Brevet FR2761165A1 — publié le 19980925

La présente invention concerne les câbles à fibres optiques et, en particulier, les câbles urbains qui sont destinés aux réseaux de distribution, chaque câble urbain étant appelé à contenir un nombre important de fibres optiques par unité de surface utile de section droite. Par exemple, de gros câbles urbains pourront contenir de l'ordre de 500 ou plus, tandis que certains en contiendront beaucoup moins, mais ils devront aussi être très denses. C'est dans les années 1990 que, dans des liaisons intercentraux et interurbaines, les opérateurs de télécommunications, tels que France Télécom, ont mis en exploitation des câbles à tubes de fibres optiques. Ces câbles interurbains, contenant chacun un nombre relativement faible de 6 à 60 fibres optiques, ont une structure usuelle qui comprend, par exemple, une gaine extérieure en polyéthylène haute densité, un porteur ou renfort central diélectrique en matériau composite (verre/résine), des renforts périphériques constitués de mèches d'aramide, une protection par ruban gonflant assurant l'étanchéité longitudinale, et des tubes minces relativement rigides qui renferment chacun un faible nombre (6) de fibres optiques et qui sont assemblés autour du porteur central. Les tubes sont, en général, réalisés en polybutylène téréphtalate, matériau facile à extruder présentant des caractéristiques mécaniques, dureté et rigidité, convenant à la protection des fibres. Lors de la mise en place des fibres optiques dans un tube, on ajoute un matériau de bourrage, tel que de la graisse de silicone. Pour la réalisation de réseaux de distribution, les câbles urbains doivent, par rapport aux câbles interurbains, être plus denses et contenir souvent beaucoup plus de fibres optiques, ce qui permet d'abaisser, d'une part, le coût du câble et, d'autre part, ceux de son installation, c'est-à-dire les coûts du génie civil, de pose et du raccordement. Il faut aussi que le poids du câble, contenant de nombreuses fibres optiques, reste raisonnable. Dans ce but, on a développé ce qu'il est convenu d'appeler des "modules", lesquels sont soit des minitubes de section circulaire, connus aussi sous le nom de "microgaines", qui contiennent des fibres optiques, soit des "rubans" de section rectangulaire qui sont constitués de plusieurs fibres disposées parallèlement dans un même plan et qui sont enrobées dans une gangue moulée et solidifiée de forme rectangulaire. Par exemple, ces modules peuvent contenir chacun 4, 6, 8 ou 12 fibres optiques. A titre d'exemple, des minitubes renfermant 8 fibres optiques présentent une section de 1,05 mm de diamètre tandis que des rubans de même capacité ont une section de 2,2 mm x 0,35 mm, soit dans les deux cas des sections de l'ordre de 0,8 mm2. Le matériau du minitube ainsi que de la gangue est choisi relativement souple. Dans la suite, par modules on désignera des minitubes aussi bien que des rubans, sauf quand il y aura lieu de les distinguer. Le gain en compacité des modules par rapport aux tubes classiques est de l'ordre de dix, c'est-à-dire qu'à surface égale, les modules contiennent dix fois plus de fibres optiques. En ce qui concerne l'opération de câblage proprement dite, il existe deux techniques correspondant à deux structures de câbles: - d'une part, la technique monotube (voir Fig. 1) dans laquelle les modules sont disposés longitudinalement en faisceau dans une gaine souple qui les protège contre les effets de l'environnement et qui résiste, au besoin avec des renforts composites intégrés suivant deux génératrices, aux contraintes mécaniques que subit le câble, et - d'autre part, la technique d'assemblage (voir Fig. 2) de modules qui est basée sur la réalisation d'enveloppes longitudinales de modules qui sont assemblées de façon classique autour d'un renfort porteur. En utilisant cette dernière technique, un câble urbain de l'état de la technique peut loger jusqu'à 512 fibres optiques. Pour les opérations de raccordement, soit côté central, soit côté abonnés, il faut procéder à l'ouverture du câble en extrémité, puis au dénudage des fibres optiques, afin de pouvoir les extraire et préparer individuellement ou collectivement leurs raccordements. Dans l'opération courante d'ouverture d'un câble classique, on utilise généralement l'un des deux types d'outils capables de découper la gaine: l'outil de découpe radiale ou l'outil de découpe tangentielle. A titre d'information, il est connu, dans le document FR-A-2 623 342, de réaliser la découpe radiale d'un câble contenant des fibres optiques par deux outils tranchants diamètrement opposés afin de fendre une gaine en deux parties. On peut citer également un outil d'accès aux fibres optiques OFT-000, commercialisé par la société américaine SIECOR Corporation. On peut encore citer l'outil décrit dans la demande de brevet nO 96 06896 déposée le 30.05.96 par Daniel Crespel et al, qui permet de réaliser la découpe radiale d'une gaine de câble. Par ailleurs, dans la demande de