FR2468136A1

FR2468136A1 - Fibre optic submarine cable manufacturing method - consist of extruding c=shaped profile aluminium conductor tube, containing fibres, by friction and closing ends forming cross=section

Info

Publication number: FR2468136A1
Application number: FR8022140A
Authority: FR
Inventors: Colin Stanley Parfree; Peter Worthington
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1979-10-19
Filing date: 1980-10-16
Publication date: 1981-04-30
Also published as: FR2468136B1; AU6326580A; AU537244B2

Abstract

The cable is produced by extruding a C-shaped length of aluminium tubing and laying several optical fibres in the tubing which is then passed through several dies to close and extrude the tubing to reduce its diameter by 5-10%. Two layers of steel wire are then laid around the tubing, the wire serving as a traction resistance element, with the wires touching one another and the tubing. A copper ribbon is then applied around the wire and covered with a dielectric such as polyethylene and then pref. an armoured covering. The cable is highly flexible, resistant to pressure and is usable in long lengths.

Description

La présente invention concerne des câbles à fibres optiques et, plus particulièrement, une méthode de fabrication de câbles optiques sous-marins et des filières d'étirage utilisées pour cette fabrication. The present invention relates to optical fiber cables and, more particularly, to a method of manufacturing submarine optical cables and the drawing dies used for this manufacture.

Le brevet britannique nO 1 550 588 décrit un câble à fibres optiques qui comprend une ou plusieurs fibres optiques placées à l'intérieur d'un conducteur électrique tubulaire profilé en C dont les bords sont ensuite rapprochés pour former un tube, ceci étant effectué en faisant passer le conducteur à travers une série de filières d'étirage. British Patent No. 1,550,588 describes an optical fiber cable which comprises one or more optical fibers placed inside a C-shaped tubular electrical conductor, the edges of which are then brought together to form a tube, this being done by making pass the conductor through a series of drawing dies.

Par-dessus le conducteur se trouve un élément de renfort cylindrique.Above the conductor is a cylindrical reinforcing element.

L'avantage des câbles à fibres optiques dans les systèmes de télécommunication est qu'elles propagent le signal sur des distances relativement longues avant que ce signal ait besoin d'être amplifié dans un répéteur. Il y a lieu de penser que l'espacement nitre les répéteurs pourra aller jusqu'à 30 ou même 50 km dans les systèmes de communication sous-marins dans un proche avenir.The advantage of fiber optic cables in telecommunication systems is that they propagate the signal over relatively long distances before this signal needs to be amplified in a repeater. There is reason to believe that the spacing between repeaters may be as much as 30 or even 50 km in underwater communication systems in the near future.

Les répéteurs sont alimentés électriquement, l'alimentation étant effectuée par l'intermédiaire d'un conducteur métallique tubulaire tel qu'il est-décrit dans le brevet précité. Dans les techniques classiques d'étirage de câbles ou de fils à partir de matériau de plus grand diamètre, tout endommagement de la surface du fil provoqué par un défaut dans une filière est un inconvénient certain, mais on peut le surmonter relativement aisément en coupant le fil, en nettoyant et en polissant la filière défectueuse, puis en refermant le fil (par exemple par soudage bout à bout) avant de continuer l'opération d'étirage du fil. The repeaters are electrically powered, the power being supplied by means of a tubular metallic conductor as described in the aforementioned patent. In conventional techniques of drawing cables or wires from larger diameter material, any damage to the surface of the wire caused by a defect in a die is a definite drawback, but can be overcome relatively easily by cutting the wire, cleaning and polishing the defective die, then closing the wire (for example by butt welding) before continuing the wire drawing operation.

Cette façon de procéder n'est cependant pas possible dans le cas du conducteur en aluminium car il est nécessaire de laisser intactes les fibres optiques qui passent à travers le conducteur.This procedure is however not possible in the case of the aluminum conductor because it is necessary to leave intact the optical fibers which pass through the conductor.

L'un des objets de la présente invention est de fournir une méthode de fabrication d'un câble à fibres optiques qui ait une bonne flexibilité, qui résiste aux pressions élevées et à l'action de la mer, et qui soit utilisable sur de grandes longueurs. One of the objects of the present invention is to provide a method of manufacturing a fiber optic cable which has good flexibility, which withstands high pressures and the action of the sea, and which can be used on large lengths.

