Brevet FR2541036A1 — publié le 19840817

La présente invention se rapporte à un câble mul- tipolaire à huile fluide et plus particulièrement à un câ- ble multipolaire à huile fluide destiné à être utilisé comme câble sous-marin. Les câbles multipolaires à huile fluide déjà con- nus comprennent une gaine métallique étanche aux fluides qui renferme plusieurs âmes dont chacune est constituée par un conducteur revêtu d'un isolement imprégné d'une huile isolante, des remplissages qui sont interposés dans les espaces en étoile de la gaine et sont eux aussi impré- gnés d'huile fluide isolante et une pluralité de canaux de faibles dimensions diamètrales, prévus pour permettre les mouvements de l'huile dans la direction longitudinale du câble et qui sont englobés dans les remplissages préci- tés. Dans les câbles multipolaires à huile fluide dé- jà connus, les canaux prévus pour l'huile sont constitués chacun par un hélicoide cylindrique à spires espacées, formé d'un ruban métallique A l'extérieur de la gaine métallique, il est en outre prévu divers revêtements et structures de renforcement mécanique comme, par exemple, les blindages et les armatures longitudinales. Les câbles multipolaires à huile fluide déjà con- nus, dont on a décrit sommairement la structure ci-des- sus, peuvent présenter certains inconvénients, en particu- lier lorsqu'ils sont utilisés en qualité de câbles sous- marins. Avant tout, ils présentent une capacité insuffi- sante de résistance aux impacts des corps étrangers sur le câble posé, par exemple, à l'action des ancres ou des filets de pêche, parce que la gaine métallique est insuf- fisamment soutenue par les âmes et les canaux d'huile Ce- ci contraint à recourir, lorsque cela est possible, à des mesures de sécurité telles que la pose souterraine du c&- ble sous-marin dans les zones o le risque de chocs sur le câble de la part de corps étrangers est plus élevé mais ces mesures de sécurité ne peuvent pas toujours être adoptées, par exemple dans le cas de la pose sur les fonds rocheux et elles ne sont pas toujours efficaces. Un autre inconvénient des câbles multipolaires à huile fluide déjà connus et, en particulier, de ceux qui sont utilisés comme câbles sous-marins, consiste dans la difficulté que l'on éprouve à faire circuler l'huile flui- de isolante le long du câble et, plus spécialement, dans les canaux d'huile du câble Il convient de se rappeler qu'un câble multipolaire sous-marin est normalement cons- titué par un tronçon de grande longueur et que les câbles connus comportent une pluralité de canaux d'huile de fai- bles dimensions diamètrales; les pertes de charge qui se produisent lorsque l'huile se déplace à l'intérieur du ca- ble prennent donc inévitablement des valeurs élevées, non seulement en raison de la grande longueur des canaux d'huile mais surtout en raison des faibles dimensions dia- mètrales de ces canaux d'huile. Ceci contraint à utiliser des pressions élevées dans le circuit hydraulique de l'huile fluide isolante de câble et ces pressions doivent être d'autant plus élevées que les pertes de charge dans les canaux d'huile du câble sont elles-mêmes plus élevées. La présence de hautes pressions dans l'huile fluide isolante circulant dans le câble contraint à utili- ser des blindages résistants à la pression à poser autour de la gaine du câble, ces blindages devant être d'autant plus robustes que la pression de l'huile à l'intérieur du câble est plus élevée. Un autre inconvénient qui se manifeste spéciale- ment dans le cas des câbles sous-marins multipolaires à huile fluide consiste en ce que, dans le cas de ruptures de la gaine métallique, on observe des pertes d'huile fluide extrêmement fortes; ces pertes provoquent une pol- lution inacceptable pour le milieu environnant et elles entraînent la nécessité de continuer à alimenter le câble avec de grandes quantités d'huile fluide jusqu'à ce qu'il soit réparé, afin d'éviter que l'eau ne pénètre dans le câble et ne l'endommage. Le but de la présente invention est de surmonter tous les inconvénients des câbles multipolaires à huile fluide déjà connus qui ont été énumérés plus haut. L'invention a