Brevet FR2606944A1 — publié le 19880520

Tête articulée de câble pour liaisons sous-marines. La présente invention est relative aux Jonctions mécaniques entre câble de ligne et bottiers d'équipements dans une liaison sous-marine et plus particulièrement à celles qui comportent un Joint de Cardan pour éviter au câble de ligne les efforts de flexion en sortie des bottiers d'équipements et qui sont connues sous la dénomination de tête articulée de câble. Ces têtes articulées de câble illustrées notamment dans le brevet français n 2.163.388 se composent essentiellement d'un support de Cardan fixé à une extrémité d'un bottier d'équipement, d'une tête de Cardan prolongée par un bras oscillant fixé à une pièce d'arrêt renfermant une pièce d'ancrage attachée à une extrémité du câble de ligne et d'une bague de Cardan articulée à la fois au support et à la tête de Cardan. Ces différentes pièces qui réclament de hautes qualités mécani- ques, comme d'ailleurs les bottiers d'équipements, sont réalisées, en un alliage spécial de cuprobéryllium choisi pour son excellente tenue à l'eau de mer. Cet alliage est cher car il a peu d'utilisation. Aussi on a déjà cherché à l'éliminer des bottiers en réalisant ceux-ci, comme le montre le brevet précité, à l'aide d'un caisson en acier, placé dans une carcasse tubulaire fixée aux têtes articulées de câble. Le caisson en acier résiste à la pression du milieu ambiant; il est étanche, très rigide et revêtu d'une gaine de polyéthylène le protégeant de l!eau de mer. La carcasse tubulaire réalisée en stratifié de verre-époxyde, résiste aux efforts de traction exercés sur le câble de ligne; elle est constituée d'un cylindre fermé par deux hémisphères creux présentant à leur sommet une ouverture circulaire dans le pourtour de laquelle se fixe la base d'un support de Cardan d'une tête articulée. Ce support de Cardan reste, comme les principales pièces de la tête articulée, bague de Cardan, tête de Cardan et pièce d'arrêt, en alliage de cuprobéryllium. La présente invention a pour but une tête articulée d'un moindre coût, permettant en outre une simplification de la carcasse d'un bottier d'équipements. Elle a pour objet une tête articulée de câble comportant un joint de Cardan avec un support et une bague de Cardan réalisés en stratifié fibre-résine obtenu par enroulement filamentaire. Avantageusement, la tête articulée comporte une pièce d'arrêt qui est solidaire de la tête de Cardan et renferme une pièce d'ancrage attachée à une extrémité de câble de ligne, et qui est elle-même réalisée en un stratifié fibre-résine obtenu par enroulement filamentaire. Selon une autre caractéristique, le support de Cardan a la forme d'un manchon.qui se fixe directement sur la partie cylindrique d'un boltier d'équipements. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dont les figures 1 et 2 montrent deux coupes longitudinales, selon des plans orthogonaux, d'une tête articulée de câble fixée à l'extrémité d'un bottier de répéteur sous-marin vu partiellement coupé. Un répéteur sous-marin a la forme générale d'un fût cylindrique prolongé à ses deux extrémités par des têtes articulées de câble qui le raccordent avec un câble de ligne. Dans les figures, le fût cylindrique est partiellement visible et comporte un caisson métallique 10 placé dans une carcasse tubulaire 11. Le caisson métallique 10 renferme les équipements du répéteur et les protège contre la pression du milieu ambiant. Il est en acier, étanche, très rigide et revêtu d'une gaine de polyéthylène qui l'isole de l'eau de mer. Il est équipé, de chaque côté, d'une amorce de câble 12 accédant à ses équipements internes et les reliant au câble de ligne 2 en passant au travers d'une tête articulée 3. La carcasse tubulaire 11 formée d'un cylindre en stratifié verre- époxyde est très résistante à la traction et assure la liaison mécanique entre les têtes articulées de câble. La tête articulée 3 comporte un support de Cardan 4 fixé à une extrémité de la carcasse 11. Celui-ci est réalisé en stratifié verre- résine époxyde à partir d'un fuseau de fils de verre bobinés en fils -3croisés. Il a la forme d'un manchon légèrement conique dont l'épaisseur de paroi est supérieure à celle de la carcasse 11 et va croissante depuis son extrémité de plus grand diamètre 40 emboltée et fixée à l'extrémité de la carcasse 11 par un ensemble de vis 41 et d'écrous moletés, emboltés et collés en alliage de cuprobérylium, Jusqu'à son extrémité de plus petit diamètre 42 logeant une bague de Cardan 5. L'alésage du support de Cardan 4 est pourvu, à son extrémité de plus petit diamètre 42 de deux plats parallèles diamétralement opposés percés de deux trous