Selon la présente invention, il est fournie une méthode de fabrication d'un câble à fibres optiques, consistant à fournir un conducteur métallique creux extrudé par une technique d'extrusion par frottement, à placer une ou plusieurs fibres optiques à l'intérieur du conducteur, à calibrer ce dernier pour réduire son diamètre externe à une valeur prédéterine de telle sorte qu'il ne soit pas nécessaire de rompre le conducteur, et à compléter le câble en appliquant un élément de résistance à la traction autour du conducteur . Pour un câble sous-marin, la dernière étape de fabrication consisterait à appliquer une couche de diélectrique par-dessus l'élément de renfort. According to the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical fiber cable, comprising providing a hollow metallic conductor extruded by a friction extrusion technique, placing one or more optical fibers inside the conductor , calibrate the latter to reduce its external diameter to a predetermined value so that it is not necessary to break the conductor, and to complete the cable by applying a tensile strength element around the conductor. For an undersea cable, the last manufacturing step would be to apply a layer of dielectric over the reinforcing element.

L'invention consiste également
- a fournir un conducteur creux comportant un profilé ouvert en C que l'on ferme, puis à effectuer une déformation plastique de celui-ci pour réduire spn diamètre externe à la valeur prédéterminée
- à réduire le diamètre externe du tube conducteur d'une valeur de l'ordre de 5 à 10 par rapport au diamètre initial du profilé fermé
- à fournir un conducteur se composant soit d'aluminium, soit d'un alliage d'aluminium
- à calibrer le conducteur en le faisant passer à travers une ou plusieurs filières de formage qui effectuent aussi la fermeture de l'intervalle du "C" avant de réduire le diamètre du tube ;;
- à fournir une filière d'étirage comportant une monture et un noyau de filière qui sont cc-stitués de deux ou plusieurs parties susceptibles d'être assemblées ou démontées autour d'un fil sans qu'il y ait arrêt de l'extrusion ou rupture des fibres optiques.The invention also consists of
- to provide a hollow conductor comprising an open C profile which is closed, then to carry out a plastic deformation of the latter to reduce spn external diameter to the predetermined value
- to reduce the external diameter of the conductive tube by a value of the order of 5 to 10 compared to the initial diameter of the closed profile
- to provide a conductor consisting of either aluminum or an aluminum alloy
- calibrate the conductor by passing it through one or more forming dies which also close the gap of "C" before reducing the diameter of the tube;
- to provide a drawing die comprising a frame and a die core which are cc-constituted by two or more parts capable of being assembled or disassembled around a wire without there being any stop of the extrusion, or optical fiber breakage.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent
- la figure 1, une vue schématique d'un procédé de fabrication d'un câble à fibres optiques selon l'une des réalisations de la présente invention
- la figure 2, un profil d'aluminium ouvert en C tel qu'il est formé par la technique d'extrusion par frottement
- la figure 3, une coupe transversale de l'une des réalisations d'un câble formé par le procédé de la figure 1
- ia figure 4, une vue en bout d'une monture de filière ;
- la figure 5, une vue en coupe de la monture de filière de la figure 4 ;;
- la figure 6, une moitié d'un noyau de filière qui peut s'adapter dans la monture des figures 4 et 5
- les figures 7 et 8, des coupes transversales d'une partie d'un câble à fibres optiques, respectivement avant et après son passage à travers une suite de filières comme celles des figures 4, 5 et 6.The invention will be better understood on reading the detailed description which follows, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended figures which represent
- Figure 1, a schematic view of a method of manufacturing a fiber optic cable according to one of the embodiments of the present invention
- Figure 2, an open aluminum profile in C as it is formed by the friction extrusion technique
- Figure 3, a cross section of one of the embodiments of a cable formed by the method of Figure 1
- ia Figure 4, an end view of a die mount;
- Figure 5, a sectional view of the die mount of Figure 4 ;;
- Figure 6, one half of a die core which can be adapted in the frame of Figures 4 and 5
FIGS. 7 and 8, cross-sections of part of a fiber optic cable, respectively before and after its passage through a series of dies like those of FIGS. 4, 5 and 6.