brevet nO 95 03850 déposée le 31.03.95 par Daniel Crespel et al et intitulé "Outil de découpe d'une gaine tubulaire de protection pour fibres optiques", est décrit un outil de découpe par tranchage tangentiel d'une gaine de câble. Dans les nouveaux câbles urbains à grand nombre de fibres optiques, il est évident que les fibres optiques, les plus périphériques, se trouveront directement sous la gaine ou à proximité immédiate de celle-ci. Les outils utilisés ou prévus actuellement n'ont pas, si d'autres précautions ne sont pas prises, la précision nécessaire pour assurer, en pratique, une découpe de la gaine qui soit fiable et qui soit, directement ou indirectement, sans dommage pour les fibres. Parmi les précautions supplémentaires à prendre, il serait possible, d'abord, de demander aux câbliers de prévoir la géométrie de la gaine avec plus de précision et de prévoir une épaisseur de la gaine plus constante pour un câble donné, c'est-à-dire d'établir des spécifications et des normes de fabrication plus rigoureuses, ce qui se traduirait immanquablement par une augmentation du coût du câble. En outre, le personnel chargé de l'ouverture du câble a des chances de rencontrer, comme mentionné ci-dessus, suivant le type de modules: soit une organisation rectangulaire de rubans, soit une organisation en faisceau ou en faisceaux de minitubes, ce qui entraîne une interface fibre-gaine différente. Cette différence ne peut pas toujours être identifiée avec certitude, avant l'opération de découpe. Une identification lisible à l'extérieur de la gaine est valable quand le câble est neuf mais peut ne pas résister fiablement à la pose ou/et au vieillissement du câble. I1 faudrait donc reporter le marquage d'identification à l'intérieur de la gaine. Autre difficulté: une opération de découpe radiale, ainsi que tangentielle, de la gaine use, compte tenu de la dureté du matériau de celle-ci, par exemple du polybutylène téréphtalate, la lame de l'outil très rapidement. Il faut prévoir un outil permettant de changer facilement de lame. Lors de la découpe radiale, le glissement de l'âme du câble (ou du tube) par rapport à la gaine n'est pas toujours facile, d'où une longueur dénudée relativement courte. En pratique, le dénudage d'un câble doit pourtant être effectué sur une longueur suffisante avant d'accéder aux fibres, par exemple de 2 à 4 mètres. I1 faut donc effectuer successivement plusieurs opérations de découpe de gaine et procéder à des cassures successives du matériau dur de la gaine. Après chaque cassure, il subsiste des bords durs et tranchants qui peuvent pincer, griffer ou couper des fibres optiques, après avoir endommagé l'enveloppe souple du module. Les difficultés mentionnées ci-dessus en ce qui concerne la découpe radiale de gaine se rencontrent également dans la découpe tangentielle de gaine. En pratique, on a recours à la découpe tangentielle dans la technique du "piquage en ligne". Dans cette technique, la gaine du câble est partiellement pelée sur une longueur déterminée et un arc limité pour que du personnel qualifié puisse accéder à un module particulier, puis à une ou des fibres prédéterminées, les autres modules du câble n'étant pas touchés, pas plus que la partie non pelée de la gaine. Cette technique du "piquage en ligne" permet de réduire le nombre d'épissures en lignes. Les épissures sont d'un coût très important, c'est pourquoi leur nombre doit être réduit au minimum. Les précautions mentionnées ci-dessus: fabrication plus rigoureuse des câbles et des gaines, meilleure identification du contenu du câble, s'imposent aussi pour permettre une découpe tangentielle fiable. Comme précédemment, la dureté de la gaine nécessite une succession de découpes partielles avec créations successives de bords coupants. Un objet de l'invention consiste à prévoir une structure modifiée de câble urbain qui permette d'utiliser des outils de découpe connus, pour effectuer l'ouverture d'un câble contenant un grand nombre de fibres optiques, avant de procéder au dénudage de celles-ci en vue d'opérations de raccordement. Suivant une caractéristique de la présente invention, à la structure classique de câble qui comporte, d'une part, une gaine extérieure et, d'autre part, un contenu composé de modules contenant des fibres optiques, d'un matériau de bourrage et, éventuellement, d'un ou de porteurs, est ajoutée, juste sous la gaine extérieure, une enveloppe longitudinale de faible épaisseur entourant complètement ledit contenu, la longueur de la section droite de ladite enveloppe étant légèrement supérieure à la longueur de la circonférence dudit contenu en formant une zone longitudinale de recouvrement. Suivant une autre caractéristique, les bords de ladite enveloppe longitudinale sont autocollants, mais détachables, dans ladite zone longitudinale de recouvrement. Suivant une autre caractéristique, le matériau de ladite enveloppe longitudinale a une forte résistance à la découpe par outil tranchant. Suivant une autre caractéristique, le