Brevet FR2642184A1 — publié le 19900727

La présente invention concerne un dispositif de fixation de câble, notamment destiné à fixer un câble sous- marin à un boîtier qui peut être immergé, par exemple une chambre d'épissure ou analogue, mais elle n'est pas limitée à cette application. Le brevet britannique n 322 653 représente un organe de serrage de câble dans lequel des fils métalliques sont maintenus en coopération sous forme d'un toron unique à l'endroit o ils sont serrés. Ceci réduit notablement la résistance mécanique des fils métalliques du câble si bien que la pince crée un point de faiblesse dans le câble, à l'extrémité de celui-ci. La pince ne convient pas à un câble à fibres optiques qui ne laisse pas de place pour les fibres et qui n'assure aucune protection des fibres dans la pince. Le brevet britannique n 1 139 841 représente une pince classique de forme évasée et sa résistance mécanique est due à un effet automatique de blocage dans la partie évasée. L'inconvénient de ce type de pince est qu'il est limité à un nombre maximal de fils métalliques qui peuvent être serrés, et il faut une grande résistance mécanique radiale pour que l'ensemble optique fragile ne soit pas écrasé par l'effet de coincement au niveau de la partie évasée. Ce dispositif crée aussi un point de faiblesse dans la liaison de communication par câble. Le brevet britannique n 1 441 929 est analogue et présente aussi le danger d'écrasement de l'ensemble formé par les fibres, à moins que les constituants utilisés ne soient très robustes, et un point de faiblesse est encore formé dans la liaison constituée par le câble. - En particulier, dans les dispositifs connus, le procédé de montage provoque un déplacement relatif des fils métalliques de différentes couches si bien que les forces sont réparties irrégulièrement entre les couches formées par les torons. En outre, comme décrit précédemment, étant donné la grande force radiale due à l'effet d'évasement, il est toujours poss: le que l'ensemble optique sensible soit écrasé. En particulier, dans un câble sous-marin à fibres optiques ayant un tube conducteur résistant à la pression directement sous les fils métalliques de l'organe résistant au point de vue mécanique, ce tube peut être pincé si bien qu'une pression peut être appliquée à l'ensemble optique sensible placé à l'intérieur. On a constaté que, dans le cas d'une terminaison à pince évasée, il existe un mécanisme de cisaillement lors du serrage de fils d'acier ayant une résistance élevée à la traction, et ce mécanisme a tendance à réduire notablement la résistance maximale nominale à la traction des fils métalliques. En outre, la terminaison à pince évasée est limitée à l'utilisation d'une seule couche ou de deux couches de fils métalliques dans les torons. Il n'est pas commode en pratique de l'utiliser avec trois couches de fils ou plus, étant donné sa grande longueur. Enfin, il est difficile de séparer les différents éléments d'une pince classique de forme évasée après qu'ils ont été montés étant donné le frottement important opposé au déplacement relatif des différentes parties. L'invention concerne un dispositif de fixation des- tiné à un organe résistant aux forces de traction constitué par des fils métalliques du câble, comprenant une première et une seconde partie de serrage des fils métalliques entre elles, un dispositif de maintien en coopération des parties serrées, la première et la seconde partie de serrage ayant des surfaces respectives de serrage qui forment un angle important avec l'axe longitudinal du câble, caractérisé par une surface de guidage de fils en forme de trompette par- tant en direction parallèle à l'axe longitudinal et rejoi- gnant une direction parallèle aux surfaces de serrage. L'un des avantages de la formation d'un angle impor- tant, par exemple de 90C, par les surfaces de serrage avec l'axe longitudinal est qu'il est possible de loger de plus grands nombres de fils métalliques. En outre, le dispositif de fixation peut Eire réalisé afin qu'il coopère avec plusieurs couches de fils par utilisation d'organes supplé- mentaires de serrage placés les uns derrière les autres, pour chaque couche supplémentaire. En outre, la probabilité de détérioration de l'âme. optique sensible, dans un câble à fibres optiques, est très réduite. L'angle préféré de serrage, formé par rapport à l'axe longitudinal du câble, est de 90 bien qu'un angle plus petit, par exemple de 60 , puisse être utilisé, mais cet angle ne doit pas être inférieur à 45 . Le dispositif de fixation selon l'invention présente des avantages par rapport aux terminaisons connues de ser- rage de forme évasée, car les forces radiales introduites sont faibles ou