Pour en revenir à la figure 1, un conducteur métallique creux se présentant sous la forme d'un profilé d'aluminium 1, ouvert en C, est extrudé dans un appareil d'extrusion par frottement 2 et est amené à une réserve 3, indiquée par des lignes pointillées. Les appareils d'extrusion par frottement sont décrits dans les brevets britanniques halos. 1 370 894 et 1 467 089 et il pourrait- être intéressant de s'y reporter. Il pourrait être possible de supprimer la réserve 3 et d'introduire directement le profilé extrudé 1 dans une série de filières 4, juste après qu'on y ait introduit une préforme de fibre optique tirée d'une bobine 6. La préforme de fibre optique comprend une pluralité de fibres optiques 7 maintenues ensemble autour d'un fil porteur central 8, comme le montre plus en détail la figure 3. Returning to FIG. 1, a hollow metallic conductor in the form of an aluminum profile 1, open at C, is extruded in a friction extrusion device 2 and is brought to a reserve 3, indicated by dotted lines. Friction extrusion devices are described in the British halos patents. 1 370 894 and 1 467 089 and it might be interesting to refer to it. It might be possible to remove the reserve 3 and directly introduce the extruded profile 1 into a series of dies 4, just after having introduced therein an optical fiber preform drawn from a coil 6. The optical fiber preform comprises a plurality of optical fibers 7 held together around a central support wire 8, as shown in more detail in FIG. 3.

Le profilé en C est tiré à travers les filières par une bobine 9 et le premier ensemble de filières 4' a pour effet de fermer l'intervalle du "C". La fermeture peut aussi être effectuée par un laminoir utilisant des bobines profilées. Le second ensemble de filières 4" a pour effet de produire une déformation plastique du tube obtenu afin de réduire son diamètre externe à une valeur prédéterminée de l'ordre de 5 à 10% par rapport au diamètre initial du profilé fermé. The C section is pulled through the dies by a coil 9 and the first set of dies 4 'has the effect of closing the gap of "C". The closure can also be carried out by a rolling mill using profiled coils. The second set of 4 "dies has the effect of producing a plastic deformation of the tube obtained in order to reduce its external diameter to a predetermined value of the order of 5 to 10% relative to the initial diameter of the closed profile.

Le tube 1' contenant la préforme de fibre optique passe alors à travers deux toronneuses 10 et 11 où lui sont appliquées deux couches de fils d'acier 12 et 13, respectivement, représentées en détail dans la figure 3, pour former un élément de résistance à la traction. The tube 1 ′ containing the optical fiber preform then passes through two stranding machines 10 and 11 where there are applied to it two layers of steel wires 12 and 13, respectively, shown in detail in FIG. 3, to form a resistance element tensile.

La taille prédéterminée à laquelle on réduit le tube dans le second ensemble de filières est calculée de manière à ce que les éléments de résistance à la traction 12 de la première couche soient- très rapprochés les uns des autres et touchent la surface externe du tube. Ceci est important dans la mesure où, si le tube est trop grand. The predetermined size to which the tube is reduced in the second set of dies is calculated so that the tensile strength elements 12 of the first layer are very close to each other and touch the external surface of the tube. This is important as long as the tube is too large.

à cause de la pression externe due aux éléments de renfort et de la pression appliquée de l'extérieur, la première couche de fils viendra s'enfoncer dans le tube d'aluminium, ce qui entraînera une élongation non souhaitable.because of the external pressure due to the reinforcing elements and the pressure applied from the outside, the first layer of wires will sink into the aluminum tube, which will cause an undesirable elongation.

Lors d'une autre étape 14 du processus de fabrication, on forme un ruban de cuivre 15 appliqué dans le sens de la longueur à l'aide d'un ensemble de rouleaux de formage 16 autour des éléments de renfort. In another step 14 of the manufacturing process, a copper strip 15 is applied lengthwise using a set of forming rollers 16 around the reinforcing elements.

L'élément de câble émergent 17 passe dans un appareil d'extrusion de plastique 18 dans lequel une couche diélectrique 19 en polyéthylène est appliquée autour de l'élément 17 pour former le câble terminé 20. The emerging cable element 17 passes through a plastic extrusion apparatus 18 in which a dielectric layer 19 of polyethylene is applied around the element 17 to form the finished cable 20.

