Brevet FR2630138A3 — publié le 19891020

FR 2630138 A3 19891020 FR 8805418 A 19880415 CABLE CLOS La présente invention concerne les câbles clos, et notamment les câbles du type comportant au moins une couche, proche de la périphérie, de fils spécialement profilés et disposés jointivement dans le but d'assurer une étanchéité maximale entre l'intérieur du cable et le milieu ambiant. De tels cables sont couramment utilisés pour réaliser des ancrages sous-marins et on comprend aisément l'intérêt de protéger ces câbles contre la corrosion, notamment en limitant au maximum l'infiltration de l'eau de mer entre les fils constitutifs des différentes couches, et surtout les couches externes. On pourra se reporter au document FR2312598 dont on incorpore ici les enseignements par référence. Ce document décrit notamment un câble clos comportant une âme constituée de plusieurs couches de fils ronds placés en parallèle ou en enroulement hélicoldal, cette âme étant recouverte de plusieurs couches de fils profilés selon une section en forme de Z. Dans chaque couche, les fils se recouvrent partiellement et sont donc en contact mutuel sur une surface importante, ce qui permet notamment d'obtenir l'étanchéité recherchée. Ces fils sont par ailleurs disposés en couches croisées avec un angle d'enroulement habituel de l'ordre de 8 à 250. Toutefois, les câbles de ce type, de par la constitution de leurs couches externes, ne peuvent être enroulés sur des tambours de petit diamètre, ou être cintrés selon des rayons relativement faibles, car alors les fils profilés de la couche externe se désenclavent, autrement dit ont tendance à sortir de leur emplacement déterminé dans chaque couche par les fils adjacents. Ce phénomène est particulièrement gênant dans le cas de câbles à fils de section en forme de Z car outre la perte d'étanchéité, le désenclavement d'un fil provoqué par une flexion trop forte du câble, autorise les autres fils constitutifs de la couche à se déplacer latéralement en réduisant l'emplacement laissé libre, ce qui, d'une part, empêche ledit fil de reprendre sa place après redressement du câble, et d'autre part, facilite le désenclavement des autres fils.De ce fait, la couche externe du câble tend à se désorganiser rendant le câble impropre à toute utilisation. La seule solution consiste actuellement à utiliser, dans le cas de faibles diamètres d'enroulement, des câbles classiques à torons. Par contre, ceux-ci ne présentent pas les caractéristiques d'étanchéité avantageuses des câbles clos, et d'autre part, pour une même charge de rupture, leur diamètre et donc leur encombrement est plus important. Un but de la présente invention est de pouvoir remplacer, sur des installations existantes, les câbles à torons par des câbles clos d'encombrement similaire mais ayant une section plus forte (due à un coefficient de remplissage plus élevé) et donc une charge de rupture plus élevée. Un autre but est de pouvoir utiliser des câbles clos dans des installations comportant des organes à faible diamètre d'enroulement. Un autre but encore est de réduire les diamètres d'enroulement dans des installations utilisant des câbles clos, et donc de réduire l'encombrement de telles installations. Un autre but est de permettre l'enroulement provisoire, pour le transport et la manutention, de câbles clos sur des bobines à faible diamètre d'enroulement. Un autre but encore est de faciliter de manière générale l'utilisation des câbles clos sans risquer une désorganisation de ceux-ci, dans toutes les installations requérant des câbles ayant de bonnes caractéristiques de résistance mécanique et anti-corrosives. Avec ces objectifs en vue, l'objet de la présente invention est un câble clos du type comportant une âme recouverte par au moins une couche de fils profilés disposés jointivement, chaque fil étant enclave entre les fils directement adjacents. Selon l'invention, ce câble est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche périphérique de fils enroulés sur la couche de fils profilés, avec un angle de pose compris entre 25 et 650. Préférentiellement, le câble comporte deux couches périphériques de fils croisés, avec un angle de pose compris entre 45 et 55 . Préférentiellement encore, lesdits fils constitutifs de la ou des couches périphériques sont des fils plats, notamment obtenus par laminage de fils ronds. On utilisera d'ailleurs dans la suite de ce mémoire, par souci de clarté, l'expression "fils plats" pour les fils des couches périphériques, étant entendu que cette expression n'est pas limitative quant à la forme réelle de la section de ces fils. Il est précisé que l'angle de pose est défini comme étant l'angle d'inclinaison des fils par rapport à l'axe longitudinal du câble, et que, par ailleurs, dans la disposition préférentielle comportant deux couches périphériques de fils plats, les angles de pose de chaque couche peuvent ne pas être égaux en valeur absolue. On comprendra facilement l'intérêt de la disposition conforme à l'invention en remarquant que l'angle de pose des fils plats des couches périphériques est supérieur à l'angle de pose des fils profilés des couches sous-jacentes. En effet, l'angle de pose de ces couches sous-jacentes (qui correspondent dans leur fonction aux couches externes des câbles clos selon l'art antérieur) est faible, couramment de l'ordre de 8 à 259, ceci étant dû au fait que les fils de ces couches participent activement à la transmission des efforts de traction exercée sur le câble, et donc que leur résistance à la traction participe