Brevet FR2708074A1 — publié le 19950127

Dispositif limiteur de courbure pour câble, notamment pour câble sous-marin. La présente invention se rapporte aux dispositifs qui permettent de limiter la courbure d'un câble, essentiellement pour éviter de l'endommager et en particulier de le rompre. Elle s'applique notamment aux câbles sous-marins qui permettent de remorquer des corps immergés derrière des bateaux tracteurs. On utilise, en particulier pour la prospection pétrolière, comme représentée sur la figure 1, des antennes linéaires acoustiques 101 remorquées derrière un bateau 102 à une profondeur d'immersion déterminée et sensiblement constante. Pour cela l'antenne est reliée au bateau par un câble électro-porteur formé de deux parties, un câble lourd 103 accroché à un treuil 104 porté par le bateau, et un câble léger 105 reliant le câble lourd à l'antenne. Le câble léger est accroché à l'extrémité ducâble lourd et un dépresseur 106 est fixé à l'endroit de ce raccordement. Sous l'action du poids du câble lourd et de la force hydrodynamique exercée sur le dépresseur, I'ensemble plonge à une profondeur qui reste sensiblement constante pour une vitesse nominale du bateau remorqueur; En principe le bateau réenroule l'ensemble des câbles et de l'antenne sur le tambour du treuil 104 avant d'augmenter sa vitesse pour changer rapidement de position. En pratique cela n'est pas toujours possible et la traction exercée par le dépresseur 106 augmente alors très rapidement avec la vitesse du bateau, ce qui entraîne des risques importants de cassure du câble au niveau de ce dépresseur. On perd alors l'antenne, qui représente une des parties les plus coûteuses de l'ensemble. En fait la cassure du câble est due moins aux efforts de traction proprement dits qu'à la courbure excessive entraînée par l'action du dépresseur. Pour limiter cette courbure et donc diminuer considérablement les risques de cassure du câble en cas d'accélération intempestive du bateau tracteur, I'invention propose un dispositif limiteur de courbure pour câble, notamment pour câble sous-marin, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de vertèbres juxtaposées et enfilées sur le câble et munies de moyens d'articulations et de maintien permettant à cet ensemble de former une colonne articulée pouvant se courber dans tous les sens avec un rayon de courbure limité à une valeur permettant de protéger le câble contre les risques de rupture dus à cette courbure. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, en regard des figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue schématique d'un bateau tirant une antenne acoustique linéaire immergée; - la figure 2, une vue en coupe longitudinale d'un câble de traction muni d'un dispositif selon l'invention; - la figure 3, une vue en perspective d'une vertèbre d'un dispositif selon l'invention; - la figure 4, une vue en plan de deux telles vertèbres assemblées; - la figure 5, une vue selon la coupe AA de la figure 4 ; et - la figure 6, une vue en perspective d'un clip destiné à relier deux vertèbres. Sur un câble tracteur 103 représenté en coupe sur la figure 2, on a selon l'invention enfilé une série de pièces 201 en forme de disques épais usinés d'une manière décrite plus loin. Par convention ces disques seront appelés "vertèbres" en raison de la ressemblance du dispositif avec une colonne vertébrale. Entre chaque vertèbre et le câble on a inséré une bague 202 en matière plastique telle que de l'adiprène. Cette bague permet au câble de se courber légèrement par rapport à la vertèbre qui est indéformable et ainsi d'obtenir un frottement "doux" sur le câble. Les pièces centrales sont des organes spécialisés pour attacher un autre dispositif, par exemple le dépresseur 106, sur le câble. Elles seront décrites plus loin. Afin d'éviter que le dispositif de limitation de courbure ne glisse sur le câble, on place aux deux extrémités de l'empilement de vertèbres des butées, formées chacune par exemple par un collier relativement épais serré sur le câble. La forme des vertèbres est détaillée sur les figures 3 à 5. Chaque vertèbre a la forme générale d'un disque épais comportant un trou central 303 destiné au passage du cable 