I1 peut être ou non nécessaire d'appliquer une enveloppe 21 dans un autre appareil d'extrusion-22. On peut appliquer des fils d'armure par-dessus cette eneloppe 21 si le câble est destiné à l'utilisation dans des systèmes de télécommunication en eaux peu profondes. Ces fils d'armure ne sont pas représentés dans la figure 3. It may or may not be necessary to apply an envelope 21 in another extrusion device-22. Armor wires can be applied over this envelope 21 if the cable is intended for use in telecommunications systems in shallow waters. These armor wires are not shown in FIG. 3.

Il importe de fournir de grandes longueurs de tube, car le soudage de tubes de plus petites dimensions peut poser des problèmes en ce qui concerne la précision requise pour le diamètre externe du tube fermé et déformé par les filières 4. I1 a été constaté que des défaillances pourraient se produire à la soudure à la suite de son passage dans les filières 4. Afin qu'il soit possible d'utiliser de grandes longueurs de tube d'aluminium, on a suggéré l'emploi de filières fendues pour les filières 4, de telle sorte que celles-ci puissent être enlevées et nettoyées quand elles sont encrassées, sans qu'il soit nécessaire de rompre le tube 3 ou la préforme de fibre optique 5. It is important to provide long tube lengths, since welding smaller tubes can cause problems with regard to the precision required for the external diameter of the tube closed and deformed by the dies 4. It has been found that failures could occur at the weld following its passage in the dies 4. In order to be able to use long lengths of aluminum tube, it was suggested to use split dies for the dies 4, so that they can be removed and cleaned when they are dirty, without it being necessary to break the tube 3 or the optical fiber preform 5.

Les figures 4 à 6 représentent une série de filières de calibrage destinées à convertir le profilé creux en aluminium contenant les fibres optiques en un tube fermé autour des fibres. Figures 4 to 6 represent a series of calibration dies intended to convert the hollow aluminum profile containing the optical fibers into a closed tube around the fibers.

Le tube joue à la fois le rôle d'un conducteur d'énergie électrique et celui d'un tube résistant à la pression pour supporter de hautes pressions hydrostatiques telles qu'on en rencontre dans le fond- de l'océan.The tube plays both the role of an electrical energy conductor and that of a pressure-resistant tube to withstand high hydrostatic pressures such as are encountered in the ocean floor.

En ce qui concerne les figures 4 et 5, deux blocs semicylindriques 30 et 31 sont usinés à la machine à partir de cylindres séparés en acier EN 24. On a recours à l'alésage au gabarit pour faire des trous 32 destinés à recevoir des goujons et des trous 33 pour une paire de vis (non représentée) par lesquelles un bloc est fixé à l'autre. With regard to FIGS. 4 and 5, two semi-cylindrical blocks 30 and 31 are machine-machined from separate cylinders made of EN 24 steel. Recourse is had to the bore in the template to make holes 32 intended to receive studs and holes 33 for a pair of screws (not shown) by which one block is attached to the other.

Les deux blocs,qui vont former les deux moitiés de la monture de filière, sont alors assemblés, et le trou principal 34 recevra les deux moitiés de noyau de filière identiques 35 (non représentées dans les figures 4et 3. Les deux moitiés de noyau de filière sont également faites à partir Qe pièces séparées en carbure de tungstène. Les deux pièces, qui sont annulaires, sont découpées à la meule diamantée pour laisser des parties un peu plus grandes que la moitié. Celles-ci sont soudées dans leur demi-monture respective. Les pièces de noyau de filière étant alors un peu plus grandes que des moitiés elles font légèrement saillie sur les faces usinées des demi-montures de filière.The two blocks, which will form the two halves of the die mount, are then assembled, and the main hole 34 will receive the two identical die core halves 35 (not shown in FIGS. 4 and 3. The two core halves of die are also made from separate pieces of tungsten carbide. The two pieces, which are annular, are cut with a diamond wheel to leave parts a little larger than half. These are welded in their half-frame The die core parts then being slightly larger than halves, they protrude slightly on the machined faces of the die half mounts.

