Brevet FR2570510A1 — publié le 19860321

La présente invention concerne les câbles formés de fibres optiques. Les câbles de fibres optiques, par exemple destinés aux télécommunications sous-marines ou des câbles aériens contenant des fibres optiques, doivent assurer autant que possible l'isolement des fibres optiques par rapport aux contraintes de traction appliquées lors de la pose du câble sur le fond de la mer et éventuellement lors de la récupéra- tion du câble lorsqu'il doit être réparé à la suite d'une détérioration au cours de l'utilisation, dans le cas d'un câble sous-marin, et aux contraintes de traction analogues appliquées lors du support d'un câble aérien à des pylônes, le câble pouvant subir des variations importantes de tempé- ratures entre les mois d'été et d'hiver. Le brevet britannique n 1 461 151 décrit un câble de fibres optiques dans lequel les fibres sont disposées dans un tube constituant un organe résistant et les fibres ont une longueur supérieure à celle du tube, le tube étant disposé avec du jeu autour des fibres afin que ces dernières et le tube puissent présenter un déplacement relatif, les contraintes de traction et de flexion appliquées au câble étant encaissées pratiquement uniquement par le tube. Ce brevet propose la suppression des déformations éventuelles des fibres par utilisation de fibres dont la longueur est supérieure à celle de l'organe d'encaissement si bien que, lorsque le tube est en fait soumis à des déformations et s'allonge, l'excès de longueur des fibres placées dans le tube empêche l'application des contraintes aux fibres elles- mêmes. Un procédé utilisé pour la disposition de cette longueur en excès des fibres, proposé par ce document, est l'avance de la collection de fibres dans le tube à une vitesse supé- rieure à la vitesse de fabrication du tube. Le brevet britannique n 1 487 464 décrit des élé- mentsà fibres optiques destinés à être utilisés pour la fabrication des câbles de fibres optiques, dans lesquels chaque élément comprend une fibre optique logée avec du jeu dans une gaine tubulaire individuelle à une fibre ou un certain nombre de fibres, la fibre ou les fibres occupant une longueur supérieure à celle de la gaine elle-même, à l'intérieur de celle-ci. Deux techniques sont envisagées à cet effet. D'abord, la gaine peut être allongéeau cours de la fabrication par application de forces de traction puis par relaxation de la gaine; dans une variante, un traitement thermique peut être utilisé, la gaine étant main- tenue suffisamment chaude lorsqu'elle sort d'un réservoir de refroidissement après extrusion pour que, lorsqu'elle se refroidit à température ambiante, elle se raccourcisse considérablement étant donné la différence entre les coefficients de dilatation thermique du matériau de la gaine et de celui de la fibre ou des fibres. Cependant, ces éléments à fibres optiques ont une gaine qui est simplement destinée à faciliter la manutention des fibres lors de la fabrication d'un câble. La gaine elle-même n'introduit pratiquement aucune résistance à la traction. La résistance à la traction que doit posséder le câble est donnée par un organe séparé résistant aux forces de traction qui, dans le mode de réalisation considéré dans le brevet, est un câble robuste formé de fils d'acier, placé au centre du câble autour duquel sont placés les éléments comprenant les fibres optiques. Dans cet arrangement, il est difficile de prédire si, dans le câble terminé, les contraintes sont supprimées compte tenu des forces qui sont appliquées inévitablement aux éléments comprenant les fibres optiques pendant le commettage, au cours de la fabrication du câble. Par exemple, les gaines peuvent être étirées pen- dant la fabrication du câble et dans ce cas le câble terminé n'a plus de longueur de fibres en excès. Ainsi, certaines fibres peuvent avoir finalement une relaxation importante des contraintes alors que d'autres peuvent avoir une relaxa- tion faible ou nulle, et il faut un appareillage très com- plexe et sensible pour que l'excès de longueur de la fibre optique, dans la gaine ayant du jeu, soit conservé dans le câble terminé. La présente invention concerne un câble de fibres optiques assurant une relaxation des contraintes des fibres optiques d'une manière réglée et prévisible. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un câble de fibres optiques dans lequel une fibre optique ou un paquet de fibres optiques est logé dans un tube métallique, le procédé comprenant l'avance de la fibre ou du paquet de fibres, dans le tube métallique, avant la fermeture du tube, caractérisé par la présence d'une différence de température entre le tube qui se referme et la fibre ou le paquet de fibres, le tube étant plus chaud que la fibre ou le paquet de fibres, si bien que la relaxa- tion des contraintes est d'au moins 0,1 %. - D'autres caractéristiques.,t avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe d'un câble de fibres optiques réalisé selon un mode de réalisation de l'invention la figure 2 est une coupe d'un conducteur aérien suspendu, réalisé selon un mode de réalisation de l'inven- tion; et la figure 3 représente schématiquement un disposi- tif de fabrication des câbles tels que représentés sur les figures 1 et 2, selon un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, le câble comporte un paquet de fibres optiques comprenant un organe A formé d'un fil d'acier ayant une résistance élevée à la traction et qui, le cas- échéant, peut être revêtu de cuivre afin que sa conductivité soit accrue, et qui est revêtu d'une matière plastique Al. Autour de l'organe A de renforcement du paquet, constitué par ce fil métallique, huit fibres optiques monomodes B à revêtement secondaire sont maintenues sous forme d'un paquet avec l'organe A de renforcement par une surliure C. Il est préférable d'utiliser un ruban fibreux de "Kevlar" qui, dans le mode de réalisation particulier, a un denier d'environ 200. Le paquet de fibres est logé avec du jeu dans une âme tubulaire formée d'un tube E qui, dans ce mode de réali- sation, est constitué d'aluminium. Le tube E a une seule fente E1 si bien que le paquet de fibres optiques est intro- duit dans le tube avant la fermeture de l'organe tubulaire. L'âme tubulaire a un diamètre interne D. Le paquet et l'espace annulaire délimité entre lui et le trou interne D de l'organe tubulaire E, sont impré- gnés et remplis d'un composé d'imperméabilisation. Une couche stratifiée d'étanchéité ou un mince ruban de cuivre M, dans une variante, portant la référence F, est placée autour de l'organe d'âme E. Ce ruban ou cette bande est fixé de manière étanche de manière qu'il forme un joint hermétique autour des fibres optiques. Deux couches d'éléments ayant une résistance élevée à la traction et portant les références-G et H sont placées autour de la bande ou du ruban F. La première couche G a un nombre relativement petit de fils d'acier relativement gros ayant une résistance élevée à la traction qui, en coo- pération avec un plus grand nombre de fils métalliques ayant un pluspetit diamètre externe, supportent l'âme et assurent la liaison si bien qu'un organe de renforcement résistant à la traction, conducteur de l'électricité et résistant à l'écrasement est formé et donne au câble la résistance mécanique qu'il doit posséder. Dans le cas d'un câble sous- marin, il peut s'agir d'une résistance à la rupture de l'or- dre de 1,8.10 N. Une gaine J de polyéthylène est extrudée autour de l'extérieur des fils métalliques de la couche externe de l'organe de renforcement et directement dans ces fils, et elle forme un isolement électrique entre l'extérieur et les signaux électriques ou d'alimentation qui peuvent être transmis le long de l'âme conductrice centrale E lors du fonctionnement du câble. La figure 2 est une coupe d'un câble aérien suspendu comprenant des fibres optiques. Il comporte un organe longitudinal de renforcement qui comprend une première couche de fils d'acier 13 ayant une résistance élevée à la traction, placée autour d'un tube fendu 11 d'aluminium, l'ensemble étant entouré d'un conducteur électrique supplémentaire de configuration tubu- laire comprenant une couche de fils d'aluminium 14 de plus grand diamètre. Un certain nombre de fibres optiques 10 est logé à l'intérieur du tube 11 d'aluminium, les fibres étant maintenues ensemble et