pour objet un câble multipolaire à huile fluide qui comprend une pluralité d'âmes consti- tuées chacune par un conducteur revêtu d'un isolement im- prégné d'huile isolante, chaque âme étant tangente à au moins une âme adjacente et à la gaine métallique qui ren- ferme lesdites âmes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un corps tubulaire, prévu pour les mouvements longi- tudinaux de l'huile, disposé à l'intérieur de ladite gai- ne, tangent à celle-ci et à deux desdites âmes, ledit corps tubulaire possédant un diamètre extérieur du même ordre que celui des âmes. Selon un mode préféré de réalisation de l'inven- tion, ledit corps tubulaire possède une déformabilité ra- diale inférieure ou égale à celle de la gaine. Selon un autre mode préféré de réalisation de l'invention, ledit corps tubulaire est constitué par une structure métallique à éléments profilés ou à fils, de préférence en aluminium. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre com- ment l'invention peut être réalisée Sur ce dessin, la figure 1 représente par une vue en coupe transversale un câble sous-marin multipolaire à huile fluide selon l'invention, dont on a enlevé les parties ex- térieures à la gaine métallique; _ la figure 2 montre à plus petite échelle une vue en coupe longitudinale prise selon la trace I-I de la fi- gure 1. Sur les figures 1 et 2, on a représenté des cou- pes de la partie d'un câble tripolaire, constituant un cas particulier d'un câble multipolaire à huile fluide, à laquelle l'invention se rapporte et on a donc omis de re- présenter sur ces figures les habituels revêtements, blin- dages et armatures longitudinales que l'on place autour de la gaine d'un câble et qui sont d'un type connu en soi. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, une gai- ne métallique 1 étanche aux fluides, par exemple en plomb ou en aluminium, renferme trois conducteurs 2 et un corps tubulaire 3 Chaque conducteur 2 est constitué par une pluralité de fils métalliques 4, par exemple en cuivre, réunis entre eux et il est entouré d'une couche semi-con- ductrice 5 constituée par plusieurs enroulements de matiè- re semi-conductrice, par exemple de papier carboné. Autour de la couche semi-conductrice 5 de chaque conducteur 2 est prévu un isolement 6 formé par une plura- lité d'enroulements de ruban de papier en matière cellulo- sique ou synthétique et, au-dessus de l'isolement, est prévu un revêtement semi-conducteur 7, lui aussi formé de plusieurs enroulements d'un ruban semi-conducteur, par exemple, de papier carboné L'ensemble des conducteurs 2, des couches semi-conductrices 5 et 7 et de l'isolement 6 est habituellement appelé "âme". En outre, il est prévu, en contact avec les revê- tements semi-conducteurs 7 de deux conducteurs 2 adja- cents, c'est-à-dire dans une disposition tangente à deux âmes du câble, un corps tubulaire 3 qui constitue le ca- nal d'huile du câble Le corps tubulaire 3 et les âmes du câble qui sont tangents entre eux sont également tangents à la gaine métallique du câble et le corps tubulaire 3 possède une déformabilité radiale inférieure ou égale à celle de la gaine métallique du câble; le mode selon le- quel cette propriété lui est conférée peut consister à utiliser des épaisseurs, matières ou structures appro- priées. La lumière libre du corps tubulaire 3 est au maximum, de même valeur que la somme des trois lumières libres des canaux tripolaires connus. Le corps tubulaire 3 est de préférence constitué par une structure tubulaire formée par la somme d'une plu- ralité de profilés métalliques 10, en particulier en alu- minium, encastrés -les uns dans les autres, cet ensemble étant de préférence revêtu d'une couche semi-conductrice 11 formée de plusieurs enroulements d'un ruban semi-con- ducteur, par exemple en papier carboné et, dans ce cas, le corps tubulaire 3 est en contact avec la gaine du câ- ble par l'intermédiaire de la couche semi-conductrice 11. Plus particulièrement, les profilés métalliques ll présentent chacun, en coupe transversale, la forme d'un trapèze isocèle, avec un creux sur un côté du trapè- ze et une protubérance sur l'autre côté du trapèze. Les