Brevet FR2762914A1 — publié le 19981106

La présente invention concerne une structure modifiée et améliorée de câbles à fibres optiques et, plus particulièrement, de câbles urbains à fibres optiques qui sont ou seront utilisés dans le réseau local de distribution. Actuellement, sont en concurrence, sur le plan économique, les réseaux mixtes "optiques-cuivres" et les réseaux locaux FTTH, c'est-à-dire en anglais "Fiber To The Home", que l'on peut traduire par "tout optique". Plus intéressants sur le plan technique, les réseaux locaux FTTH sont encore plus coûteux que les réseaux optiques-cuivres, notamment pour tout ce qui touche à l'installation de leurs parties terminales, proches des abonnés, par exemple le câblage d'immeubles pour pouvoir atteindre individuellement les abonnés. On a déjà développé, pour les câbles optiques très denses, des modules optiques très compacts sous forme de rubans de fibres ou de "microgaines". Un module du type ruban consiste en plusieurs fibres mises à plat, côte à côte, et maintenues dans cette position par une résine polymérisée aux U.V. Les dimensions d'un ruban contenant huit fibres sont, par exemple, 2,2 mm par 0,35 mm. Une microgaine consiste en une fine gaine thermoplastiques de section circulaire enrobant un paquet de fibres, soit par exemple une microgaine de diamètre environ 1 mm pour enrober huit fibres. On a aussi développé deux types de structure de câble: la structure "monotube" dans laquelle, par exemple, un seul tube contient les microgaines ou les rubans qui sont disposés axialement, le tube étant entouré par une gaine externe, fortement résistante mécaniquement, et la structure en "assemblage" dans laquelle les microgaines ou les rubans sont regroupés en plusieurs faisceaux qui sont ensuite assemblés soit de façon classique autour d'un renfort central, soit directement entre eux et, lorsqu'il n'y a pas de renfort central, des renforts composites sont intégrés dans la gaine externe. Pour la partie terminale d'un réseau local FTTH, la structure en "assemblage" présente un avantage car la pluralité de faisceaux de fibres optiques préfigure un éclatement du câble à venir, chaque faisceau étant généralement entouré d'une laminette ae couleur ou entouré d'une gaine peu épaisse, ou placé dans un tube, qui portent éventuellement des informations d'identité. Cette gaine peu épaisse est, de préférence, en polybutylène téréphtalate ou PBT. Dans la suite, on désignera un tel faisceau gainé par mini-câble. La gaine externe traditionnelle d'un câble de fibres optiques isole lesdites fibres de l'environnement; elle est réalisée, généralement par extrusion, au cours de la fabrication du câble; elle assure les fonctions de protection des fibres contre les effets de l'environnement; et elle participe plus ou moins à protéger le câble contre des contraintes mécaniques. Pour tenir complètement compte de celles-ci, les câbles de fibres optiques, comme d'ailleurs les câbles classiques de fils de cuivre, comportent soit des renforts centraux, soit des renforts intégrés dans la gaine externe. Les renforts sont notamment utiles au cours de l'opération de pose d'un câble quand on le "tire" ou le "pousse" le long de longues conduites horizonales, avec inévitablement de légers changements de direction. Il faut savoir aussi que les câbles sont enroulés pour le transport jusqu'au site de pose sur des tourets, c'est-à-dire qu'ils subissent des changements de direction à faible rayon de courbure, avant d'être tirés dans une conduite pratiquement droite et horizontale. Un renfort central occupe dans la section d'un câble une place importante, ce qui réduit la densification possible des fibres optiques, même en utilisant le concept moderne des modules. Dans la partie terminale d'un réseau local de distribution FTTH, le renfort central étant par nature unique ne peut pas contribuer à faciliter la répartition du câble optique initial en plusieurs faisceaux, ce qui constitue l'objectif important d'un réseau local FTTH. Les renforts intégrés dans la gaine externe suivant deux génératrices opposées, désignés en bref par "renforts intégrés", sont inserrés lors de l'extrusion de la gaine externe. Dans un réseau local FTTH, les renforts intégrés entraînent un certain nombre d'inconvénients. Une plus grande épaisseur de la gaine est nécessaire pour pouvoir les intégrer, ce qui, pour une surface de section de câble donnée, réduit la surface utile occupée par les fibres optiques, et donc est nuisible à la densification. Ils