Brevet FR2558665A1 — publié le 19850726

La présente inverntion concerne les répéteurs optiques destinés à des circuits de télécommunications et notamment à des circuits sous-marins, et elle concerne notamment mais non exclusivement des arrangements formant des garnitures destinées à de tels répéteurs. Dans un circuit de télécommunications optiques de type sous--marin, les principaux problèmes sont le maintien d'un environnement totalement dépourvu de vapeur et d'eau, et un montage des éléments électriques et optiques qui facilite la fabrication et les essais avant l'installation. La demande de brevet britannique n 2 091 901A concerne une chambre étanche placée à l'avant d'une cloison et deux garnitures de câbles, l'une traversant la paroi de la chambre et l'autre la cloison, afin qu'un ensemble étanche soit délimité à l'intérieur des répéteurs et permette une épissure des fibres à l'intérieur de la chambre. Cependant, cet arrangement n'est pas idéal; en particulier, il est difficile d'effectuer des essais en usine, autrement qu'avec un gaz sous pression, sans détérioration du câble ou de la garniture. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 345 816 décrit un équipement d'introduction de fibres optiques destinées à un répéteur optique immergé, et concerne notamment l'utilisation d'un cylindre métallique de petit diamètre placé dans un trou d'introduction destiné au passage d'une fibre optique, ce diamètre étant plu- sieurs fois supérieur à celui de la fibre optique revêtue, la fibre étant collée dans le trou d'introduction, après enlèvement d'une partie du revêtement. L'inconvé- nient de- cet arrangement est l'utilisation d'un adhésif tel qu'une colle époxyde destiné à supporter la différence de pression très élevée qui peut exister, lors de l'uti- lisation du répéteur car, à la connaissance du Déposant, il n'existe pas d'adhésif époxyde qui donne une herméti- cité du degré nécessaire à un répéteur immergé. 2558665- L L'invention concerne un répéteur optique com- portant un carter tubulaire ayant une cloison amovible fixée à une extrémité du carter qui est ainsi fermée afin que l'ensemble résiste aux pressions régnant au fond de la mer, la cloison ayant une chambre qui lui est fixée, un câble contenant des fibres optiques passant de manière étanche à travers une paroi de la chambre, à l'endroit o le câble pénètre dans le carter du côté de la mer, de l'énergie électrique du câble étant trans- mise par l'intermédiaire d'un conducteur électrique. Selon l'invention, le conducteur coopère de façon étanche avec une garniture isolante de l'électricité, placée dans une autre paroi de la chambre, et rejoint un circuit d'alimentation en énergie placé à l'intérieur du carter, et une fibre optique destinée à transmettre les signaux optiques entre le câble et un circuit régénérateur placé dans le carter coopère de façon étanche, grâce à unie garniture séparée de la garniture isolante, placée de façon amovible dans une ouverture formée dans une paroi de la chambre. L'invention concerne aussi une garniture destinée à une fibre optique revêtue, comprenant un corps creux de garniture comportant un dispositif de fixation à travers une cloison ou analogue, cette garni- ture étant telle qu'un guide de fibre optique a un trou interne qui coopère avec la fibre et une paroi externe qui coopère avec le trou interne du corps de la garniture, le guide étant fixé de manière étanche à la fois à la fibre et au corps de garniture, le corps comprenant un dispositif de fixation à une cloison ou un dispositif analogue, de manière étanche. L'invention concerne aussi un procédé de réalisation de l'étanchéité au niveau d'une fibre optique, comprenant la disposition d'un corps tubulaire de garni- ture sur une fibre revêtue ayant une partie de diamètre relativement petit et une partie de diamètre relativement grand, la disposition d'un guide de fibre optique sur la partie de petit diamètre, le guide ayant une dimen- sion correspondant à ce petit diamètre, le montage du guide dans le corps de garniture, et la fixation étanche du guide à la fibre optique et au corps de garniture afin que, lors du fonctionnement, la pression hydrostatique agissant sur la garniture soit encaissée pratiquement par réaction entre le guide et le corps de la garniture. