Brevet FR2681697A1 — publié le 19930326

DISPOSITIF DE RACCORDEMENT POUR CABLE TRACTEUR A CONNEXION OPTIQUE La présente invention se rapporte aux dispositifs qui permettent de raccorder un câble tracteur comprenant des connexions optiques à un appareil remorqué par ce câble. Elle concerne plus particulièrement les antennes linéaires acoustiques remorquées, telles que celles qui sont utilisées dans la prospection pétrolière. On utilise couramment pour faire de la prospection pétrolière acoustique en mer, comme représenté sur la figure 1, une antenne acoustique linéaire 101 de grande longueur remorquée par un bateau 102 à l'aide d'un câble tracteur 103. Pour des raisons de construction l'antenne acoustique est généralement réalisée avec un certain nombre de tronçons identiques mis bout à bout. Le raccordement entre le câble tracteur et l'antenne s'effectue à l'aide d'un dispositif de raccordement (104) appelé tronçon d'ancrage qui permet de réaliser diverses fonctions électriques et/ou mécaniques telles que l'amortissement des à-coups de remorquage. Le câble tracteur permet à la fois de remorquer mécaniquement l'antenne et de transmettre une alimentation électrique du bateau à l'antenne et des signaux de mesure de l'antenne au bateau. Il peut aussi éventuellement transmettre des signaux de commande du bateau à l'antenne. Les éléments du câble qui réalisent ces deux fonctions sont nettement dissociés, en ce sens qu'ils se composent généralement d'une armure métallique en fils d'acier servant à supporter les efforts de traction et enfermant une âme formée d'un ensemble de conducteurs électriques, en cuivre par exemple. Le tronçon d'ancrage 104 est prévu de telle manière que les efforts de traction sont supportés uniquement par l'armure métallique et ne sont pas reportés sur les conducteurs électriques, qui sont beaucoup plus fragiles que l'armure. L'armure s'allonge donc sous les efforts de traction et le coeur tend à en faire autant en étant entraîné par friction avec l'armure. Malheureusement les coefficients d'élasticité et les limites élastiques de métaux tels que le cuivre et l'acier sont très différents, et les conducteurs électriques en cuivre ne peuvent pas subir le même allongement que l'armure en acier. La solution bien connue à ce problème consiste à spiraler les conducteurs électriques de manière à ce que l'allongement de l'armure entraîne l'allongement des conducteurs électriques par simple augmentation du pas de la spirale qu'il forme. Les conducteurs électriques ne sont donc plus alors soumis à des efforts néfastes à leur intégrité. On tend de plus en plus à remplacer les conducteurs électriques, tout au moins pour transporter des signaux, par des fibres optiques qui présentent de nombreux avantages, par exemple de discrétion, d'insensibilité aux parasites, et de taffle. Malheureusement l'inconvénient décrit plus haut concernant les âmes formées de conducteurs électriques est encore beaucoup plus sensible pour les âmes comprenant des fibres optiques, parce que le coefficient d'allongement d'une telle fibre est extrêmement faible et que celle-ci est très fragile à la traction. Comme elle est en outre aussi fragile aux courbures, la solution utilisée pour les conducteurs électriques ne peut pas être utilisée, car on ne peut pas spiraler une fibre optique avec un rayon de courbure suffisamment petit pour pouvoir compenser l'allongement de l'armure en acier. Pour surmonter ces inconvénients, l'invention propose un dispositif de raccordement pour cable tracteur à connexion optique, principalement caractérisé en ce qu'il comprend - une gaine cylindrique souple et permettant de transmettre les efforts de traction, délimitant un volume communiquant avec le milieu où est plongé le dispositif; - un premier bouchon fermant la gaine à l'une de ses extrémités, permettant d'ancrer l'armure du câble tracteur, et muni d'un trou permettant de laisser passer librement l'âme du câble vers l'intérieur de la gaine - un deuxième bouchon fermant I'autre extrémité de la gaine et muni d'un connecteur électrique destiné à être relié au dispositif à tracter - un