103. Sur la périphérie de ce trou sont ménagés d'un côté deux évidements 301 diamétralement opposés et sur l'autre côté deux plots, eux aussi diamétralement opposés, en correspondance avec les évidements 301 et non représentés sur la figure pour des raisons de perspective. Les plots d'une vertèbre sont destinés à rentrer dans les évidements de la vertèbre adjacente afin d'assurer le positionnement de ces vertèbres l'une par rapport à l'autre ceci avec un certain jeu. Sur l'une des faces latérales de la vertèbre, on a ménagé des empreintes 302, au nombre de huit par exemple, et sur l'autre face des bossages 304 en correspondance avec ces empreintes. Ces empreintes et ces bossages sont répartis régulièrement sur ces faces selon une symétrie radiale, et leur forme est étudiée de manière à ce que les bossages puissent glisser dans les empreintes en laissant basculer l'une par rapport à l'autre deux vertèbres adjacentes selon un angle relativement faible de quelques degrés, 5 degrés par exemple. A la fin de ce mouvement de basculement, les deux vertèbres sont bloquées l'une par rapport à l'autre selon un assemblage susceptible de résister aux forces s'exerçant sur le câble pour le courber. En définitive c'est ce qui limite fondamentalement la courbure de l'ensemble des vertèbres assemblées, et donc du câble sur lequel elles sont enfilées. Pour maintenir cet ensemble de vertèbres assemblé on a en outre prévu un ensemble de lamages 305 sensiblement ovales situés régulièrement sur la périphérie de la vertèbre et débouchant sur les faces latérales de cette vertèbres par des échancrures 306. Ces lamages, au nombre de huit par exemple, sont destinés à recevoir des clips 306 en forme de I tels que représentés sur la figure 6. Ces clips comportent deux têtes 601 reliée par un corps 602. Ces têtes sont adaptées pour s'insérer dans la moitié d'un lamage 305, avec le corps passant dans l'une des échancrures 306. Ainsi deux vertèbres contiguës sont reliées entre elles, et maintenues, par huit clips 307 insérés respectivement d'un côté dans les huit lamages d'une vertèbre et de l'autre côté dans les huit lamages de la vertèbre contiguë. Comme dans le cas des bossages et des empreintes, les dimensions des clips, des lamages et des échancrures sont prévues avec un jeu permettant l'articulation de l'ensemble. Toujours pour éviter le démantèlement de cet ensemble, on a prévu dans les vertèbres une gorge périphérique 308 qui permet d'y placer un collier de serrage empêchant les clips de s'échapper des lamages. En considérant donc cet ensemble, on obtient ainsi une colonne articulé pouvant, par suite du jeu limité des vertèbres les unes par rapport aux autres, se courber dans tous les sens en prenant une forme sensiblement circulaire ayant un rayon de courbure limité. (Très grossièrement cet ensemble se comporte comme un serpent articulé comme il en existe pour servir de jouet). Pour le montage, on enfile simplement les vertèbres munies des bagues 202 les unes après les autres. On place alors les clips reliant les vertèbres, et le collier de serrage qui les maintient ceci pour l'ensemble des vertèbres. On revêt le tout d'une gaine souple 204 qui servira de protection au dispositif, en améliorant l'hydrodynamisme. Dans le cas particulier où ce dispositif est destiné à limiter la courbure d'un câble lourd de traction 103 sous les efforts provenant d'un dépresseur 106, I'invention propose en outre d'utiliser comme moyen particulier pour accrocher ce dépresseur une vertèbre spécialisée 205, qui repose elle-même sur une bague plastique 206 de longueur adaptée à cette vertèbre. La spécialisation de cette vertèbre se marque essentiellement par sa plus grande longueur, qui permet de ménager une gorge périphérique suffisante pour venir placer dans celle-ci une attache 207 formée par exemple de deux demi-coquilles assemblées pour boulonnage et comportant un bourrelet central 208 venant s'enclencher dans la gorge périphérique de la vertèbre, et des ailes s'étendant latéralement pour former un fourreau 209 qui recouvre les extrémités de la gaine 204. Les faces latérales de cette vertèbre spécialisée 205 comprennent bien entendu les mêmes bossages et empreintes que