CH620032A5 - - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un câble de transmission par fibres optiques, comportant un certain nombre de conducteurs optiques utilisables séparément pour la transmission de signaux téléphoniques ou la transmission de données, ainsi que le procédé de fabrication d'un tel câble.
La réalisation de conducteurs optiques de faible diamètre comportant une âme et une gaine en silice d'indices différents est connue.
En raison des faibles performances de leurs caractéristiques mécaniques : allongement, résistance à la rupture, flexion, ces conducteurs optiques ne peuvent pas être employés sans préparation spéciale si l'on utilise les machines classiques de câblerie. Cette préparation consiste, la plupart du temps, en un ou plusieurs gainages nécessaires pour améliorer les caractéristiques mécaniques précitées.
Un câble optique de télécommunication, ou autre, doit répondre à certaines conditions concernant:
— l'atténuation des conducteurs optiques, qui ne doit pas ou peu augmenter lors de la réalisation du câble lui-même;
— la résistance à la traction qui doit permettre un tirage en conduite avec un allongement tel qu'il n'y ait pas rupture des conducteurs optiques;
— la résistance à toutes les autres contraintes mécaniques de manutention créant des flexions, des rayons de courbure, des pressions, des vibrations.
Toutes les caractéristiques précitées du câble doivent rester stables dans le temps, dans des limites tolérables fixées par avance, même dans le cas de contraintes thermiques et hygrosco-piques liées aux états climatiques variables.
Il est connu que la construction de tels câbles fait appel à des techniques et à des produits très élaborés. Les impératifs de mise en œuvre retenus jusqu'à présent visaient une amélioration des caractéristiques mécaniques et une protection au niveau unitaire de la fibre avant une mise en œuvre sur un matériel très proche du matériel classique de câblerie. Un tel processus de mise en œuvre conduit à un traitement unitaire des conducteurs optiques avant câblage. Aussi, pour des raisons économiques, s'attache-t-on à rechercher une structure ayant une mise en œuvre plus simple et plus rapide.
A titre d'exemple, une technique consiste en un gainage serré d'un conducteur optique par un matériau plastique pour éviter au maximum les microdéviations, causes d'une augmentation de l'atténuation; ces conducteurs gainés sont câblés entre deux matelas amortisseurs réalisés en matériaux cellulaires. Une autre technique proche consiste en un double gainage, le premier serré sur le conducteur optique, le second lâche, évitant ainsi l'effet des contraintes transversales, cette deuxième technique ayant l'avantage de réaliser un câble compact, car les tubes du deuxième gainage sont frettés par des rubans sur un porteur central. De telles structures présentent l'inconvénient d'être très encombrantes si l'on veut réaliser une protection efficace. Enfin, de telles structures nécessitent, au moment de l'épissurage de deux câbles, le dénudage et le traitement séparé de chaque fibre, ce qui rend l'épissurage des câbles long et onéreux.
On connaît déjà un câble élémentaire de transmission formé par un ruban de conducteurs optiques, cylindriques, liés entre eux par un fil triangulaire de verre à bas point de fusion. Cet ensemble de conducteurs optiques est susceptible de se connecter globalement sur un ensemble identique, compte tenu de la précision relative obtenue. Un inconvénient de cette technique est sa mise en œuvre délicate ainsi que les probabilités de casses importantes au moment du câblage («Bell System Technical Journal», vol. 54, N° 3, mars 1975). Un autre inconvénient réside dans le fait que les dilatations thermiques différentielles de la silice et des revêtements plastiques sont génératrices de pertes additionnelles importantes lors des variations thermiques.
La présente invention permet de mettre la fibre dans son alvéole à une température relativement faible par rapport au procédé d'extrusion et, d'autre part, le coefficient de dilatation linéaire de l'aluminium est faible devant le coefficient de dilata5
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tion du polyéthylène. On exclut ainsi les phénomènes de dilatation relative engendrant des augmentations d'atténuation.