formes et dimensions du creux et de la protu- bérance présents sur les côtés de chaque profilé 10 sont telles que ces formations puissent entrer en prise par en- castrement avec le creux et la protubérance présents sur les profilés adjacents. Selon une variante, non représentée, le corps tu- bulaire 3 est -constitué par une structure métallique en fils, en particulier en aluminium, qui est de préférence revêtue d'une couche semiconductrice formée de plusieurs enroulements de ruban semi-conducteur. Le corps tubulaire 3 muni du revêtement semi-con- ducteur 11 a en général un diamètre extérieur du même or- dre de grandeur que celui des âmes et il possède de préfé- rence un diamètre extérieur égal au diamètre extérieur des âmes, mesuré au niveau de la surface extérieure des revêtements semi-conducteurs 7 de ces dernières. Dans les espaces en étoile subsistant entre la gaine métallique 1 et les écrans semi-conducteurs 7 et 11, sont disposés des remplissages 12 en matière isolan- te, de préférence en papier. En outre, dans l'espace en étoile compris entre les couches semi-conductrices 7 et 11, est disposé un rem- plissage 13 en matière isolante, par exemple, en papier. Tout l'espace enfermé à l'intérieur de la gaine 1, est rempli d'une huile isolante, d'un type connu en soi, comme, par exemple, un alkylbenzène qui imprègne les isolements des conducteurs, les remplissages et la cavité du corps tubulaire 3 qui constitue le canal d'huile du câ- ble. Dans la cavité du corps tubulaire 3, on prévoit de préférence, en différents points espacés sur la lon- gueur du câble, des moyens qui réduisent l'aire de la sec- tion de cette cavité. Sur la figure 2, on a représenté une forme par- ticulière de réalisation des moyens destinés à réduire l'aire de section de la cavité intérieure du corps tubu- laire 3 qui constitue le canal d'huile du câble en des points espacés l'un de l'autre. Comme -on peut le voir sur la figure 2, les moyens prévus pour réduire l'aire de section de la cavité intérieure du corps tubulaire 3 sont constitués par un di- aphragme ayant la forme d'un petit cylindre 14 présentant une ouverture traversante 15 de dimensions diamètrales in- férieures à celles de la cavité du corps tubulaire 3 En particulier, on peut utiliser de façon particulièrement avantageuse comme diaphragme pour le canal d'un câble se- lon l'invention celui qui fait l'objet du brevet italien 96 23 63 de la même demanderesse. Il est facile de comprendre à la lecture de la description donnée ci-dessus, qui est relative à une for- me particulière de réalisation d'un câble multipolaire à huile fluide selon l'invention, ainsi que des arguments qui seront exposés ci-après, que ce câble permet d'attein- dre les buts visés. Un câble multipolaire à huile fluide selon l'in- vention possède une plus grande robustesse mécanique que les câbles connus, pour résister à l'action des chocs qu'il peut subir, en particulier dans le cas o il est utilisé comme câble sous-marin, ceci grâce au fait que, dans un câble selon l'invention, la gaine métallique est soutenue intérieurement en un plus grand nombre de points que dans les câbles connus. En effet, dans un câble selon l'invention, la gaine métallique est en contact, non seulement avec les isolants des conducteurs, qui sont pratiquement indéforma- bles au choc, comparativement à la déformabilité au choc des remplissages contenus dans les espaces en étoile, mais, en outre, avec le corps tubulaire constituant le ca- nal d'huile, lequel présente une déformabilité radiale in- férieure ou, au maximum, égale à celle de la gaine. En outre, dans le cas de chocs capables de provo- quer la rupture de la gaine métallique 1, un câble selon l'invention est en mesure de limiter les pertes d'huile fluide isolante dans une mesure considérable, comparative- ment aux câbles connus. En effet, dans le cas o il se produit, outre la rupture de la gaine, un écrasement du corps tubulaire 3, les profilés de ce corps se déforment mais tendent à res- ter en contact entre eux, de sorte que la sortie d'huile en est rendue plus difficile. Ce résultat est évidemment impossible à obtenir avec les câbles