de manière importante à la charge de rupture du câble. Contrairement à cela, les fils plats des couches périphériques disposés conformément à l'invention, ne participent que très peu à la charge de rupture du câble.En revanche, ils maintiennent en position les fils profilés des couches sous-jacentes en les empêchant de sortir hors de leur emplacement. On notera que, en conséquence, et bien que cela soit préférable, le sens de pose des fils plats de la couche périphérique immédiatement au contact de la couche de fils profilés, n'est pas nécessairement opposé au sens de pose de ces derniers. Il apparait cependant que l'effet de maintien des fils profilés est d'autant plus accentué que l'angle formé par les directions respectives des fils des deux couches ci-dessus est proche de l'angle droit. On notera également que ces couches périphériques, et notamment la couche la plus externe de celles-ci qui est, en service, au contact du milieu ambiant et des organes de guidage (poulies, tambours) d'une installation équipée d'un tel câble, sont directement soumises aux efforts de compression radiale qui peuvent s'exercer sur le câble, ainsi qu'aux frottements sur lesdits organes ou sur les matériaux durs du milieu ambiant (fonds rocheux par exemple dans le cas de câbles en utilisation sous-marine). De ce fait, les couches périphériques et notamment la couche externe peuvent servir de couches d'usure" dont l'éven- tuelle réduction d'épaisseur ne modifie pas sensiblement la résistance à la traction du câble. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront lors de la description qui va être faite à titre d'exemple d'un câble conforme à l'invention et de son procédé de fabrication. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe radiale d'un câble clos conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en perspective et Hécorchée" de chaque couche montrant la disposition et les angles de pose respectifs des différentes couches de fils. Pour ne pas surcharger inutilement les dessins, on n a représenté qu'une partie des fils constitutifs de chaque couche. Le câble représenté comporte un noyau, ou âme 1, câblé de manière classique en plusieurs couches de fils ronds 11. Ce noyau est recouvert de deux couches 2, 3 de fils profilés 21,31 de section en forme de Z. Les fils de ces deux couches sont croisés, avec un angle de pose de 15 à 250 et, comme on le voit bien sur la figure 1, chaque fil 21 est enclavé entre les fils adjacents, formant ainsi des couches compactes dans lesquelles les fils sont jointifs sur la majeure partie de leur surface. Il est précisé que les couches 1, 2 et 3 décrites cidessus sont tout à fait similaires aux couches constitutives d'un câble clos selon l'art antérieur. On peut d'ailleurs considérer que l'ensemble formé par le noyau 1 et les couches 2 et 3 est un câble clos selon l'art antérieur qui, comme on le verra dans la suite de ce mémoire, peut être utilisé comme produit de base dans la fabrication du câble selon l'invention. Il est indiqué dès maintenant que la structure décrite ci-dessus n'est pas limitative de l'invention et qutil est tout à fait dans son esprit d'utiliser en lieu et place des couches 1, 2 et 3 un câble clos de structure différente, par exemple comportant plus de deux couches de fils profilés tels que 21 et 31, ou dont les fils profilés ont une section différente de celle représentée sur la figure 1, ou encore dont les couches de fils profilés n'ont pas la même épaisseur. Revenant au câble représenté sur les dessins, on voit que la couche de plus grand diamètre 3 de fils profilés est recouverte de deux couches 4 et 5 de fils plats 41, 51. Chacune de ces deux couches est disposée avec un angle de pose d'environ 550. Les fils plats 41 de la couche 4 sont disposés avec un sens de pose inverse de celui des fils 31 de la couche sousjacente 3, et les fils plats 51 de la couche externe 5 sont de même croisés avec les fils plats 41 de la couche 4, avec un angle de pose égal en valeur absolue. Un angle de pose voisin de 550 constitue un bon compromis entre : l'effet de maintien des couches sous-jacentes, le nombre de fils plats par couche, et la largeur de ces fils. En effet, cette valeur d'angle répond bien à la condition exprimée ci-dessus relative à la recherche d'un angle grand entre les fils profilés de la couche 3 et les fils plats de la couche 4. Dans le cas de fils profilés 31 posés à 200, on obtient pour ledit angle une valeur de 75 . D'autre part, le mode d'obtention des fils plats, réalisés par écrasement par laminage de fils ronds, implique d'utiliser des fils dont le rapport de la largeur sur l'épaisseur n'est pas trop grand, car un écrasement important ne pourrait être obtenu que par un grand nombre de passes de laminage, ce qui augmenterait le court de ces fils. De plus, l'épaisseur de ces fils ne peut être réduite de manière importante sans risquer de trop diminuer leur résistance à l'usure et aux chocs. Par ailleurs, ces fils doivent cependant être suffisamment larges pour ne pas nécessiter un nombre de fils par couche trop important, ce qui entraînerait notamment des problèmes de fabrication du câble. Une solution pourrait être de réduire le nombre de fils en augmentant l'angle de pose, mais cela nécessiterait l'utilisation de fils plats de grande longueur et la disposition d'un faible nombre de fils accroitrait le risque de détérioration en cas de rupture d'un seul de ceux-ci. Comme on le comprend d'après les explications ci-dessus, il n'est pas aisé de définir un angle de pose