La présente invention est définie dans les revendications 1 et 5. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation conforme à l'invention, ainsi que de l'examen des dessins annexés correspondants dans lesquels:
la fig. 1 est une vue en coupe du ruban aluminium revêtu sur une face de polyéthylène greffé ou traité, de façon telle que l'adhérence sur l'aluminium soit satisfaisante au moment de sa formation;
la fig. 2 est une vue en coupe de l'élément-ruban au moment de sa soudure;
la fig. 3 est un schéma synoptique d'une chaîne de fabrication d'un élément-ruban ;
la fig. 4 est une vue en coupe d'une structure matricielle montée selon la technique creux dans bosses;
la fig. 5 est une vue en coupe d'une structure matricielle montée selon la technique bosses sur bosses ;
la fig. 6 est un schéma synoptique d'une chaîne de fabrication de la structure circulaire;
la fig. 7 est une vue en coupe d'uns structure matricielle avec quatre rubans en matériau cellulaire;
la fig. 8 est une vue en coupe d'une structure circulaire élémentaire;
la fig. 9 est une vue en coupe d'un toron ;
la fig. 10 est une vue en coupe d'un câble contenant sept torons.
La fig. 1 montre un ruban aluminium 1 revêtu sur une face de polyéthylène greffé 2, ou traité de façon telle que l'adhérence sur l'aluminium soit satisfaisante, ainsi que les profils complémentaires des galets formeurs 3 et 3'. Le profil de ces galets est tel qu'il permet une découpe longitudinale des rives du ruban 1 et une formation sans déformation excessive de l'épaisseur de la couche de polyéthylène greffé 2. Un des galets du couple for-meur 3 et 3' est pour cela réglable dans les trois axes X, Y, Z.
La fig. 2 montre la réalisation de la structure-ruban à partir de deux rubans 1 formés par la méthode précitée. Le couple de galets de soudure 4 et 4' est chauffé à une température de l'ordre de 100°C. A cette température, les couches de polyéthylène greffé 2 des rubans inférieurs et supérieurs se soudent par simple application et mise en pression. Les galets de soudure sont chauffés sur une zone avant le point de soudure 5. La transmission de l'énergie nécessaire à la thermofusion du polyéthylène greffé ou traité se fait au travers des rubans aluminium. On évite une fusion de polyéthylène greffé au niveau des alvéoles de l'élément-ruban par un profil adéquat des galets de soudure 4 et 4'. Les saillies des galets de soudure étant plus importantes que les reliefs du ruban aluminium, on fait un apport d'énergie seulement au niveau de la zone à souder. D'autre part, ces saillies plus importantes dans les galets de soudure permettent un bon guidage des rubans 1 sur les galets 4 et 4'. Un des galets du couple de galets de soudure est réglable en X, Y, Z de manière à faire coïncider exactement les zones à souder. On a donc formé un ensemble de n tubes de forme hexagonale dont l'intérieur est tapissé de polyéthylène greffé. Ce tube est caractérisé par son diamètre d'enveloppe minimal 6 qui est le diamètre théorique du cercle tangent aux côtés du polygone.
Un dispositif (fig. 3) de mise en œuvre du procédé de fabrication décrit dans le paragraphe précédent relatif à l'élément-ruban 7 comprend au moins deux systèmes de déroulement des rubans aluminium à tension constante 8 et 8', deux couples de galets formeurs 3 et 3', un couple de galets de soudure 4 et 4', un dispositif d'enroulement de l'élément-ruban à tension constante 9, un système de positionnement des fibres face à l'entrée des galets de soudure 10, un cantre 11 de dévidage à tension constante des conducteurs optiques 12. Les galets de soudure motorisés imposent la vitesse de la ligne de fabrication de l'élément-ruban ;
les deux couples de galets formeurs sont asservis en vitesse au couple de galets de soudure. L'élément-ruban, à ce stade de la fabrication, peut être enroulé en galettes, car les conducteurs optiques sont situés à la fibre neutre de l'ensemble ainsi réalisé et ne subissent pas de contraintes additionnelles.
A titre d'exemple non limitatif, un élément-ruban peut avoir les dimensions suivantes:
— épaisseur du ruban aluminium 100 m
— épaisseur de la couche de polyéthylène greffé ... 20 m
— distance entre deux conducteurs optiques d'un même élément-ruban 0,8 mm
— largeur totale de l'élément-ruban pour six conducteurs optiques 7 mm
— épaisseur totale de l'élement-ruban pour un diamètre d'enveloppe de 300 m 750 m
Le montage des éléments-rubans 7 en structure matricielle s'effectue par empilement successif selon une des techniques décrites dans les paragraphes précédents. La fig. 4 montre une structure matricielle avec empilement creux dans bosses. La fig. 5 montre une structure matricielle avec empilement bosses sur bosses. Dans le premier cas, la liaison entre éléments-rubans peut être effectuée par collage de tout ou partie des éléments-rubans. Dans le deuxième cas, la liaison entre éléments-rubans peut être effectuée par l'intermédiaire d'un fil véhiculant le produit de liaison et servant de guidage latéral. Ce fil 13 peut aussi servir de porteur à la structure matricielle en améliorant ses caractéristiques d'allongement.