multipolaires connus puisque, dans ces câ- bles connus, le canal de circulation de l'huile est défi- ni par un hélicoide constitué par un profilé dont les spi- res adjacentes sont espacées les unes des autres. En outre, comparativement aux câbles déjà con- nus, un câble multipolaire selon l'invention présente un meilleur fonctionnement du circuit hydraulique d'huile fluide isolante, grâce au fait qu'il comporte l'utilisa- tion d'un unique canal possédant de grandes dimensions diamétrales pour la circulation de l'huile en remplace- ment de trois canaux distincts dont chacun possède de petites di- mensions diamétrales, comme dans les câbles multipolaires déjà connus En effet, les pertes de charge résultant de la circulation de l'huile fluide isolante dans un conduit sont inversement proportionnelles à la quatrième puissan- ce du diamètre du conduit et il est donc facile de com- prendre l'avantage que l'on peut obtenir, relativement à la réduction de pertes de charge, par l'accroissement du diamètre du canal d'huile. En outre, grâce au fait que le canal d'huile d'un câble multipolaire selon l'invention possède une sur- face intérieure beaucoup plus lisse que celle des canaux d'huile des câbles multipolaires connus, on obtient une nouvelle réduction des pertes de charge. Finalement, avec un câble multipolaire à huile fluide selon l'invention, on obtient, en particulier dans le cas o il est utilisé comme câble sous-marin, une gran- de sécurité contre la propagation de l'eau dans le câble et, plus particulièrement dans le canal d'huile du câble, dans le cas de rupture En effet, le canal d'huile du câ- ble selon l'invention présente en des points espacés des moyens qui réduisent l'aire de section de sa cavité inté- rieure, alors qu'il n'est pas prévu de tels moyens dans les câbles multipolaires connus, qui utilisent des canaux d'huile constitués par des hélicoîdes de profilés noyés dans les remplissages de l'âme du câble. Il va de soi que différentes modifications peu- vent être apportées à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, notamment par substitution des moyens équi- valents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Câble multipolaire à huile fluide qui com- prend une pluralité d'âmes, dont chacune est constituée par un conducteur ( 2) revêtu d'un isolement imprégné d'huile isolante, chaque âme étant tangente à au moins une âme adjacente et à la gaine métallique ( 1) qui renfer- me lesdites âmes, caractérisé en ce que ledit câble com- prend en outre un corps tubulaire ( 3) prévu pour les mou- vements longitudinaux de l'huile et placé à l'intérieur de ladite gaine ( 1), dans une disposition tangente à cel- le-ci et à deux desdites âmes, ledit corps tubulaire ( 3) possédant un diamètre extérieur du même ordre que celui des âmes. 2 Câble multipolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps tubulaire ( 3) possède une déformabilité radiale inférieure ou égale à celle de la gaine. 3 Câble multipolaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit corps tubulaire ( 3) est cons- titué par une structure métallique composée de profilés. 4 Câble multipolaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit corps tubulaire est consti- tué par une structure métallique composée de fils. Câble multipolaire selon l'une des revendica- tions 3 et 4, caractérisé en ce que ladite structure mé- tallique est faite d'aluminium. 6 Câble multipolaire selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit corps tubulaire métallique est revêtu d'un enroulement de ruban de matière semi-conductrice ( 11). 7 Câble multipolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps tubulaire ( 3) comprend des moyens ( 14) destinés à réduire l'aire de section de sa cavité intérieure en des points espacés les uns des au- tres. 8 Câble multipolaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 14) sont constitués par de petits cylindres ( 14) présentant une ouverture tra- versante ( 15) et qui sont insérés dans la cavité intérieu- re dudit corps tubulaire ( 3). 9 Câble multipolaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consti- tue un câble tripolaire.