Brevet FR2853988A1 — publié le 20041022

CABLE COMPOSITE COMPORTANT UN ELEMENT A FIBRE OPTIQUE La présente invention porte sur un câble composite comportant un élément à fibre optique. Il existe déjà des câbles qui transportent à la fois de l'énergie et des informations par voie optique. Le document EP 0 825 465 divulgue ainsi un câble d'énergie et de télécommunications, dit câble composite, comprenant un conducteur électrique et un élément à fibre optique sous la forme d'un tube métallique comportant au moins une fibre optique en surlongeur dans le tube. Le tube, en acier, est inscrit sensiblement dans un plan. Ce tube ainsi que les fibres optiques présentent des ondulations de type sinusoïdales sensiblement parallèles à ce plan. En cas de torsion du câble, le tube supporte grâce aux ondulations des allongements sans rompre et les fibres sont libérées des contraintes mécaniques. L'élément à fibre optique est disposé parallèlement à l'axe longitudinal du câble entre un écran métallique par exemple en plomb recouvrant le conducteur électrique et une couche d'isolation électrique, en polymère extrudé. Cette couche est une gaine multifonctions: elle sert aussi de protection mécanique de protection contre la corrosion et assure la 20 cohésion de l'ensemble. Au moment de l'extrusion de cette gaine, le polymère ne vient pas remplir les espaces entre le tube en acier et l'écran. Ce manque de matière crée des espaces s'étendant le long de l'axe longitudinal du câble. En cas de pénétration d'eau, par rupture de la gaine par exemple, ces espaces sont 25 des chemins préférentiels pour l'eau qui va s'écouler suivant l'axe longitudinal. L'écoulement favorise la corrosion du tube en acier et à terme celle de l'écran métallique. L'objet de l'invention est de pallier les problèmes précités en 30 fournissant un câble composite protégé contre la corrosion. F:\Salle\FP000450\PREMDEP\TEXTE\demier texte.doc La présente invention propose à cet effet un câble composite comprenant: - un coeur entouré par un écran métallique, - une gaine entourant l'écran, en un matériau polymérique isolant électrique et extrudé, - un élément à fibre optique comprenant un tube métallique contenant au moins une fibre optique et disposé entre l'écran et la gaine, caractérisé en ce que l'élément à fibre optique comprend une enveloppe entourant le tube métallique et en un matériau 10 polymérique compatible avec le matériau polymérique de la gaine. L'enveloppe du tube assure une meilleure protection contre la corrosion. En outre, grâce à la compatibilité entre les matériaux de l'enveloppe et de la gaine, le matériau polymérique de la gaine va se loger plus facilement dans les petits angles et ainsi réduire significativement les 15 vides de matière, renforçant encore la lutte contre la corrosion du tube et de l'écran. Par ailleurs, pour former la gaine par extrusion, la température de mise en oeuvre du matériau polymérique est élevée, par exemple entre 150'C et 200'C. Le tube selon l'invention étant placé dans la tête 20 d'extrudeuse, le matériau polymérique de son enveloppe est chauffé ce qui le rend adhérent avec le matériau polymérique de la gaine. L'enveloppe du tube peut aussi être réalisée par extrusion. Avantageusement, le matériau polymérique de l'enveloppe du tube peut être sensiblement identique au matériau polymérique de la gaine, pour 25 une compatibilité de matière optimisée. Dans un mode de réalisation préféré, l'écran est à base de métal choisi parmi l'aluminium et le cuivre et les matériaux polymériques de l'enveloppe et de la gaine sont en polyéthylène et de préférence en polyéthylène haute densité (PEhd). Dans un mode de réalisation préféré, le câble comprend en outre une couche de colle recouvrant la surface extérieure de l'écran afin de renforcer l'accrochage entre la gaine et l'écran et de diminuer le temps F:\Salle\FP000450\PREMDEP\TEXTE\dernier texte.doc d'attaque par piqûres notamment et donc l'ampleur de la corrosion au niveau de l'écran. Dans un autre mode de réalisation préféré, le câble peut comprendre en outre une couche de colle extrudée recouvrant la surface extérieure de 5 l'écran et une couche anticorrosion recouvrant la couche de colle et en un matériau polymérique extrudé sensiblement identique au matériau polymérique extrudé de la gaine. Le tube et ladite au moins fibre optique selon l'invention peuvent présenter le long dudit câble des ondulations sensiblement parallèles à l'axe 10 longitudinal du câble, pour obtenir les avantages techniques déjà décrits. Les ondulations peuvent être réalisées après la fabrication de l'enveloppe du tube. Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'un exemple illustratif et 15 non limitatif et faite en référence aux figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 représente schématiquement une vue en coupe transversale d'un câble composite dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la figure 2 représente schématiquement une vue en coupe 20 transversale de l'élément à fibre optique inséré dans le câble composite de la figure 1, ò la figure 3 représente schématiquement une vue partielle longitudinale et en élévation du câble composite de la figure 1. Les vues des figures 1 à 3 ne sont pas à l'échelle. On voit en figure 1, la section transversale d'un câble composite 10 dans un mode de réalisation préféré de l'invention, câble, par exemple enterré, de télécommunications et d'énergie, par exemple à haute tension. Le câble composite 10, d'axe longitudinal Z, comporte un coeur 1 classique contenant par exemple un conducteur électrique isolé (non 30 représenté), ce coeur 1 étant entouré successivement par les éléments concentriques suivants: F:\Salle\FP000450\PREMDEP\TEXTE\dernier texte.doc - un écran métallique 2, par exemple en aluminium, obtenu par extrusion ou contre-collé ou soudure, et par exemple de 0,2 à 2 mm d'épaisseur, - de préférence une couche de colle extrudée 3, recouvrant la 5 surface extérieure de l'écran 2, par exemple de 0,5 mm environ d'épaisseur, - de préférence une couche anticorrosion 4 recouvrant la couche de colle 3, par exemple de 0,5 mm d'épaisseur, en un matériau polymérique électriquement isolant qui est de préférence un 10 polyéthylène haute densité et est par exemple coextrudé avec la colle 3. Par ailleurs, une gaine 5 servant de couche d'isolation électrique et de protection mécanique, entoure la couche anticorrosion 4 et est en un matériau polymérique extrudé identique, tel que le polyéthylène haute 15 densité, et par exemple de 4 à 5 mm d'épaisseur en moyenne. En outre, entre la couche anticorrosion 4 et la gaine 5, est disposé un élément à fibre optique 6 qui est un tube métallique enrobé contenant une pluralité de fibres optiques. Le tube métallique 61 est par exemple en acier inoxydable et par 20 exemple large de 2 mm environ. Ce tube 61 est enrobé, par exemple par extrusion, d'une enveloppe 62 protectrice, en un matériau polymérique compatible avec le matériau polymérique extrudé de la gaine 5 et de préférence identique, par exemple le polyéthylène haute densité. L'épaisseur de l'enveloppe 62 est par exemple 25 de l'ordre de 0,5 mm. L'élément à fibre optique 6 est disposé sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal Z et de préférence au plus près de l'intérieur du câble 10 afin de respecter les critères de normalisation d'épaisseur de la gaine 5 avec un minimum de matériau employé. En outre, dans un même objectif, la gaine 30 5 est de préférence excentrée: l'épaisseur el de la gaine dans la partie située au-dessus de l'élément à fibre optique 6 est sensiblement égale à l'épaisseur e2 de la gaine dans la partie opposée par rapport à l'axe Z. F:\Salle\FP000450\PREMDEP\TE)TE\demier texte.doc Comme détaillé en figure 2, l'élément à fibre optique 6 peut contenir par exemple quatre fibres optiques FO. Comme détaillé en figure 3, l'élément à fibre optique 6, et plus précisément le tube métallique enrobé par l'enveloppe 62, présente des 5 ondulations 63, par exemple sinusoïdales et parallèles à l'axe longitudinal Z. A l'intérieur du tube métallique, chaque fibre optique (non représentée) présente aussi des ondulations (non