d'articu- lation 43, 44 qui se font face et servent de portée à deux demi-axes 45, 46 en alliage de cuprobéryllium autour desquels pivote la bague de Cardan 5. Ces trous d'articulation 43 et 44 sont chemisés de canons de guidage 47, 48 collés, en alliage de cuprobéryllium, permettant de répartir dans le stratifié les efforts exercés par les demi-axes 45, 46 et d'éviter un cisaillement entre couches filamentaires. La bague 5 de Cardan est aussi réalisée en stratifié verre-époxyde à partir d'un fuseau de fils de verre bobinés en fils croisés. Elle a une épaisseur sensiblement égale à celle de la paroi extérieure de l'extré- mité de plus petit diamètre 42 du support de Cardan 4 qui lui sert de logement. Son extérieur est sphérique et présente deux plats parallèles extérieurs diamétralement opposés percés de deux trous d'articulation 50 et 51 qui se font face et servent de portée aux demi-axes 45, 46 la rattachant au support de Cardan 4. Son alésage cylindrique présente deux plats parallèles intérieurs diamétralement opposés réalisés à 90 des plats extérieurs et percés de deux trous d'articulations 52, 53 qui se font face et servent de portée à deux demi-axes 54, 55 en alliage de cuprobéryllium autour desquels pivote une tête de Cardan 6 prolongée d'un bras oscillant 7. Les quatre trous d'articulation 50, 51, 52, 53 sont chemisés, comme ceux 43, 44 du support de Cardan 4, par des canons de guidage 56, 57, 58, 59 en alliage de cuprobéryllium répartissant les efforts dans le stratifié. Les canons 56 et 57 sont filetés, permettant ainsi de visser les demi-axes et de rattacher la bague 5 au support de cardan 4. Deux sillons 60, 61 sont fraisés latéralement dans la bague de Cardan 5 aux limites du débattement du bras oscillant 7 afin d'ouvrir l'angle de pivotement du bras oscillant 7 par rapport à la bague de Cardan 5 et de faire en sorte que le débattement du bras oscillant 7 ne - 4- soit limité, dans toutes les directions, que par l'ouverture circulaire du support de Cardan 4. La tête de Cardan 6 de forme sphérique est logée dans l'alésage de la bague de Cardan 5. Elle présente deux plats parallèles et diamétra- lement opposés percés de deux trous d'articulation filetés 68, 69 qui se font face et dans lesquels se vissent les demi-axes 54, 55 qui la rattachent à la bague de Cardan 5. Elle est réalisée, avec le bras oscillant 7, d'une seule pièce en alliage de cuprobéryllium et percée comme ce dernier d'un canal axial dans lequel l'amorce de câble 12 pénètre après avoir acquis de la souplesse en effectuant au préalable un trajet en tire-bouchon. Le bras oscillant 7 est recouvert d'un soufflet 14 fixé d'une part à la périphérie du support de Cardan 4 par un ensemble de vis 49 et d'autre part à l'extrémité du bras ocillant 7 opposée à la tête de Cardan 4 par des vis 71 se vissant dans des trous latéraux filetés 72 et assemblant en outre cette dernière extrémité du bras oscillant 7 avec une pièce d'arrêt tubulaire 8 qui s'emboîte sur elle. La pièce d'arrêt tubulaire 8 est réalisée en stratifié verre- résine époxyde à partir d'un fuseau de fils de verre bobinés en fils croisés sur un mandrin provisoire aux dimensions de sa cavité centrale. Son profil extérieur, en forme d'une succession de cylindres dont les diamètres décroissent en s'éloigant du boîtier de répéteur sert de support à un manchon de caoutchouc en trois parties 80, 81, 82 assurant la transition progressive de diamètre entre la carcasse 11 du bottier de répéteur et le câble de ligne 2 et comporte un filetage 83 permettant l'accrochage de la partie médiane 81 du manchon de caoutchouc qui est pourvue d'une bague filetée 84 en alliage de cuprobéryllium noyée dans le caoutchouc. La partie avant 80 du manchon de caoutchouc placée du côté du bottier de répéteur épouse la forme extérieure de la pièce d'arrêt 8 et se bloque sur les épaulements 85, 86 séparant les surfaces cylindriques extérieures de diamètres différents de la pièce d'arrêt 8. Elle peut être remplacée en cas de pièce d'arrêt 8 plus longue. La partie arrière 82 du manchon de caoutchouc se fixe à la partie médiane 81 par emboîtage et peut être remplacée en cas de câbles de ligne à diamètres différents. La cavité de la pièce d'arrêt 8 commence, du c6té du bras oscillant 7 par une partie cylindrique ayant dans sa paroi deux logements diamétralement opposés 89, 90 pour des butées antirotation 91, 92 en relief sur la paroi latérale d'une pièce d'ancrage 9 et se termine, du côté opposé au bras oscillant, par une partie conique rétrécie suivant le profil d'un col d'entonnoir 87 à bec évasé 88. Elle sert de logement à la pièce d'ancrage 9 de profil complémen- taire qui est attachée au câble de