nulles, les parties peuvent être facilement séparées et la réduction de la résistance à la traction des fils peut être aussi faible que 5 %. D'autres caractéristiques et 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 longitudinale relativement schématique d'un dispositif de fixation universelle de câble dans un mode de réalisation de l'invention; et la figure 2 est un schéma montrant comment la résis- tance mécanique des fils dépend du rayon de flexion. On se réfère aux dessins qui représentent en partie un cable sous-marin à fibres optiques comprenant un tube métallique conducteur 1 intimement entouré par des couches interne et externe 2 et 3 de fils métalliques résistant à la traction, formés d'acier ayant une-résistance élevée à la traction. Les parties restantes du cable sous-marin ne sont pas représentées en détail. Par exemple, un ensemble de fibres optiques peut être placé à l'intérieur du tube 1 résistant à la pression, et une gaine isolante peut être placée autour de l'extérieur des fils métalliques afin qu'elle permette la conduction d'électricité par le tube résistant à la pression 1 et l'alimentation en énergie des régénérateurs, avec ou sans conductivité des fils métalliques associés,' la gaine assurant l'isolement contre la masse formée par la mer. Le dispositif de fixation comprend un premier bloc 4 de serrage ayant une surface 4A de serrage et une partie de guidage de fils métalliques ayant une surface antérieure 4B en forme de trompette permettant aux fils externes 3 des torons d'avoir un rayon de courbure tel que les déforma- tions de la surface des fils ne dépassent pas 4 %. On sait qu'il s'agit d'une valeur limite telle que la résistance à la rupture des fils d'acier 3 de résistance élevée à la traction ne tombe au-dessous de 95 % de la valeur prévue de la résistance mécanique. Manifestement, lorsque les fils métalliques ont un diamètre plus grand, ils nécessitent un plus grand rayon de flexion. Les extrémités 3A des fils externes 3 sont serrées entre la surface 4A de serrage du bloc 4 et la surface 5A de serrage du bloc 5 qui est adjacente. Il faut noter que les surfaces de serrage font un angle important avec l'axe longitudinal-lA du cable. Dans ce mode de réalisation particulier, l'angle est égal à 90 si bien que la pression de serrage est parallèle à l'axe du câble et la surface de serrage est perpendiculaire à l'axe du câble. Cependant, il n'est pas primordial que l'angle de la surface de serrage soit égal à 90 , car il peut être en fait de 90 augmenté ou réduit de 30 , mais il faut un angle d'au moins 45 pour les fils-du câble. Au-dessous de cet angle, le dispositif de fixation commence à prendre les caractéristiques des dispositifs de serrage de forme évasée, car le coefficient de multiplication mécanique dépasse un. Le bloc 5 a aussi une partie de guidage de fils métalliques délimitant une surface de guidage de fils 5B en forme de trompette dont le rayon est tel que les déforma- tions de la surface des fils 2 ne dépassent pas 4 %. Les extrémités 2A des fils 2 sont serrées entre la surface 5C du bloc 5 et la surface coopérante 6A du bloc 6. De préférence, l'Ue au moins des surfaces de serrage de chacun des blocs a son coefficient de frottement qui est augmenté par une matière pulvérulente dispersée uniformément et fixée à la surface de la manière décrite dans notre demande de brevet européen en cours d'examen n 89311560. La fixation est de préférence réalisée par un brasage, comme indiqué dans la suite, et les particules ont une dimension comprise entre 100 et 300 pm, si bien que la profondeur de pénétration dans les fils métalliques ne dépasse pas 5 % du diamètre des fils. La poudre peut être formée de carbure de tungstène. Les trois blocs 4, 5 et 6 sont serrés en direction longitudinale par un carter externe 7 à paroi mince qui a une partie taraudée 8 d'extrémité dans laquelle pénètre un organe fileté 9. Le carter 8 a un épaulement annulaire 10 tourné vers l'intérieur et qui encaisse la force de serrage de l'organe fileté 9. Lorsque l'organe 9 est vissé dans le carter, les blocs 4, 5 et 6 sont serrés les uns contre les autres si bien que les extrémités 3A et 2A des fils métalliques sont fermement serrées entre les surfaces de serrage des blocs. Le dispositif de fixation a un passage débouchant 11 destiné à loger l'ensemble optique central du câble qui sort à l'extrémité 8A du carter 8. Le rayon de courbure de la partie en forme de trom- pette est déterminé par rapport au diamètre du fil à serrer, c'est-à-dire que le rayon est un paramètre fonda- mental qui peut être modifié en fonction de la dimension du fil métallique. Lorsqu'un fil d'acier de résistance élevée à la traction est coudé