optimal pour les fils des couches périphériques. Cependant, les inventeurs ont pu déterminer, pour des angles de pose courants pour les couches sous-jacentes, une plage préférentielle de valeurs comprises entre 45 et 55 pour l'angle de pose des fils plats des couches périphériques. Lesdits fils plats 41 et 51 ont par exemple une largeur d'environ 6 mm pour une épaisseur de 2 mm, ces valeurs étant en particulier déterminées pour un câble de diamètre extérieur 70 à 80 mm. Les fils plats des couches 4 et 5 sont posés en ménageant un jeu i entre deux fils adjacents d'une même couche, ce jeu de quelques dixièmes de millimètres environ devant être suffisant pour que, lors de la flexion du câble, les parties des fils plats situées du côté comprimé du câble n'aient pas tendance à se chevaucher (ce jeu n'a pas été représenté sur la figure 2 pour ne pas en compliquer le dessin). Ainsi que cela a déjà été mentionné, un des avantages des câbles clos selon l'art antérieur est de présenter pour une charge de rupture équivalente, un diamètre nettement inférieur à celui des câbles à torons, ceci s'expliquant facilement par le fait que le coefficient de remplissage d'un câble clos est supérieur à celui d'un câble à torons de même diamètre extérieur. Cet avantage est partiellement conservé par le câble clos selon l'invention malgré l'augmentation de diamètre due à la présence de deux couches de fils plats. On a constaté que, à diamètre égal, un câble clos selon l'invention a une résistance supérieure de 15 % à celle d'un câble à torons, ceci étant établi pour un câble de diamètre 80 mm, et des couches périphériques d'épaisseur voisine de 2 nn chacune. Cet avantage est toutefois réduit pour des câbles de plus petit diamètre. Selon une disposition particulière, les fils de la première couche 4 de fils plats peuvent être en un métal ou alliage plus électronégatif que l'acier, par exemple à base de zinc ou d'aluminium, cette couche assurant alors une protection cathodique des couches sous-jacentes. On pourra conserver pour la couche externe 5 des fils en- acier offrant une meilleure résistance mécanique notamment à l'usure et aux chocs. Pour plus de détails sur le rôle de protection cathodique indiqué ci-dessus, on pourra avantageusement se reporter au document FR 2312 598 déjà cité. Dans une autre disposition particulière, les fils de la couche périphérique externe 5 peuvent être en aluminium ou alliages d'aluminium, cette couche assurant alors en plus de son effet de frettage et de maintien du câble, une fonction de protection contre la corrosion atmosphérique, et une fonction de décoration, en prévoyant par exemple une coloration après oxydation anodique des fils de cette couche 5. Selon une autre forme de réalisation, les deux couches de fils plats peuvent être disposées avec des angles de pose différents en valeur absolue, ce qui permet d'obtenir un câble dont les caractéristiques antigiratoires sont améliorées, la disposition particulière des fils de ces couches permettant de compenser l'éventuel couple de giration sous charge du câble clos formé par les couches 1, 2 et 3. De même, les fils des deux couches 4 et 5 pourront être de formes différentes, de sections ou d'épaisseur différentes, et comme indiqué ci-avant, de matériaux différents. Le câble selon l'invention pourra être fabriqué par les méthodes de câblage classiques en formant les différentes couches l'une à la suite de l'autre. On pourra également utiliser un câble clos préfabriqué selon l'art antérieur et commercialisé, et le revêtir des deux couches de fils plats conformément à l'invention. REVENDI Q TIONS 1) Câble clos comportant une âme (1) recouverte par au moins une couche (2,3) de fils profilés (21, 31) disposés jointivement, chaque fil profilé étant enclavé entre les fils qui lui sont directement adjacents, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche (4,5) périphérique de fils enroulés sur la couche (3) de fils profilés, avec un angle de pose compris entre 25 et 650. 2) Câble clos selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'angle de pose est compris entre 45 et 55 . 3) Câble selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte deux couches périphériques (4, 5) de fils croisés. 4) Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils (41,51) des couches périphériques (4, 5) sont des fils plats. 5) Câble selon la revendication 4 caractérisé en ce que les fils plats (41,51) ont une section sensiblement rectangulaire d'environ 2 mm x 6 mm. 6) Câble selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'un jeu est ménagé entre les fils plats d'une même couche. 7) Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de la couche périphérique externe (5) sont réalisés en aluminium ou alliages d'aluminium. 8) Câble selon la revendication 3 caractérisé en ce que les fils (41) de la première couche périphérique (4) sont réalisés en un métal ou alliage plus électronégatif que le métal de la couche sous-jacente (3) de fils profilés. 9) Câble selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fils profilés (21,31) des couches (2, 3) ont une section en forme de Z. 10) Procédé de fabrication du câble selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'on réalise les différentes couches l'une à la suite de l'autre par câblage classique. 11) Procédé de fabrication du câble selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'on utilise un câble clos préfabriqué et on le revêt de deux couches de fils croisés placés avec un angle de pose compris entre 25 et 65 .