boîtier étanche comportant des dispositifs de conversion électro-optiques raccordés aux fibres optiques de l'âme du câble tracteur - des moyens pour raccorder de manière étanche l'extrémité de l'âme du câble au boîtier étanche en laissant passer les fibres optiques de cette âme destinées à être raccordée au dispositif de conversion - des moyens de connexion étanches permettant de raccorder les circuits électriques d'entrée/sortie des dispositifs électroniques - un câble électrique spiralé raccordé d'un côté à ces moyens de connexions étanches et de l'autre au connecteur de sortie ; et - un manchon souple extensible et rétractable fixé d'un côté sur le conteneur étanche et de l'autre côté sur le deuxième bouchon pour enfermer le câble électrique spiralé et les moyens de connexion électrique d'entrée/sortie du boîtier étanche ; l'intérieur de ce manchon souple étant rempli d'un liquide isolant et ce manchon et le câble électrique spiralé pouvant s'étirer et se rétracter pour accompagner les mouvements du conteneur étanche vers ou depuis le premier bouchon en suivant les mouvements d'entrée et de sortie de l'âme du câble tracteur dans le volume intérieur de la gaine. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1 une vue schématique d'un bateau remorquant une antenne linéaire acoustique - la figure 2 : une vue en coupe d'un dispositif de raccordement selon l'invention. Le dispositif représenté sur la figure 2 est raccordé du côté bateau à un câble tracteur 201 comportant une armure extérieure 202, destinée à supporter les efforts de traction, et une âme intérieure 203 comprenant un ensemble de fibres optiques réunies en faisceau et recouvertes d'une gaine destinée à assurer l'étanchéité par rapport à l'eau. Eventuellement cette âme comportera un certain nombre de conducteurs électriques, plus particulièrement pour assurer l'alimentation en énergie de l'antenne acoustique linéaire tractée à l'aide du dispositif. Ces connexions électriques n'ont été ni représentées sur la figure, ni décrites dans la suite de la description, car l'invention s'applique à elles de la même manière qu'aux fibres optiques, à l'exception de la conversion optique électrique qui n'est pas nécessaire dans ce cas. Le câble tracteur est amarré au dispositif de raccordement par un bouchon d'extrémité 204 percé de part en part et qui comporte en outre du côté extérieur un évidement fileté. L'armure 202 du câble tracteur est séparée de l'âme 203 au niveau de ce bouchon et elle forme un épanouissement qui vient se loger au fond de l'évidement fileté. Un écrou 205 se visse dans cet évidement pour venir bloquer solidement l'armure au fond de l'évidement en solidarisant ainsi cette armure avec le bouchon. L'âme 203 traverse le bouchon de part en part pour être connectée aux organes internes du dispositif de raccordement. Compte tenu de la constitution du câble tracteur, l'âme coulisse très librement à l'intérieur de l'armure et lorsque le bouchon 204 vient tirer sur cette armure, celle-ci s'allonge alors que l'âme se rétracte de manière apparente à l'intérieur en coulissant par le trou du bouchon, dont le diamètre est suffisant pour permettre ce coulissement. Le dispositif de raccordement comporte une gaine 206 permettant de transmettre la traction entre le câble et l'antenne. Elle est éventuellement renforcée par des fibres résistantes de type connu. Cette gaine est d'un diamètre sensiblement égal à celui de l'antenne tractée et elle se termine du côté antenne par un deuxième bouchon 207 qui supporte de manière connue le connecteur 208 de raccordement à l'antenne. La chambre 209 délimitée par cette gaine et les deux bouchons d'extrémité contient donc l'extrémité de l'âme optique du câble et les organes de raccordement et d'interface avec le connecteur 208, qui forment un ensemble étanche comme il sera décrit plus loin. Le reste de la chambre est lui-même rempli par le fluide où est plongée l'antenne, généralement l'eau de mer, qui peut pénétrer soit par les fuites au niveau du bouchon 204 soit par un orifice convenable non représenté sur la figure. Le câble optique 203 formant l'âme du