les autres vertèbres, pour venir s'articuler sur les deux vertèbres normales adjacentes de part et d'autre de la vertèbre spécialisée 205. Elle comporte également des lamages destinés à recevoir des clips permettant de la maintenir avec ces vertèbres adjacentes. Simplement ces lamages seront limités à l'emplacement nécessaire à recevoir un seul clip, la partie centrale de la vertèbre étant occupée par la gorge permettant de recevoir l'attache 207. Cette attache elle-même, qui est représentée de manière très simplifiée en coupe sur la figure, pourra comporter par exemple un bossage muni d'un trou permettant d'y fixer une élingue destinée à amarrer le dépresseur 106. A titre de perfectionnement, on pourra prévoir plusieurs modèles de vertèbres standards différant les unes des autres par leur épaisseur, les vertèbres les plus épaisses étant placées le plus près de la vertèbre spécialisée 205. Un titre d'exemple, pour un câble de traction d'un diamètre de 33 mm on a utilisé trente sept vertèbres en acier épaisses de 23 mm et disposées sur une longueur d'environ 1 m. Le point d'ancrage était disposé avec quatorze vertèbres d'un côté et vingt trois de l'autre, et en outre on avait augmenté l'épaisseur des deux vertèbres adjacentes au point d'ancrage pour obtenir une épaisseur de 26 mm. L'invention n'est pas limitée aux câbles de traction sous-marine mais elle s'étend, avec des dimensions adéquates, à toutes sortes de câbles soumis à des efforts tendant à les courber. A titre de variante on peut également laisser le câble coulisser librement dans un tel dispositif de manière à ce que le point d'ancrage se place lui-même au meilleur endroit correspondant à la statique du système. REVENDICATIONS 1. Dispositif limiteur de courbure pour câble, notamment pour câble sous-marin, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de vertèbres (201) juxtaposées et enfilées sur le câble et munies de moyens d'articulations (302, 304) et de maintien (305, 307) permettant à cet ensemble de former une colonne articulée pouvant se courber dans tous les sens avec un rayon de courbure limité à une valeur permettant de protéger le câble (103) contre les risques de rupture dus à cette courbure. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque vertèbre a la forme d'un disque relativement épais comportant sur une face un ensemble d'empreintes (302) et sur l'autre face un ensemble de bossage (304); ces empreintes et ces bossages étant adaptés les uns aux autres de manière à ce que les bossages d'une vertèbres viennent se placer dans les empreintes de la vertèbre contiguë de manière à permettre un débattement angulaire d'une vertèbre par rapport à l'autre ; ce débattement étant limité à une valeur angulaire faible correspondant à la courbure limite permettant d'obtenir le rayon de courbure limité de l'ensemble de vertèbres. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque vertèbre comporte sur sa périphérie un ensemble de lamages (305) débouchant sur chaque face de la vertèbre par des échancrures (306), et en ce que le dispositif comporte en outre un ensemble de clips (307) comportant chacun deux têtes (601) réunies par un corps (307); chaque clip venant s'insérer dans deux lamages en vis-à-vis de deux vertèbres contiguës, pour maintenir ensemble ces vertèbres. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque vertèbre comprend une gorge périphérique (308) permettant de loger un collier destiné à maintenir les clips (307) en place. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des bagues plastiques (202) insérées entre les vertèbres (201) et le câble (103). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une gaine (204) venant recouvrir l'ensemble des vertèbres. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une vertèbre particulière (205) nettement plus longue que les autres et comportant une gorge périphérique dans laquelle est fixée une pièce (207) destinée à servir de fixation à un dispositif (106) devant être relié au câble. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la colonne articulée est fixée sur le câble. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le câble (103) est libre dans la colonne articulée.