon ajustage pour le joint d'étanchéité en forme de bague en- U. La jonction achevée est très solide Des résultats d'essais typiques sur une jonction de câble de 12,5 mm de diamètre avec un boîtier d'une longueur totale de 1,22 m montrent qu'elle résistera à une charge de traction d'au moins 299 k N. Comme variante à un bottier en deux parties, tel que représenté sur le dessin, le boîtier peut être réalisé en par exemple trois parties Un tronçon tubulaire central droit peut être raccordé à deux tronçons d'extrémité de sec- tion décroissante Une telle réalisation est représentée sur le dessin avec un joint à recouvrement usiné 10 e entre le tronçon central et le tronçon d'extrémité de section décroissante Cette réalisation peut être renforcée avec un manchon de raccordement 18 b (représenté seulement en pointillés) si cela est souhaité Ceci permet de réaliser un système très souple avec des tronçons d'extrémité communs utilisables avec une grande variété de tronçons centraux de différentes longueurs. Bien qu'il a été fait mention d'un matériau compo- site en résine époxyde renforcée de filaments en verre, d'autres matériaux filamentaires sont également disponibles, par exemple le KEVLAR (marque enregistrée), des fibres de carbone, de polyester, etc De même, l'angle de dépose des filaments peut être différent sur différentes parties du tube afin de procurer les performances souhaitées de charge en traction/boucle en différentes positions. REVENDICATIONS 1 Boîtier de jonction de câble sous-marin compre- nant une structure tubulaire creuse, caractérisé en ce qu'au moins deux tronçons d'extrémité ( 10) du bottier sort chacun formés comme un tube creux en matériau composite de résine époxyde et de filaments enroulés, chaque tronçon d'extrémité ( 10) présentant une partie d'extrémité (l Oa) de section interne décroissante, avec des tronçons adjacents de boîtier raccordés les uns aux autres par des joints solidarisés par adhérence entre des parties de section non décroissantes des tronçons, au moins un tronçon de boîtier présentant un trou de remplissage ( 10 d) par lequel le boîtier achevé est rempli avec une matière de remplissage comprenant une résine époxyde chargée. 2 Boîtier de jonction selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux tronçons d'extrémité ( 1 ia) de section décroissante sont combinés avec un tronçon tubulaire central droit. 3 Boîtier de jonction selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les tronçons ( 10) sont raccordés au moyen de joints à recouvrement usinés ( 10 e). 4 Boîtier de jonction selon l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que les joints entre les tronçons ( 10) sont munis de manchons internes ( 19) étroite- ment ajustés formant des joints à recouvrement (l Oc)-avec les tronçons ( 10). Boîtier de jonction selon l'une des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau composite en résine époxyde est renforcé avec un filament de verre enroulé. 6 Procédé de jonction d'un câble sous-marin blindé à l'intérieur d'un boîtier tubulaire qui est ensuite rempli avec une matière de remplissage comportant une résine époxyde, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes qui consistent à diviser et à déformer les extrémités ( 4 a) des fils ou bandes ( 4) d'armure en position adjacente à chaque extrémité de câble ( 1,2), à enfermer la jonction du câble à l'intérieur d'un bottier tubulaire ( 10) en résine époxyde et en filaments enroulés, ayant des parties d'extré- mité de section interne décroissante ( 10 a) s'ajustant-étroi- tement sur le revêtement externe ( 5) du câble ( 1,2),, et à remplir le bottier avec une matière de remplissage comportant une résine époxyde chargée. 7 Jonction d'un câble sous-marin blindé, compre- nant un boîtier tubulaire ( 10) avec des parties d'extrémité de section interne décroissantes (l Oa) qui s'ajustent étroi- tement sur la gaine externe ( 5) du câble sous-marin, dans laquelle les fils ou bandes d'armure ( 4) sont évasés et déformés, en position adjacente à chaque extrémité de câble ( 1,2), à l'intérieur de chaque partie d'extrémité de section décroissante ( 10 a), caractérisée en ce que le bottier ( 10) est fabriqué à partir de tronçons en résine époxyde et en filaments enroulés liés les uns aux autres par une matière adhésive et remplis avec une matière-de remplissage compre- nant une résine époxyde chargée, de sorte que la contrainte de traction dans le câble ( 1,2) est transférée des fils ou bandes d'armure ( 4) d'une extrémité de câble ( 1,2), par l'intermédiaire de la matière de remplissage en résine époxyde et du bottier ( 10), aux fils ou bandes ( 4) de l'autre extrémité de câble ( 1,2).