avec un très faible rayon, une réduction importante de la résistance à la traction est observée, à moins que le rayon de courbure des fils métalliques ne soit limité. Dans ce mode de réalisation, lorsque le rayon des trompettes 4B et 5B est égal à 16,7 fois le rayon du fil, une réduction de 4 % de la résistance mécanique des fils métalliques est observée, comme décrit maintenant plus en détail en référence à la figuze 2. Les essais suivants ont été réalisés. Des échantil- lons de fils métalliques externe de 1,21 mm de diamètre et interne de 2, 64 mm de diamètre, représentatifs des fils 2 et 3 respectivement, ayant une longueur d'environ 500 mm, ont été serrés dans les mâchoires d'une machine d'essai de traction "Instron" après enroulement autour d'un organe de mise en forme. Le diamètre de l'organe de mise en forme a varié entre 12 et 40 mm. Les échantillons, toujours avec l'organe de mise en forme en place, ont été soumis à une augmentation de la force de traction jusqu'à la rupture et la charge à la rupture a été enregistrée. Sur la figure 2 des dessins: S = Re (1) S + ZS = (R + r)e (2-) La déformation du fil due à la courbure E est le rapport de l'augmentation de longueur du fil LS à la longueur initiale S E = SS/S = [(R + tr)6 - RB] /Re = Ar/R c'est-à-dire que la déformation du fil et le rapport du diamètre du fil au diamètre de l'organe de mise en forme. Dans le cas du fil de 2,64 mm de diamètre, la rup- ture s'est produite chaque fois à un emplacement du fil se trouvant juste avant l'endroit o le fil a quitté l'organe de mise en forme. Il a été intéressant de noter que des ruptures n'ont jamais apparu en un autre point de l'organe de mise en forme o les contraintes de contact doivent avoir une amplitude analogue. On considère donc que la rupture est induite à cet emplacement à cause des con- traintes élevées de contact normal couplées à des con- traintes élevées de cisaillement (déformation du fil) et de l'état des contraintes variant rapidement à l'endroito le fil quitte l'organe de mise en forme. Dans le cas du fil de 1,21 mm de diamètre, la rup- ture s'est produite de la même manière que dans le fil de 2,64 mm de diamètre. La tendance générale pour les deux dimensions de fil suggère que, lorsque le rayon de courbure diminue, la résistance à la traction diminue. Dans le cas du fil de 2,64 mm de diamètre, une réduction rapide de résistance mécanique apparait pour des rayons de courbure inférieurs à 15 mm alors que, dans le cas du fil de 1,21 mm de diamètre, la réduction ne semble pas apparaitre pour les rayons de courbure supérieurs à 6 mm. Dans l'hypothèse o une réduction de 5 % de la résis- tance axiale à la traction peut être tolérée, un rayon minimal de courbure de 15,0 mm peut être donné à la surface de guidage 5B qui coopère avec le fil de 2,64 mm de dia- mètre, et un rayon minimal de courbure de 6 mm peut être donné à la surface de guidage 4B qui coopère avec le fil de 1,21 mm de diamètre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation d'un organe résistant à la traction formé par des fils métalliques d'un câble, compre- nant une première et une seconde partie de serrage (4, 5) destinées à serrer les fils métalliques entre elles, un dispositif (9) de maintien en coopération des parties ser- rées, la première et la seconde partie de serrage ayant des surfaces respectives de serrage (4A, 5A) qui font un angle important avec l'axe longitudinal du câble, caractérisé par une surface (4B, 5B) de guidage de fil en forme de trom- pette, partant d'une direction parallèle à l'axe longitudi- nal et tournant dans une direction parallèle aux surfaces de serrage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle est compris entre 45 et 90 . 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'une au moins des surfaces (4A,- 4B, A, 5B) est rendue rugueuse afin que la force de retenue de l'organe résistant à la traction formé de fils métalliques soit accrue. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rugosité est donnée par une matière pulvéru- lente fermement retenue sur ladite surface. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière pulvérulente est une poudre de carbure de tungstène. 6. Dispositif selon l'une quelconque.des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième partie de serrage (6), la seconde et la troisième partie de serrage (5, 6) ayant des surfaces respectives de serrage (5A, 6A) destinées à serrer entre elles un organe supplémentaire du câble, cet organe résistant à la traction. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les surfaces de serrage de l'organe supplémen- taire et résistant à la traction font un angle important avec l'axe longitudinal du câble.