câble tracteur vient rentrer dans un boîtier hermétique et résistant à la pression 210. Ce boîtier est rempli d'air et l'étanchéité avec l'eau de mer qui remplit la chambre 209 est assurée du côté câble optique par un raccord. Celui-ci comporte un bouchon 211 vissé sur le boîtier et venant comprimer une pièce en caoutchouc 212 qui enserre la gaine du câble optique et les fibres optiques en sortie de celle-ci. Cette pièce en caoutchouc fonctionne à la manière d'un presse-étoupe, d'une part sous l'action du bouchon 211 qui vient la comprimer, et d'autre part sous l'action de la pression hydrostatique de l'eau de mer qui pénêtre à l'intérieur du bouchon par des fenêtres 213. Ainsi, plus la pression de cette eau augmente, plus l'étanchéité est assurée. On trouve par exemple sur le marché de tels raccords, dits à étanchéité longitudinale, qui sont fabriqués par la Société SOURIAU sous la référence "SNC". A l'intérieur de ce boîtier on trouve des dispositifs électroniques 214, par exemple des cartes de circuits imprimés comportant des composants électroniques et électro-optiques. Les fibres optiques contenues dans l'âme 203 sont désassemblées et viennent se raccorder sur des composants permettant de transformer les signaux électriques reçus de l'antenne en signaux optiques. Ces composants, sont une forme évoluée de diodes photo-émissives. Les circuits électroniques 214 fonctionnent généralement à l'aide d'une alimentation électrique provenant de connecteurs électriques dispersés parmi les fibres optiques et non représentés sur la figure. Il serait envisageable d'utiliser une alimentation provenant d'une source optique à haute puissance véhiculée par une fibre d'un diamètre adéquat et excitant une cellule photovoltaïque. Les signaux électriques arrivant sur les cartes 214 destinés à exciter les fibres optiques, ou vice versa les signaux électriques provenant de la conversion des signaux optiques, sont véhiculés sur un ensemble de fils électriques 215 qui sortent du boîtier étanche 210 par des connexions étanches 216, formées par exemple de manière connue avec des perles de verre. Ces fils électriques sont regroupés pour former un câble électrique spiralé qui s'étend jusqu'au bouchon 207, au niveau duquel il est raccordé au connecteur 208 de sortie du dispositif. Un manchon 218, en matière souple telle qu'un élastomère semblable à du caoutchouc, s'étend entre le boîtier étanche 210 et le bouchon 207 sur lesquels il est fixé par des moyens assurant une étanchéité entre son extérieur et son intérieur, par exemple des colliers de serrage non représentés sur la figure. Ce manchon est fabriqué en forme de soufflet au moins dans sa partie médiane, pour pouvoir s'allonger et se rétracter sans présenter de résistance ni de variation sensible de son volume intérieur. Il est fixé sur le boîtier 210 et sur le bouchon 207 de telle manière qu'il enferme dans son volume intérieur le câble 217, et ses raccordements tant au boîtier 210 qu'au bouchon 207. L'intérieur de ce manchon est rempli d'un liquide isolant, tel qu'une huile au silicone, qui permet d'isoler le câble et ses jonctions de l'eau de mer qui entoure le soufflet à l'intérieur de la gaine 206. Le remplissage du manchon s'effectue de manière connue, par exemple par l'intermédiaire d'un capillaire 220 terminé par une valve auto-obturatrice 221. Ainsi donc, au fur et à mesure que l'armure 202 du câble tracteur s'allonge sous l'effet des efforts de traction transférés depuis l'antenne par l'intermédiaire du bouchon 207, de la gaine 206 et du bouchon 204, l'âme 203, qui n'est pas soumise aux mêmes efforts, se rétracte à l'intérieur de l'armure et le boîtier étanche 210 tend à se déplacer vers le bouchon 204 sous l'effet de la traction, relativement légère d'ailleurs, exercée par cette âme 203 sur ce boîtier étanche 210 par l'intermédiaire du raccord d'étanchéité 211-213. Ce mouvement est rendu possible parce que le câble 217 et le manchon extensible 218 peuvent s'allonger eux aussi sous des efforts extrêmement faibles. Sous l'effet de cet allongement le diamètre du manchon 218 tend à diminuer légèrement, mais on peut