compliquent la fabrication du câble, ce qui se traduit évidemment par une augmentation sensible du coût du câble. L'accès aux renforts intégrés est délicat bien qu'il soit nécessaire pour réaliser tout ancrage du câble car on doit reprendre les efforts sur les renforts. En extrémité, il est difficile de dissocier les renforts intégrés des modules optiques. Au cours de la pose, les renforts intégrés définissent un plan référentiel de courbure du câble. Il faut savoir encore que les renforts intégrés, le plus souvent rencontrés, sont constitués par des composites rigides en fibres de verre/résine ou d'aramide/résine, et des mèches souples de verre ou d'aramide. Les mèches n'ont pas de module de compression et n'empêchent pas le retrait du câble à basse température. Les composites rigides et les mèches souples sont souvent associés dans un câble pour assurer une bonne tenue thermique et mécanique. Dans un réseau local de distribution, les changements de direction peuvent être nombreux et même entraîner, dans la partie terminale, une orientation verticale du câble, comme dans la colonne montante d'un immeuble, ou plus exactement une orientation verticale de plusieurs parties distinctes du câble qui a fait l'objet d'une répartition de ces fibres optiques. On comprend que les câbles à fibres optiques pourvus de renforts, c'est-à-dire des câbles qui font partie de l'état de la technique, ne conviennent pas tels quels à toutes les configurations d'un réseau local FTTH. I1 peut être avantageux d'en modifier la structure pour leur apporter souplesse et densification accrues, poids et coût abaissés, en tenant compte des plus récents développements sur les modules rubans ou microgaines. Un objet de l'invention consiste donc à prévoir un câble à fibres optiques dont la répartition des fibres est rendue facile et dont les renforts ne présentent pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Suivant une caractéristique de la présente invention, il est prévu une armature externe destinée à être associée à un câble à fibres optiques dont la structure interne en assemblage contient des faisceaux de fibres optiques qui sont individuellement entourés d'une gaine pour constituer chacun un mini-câble, l'armature externe étant disposée autour du câble et constituée d'une paire de joncs longitudinaux et de moyens discrets de couplage desdits joncs, lesdits moyens discrets de couplage garantissant qu'en toute section de l'ensemble câble-armature, la droite passant par les centres des sections des joncs est diamétrale, le pas de répétition des moyens discrets de couplage le long du câble étant choisi d'une manière appropriée. Suivant une autre caractéristique, lesdits moyens discrets de couplage sont des anneaux présentant une zone ouverte suffisante pour laisser transversalement passer ledit câble, les joncs longitudinaux passant à travers des orifices prévus dans le corps de chaque anneau, la droite passant par les deux orifices d'un anneau étant diamétrale. Suivant une autre caractéristique, le diamètre interne du cercle intérieur d'un anneau est supérieur au diamètre externe du câble associé. Suivant une autre caractéristique, le rapport entre le diamètre interne du cercle intérieur d'un anneau et le diamètre externe du câble associé est choisi entre 0,6 et 0,9 environ. Suivant une autre caractéristique, la droite passant par les deux orifices d'un anneau, par lesquels passent les deux joncs, est pratiquement perpendiculaire à la direction radiale de la zone ouverte de l'anneau. Suivant une autre caractéristique, entre les anneaux, les joncs sont recouverts d'un revêtement de façon que le diamètre externe du jonc recouvert de son revêtement soit supérieur au diamètre interne d'un orifice. Suivant une autre caractéristique, de part et d'autre d'un anneau, les joncs ne sont pas sur une courte longueur recouverts de revêtements. Suivant une autre caractéristique, le diamètre externe d'un jonc seul est légèrement inférieur au diamètre interne d'un orifice. Suivant une autre caractéristique, il est prévu un accessoire pour tirer ou pousser un câble et son armature associée, sous la forme d'un furet dont la partie arrière fonctionne comme un mandrin dans lequel sont tenus l'extrémité du câble et les extrémités des joncs de l'armature, les positions respectives transversales du câble et des joncs de l'armature étant conservées. Suivant une autre caractéristique, le diamètre externe de la partie arrière du furet est pratiquement égale au