supportées sous forme d'un paquet par une surliure 9 de "Kevlar" analogue à celle qui est utilisée dans le mode de réalisation de la figure 1o Dans les deux câbles décrits en référence aux figures 1 et 2, il est important qu'une relaxation des contraintes soit assurée pour les fibres optiques car la durée d'utili- sation de ces fibres est alors prolongée par la réduction ou la suppression des contraintes de traction qui leur sont appliquées, la corrosion sous contrainte étant réduite ou éliminée, et la charge de sécurité du câble lors du montage ou de la réparation est accrue par réduction des contraintes réellement subies par les fibres. On se réfère maintenant à la figure 3 qui représente schématiquement un dispositif de fabrication des câbles des figures 1 et 2, assurant une relaxation des contraintes. Sur la figure 3, le paquet de fibres optiques du câble de la figure 1 ou de la figure 2 est conservé sur un rouleau 20, et le profilé métallique ayant une section en C (E ou 11) est conservé sur un rouleau 21. Le paquet de fibres pénètre par la fente ouverte du profilé en C à un endroit o les deux éléments pénètrent dans un dispositif 22 de chauffage par induction. Ce dernier chauffe le profilé à 100 C environ et des galets et une filière de fermeture sont placés au poste 23 afin qu'ils ferment la fente du profilé. Le profilé fermé et le paquet 24 de fibres se refroi- dissent alors à température ambiante et peuvent être transmis vers la première opération de commettage ou peuvent être conservés temporairement sur un tambour. Le paquet24 pénètre dans une machine 25 de commettage dans laquelle une première couche de fils métalliques G ou 13 est appliquée autour du profilé. Dans le cas du câble de la figure 1, la bande ou le ruban F est appliqué à partir d'une bobine F1 avant la première couche d'organe de renforcement. Ceci est repré- senté par la référence F2 sur la figure 3. Le poste 25 applique la première couche de fils métalliques de manière classique et le paquet24 ou 24A ayant la première couche de fils métal- liques (G ou 13) progresse comme indiqué par la référence 26 vers la seconde machine de commettage 27 dans laquelle des fils d'alliage d'aluminium 14 sont appliqués dans le cas du câble de la figure 2 ou une seconde couche de fils d'acier H ayant une résistance élevée à la traction, formant un organe de renforcement, est appliquée dans le cas du câble de la figure 1. Dans le cas du câble de la figure 1, une couche de polyéthylène J est ensuite extrudée, et une couche externe K de blindage est appliquée de manière classique. Le retrait thermique ultérieur du métal par rapport aux fibres, dû à la différence positive de température entre le profilé métallique et le paquet de fibres, fait apparaître un excès de longueur dans les fibres, dans la structure terminée. En fait, étant donné la différence entre les coefficients de dilatation thermique des verres de silice et des métaux (environ 10 6 et 10-5/ C respectivement) les deux ensembles peuvent être adaptés à température élevée et une relaxation des contraintes est cependant obtenue à température plus faible ou à température ambiante. Cependant, l'effet de relaxation des contraintes est inférieur à celui qui est obtenu lors du maintien d'une différence positive de tempé- ratures aux postes 22 et 23. On constate qu'une relaxation de 0,1 % au minimum est nécessaire à une protection utile de la fibre ou des fibres. Par exemple, on considère un tube d'aluminium formé autour des fibres, c'est-à-dire le profilé en C. Le coeffi- cient de dilatation thermique de l'aluminium est d'environ 25.10 6/OC. Une relaxation des contraintes de 0,25 % peut être obtenue par mise en forme du tube à la température indiquée précédemment supérieure de 100 C à la température ambiante ou à la température de service. Dans les modes de réalisation précédents, le tube profilé d'aluminium joue le rôle d'un organe présentant un retrait et le retrait est en fait "fixé" par application d'un organe de renforcement autour du profile. Comme les fibres se trouvent sur l'axe neutre du bâble, le stockage intermédiaire sur un rouleau du profilé contenant les fibres n'affecte pas notablement