Un dispositif (fig. 6) de mise en œuvre du procédé de fabrication relatif à la structure circulaire élémentaire comprend au moins des têtes de montage 14, un ensemble de montage des rubans longitudinaux 15, une tête à rubaner 16, une réception tournante 17.
La structure matricielle 18 est obtenue par l'empilement de n' éléments-rubans par n' — 1 têtes de montage, un système d'enduc-tion permettant la fixation de l'élément-ruban sur le ou les précédents. Afin de donner à cette structure matricielle une forme quasi circulaire, on adjoint sur chaque face de la structure précitée un ruban de forte épaisseur en matériau compressible 20; une tête à rubaner hélicoïdale 16 parfait la forme de la structure ainsi réalisée en posant un ruban en papier ou en matériau plastique 21. La fig. 7 montre la structure matricielle avec adjonction des rubans compressibles. La fig. 8 montre la structure matricielle avec adjonction des rubans compressibles après rubanage hélicoïdal, appelée structure circulaire élémentaire 22.
A ce niveau de la fabrication, il n'est pas possible de conditionner le produit ainsi réalisé sur un touret, car la structure circulaire élémentaire 22 contenant la structure matricielle 18, une fois enroulée, introduit une dissymétrie sur les conducteurs optiques. En effet, les conducteurs optiques extérieurs seraient constamment tendus, les conducteurs optiques intérieurs seraient constamment comprimés, seuls les conducteurs optiques de l'élément central seraient sans contraintes dues à la courbure de la structure circulaire élémentaire 22.
Pour éviter ce phénomène, on peut torsader la structure circulaire élémentaire, auquel cas les conducteurs optiques sont sur une certaine partie en tension et sur une autre partie en compression au moment de l'enroulement de la structure circulaire élémentaire, suivant qu'ils se trouvent au-dessus ou au-dessous de la fibre neutre due à la flexion d'enroulement. Les conducteurs optiques étant libres dans le tube hexagonal, il y a équilibre des tensions par un glissement des conducteurs optiques dans le tube hexagonal.
Le pas de torsadage Pt de la structure circulaire élémentaire est défini en fonction des possibilités de glissement du conducteur optique dans le tube hexagonal qui le contient.
Un inconvénient de ce torsadage est qu'il introduit une dissymétrie entre les conducteurs optiques près du centre de la struc-
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ture matricielle et les conducteurs optiques les plus éloignés. Soit un câble dont la structure matricielle est composée de n' éléments-rubans contenant n conducteurs optiques: les conducteurs optiques peuvent être repérés par un couple de nombre a, b, a indiquant la position du conducteur optique dans le ruban, b indiquant la position du ruban dans la structure matricielle. Les conducteurs optiques (o, o), (n, o), (o, n') et (n, n') sont, après torsadage sur une hélice, de pas Pt et de rayon égal à une demi-diagonale d'une section de la structure matricielle. Le conducteur optique central (n/2, n'/2) a une longueur Pt dans l'intervalle Pi. Cette variation de longueur des conducteurs optiques les plus éloignés du centre est très faible et peut être compensée par des tensions de conducteurs légèrement différentes au moment du montage.
Une telle structure permet un repérage aisé des conducteurs optiques par simple marquage du premier élément-ruban donnant la référence pour l'origine du comptage.
Le torsadage de la structure matricielle élémentaire est obtenu par un enrouleur 17 dont le touret, en plus de sa rotation propre, tourne autour d'un axe parallèle à l'axe du produit dans sa ligne de fabrication.