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe en partie schématique d'un répéteur optique sous-marin selon un mode de réali- sation de l'invention; les figures 2a à 2d représentent un détail de la figure 1; la figure 3 représente un autre détail de la figure 1; la figure 4 représente une variante du disposi- tif des figures 2a à 2d; la figure 4a représente le guide en deux parties de la figure 4, en coupe; la figure 4b est une élévation longitudinale du guide de la figure 4a; et la figure 5 représente une variante de garni- ture d'alimentation en énergie, différant de celle de la figure 3. La figure 1 des dessins représente une partie du boîtier tubulaire d'un répéteur qui comporte un boîtier tubulaire 1 auquel est fixée une cloison cylin- drique 2 ayant une ouverture centrale 3. Des joints toriques 4 et 5 d'étanchéité se logent dans des gorges annulaires 6 et 7 et forment une première barrière à la pénétration de l'humidité du côté de la mer S. Une bague 8 de retenue de cloison est vissée en 9 dans le carter 1. Une chambre 10 de cloison est formée entre la face interne 11 de la cloison et un boîtier 12 en forme de coupelle. Le boîtier 12 a un flasque annulaire 14 à gradin et il est fixé à la fois à la cloison 2 par des goujons 14 et des vis 15 et contre un épaulement 16 formé dans le bottier 1. Un joint 17 de plomb cons- titue une seconde défense contre la pénétration d'humi- dité du côté de la mer vers l'intérieur du carter 1 et des joints toriques 18 et 19 constituent une seconde défense contre la pénétration à l'intérieur de la chambre sous pression. Une garniture amovible 20 est fixée dans l'ouverture centrale 3 de la cloison 2 par des vis 21 et des joints toriques 22 logés dans des gorges formées à la surface cylindrique de la garniture 20. Un câble 23 à fibres optiques passe de manière étanche dans la garniture 20 et est fabriqué comme décrit dans la demande de brevet britannique n 83.26 371 et par le brevet britannique n 2 058 484B. Une garniture 24 est moulée autour d'un bout mâle cannelé 25 du corps 20. Un bottier 27 d'épissure de fibre de construction cylin- drique, sur lequel sont enroulées les fibres 28 du câble 23, est vissé sur le corps 20 en 26. Des épissures telles que 29 sont formées entre les fibres du câble 28 et les fibres 30 passant dans la garniture et aussi enroulées sur le boîtier 27. Les fibres 30 de la garni- ture sont portées par un support 31 de matière plastique élastique spiralée et passent dans des garnitures métal- lisées telles que 32 fixées à la vis 33 dans l'ouver- ture 34 formée dans la paroi 35 du bottier 12. Une fibre individuelle à garniture est représentée plus clairement sur la figure 2. La fibre 30, de l'autre côté de la garniture 32, est enroulée sur une bobine cylindrique 36 et est épissée en 37 sur un câble 38 provenant d'un laser à semi-conducteur ou d'une diode photodétectrice, selon le cas, selon que les signaux sont transmis vers le câble sous-marin ou reçus de celui-ci respectivement. Une alimentation en énergie est assurée par un conducteur électrique 39 du câble 23, enroulé vers l'intérieur des fibres optiques spiralées 31 et relié à une garniture d'alimentation 40 qui permet des essais et coopère de façon étanche avec la paroi 35 du boîtier 12. Cette garniture est représentée en détail sur la figure 3 et comporte une électrode 100 de cuivre fixée de façon étanche dans un isolateur électrique céramique 101 et un flasque métallique 102 fixé de manière étanche sur l'isolateur 101. Une métallisation de la céramique et un brasage sont utilisés pour la fixation étanche du corps de la garniture dans l'ouverture centrale 41 formée dans une