parfaitement dimensionner l'ensemble pour que ce rétrécissement n'apporte aucune gêne au niveau du câble électrique 217. Lorsque les efforts de traction diminuent, par exemple lorsque la vitesse du bateau diminue, l'armure 202 se rétracte et l'âme 203 recommence à s'allonger vers l'intérieur de la gaine 206. Le conteneur 210 est alors repoussé vers le bouchon 207 en raccourcissant les ondulations du soufflet 218 et les spirales du câble 217. Dans le cas où l'on désirerait utiliser une antenne acoustique linéaire contenant elle-même, en proportions plus ou moins grandes, des liaisons par fibres optiques à l'intérieur même de l'antenne, on utiliserait un dispositif tout à fait semblable, mais monté à l'inverse, c'est-à-dire comportant côté bateau un connecteur tel que 208 et côté antenne un bouchon tel que 204. En raccordant alors tête-bêche deux de ces dispositifs, on pourrait réaliser une liaison entièrement optique/optique mais permettant de compenser les variations de longueur de l'armure du câble tracteur sous l'effet de la traction, sans apporter d'inconvénient au niveau de l'âme de ce câble. Bien entendu là aussi on pourrait prévoir un certain nombre de conducteurs électriques répartis parmi les fibres optiques. Afin de permettre d'enrouler le dispositif ainsi décrit sur un tambour, on peut, selon une méthode connue, rigidifier la gaine 206 en lui incorporant une gaine tressée de manière à résister à cet écrasement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccordement pour cable tracteur à connexion optique, caractérisé en ce qu il comprend - une gaine cylindrique souple et permettant de transmettre les efforts de traction (206), délimitant un volume (209) communiquant avec le milieu où est plongé le dispositif; - un premier bouchon (204) fermant la gaine à l'une de ses extrémités, permettant d'ancrer l'armure (202) du câble tracteur, et muni d'un trou permettant de laisser passer librement l'âme (203) du câble vers l'intérieur de la gaine - un deuxième bouchon (207) fermant l'autre extrémité de la gaine et muni d'un connecteur électrique (208) destiné à être relié au dispositif à tracter - un boîtier étanche (210) comportant des dispositifs (214) de conversion électro-optiques raccordés aux fibres optiques de l'âme du câble tracteur - des moyens (211-213) pour raccorder de manière étanche l'extrémité de l'âme (203) du câble au boîtier étanche en laissant passer les fibres optiques de cette âme destinées à être raccordée au dispositif de conversion - des moyens de connexion étanches (216) permettant de raccorder les circuits électriques (215) d'entrée/sortie des dispositifs électroniques - un câble électrique spiralé raccordé d'un côté à ces moyens de connexions étanches et de l'autre au connecteur de sortie (208) ; et - un manchon souple extensible et rétractable fixé d'un côté sur le conteneur étanche (210) et de l'autre côté sur le deuxième bouchon (207) pour enfermer le câble électrique spiralé (217) et les moyens de connexion électrique d'entrée/sortie (216) du boîtier étanche (210) ; l'intérieur de ce manchon souple étant rempli d'un liquide isolant (219) et ce manchon et le câble électrique spiralé pouvant s'étirer et se rétracter pour accompagner les mouvements du conteneur étanche (210) vers ou depuis le premier bouchon (204) en suivant les mouvements d'entrée et de sortie de l'âme (203) du câble tracteur dans le volume intérieur (209) de la gaine. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon (218) est au moins partiellement en forme de soufflet. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le conteneur étanche (210) est rempli d'air et est prévu pour résister à la pression d'immersion du dispositif. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'âme du câble tracteur (203) comporte des conducteurs électriques en plus des fibres optiques. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la gaine (206) comprend en outre une tresse permettant l'enroulement du dispositif sur un tambour en conservant une forme sensiblement cylindrique à la gaine pour ne pas endommager les parties contenues à l'intérieur.