ligne 2 pénêtrant à l'intérieur de la pièce d'arrêt 8 par sa partie 88 en forme de bec évasé. Cette pièce d'ancrage 9 s'appuie en butée sur la partie conique rétrécie 82 en forme de col d'entonnoir de la pièce d'arrêt 8 et est bloquée en rotation par rapport à la pièce d'arrêt 8 au moyen des butées antirotation 91, 92 en relief sur sa paroi latérale. Elle est formée d'une boite métallique étanche, très rigide dans laquelle l'amorce de câble 12 est raccordée au câble de ligne 2. Cette boîte réalisée en acier est revêtue d'une gaine en polyéthylène qui l'isole de l'eau de mer et attachée au toron-porteur du câble de ligne 2, de la manière habituelle, au moyen d'une bague conique épanouissant ce toron dans une entrée conique. La tête articulée de câble qui vient d'être décrite outre son coût de revient moindre du à l'utilisation de pièces en stratifié apporte une simplification de la carcasse du boîtier d'équipement en supprimant les pièces hémisphériques. - 6 - REVENDICATIONS: 1/ Tête articulée de câble (3) pour liaisons sous-marines comportant un Joint de Cardan, caractérisée en ce que le support (4) et la bague (5) de Cardan sont réalisés en stratifié fibre-résine époxyde par enroulement filamentaire. 2/ Tête articulée (3) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une pièce d'arrêt (8) qui est fixée à la tête (6) de Cardan et renferme une cavité servant de logement à une pièce d'ancrage (9) attachée à l'extrémité d'un câble de ligne (2), et qui est réalisée en stratifié fibre-résine époxyde par enroulement filamentaire. 3/ Tête articulée (3) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support (4) de Cardan a la forme d'un manchon dont une extrémité (42) à paroi plus épaisse sert de logement à la bague (5) de Cardan et de portée à l'articulation autour de laquelle pivote cette dernière, et dont l'autre extrémité (40) à paroi moins épaisse se fixe directement à la partie cylindrique (11) d'un boîtier d'équipements. 4/ Tête articulée (3) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les portées des articulations de Cardan dans le support (4) et la bague (5) de Cardan sont constituées de trous (43, 44, 50, 51, 52, 53) percés dans les stratifiés et chemisés de canons métalliques (47, 48, 56, 57, 58, 59) en alliage de cuprobéryllium permettant de répartir les efforts exercés par les axes dans les stratifiés et d'éviter les cisail- lements entre les couches filamentaires. / Tête articulée (3) selon la revendication 1, comportant une tête de Cardan (6) prolongée par un bras oscillant (7), caractérisée en ce que la bague de Cardan (5) comporte deux sillons (60, 61) fraisés latéralement aux limites de débattement du bras oscillant (7) afin d'ouvrir l'angle de pivotement dudit bras oscillant (7) par rapport à la bague de Cardan (5) et de ne limiter son débattement que par l'ouverture du support de Cardan (4). 6/ Tête articulée (3) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une pièce d'arrêt (8) qui est fixée à la tête de Cardan (6), renferme une cavité servant de logement à une pièce d'ancrage (9) attachée à un câble de ligne (2) et comporte dans la paroi intérieure de cette cavité au moins un logement (89, 90) pour une butée - 7- antirotation (91, 92) en relief sur la pièce d'ancrage (9). 7/ Tête articulée (3) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une pièce d'arrêt (8) fixée à la tête de Cardan (6) ayant un profil extérieur en forme d'une succession de cylin- dres de diamètres décroissants en direction du câble de ligne (2) servant de support à un manchon de caoutchouc en trois parties (80, 81, 82) assurant une transition progressive de diamètre. 8/ Tête articulée (3) selon la revendication 7, caractérisée en ce que la pièce d'arrêt est pourvue extérieurement d'un filetage (83) permet- tant l'accrochage de la partie médiane (81) du manchon de caoutchouc ellemême pourvue d'une bague métallique filetée (84) noyée dans le caoutchouc. 9/ Tête articulée (3) selon la revendication 8, en ce que les parties extrêmes (80, 82) du manchon de caoutchouc sont fixées l'une (80) par blocage au moyen de la partie médiane (81) contre des épaulements (85, 86) de la paroi externe de la pièce d'arrêt (8) et l'autre (82) par emboîtage dans la partie médiane (81). / Tête articulée (3) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la dite cavité comporte une partie cylindrique qui débouche du côté de la tête de Cardan (6) et est emboîtée et vissée sur l'extrémité d'un bras oscillant (7) prolongeant la tête de Cardan (6) et qui se termine du côté opposé à la tête de Cardan (6), par une partie conique rétrécie suivant le profil d'un col d'entonnoir (87) à bec évasé (88).