matériau de ladite enveloppe longitudinale est souple, n'exerçant aucune contrainte sur les modules et donc sur les fibres optiques. Suivant une autre caractéristique, le matériau de ladite enveloppe longitudinale est un isolant thermique. Après l'ouverture du câble, on doit procéder au dénudage des fibres optiques pour réaliser leur raccordement. Dans un câble urbain contenant un grand nombre de fibres optiques, le repérage des fibres se réalise suivant le code classique de couleurs. Ce code de couleurs est satisfaisant dans le cas de petit nombre de fibres (série C2411, par exemple). Mais, au delà de 100 fibres, il devient difficile d'assurer un travail de dénudage en toute ergonomie et avec certitude sur le résultat. Tout défaut de repérage, en particulier dans le raccordement de masse, oblige à recommencer l'opération. Au cours du dénudage, on retire tous les éléments de protection du câble, c'est-à-dire gaine, porteurs, etc. Dès l'ouverture du câble, les modules ou les groupes de modules se trouvent non protégés, ce qui, sans précaution, crée un certain désordre dans la zone de raccordement et oblige à un repérage et parfois un nouveau conditionnement. Suivant une autre caractéristique, des enveloppes longitudinales secondaires sont respectivement ajoutées autour des groupes longitudinaux de modules, la longueur de la section droite de chaque enveloppe secondaire étant légèrement supérieur à la circonférence du groupe de modules qu'elle entoure, en formant une zone longitudinale de recouvrement. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation de l'invention, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une structure monotube de modules dans un câble, la Fig. 2 est une vue schématique en coupe d'une structure à assemblage de tubes contenant des modules dans un câble, la Fig, 3 est une vue schématique en coupe d'une structure de câble modifiée suivant l'invention, la Fig. 4 est une vue à plus grande échelle de la zone de recouvrement de l'enveloppe longitudinale de la Fig. 3, la Fig. 5 est une vue en perspective de l'extrémité ouverte du câble de la Fig. 3, et la Fig. 6 est une vue en perspective de l'extrémité ouverte d'une variante de câble urbain suivant l'invention. Dans la coupe de la structure monotube de la Fig. 1, on reconnaît la gaine extérieure 1 du câble et douze minitubes ou microgaines 2 qui baignent ou non dans un milieu 3, tel que de la graisse de silicone ou de la poudre gonflante (en présence d'eau). La gaine 1 peut être en polyéthylène, armé de renforts périphériques composites 4 constitués de mèches de verre ou d'aramide enduites. Les douze minitubes 2 contiennent chacune six fibres optiques 5. Les microgaines 2 peuvent colorées. I1 apparaît que la distance entre des minitubes périphériques et la gaine est faible, mais surtout qu'elle peut beaucoup varier en fonction des déformations auxquelles est soumis le câble. Le câble de la Fig. 1 ne contient que soixante-douze fibres optiques pour un diamètre de 1 cm environ. Plus on augmente le nombre de fibres dans un câble, plus les minitubes périphériques sont proches de la surface interne de la gaine. Dans la coupe de la structure à assemblage de la Fig. 2, on reconnaît la gaine extérieure 6 du câble, huit groupes 7 de modules et un renfort central 8. La gaine extérieure 6 est en polyéthylène, le renfort central 8 est constitué de mèches de verre ou d'aramide enduites et d'une gaine interne spécifique, et chaque groupe 7 contient, encapsulés, quatre modules 9 de quatre fibres chacun. Les huit groupes 7 sont disposés autour du renfort 8 si bien que chaque tube 9 qui constitue l'enveloppe de quatre modules est pratiquement tangent à la face interne de la gaine 6. Le câble de la Fig. 2 ne contient que 128 fibres, mais montre déjà combien des modules sont proches de l'intérieur de la gaine. A la Fig. 3, on a représenté en coupe les principaux éléments qui composent la section d'un câble suivant l'invention. Pour une meilleure comphéhension, les éléments de la Fig. 3 sont montrés séparés bien que, dans la réalité, leurs distances mutuelles seraient sensiblement plus faibles. Le câble de la Fig. 3 comporte une gaine 10 et un groupe l1 de huit modules superposés, chacun contenant huit fibres optiques 12, plus un matériau de bourrage 13. Le groupe 11 et le matériau de bourrage 13 constitue le contenu du câble de forme cylindrique circulaire. Autour de ce contenu, est prévue une enveloppe 14 formée par une bande longitudinale de largeur constante, enroulée avec léger recouvrement. La zone 15 de recouvrement tient au fait que la longueur de la section droite de l'enveloppe longitudinale 14 est légèrement supérieure à celle de la circonférence du contenu. En pratique, comme le montre à plus grande échelle la Fig. 4, dans la zone 15 de recouvrement, les deux bords de l'enveloppe 14 sont amincis de manière à limiter la surépaisseur due au recouvrement et donc altérer le moins possible la bonne géométrie circulaire de la gaine 10. A la Fig. 5, la