paroi 35 du boîtier 12, et pour la fixation des différents éléments de la garniture les uns avec les autres avant montage dans la paroi 35. Une autre garniture étanche de type verre-métal du fil d'alimentation en énergie est représentée sur la figure 5. Sur celle-ci, la garniture comporte un flasque métallique 112 et un conducteur métallique 110 d'alimentation en électricité. Les deux parties coopèrent de façon étanche avec un isolateur moulé de verre 111 qui a des ondulations 113 augmentant le rapport de la tension de claquage à la longueur physique. L'ouverture interne 114 du flasque est légèrement tron- conique, et elle s'évase vers le côté à haute pression du répéteur. Les extrémités 115 et 116 de connexion, analogues à des pattes, assurent la connexion au câble sous-marin du côté à haute pression (115) et au module en alimentation placé à l'intérieur du répéteur du côté à basse pression (116). Les éléments métalliques sont formés par exemple de "Kovar" qui a des caractéris- tiques de dilatation thermique qui correspondent prati- quement à celles de l'isolateur de verre. On se réfère maintenant aux figures 2a à 2d pour la description de la fabrication de la garniture 32 de la fibre. Une fibre optique 30 (figure 2a) est dénudée de ses revêtements principal et secondaire 30c et d sur une région 30a de 50 mm, et elle est métallisée sur une partie 30b de cette longueur. Un guide 30e de fibre optique (figure 2b) est placé sur la fibre afin que la région 30b coincide avec une première extré- mité du guide 30e comme l'indique la figure 2c, le trou 30m du guide n'étant que légèrement plus grand que la fibre afin que l'alignement soit bon, et le guide a un alésage plus grand 30n destiné à loger le revêtement primaire 30c et ayant une dimension très peu supérieure à celle de ce revêtement. La fibre métal- lisée est soudée à l'extrémité du guide par un point de soudure formant un congé 30f. Un corps de garniture g est alors placé sur le revêtement secondaire et le guide 30e, et un soudage supplémentaire 30h est effectué à l'aide d'une soudure fondant à plus basse température que la première. Un remplissage 301 d'une résine époxyde est aussi placé entre le revêtement secondaire 30d et le trou interne du corps 30g. Le diamètre du trou 30q est seulement légèrement supérieur à celui du revêtement secondaire 30 et au diamètre 30p du guide. La garniture décrite en référence aux figures 2a à 2d est une garniture d'extrémité (en fonction de sa position sur la fibre). Dans ce type de garniture, l'épissure 37 (figure 1) est disposée comme représenté près de la garniture 32. Cependant, les techniques actuelles de clivage et de formation d'épissure ne permettent que des tenta- tives de réalisation de bonne épissure et la mise au point de techniques de dénudage, de métallisation et de formation de garniture de fibre à distance des extré- mités peuvent aussi être utilisées pour la réalisation d'une garniture le long des fibres, par exemple en 37' comme représenté en trait interrompu. La figure 4 représente une telle réalisation. La figure 4 représente un ensemble soudé. Le corps 50 de garniture a un flasque annulaire 51 et un trou interne 52a, 52b ayant un gradin 52c. Le trou 52b est seulement légèrement supérieur au revêtement secondaire 53. Une fibre 53 ayant un revêtement secon- daire est dénudée de son revêtement secondaire sur une longueur 53a et son revêtement primaire est retiré sur une longueur 53b qui est métallisée. Un-guide fendu 54 de fibre est placé sur la fibre ayant son revêtement primaire, le guide en deux parties étant représenté en coupe sur la figure 4a, et le corps 50 est glissé sur le guide jusqu'à ce que l'extrémité tronconique 54d soit en butée contre le gradin 52c de forme tronco- nique. Un cordon 55 de soudure est appliqué à la surface métallisée de la fibre afin qu'il assure la coopération étanche de celle-ci avec le guide 54 et le trou interne 52a. Une extrémité 56 est vissée dans l'extrémité soudée du