la relaxation des contraintes déjà assurée. Le paquet de fibres optiques, dans les deux modes de réalisation, a une surliure autour de lui et forme une couche d'isolation thermique limitée qui facilite la conser- vation d'une différence positive de températures aux postes 22 et 23 de la figure 3. Ainsi, le paquet de fibres optiques, bien qu'il soit soumis dans une certaine mesure à la tempéra- ture du tube d'aluminium, lorsqu'il est chauffé par le dispo- sitif 22, n'atteint cependant pas 100 C étant donné la pré- sence de la couche d'isolation. Une meilleure isolation thermique peut être obtenue par application sur le paquet de fibres optiques, d'un caout- chouc de silicone d'imprégnation. Ainsi, comme l'indique la figure 3, une opération d'application d'une isolation thermique repérée par le rectangle 30, peut assurer l'impré- gnation du paquet ou, dans le cas d'une fibre unique, peut simplement revêtir la fibre, avec un caoutchouc de silicone par exemple. Bien que la figure 3, ne le représente pas, le poste 22 a un injecteur d'un matériau d'imperméabilisation à l'intérieur du profilé en C avant la fermeture de celui-ci afin que l'eau qui peut pénétrer dans le profilé à un empla- cement de détérioration du câble, lors d'une utilisation ultérieure, ne puisse pas progresser longitudinalement le long du câble. Cette imperméabilisation peut être réalisée à intervalles réguliers le long du profilé. De préférence, cette matière d'imperméabilisation a une viscosité très élevée à la température ambiante d'utilisation, par exemple de dix millions de centipoises à 25 C environ, mais peut être facilement injectée à 100 C. Ceci assure un "collage" efficace du paquet de fibres au tube profilé mais permet un fluage relatif au cours de longues périodes, par exemple quelques jours. On constate que ces propriétés du matériau d'imper- méabilisation sont importantes pour la relaxation des con- traintes appliquées à la fibre, car celle-ci peut ne pas se trouver exactement sur l'axe neutre du câble étant donné le jeu prévu dans le câble. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un câble de fibres optiques, dans lequel une fibre optique ou un paquet de fibres (B) est logée dans un tube métallique (E), le procédé comprenant l'introduction de la fibre ou du paquet de fibres dans le tube métallique avant la fermeture de celui-ci, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la créa- tion d'une différence de températures entre le tube qui se referme et la fibre ou le paquet de fibres (B), le tube (E) étant plus chaud que la fibre ou que le paquet de fibres de manière que la fibre ou le paquet de fibres subisse une relaxation d'au moins 0,1 %., 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un organe de renforcement (G, H) est appliqué autour du tube lorsque celui-ci a refroidi à température ambiante ou lorsque la température de l'organe de renforcement est supérieure à celle du tube. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (E) est chauffé pendant l'injection d'un composé d'imperméabilisation dans le tube, et le chauffage est réalisé aussi ultérieurement lorsque le tube est fermé. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opératoin ultérieure pendant laquelle le tube est fermé met en oeuvre un jeu de galets qui sont chauffés et une filière de fermeture qui est aussi chauffée. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (E) est un profilé en C qui est fermé de manière qu'il forme un tube de section circulaire. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tube (E) est formé d'aluminium. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche de fils métalliques de renforcement (G, H) est chauffée juste avant disposition sur le tube. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une couche d'isolation (J) est extrudée sur les fils de l'organe de renforcement. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé 1 0 en ce qu'une couche de fils métalliques très conducteurs, par exemple de cuivre ou d'aluminium, est formée sur les fils de l'organe d'armature. 10. Câble caractérisé en ce qu'il est réalisé par mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1.