vue schématique en perspective d'une extrémité ouverte de câble montre comment une fois enlevée une partie suffisante de gaine 10, l'enveloppe longitudinale 14 peut etre entrouverte en détachant ses bords autocollants de manière à faire apparaître le contenu du câble où les modules peuvent être d'abord sélectivement séparés, puis les fibres sélectivement séparées dans un module sélecté. La vue en perspective de la Fig. 5 permet de bien se rendre compte des avantages techniques apportés par l'enveloppe longitudinale 14: - elle permet de limiter radialement la coupe, lors de l'ouverture du câble, en appréciant la différence de couleurs entre celui du matériau de la gaine et celui de l'enveloppe qui est choisi à cet effet, - le matériau de l'enveloppe 14 a une forte résistance à la découpe par outil tranchant, - ce matériau est souple et n'exerce aucune contrainte sur les fibres, - ce matériau est, de préférence, résistant au feu et zéro halogène, ce qui permet d'assurer une continuité du câble à l'intérieur de locaux, tout en assurant une protection des fibres optiques, - comme mentionné ci-dessus, l'enveloppe 14 comporte, de préférence, un bord autocollant que l'on peut coller et décoller pour le dénudage ou en fonction des besoins, par exemple pour effectuer une mesure, - l'interface formée par l'enveloppe longitudinale 14 entre la gaine du câble et son contenu permet le glissement de celui-ci lors des courbures du câble pour son installation. A la Fig. 6, la vue schématique en perspective d'une extrémité ouverte d'une variante de câble montre, comment une fois enlevée une partie suffisante de gaine 10 et l'enveloppe longitudinale 14 entrouverte, des enveloppes secondaires longitudinales 16 dans lesquelles des groupes longitudinaux de modules peuvent être présélectés en entrouvrant les enveloppes secondaires. Celles-ci ont, de préférence, les mêmes qualités que l'enveloppe 14 et, de ce fait, les mêmes avantages. En pratique, on peut concevoir, à titre de variante, que chaque ensemble composé d'une enveloppe secondaire longitudinale 16, Fig. 6, contenant un groupe de modules, peut être munie d'une gaine peu épaisse et, également, former un sous-câble similaire au câble qui est montré à la Fig. 5. Comme les Figs. 5 et 6 le font apparaître, les enveloppes 14 et 16 portent des indications en clair ou, au besoin, en code barre, qui permettent d'identifier facilement leurs contenus. Revendications 1) Structure modifiée de câble, en particulier de câble urbain contenant un grand nombre de fibres optiques, comportant une structure classique de câble qui comporte, d'une part, une gaine extérieure et, d'autre part, un contenu composé de modules (11) contenant des fibres optiques (12), de produits gonflants et/ou d'un matériau de bourrage (13) et, éventuellement, d'un ou de porteurs, caractérisée en ce qu'à la structure classique mentionnée ci-dessus, est ajoutée, juste sous la gaine extérieure (10), une enveloppe longitudinale (14) de faible épaisseur entourant complètement ledit contenu, la longueur de la section droite de ladite enveloppe (14) étant légèrement supérieure à la longueur de la circonférence dudit contenu en formant une zone longitudinale de recouvrement (15). 2) Structure modifiée de câble suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les bords de ladite enveloppe longitudinale (14) sont autocollants, mais détachables, dans ladite zone longitudinale de recouvrement (15). 3) Structure modifiée de câble suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau de ladite enveloppe longitudinale (14) a une forte résistance à la découpe par outil tranchant. 4) Structure modifiée de câble suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le matériau de ladite enveloppe longitudinale (14) est un isolant thermique. 5) Structure modifiée de câble suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, sur ladite enveloppe longitudinale, sont imprimées et répétées, à une fréquence appropriée, des mentions d'identification en clair et/ou, au besoin, en code, tel qu'un code barre. 6) Structure modifiée de câble suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le matériau de ladite enveloppe longitudinale (14) est souple, n'exerçant aucune contrainte sur les modules (11) et donc sur les fibres optiques (12). 7) Structure modifiée de câble suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que des enveloppes longitudinales secondaires (16) sont respectivement ajoutées autour des groupes assemblés de modules (11), la longueur de la section droite de chaque enveloppe secondaire (16) étant légèrement supérieur à la circonférence du groupe de modules (11) qu'elle entoure, en formant une zone longitudinale de recouvrement. 8) Structure modifiée de câble suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, sur lesdites enveloppes longitudinales secondaires, sont imprimées et répétées, à une fréquence appropriée, des mentions d'identification en clair et/ou, au besoin, en code, tel qu'un code barre.