représentées) qui suivant sensiblement les ondulations du tube enrobé mais sont inférieures en amplitude. Les contraintes mécaniques sur les fibres sont ainsi limitées. Après la fabrication de l'ensemble des éléments concentriques 2, 3, 4 et notamment l'extrusion du polyéthlène pour obtenir la couche anticorrosion 4, l'élément à fibre optique 6 est posé sur cette dernière couche 4 et placé dans la tête d'extrudeuse. Lors de l'extrusion de la gaine 5, le polyéthylène mis en oeuvre vient facilement se lier avec le polyéthène de 15 l'enveloppe 62 du tube métallique 61 et avec le polyéthylène de la couche anticorrosion 4 notamment dans les zones A, A' au voisinage de cette dernière couche 4 (voir figure 1). Dans une variante (non représentée), le câble 10 ne comprend pas la couche anti-corrosion 2. Avant l'extrusion de la gaine 5, l'élément à fibre 20 optique 6 est ainsi posé sur la colle ou, en l'absence de colle, sur l'écran. Dans cette variante, la gaine 5 joue également le rôle de couche d'anticorrosion pour l'écran 5. Cette variante ne nécessite qu'une seule étape d'extrusion de polyéthylène. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre 25 purement illustratif. On pourra sans sortir du cadre de l'invention remplacer tout moyen par un moyen équivalent. Le câble composite selon l'invention peut comprendre une pluralité d'éléments à fibre optique selon l'invention. Le câble composite peut être monoconducteur ou 30 multiconducteurs. Le câble composite peut être un câble terrestre ou sous-marin. F:\Salle\FP000450\PREMDEP\TEXTE\dernier texte.doc L'épaisseur de la gaine peut être choisie en fonction des critères de normalisation en vigueur. Le câble composite peut comprendre d'autres couches au-dessus de la gaine. L'invention peut aussi s'appliquer lorsque l'écran est à base de plomb et la gaine en polychlorure de vinyle. On adaptera alors le matériau de l'enveloppe en conséquence. F:\Salle\FP000450\PREMDEP\TEXTE\dernier texte.doc REVENDICATIONS 1. Câble composite (10) comprenant: - un coeur (1) entouré par un écran métallique (2), - une gaine (5) entourant l'écran, en un matériau polymérique isolant électrique et extrudé, - un élément à fibre optique (6) comprenant un tube métallique (61) contenant au moins une fibre optique (FO) et disposé entre l'écran et la gaine caractérisé en ce que l'élément à fibre optique comprend une envebloppe (62) entourant le tube métallique et en un matériau 10 polymérique compatible avec le matériau polymérique de la gaine. 2. Câble composite (10) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau polymérique de l'enveloppe (62) est sensiblement identique audit matériau polymérique de la gaine (5). 3. Câble composite (10) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé 15 en ce que l'écran (2) est à base de métal choisi parmi l'aluminium et le cuivre et en ce que les matériaux polymériques de l'enveloppe (62) et de la gaine (5) sont en polyéthylène. 4. Câble composite (10) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'écran (2) est à base de métal choisi parmi l'aluminium et le 20 cuivre et en ce que les matériaux polymériques de l'enveloppe (62) et de la gaine (5) sont en polyéthylène haute densité. 5. Câble composite (10) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend une couche de colle (3) recouvrant la surface extérieure de l'écran (2). 6. Câble composite (10) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend une couche de colle (3) extrudée recouvrant la surface extérieure de l'écran (2) et une couche anticorrosion (4) recouvrant la couche de colle et en un matériau polymérique extrudé sensiblement identique au matériau polymérique extrudé de la gaine 30 (5). F:\Salle\FP000450\PREMDEP\TEXTE\dernier texte.doc 7. Câble composite (10) selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que, le câble ayant un axe longitudinal donné (Z), le tube (61) et ladite au moins fibre optique (FO) présentent chacun, le long dudit câble, des ondulations (63) sensiblement parallèles audit axe longitudinal. F:\Salle\FP000450\PREMDEP\TEXTE\demier texte.doc