corps 50 et les deux extrémités 56 et 58 sont noyées de résine époxyde 57 destinée à assurer la fixation étanche du revêtement secondaire aux deux extrémités, dans la garniture, un petit espace annulaire restant entre le revêtement secondaire 53 et le corps de la garniture. Le "trou" désigne le trou de section rectangulaire bien que celui-ci puisse avoir aussi une forme circulaire. Les figures 4a et 4b représentent le guide 54 en deux parties. Il comporte deux parties serablables 54a, 54b ayant un trou 54c de section carrée et une extrémité tronconique 54d qui est en butée contre le gradin tronconique 52c du corps 50. Le trou 54c permet un ajustage sur la partie de revêtement primaire 53a et la paroi cylindrique externe, lorsque le guide est ajusté dans le gros trou 52a du corps 50. L'extrémité 56 et l'autre extrémité 58 laissent un petit espace entre le trou interne et le revêtement secondaire 53 afin que la résine 54 puisse pénétrer et tout noyer. Cette réalisation présente l'avantage de transmettre la plus grande partie de la poussée créée par la pression de la mer (le cas échéant, c'est-à-dire en cas de panne) par l'intermédiaire du guide 54 au corps de la garniture au niveau du gradin 52c. La soudure doit simplement encaisser une faible poussée appliquée sur la section du trou de guidage (ou de la gorge de guidage), si bien qu'il suffit d'une courte longueur de soudage de la fibre. La seconde action de la soudure est de former un joint entre le guide et le corps de la garniture comme décrit précédemment. Un autre avantage est que la longueur de métallisation de fibre qui est nécessaire est relati- vement faible. Le corps 30g ou 50 de garniture est alors essayé sous pression avant montage dans l'ouverture 34 de la paroi du boîtier, à l'aide de joints toriques métalliques ou élastomères 30j et 30k. Le corps de garniture et le guide sont formés d'acier. Il faut noter sur la figure 1 que l'axe de la garniture est radial, mais il peut être totalement ou partiellement tangentiel par rapport au carter tubu- laire 1 et il n'est jamais axial. Ceci permet à la fibre de plier avec un rayon qui n'est pas inférieur au rayon minimal voulu. L'extrémité de la fibre 30 est nettoyée et épissée sur une autre fibre 30 par connexion à la fibre 28 du câble. Ainsi, il existe en tout deux épissures entre le dispositif opto-électrique et le câble sous-marin. La chambre 10 est remplie d'un gel résistant à l'eau, par exemple de polyisobutylène. Selon une autre caractéristique importante, toutes les garnitures peuvent être testées individuel- lement sous pression avant montage aussi bien qu'après montage, et toute garniture défectueuse peut être rempla- cée individuellement, la fibre étant épissée à nouveau sans que les autres fibres et garnitures doivent être perturbées. REVENDICATIONS 1. Répéteur optique, comprenant un carter tubulaire ayant une cloison amovible fixée au carter et fermant une extrémité de celui-ci afin qu'il résiste aux pressions régnant sous la mer, la cloison ayant une chambre fixée à l'intérieur, un câble à fibres optiques passant de manière étanche dans une paroi de la chambre, le câble pénétrant dans le carter à partir du coté de la mer, l'énergie électrique provenant du câble étant transmise par un conducteur électrique, ledit répéteur étant caractérisé en ce que le conducteur coopère de façon étanche avec une garniture (30) isolante de l'électricité passant dans une autre paroi (35) de la chambre(10) et rejoignant un circuit d'alimentation en énergie placé dans le carter (1), et en ce qu'une fibre optique (30) destinée à transmettre des signaux optiques entre le câble (23) et un circuit de régénéra- tion placé à l'intérieur du carter (1) passe de manière étanche dans une garniture (32) de fibre séparée de la garniture isolante (40) et fixée de façon temporaire dans une ouverture (34) formée dans une paroi (35) de la chambre (10). 2. Répéteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la garniture (32) de la fibre optique traverse la paroi (35) de la chambre plus en direction radiale, tangentielle ou radiale et tangentielle qu'en direction axiale, par rapport à l'axe du carter. 3. Répéteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la garniture (32) de la fibre comporte un corps tubulaire (50) ayant un flasque annulaire de montage (51), le trou interne (52b) du corps étant lié à la fibre (53). 4. Répéteur selon la revendication 3, caracté- risé en ce qu'un tube primaire (54, 30e) est soudé à une région (30b) de la fibre qui n'a pas de revêtement primaire (30), et en ce que le tube primaire est fixé à lintérieur du corps de la garniture. 5. Répéteur selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la fibre optique (30) passant dans la garniture ebt eépissée (29) d'un premier côté de la garniture sur une fibre optique d'un câble (23) placé dans la chambre de la cloison (10) et, de l'autre c6té de la garniture (32) à une fibre optique (38) d'un dispositif opto-électronique. 6. Garniture destinée à une fibre optique revêtue, comprenant un corps creux de garniture ayant O un dispositif de fixation.à une cloison ou un organe analogue, caractérisée en ce qu'elle comporte un guide (54, 30e) de fibre optique ayant un trou interne (54c, m, 30n) qui s'ajuste sur la fibre (30, 53) et une paroi externe (30p) qui s'ajuste dans le trou interne (30q) du corps de garniture (50, 50a), le guide (54, 30e) est fixé de manière étanche à la fois à la fibre (30, 53) et au corps de garniture (50, 50a), ce corps ayant un dispositif (30g, 51) de fixation à une cloison ou analogue, à travers celle-ci. 7. Garniture selon la revendication 6, caracté- risée en ce qu'elle comporte un trou ayant un gradin (30n, 30m, 54c, 52b), et les deux trous sont fixés de manière étanche à des parties respectives de diamètres différents de la fibre. 8. Garniture selon la revendication 7, caracté- risée en ce qu'elle comprend des parties de guide (54a, 54b) qui s'ajustent dans un trou plus grand (52a) et qui s'ajustent sur une partie de plus petit diamètre (54a) de la fibre (53), un tronçon exposé (53b) de la fibre pouvant être lié de manière étanche à la fois au guide (55) et au corps de la garniture à une première extrémité du corps, la pression hydrostatique axiale exercée sur la garniture étant encaissée pratiquement par réaction entre les parties du guide et un gradin (52c) formé dans le corps du guide. 9. Garniture selon la revendication 8, caracté- risée en ce qu'elle comprend deux parties semblables 1I1 de guide (54a, 54b) qui s'ajustent l'une sur l'autre au niveau de faces longitudinales, chacune des deux parties délimitant une surface interne (54c) qui entoure la partie de fibre de petit diamètre (53a). 10. Procédé de fixation étanche d'une fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend la disposi- tion d'un corps tubulaire de garniture (50, 50a) sur une fibre revêtue (53) ayant une partie de petit diamètre (53a, 30a) et une partie de plus grand diamètre (53, 30e), le montage, sur la partie de petit diamètre (53a, 30a), d'un guide de fibre optique (54, 30e) qui s'ajuste sur la partie de petit diamètre, le montage du guide (54, 30e) dans le corps de garniture (50, 54a) et la fixation étanche du guide sur la fibre optique (30f, 55) et sur le corps de garniture (57, 30h), de manière que, lors de l'utilisation, la pression appliquée de part et d'autre de la garniture soit encaissée prati- quement par réaction du guide contre le corps de garni- ture. 11. Procédé selon la revendication 10, caracté- risé en ce qu'une partie exposée de la fibre est liée métalliquement et d'une manière étanche (55) à une première extrémité du guide (54) et au corps de garniture (50). 12. Procédé selon l'une des revendications et 11, caractérisé en ce qu'une extrémité au moins (58) du corps de garniture (50) est noyée de résine époxyde (57) destinée à fixer de manière étanche un second revêtement (53) de la fibre sur le corps de garniture.