diamètre externe des anneaux de l'armature. Les caractéristiques de la présente invention mentionnées Ci- dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'un câble prévu pour être utilisé dans un exemple de réalisation de l'invention, la Fig. 2 est une vue schématique en perspective d'une portion d'armature suivant l'invention, placée autour d'une portion de câble de la Fig. 1, la Fig. 3 est une vue partielle en plan de l'armature de la Fig. 2, avec coupe longitudinale partielle, la Fig. 4 est une vue schématique du comportement d'une armature (sans câble) à l'occasion d'un changement de direction, la Fig. 5 est une vue schématique du comportement de l'armature de la Fig. 4 mais supportant un câble, la Fig. 6 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une portion courbe de l'armature entourant un câble, la Fig. 7 est une vue schématique en perspective de l'éclatement d'un câble, la Fig. 8 est une vue en coupe longitudinale d'un embout prévu pour être monté en tête de câble, la Fig. 9 est une vue en coupe transversale de l'embout de la Fig. 8, la coupe étant faite selon la ligne IX-IX, et la Fig. 10 est une vue en coupe transversale de l'embout de la Fig. 8, la coupe étant faite selon la ligne X-X. La vue en coupe de la Fig. 1 montre un câble de fibres optiques à structure à assemblage de minicâbles, sans renfort central. Le câble 1 de la Fig. 1 comprend une gaine externe 2 autour de sept groupes 3 de modules 4. Entre les sept groupes 3 et la gaine 2, peuvent se trouver un bourrage, constitué, par exemple, de fibres plastiques, ou des éléments de maintien et de protection de l'assemblage. Les modules 4 sont des rubans 4.1 à 4.4 contenant chacun quatre fibres optiques et sont groupés par quatre. Bien entendu, il peut y avoir plus ou moins de sept groupes et plus ou moins de quatre fibres optiques par module, ces chiffres n'étant indiqué qu'à titre d'exemple. Dans l'exemple montré, les groupes sont formés de rubans mais pourraient aussi bien être formés de microgaines. Entourant superficiellement chaque groupe, est prévue une enveloppe fine longitudinale 5, qui permet de le considérer dans la suite comme un minicâble 3. L'enveloppe 5 est, par exemple, en polybutylène téréphtalate et peut porter sur sa surface latérale externe des données d'identification. La gaine externe 2 peut, par exemple, être en polyéthylène épais de manière à pouvoir protéger les modules 4 contre toute invasion de polluants externes. Dans la structure du câble 1, il n'est pas prévu de renfort central et la gaine externe 2 ne comporte pas de renforts intégrés, contrairement à la structure classique d'un câble à fibres optiques. La gaine externe 2 est d'une épaisseur relativement petite et peut avoir une résistance mécanique juste suffisante pour pouvoir poser le câble dans un immeuble dans un chemin de câble, ce qui permet de donner au câble une certaine souplesse, particulièrement quand on compare sa souplesse à celles de câbles armés de renforts dont la gaine externe est relativement plus épaisse. Comme le montre la Fig. 2, suivant l'invention, autour du câble 1, est prévu une armature qui est composée essentiellement par, d'une part, des anneaux ouverts 6 et, d'autre part, une paire de joncs 7 qui traversent librement dans des orifices 8 qui sont percés dans le corps des anneaux 6 dans le sens longitudinal, parallèle au câble 1, suivant un plan diamétral orienté perpendiculairement au plan radial des zones d'ouverture 9 des anneaux 6, en passant dans des orifices 8. Les orifices 8 percés dans le corps de chaque anneau 6 ont un diamètre légèrement supérieur à celui d'un jonc 7. Comme le montre mieux la Fig. 3, chaque jonc 7 est, entre les anneaux 6, revêtu, par exemple par enduction, d'un revêtement 10 qui forme une sorte de manchon. Le diamètre d'un jonc recouvert d'un revêtement 10 est supérieur à celui d'un orifice 8. Chaque anneau 6 a la forme d'un tore à section radiale sensiblement carree. Les diamètres externe et interne du tore, constituant le corps de l'anneau, sont choisis en fonction du diamètre du câble 1. Le diamètre interne d'un anneau est un peu supérieur au diamètre du câble 1 entouré par l'armature. On verra dans la suite que le rapport entre le diamètre de la surface latérale externe du câble et celui de la surface intérieur d'un tore est choisi, de préférence, entre 0,6 et 0,8 environ. Plus ce rapport est grand, moins le câble est libre dans l'armature. La largeur de la zone d'ouverture 9 d'un anneau 6 est choisie suffisante