La fig. 9 représente un toron obtenu à partir d'une structure circulaire élémentaire renforcée par un gainage en matériau plastique 23. Cette structure comporte en renforcement trois porteurs 24 à 120° destinés à renforcer le toron contre les efforts longitudinaux.
s La fig. 10 montre la structure d'un câble optique de télécommunication constitué de sept torons 25 et réalisé sur machine classique de câblerie. Une gaine en matériau plastique ou métallique est appliquée sur les torons assemblés de manière à donner au câble les caractéristiques nécessaires à la pose en tranchée ou io au tirage en conduite. Une solution intéressante réside dans la fabrication d'un tube aluminium 26 extrudé à la presse et rétreint sur les faisceaux assemblés; cette gaine aluminium est ensuite revêtue d'un matériau plastique 27.
A titre d'exemple non limitatif, les caractéristiques dimension-15 nelles d'un tel câble peuvent être:
— Structure matricielle de base contenant
36 conducteurs optiques 4,5 mm x 7 mm
— Diamètre de la structure circulaire élémentaire 9 mm
20 — Diamètre du faisceau de base 11 mm
— Diamètre du câble optique contenant
7 faisceaux, soit 252 conducteurs optiques 37 mm.
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3 feuilles dessins
Claims (7)
1. Câble optique de télécommunication comportant une pluralité de conducteurs optiques à l'intérieur d'un tube extérieur de section circulaire en aluminium gainé de matière plastique, caractérisé en ce que ledit tube comprend une pluralité de torons circulaires tangents entre eux, chacun des torons étant constitué d'une structure circulaire élémentaire enrobée par une gaine circulaire en matériau plastique et renforcé par trois porteurs à
120° disposés dans ladite gaine, ladite structure élémentaire comportant une structure matricielle sensiblement rectangulaire, entourée de rubans compressibles rendus circulaires par l'adjonction d'un ruban enroulé hélicoïdalement, ladite structure matricielle étant constituée d'une pluralité d'éléments-rubans à creux et à bosses empilés et collés les uns sur les autres et comportant des alvéoles hexagonaux enfermant chacun un conducteur optique, chacun des éléments-rubans étant composé de deux rubans en aluminium de faible épaisseur à gorges dont les faces opposées sont enduites de polyéthylène et collées longitudinalement par thermofusion dudit polyéthylène.
2. Câble optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits éléments-rubans à creux et à bosses sont empilés creux dans bosses.
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REVENDICATIONS
3. Câble optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits éléments-rubans à creux et à bosses sont empilés bosses sur bosses, et qu'au moins un creux hexagonal entre deux éléments-rubans adjacents comporte un porteur servant au centrage des éléments-rubans les uns par rapport aux autres.
4. Câble optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le repérage des conducteurs optiques est obtenu par un marquage d'un seul élément-ruban faisant référence.
5. Procédé de fabrication du câble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour réaliser ladite structure matricielle, on imprime dans une première étape des gorges longitudinales de section trapézoïdale dans un ruban d'aluminium recouvert sur l'une de ses faces d'une couche de polyéthylène greffée; que, dans une deuxième étape, l'on soude deux desdits rubans l'un contre l'autre de façon à former un élément-ruban dans lequel lesdites gorges trapézoïdales constituent des tubes hexagonaux et l'on insère un conducteur optique dans chacun des tubes hexagonaux; et que, dans une troisième étape, l'on empile une pluralité desdits éléments-rubans de façon à former une structure matricielle de section sensiblement rectangulaire.
6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, caractérisé par le fait que, dans une quatrième étape, l'on adjoint sur chaque face du rectangle de ladite structure matricielle un ruban longitudinal en matériau compressible; que, dans une cinquième étape, l'on enroule autour desdits rubans longitudinaux en matériau compressible un ruban hélicoïdal de façon que ladite structure matricielle enrobée devienne une structure circulaire dite élémentaire; que, dans une sixième étape, l'on torsade la structure circulaire élémentaire en l'enroulant sur un enrouleur dont le touret, en plus de sa rotation propre, tourne autour d'un axe parallèle à l'axe du produit dans sa ligne de fabrication; que, dans une septième étape, l'on enrobe ladite structure circulaire élémentaire par un gainage en matériau plastique renforcé par des porteurs de façon à constituer un toron.
7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, dans une huitième étape, l'on assemble une pluralité de torons tangents entre eux, et l'on extrude et rétreint un tube en aluminium sur ledit ensemble de torons; et que, dans une neuvième étape, l'on revêt le tube en aluminium d'un matériau plastique.
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