pour introduire latéralement le câble 1 dans l'armature. La matière du corps d'un anneau 6 est, par exemple, une matière plastique courante. Chaque jonc 7 est en matière plastique résistante ou en matériau composite verre/résine ou encore en métal. Ces joncs 7 constituent des renforts extérieurs qui peuvent notamment subir des efforts de traction. Ils sont destinés à raidir l'armature dans le sens longitudinal, mais ils sont aussi flexibles, comme sont naturellement les joncs. Ils sont choisis en fonction des efforts de traction ou de compression que l'armature doit subir. Le revêtement 10 est appliqué sur les segments de jonc 7 comprises entre deux anneaux successifs 6. I1 augmente le diamètre du jonc de manière que le jonc recouvert de revêtement ne puisse pas pénétrer dans un orifice 9. En fait, le revêtement 10 garantit un pas ou un écartement donné entre les anneaux 6. En pratique, ce pas, c'est-à-dire la fréquence des anneaux 6 le long d'une armature, est choisi en fonction de la souplesse du câble de manière que celui-ci ne puisse sortir de l'armature, entre deux anneaux consécutifs et entre les deux joncs. La Fig. 4 montre le comportement d'une armature formée d'une paire de joncs 7 et d'anneaux ouverts 6 quand elle subit un changement de direction pour épouser une courbe en arc de cercle. I1 apparaît, à la Fig. 4, que la paire de joncs 7 est, non seulement courbée, mais tordue en subissant une torsion autour d'une ligne courbe M, en traits tirets, située pratiquement à égale distance des deux joncs et passant par les centres des anneaux 6. Ceci montre le degré de liberté existant entre les joncs, ceux-ci gardant une distance pratiquement constante entre eux mais la paire qu'ils constituent pouvant être tordue. La Fig. 5 montre le comportement de l'armature de la Fig. 4 quand elle est pourvue d'un câble 1 dont la courbe axiale suit pratiquement la ligne M de la Fig. 4. Il apparaît que les joncs, au cours de changement de direction, viennent, par un phénomère de vrillage autour du câble, successivement faire le tour du câble, cette propriété de l'armature permettant de comprendre son effet de confinement. On comprendra qu'il est possible en pratique de faire subir, même en ligne droite, une torsion à la paire de joncs pour que, par vrillage, ils viennent faire le tour du câble. A la Fig. 6, on voit un câble 1, entouré d'une armature suivant l'invention, dans une position légèrement courbe, mais sans que la paire de joncs soit tordue. Entre les anneaux 6, les joncs prennent la forme d'un arc de cercle. Le jonc 7', placé à l'intérieur de la courbe, est assez raide mais assez résistant pour subir sans dommage l'effort de compression et le jonc 7", à l'extérieur, est assez solide pour subir l'effort de traction induit, tandis que la gaine 2 du câble est assez fine pour qu'il ne s'y crée pas de contraintes nuisibles. Sur les joncs 7' et 7", les couches de revêtement 10 ne viennent pas en contact avec les bords des orifices 8 percés respectivement dans le corps des anneaux 6, ce qui permet aux joncs 7' et 7" de glisser un peu par rapport aux anneaux 6. Le jeu laissé entre le bout d'un revêtement 10 et le bord d'un orifice 8 est choisi en fonction du degré de liberté admis. La Fig. 7 montre, à titre d'exemple, l'éclatement en extrémité du câble 1 de la Fig. 1. Une fois la gaine externe 2 découpée et éliminée sur une certaine longueur, et les fibres de bourrage 11 éliminées, il subsiste, sortant du câble, les sept minicâbles 3 dont on a posé sur certains, les minicâbles 3' et 3", des armatures, suivant l'invention, avec des anneaux 12 et des joncs 13. La pose d'une armature sur un minicâble est facile étant donné que les anneaux 12 présentent chacun une zone d'ouverture par laquelle on peut faire entre latéralement le minicâble. Bien entendu, les minicâbles 3' et 3" ayant un diamètre très inférieur à celui du câble 1, les anneaux 12 sont plus petits que les anneaux 6. On appréciera que l'un des avantages de l'armature de l'invention est qu'on peut prévoir dans le commerce des armatures de différentes dimensions qui sont disponibles en grande longueur que l'utilisateur peut couper suivant ses besoins, avant de les poser sur le minicâble. Les dimensions radiales des armatures, c'est-àdire des anneaux, peuvent faire partie de gammes, car, comme on l'a mentionné plus haut, le rapport entre le diamètre de câble et celui de l'anneau n'est pas figée mais peut évoluer par palliers. La Fig. 8 montre, en coupe longitudinale, une tête de câble 13 composée de deux demi-corps 14 et 15, comme le montre les coupes transversales des Figs. 9 et 10, qui sont appliqués l'un contre l'autre suivant un plan diamétral 16. A la partie arrière, chacun des demi-corps 14 et 15 présente, sur son plan diamétral 16, deux rainures parallèles 17 dans lesquelles se logent les extrémités avant des joncs 7, et une rainure conique 18 dans laquelle se loge l'extrémité du câble. Vis-à-vis du câble et des joncs de l'armature, les deux demi-corps 14 et 15 jouent le rôle des pièces d'un mandrin. La Fig. 10 montre la vis 19 qui est utilisée pour assembler les demi-corps 14 et 15. A la partie avant, la tête de câble 13 a la forme d'une ogive qui est munie, en son sommet, de moyens d'accrochage d'un filin de tirage classique. Le poussage du câble muni de son armature est également possible car la rigidité des joncs évite le flambage du câble. A noter encore que la matrice permet d'ancrer un ou les deux joncs en des endroits déterminés lors de la pose. Revendications 1) Armature externe destinée à être associée à un câble ou un élément de câble (1) dont la structure interne ne comporte pas de renforts qui soient adaptés au mode de pose et de fixation qui est envisagé pour ce câble ou cet élément de câble, caractérisé en ce que l'armature externe est disposée autour du câble et constituée d'une paire de joncs longitudinaux (7) et de moyens discrets de couplage (6) desdits joncs (7), lesdits moyens discrets de couplage (6) garantissant qu'en toute section de l'ensemble câble-armature, la droite passant par les centres des sections des joncs (7) est diamétrale, le pas de répétition des moyens discrets de couplage (6) le long du câble étant choisi d'une manière appropriée. 2) Armature externe de câble ou d'élément de câble suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est destinée à être associée à un câble à fibres optiques dont la structure interne en assemblage contient des faisceaux de fibres optiques qui sont individuellement entourés d'une gaine pour constituer chacun un minicâble. 3) Armature externe de câble ou d'élément de câble suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits moyens discrets de couplage (6) sont des anneaux présentant une zone ouverte (9) suffisante pour laisser transversalement passer ledit câble (1), les joncs longitudinaux (7) passant à travers des orifices (8) prévus dans le corps de chaque anneau (6), la droite passant par les deux orifices (8) d'un anneau étant diamétrale. 4) Armature externe de câble ou d'élément de câble suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le diamètre interne du cercle intérieur d'un anneau (6) est supérieur au diamètre externe du câble associé (1). 5) Armature externe de câble ou x suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le rapport entre le diamètre interne du cercle intérieur d'un anneau (6) et le diamètre externe du câble associé (1) est choisi entre 0,6 et 0,9 environ. 6) Armature externe de câble ou x suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la droite passant par les deux orifices (8) d'un anneau (6), par lesquels passent les deux joncs (7), est pratiquement perpendiculaire à la direction radiale de la zone ouverte (9) de l'anneau (6). 7) Armature externe de câble ou x suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que, entre les anneaux (6), les joncs (7) sont recouverts d'un revêtement (10) de façon que diamètre externe du jonc recouvert de son revêtement soit supérieur au diamètre interne d'un orifice (8). 8) Armature externe de câble ou x suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que, de part et d'autre d'un anneau (6), les joncs (7) ne sont pas sur une courte longueur recouverts de revêtements (10). 9) Armature externe de câble ou x suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le diamètre externe d'un jonc seul est légèrement inférieur au diamètre interne d'un orifice (8). 10) Accessoire prévu pour tirer ou pousser un câble et son armature associée suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un furet dont la partie arrière fonctionne comme un mandrin dans lequel sont tenus l'extrémité du câble et les extrémités des joncs de l'armature, les positions respectives transversales du câble et des joncs de l'armature étant conservées. 11) Accessoire suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le diamètre externe de la partie arrière du furet est pratiquement égale au diamètre externe des anneaux (6) de l'armature.