On les met alors de niveau avec lesdites faces usinées par polissage au diamant. Puis on assemble les deux demi-montures de filière et on agrandit le trou existant entre les demi-noyaux de filière par étincelage avant de lui donner un poli final à la cote voulue par polissage au diamant. Le trou principal comporte une gorge cylindrique 36, ordinairement environ 2,5 mm de long précédée par un cône effilé 37 dont le demiangle au sommet est d'environ 100. En aval de la gorge (38), le trou est chanfreiné à un angle d'environ 450. They are then leveled with said faces machined by diamond polishing. Then the two die half mounts are assembled and the existing hole between the die half cores is enlarged by sparking before giving it a final polish at the desired dimension by diamond polishing. The main hole has a cylindrical groove 36, usually about 2.5 mm long preceded by a tapered cone 37 whose half-angle at the top is about 100. Downstream of the groove (38), the hole is chamfered at an angle about 450.

On peut exploser une série de quatre filières de ce type avec des gorges de diamètre de 9,n ; 8,8 ; 8,3 et 7,5 mm respectivement pour refermer un profilé d'aluminium extrudé en forme de C autour d'un ensemble de fibres optiques 7 revêtues de plastique qui ont été introduites dans le Ffcfilé par son ouverture latérale. Le profilés qui se compose d'alu:rini con3ercial à teneur de 99,5%, a d'abord un diamètre total de 9,9 mm avant la fermeture, un diamètre interne de 6,5 mm, et un angle d'ouverture de 860 entre les mâchoires 53. Après la fermeture, le diamètre total est de 7,5 mm et le diamètre interne, dans une opération caractérisque d'étirage atteint environ 4,3 mm. We can explode a series of four dies of this type with grooves with a diameter of 9, n; 8.8; 8.3 and 7.5 mm respectively to close an extruded C-shaped aluminum profile around a set of optical fibers 7 coated with plastic which have been introduced into the Ffcfilé through its lateral opening. The profile which consists of aluminum: coniniercial with a content of 99.5%, first has a total diameter of 9.9 mm before closing, an internal diameter of 6.5 mm, and an opening angle of 860 between the jaws 53. After closing, the total diameter is 7.5 mm and the internal diameter, in a typical drawing operation reaches about 4.3 mm.

Quand on opère à une vitesse d'étirage d'environ 6 m par minute, il a été remarqué que l'a-orele-ent de l'aluminium dans les filières ne devient perce?tible qu'après un étirage de 2 km du tube. La longueur de tube qui peut être étiré avant que cela ne se produise varie cependant à l'intérieur d'une large gaTe selon la lubrification de la filière. Une fois que lia-oncellement de I'aluminium s'est produit, ce n'est l'affaire que de quelques minutes de démonter chacune des filières, de les nettoyer et de les réassembler afin de poursuivre l'opération d'étirage.When operating at a drawing speed of approximately 6 m per minute, it has been noticed that the a-orele-ent of aluminum in the dies becomes noticeable only after a drawing of 2 km from the tube. The length of tube that can be stretched before this happens, however, varies within a wide range depending on the lubrication of the die. Once the aluminum bonding has occurred, it only takes a few minutes to disassemble each of the dies, clean them and reassemble them to continue the drawing operation.

Il est bien évient que la description qui précède n'a été donnée qu'g titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. It is obvious that the above description has been given only by way of nonlimiting example and that numerous variants can be envisaged without departing from the scope of the invention.

Claims

1. Method of manufacturing a fiber optic cable, characterized in that it consists

- to provide a metallic conductor profiled in C extruded by a friction extrusion technique;

- placing one or more optical fibers in said C-shaped conductor

- calibrate the conductor to close it and reduce its diameter to a predetermined value so that it is not necessary to break said conductor during maintenance or cleaning of the calibration device, said calibration s' effecting by passing said conductor through a series of dies to close the edges of said conductor, said dies being made up of at least two parts, and

- applying a tensile strength element around said conductor.

2. Method according to claim 1, characterized in that one reduces the external diameter of the conductive tube by 5 to 10% compared to the initial diameter of the closed C profile.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the conductor consists of aluminum or an aluminum alloy.

4. Method according to claim 1, characterized in that the element of tensile strength is applied by stranding one or more layers of high resistance son around the conductor.

5. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises the extrusion of a dielectric layer over the tensile strength element.

6. Fiber optic cable characterized in that it consists of the following elements

- a plurality of optical fibers

- a C-profile surrounding said optical fibers which has been closed and reduced to a predetermined diameter

- a tensile strength element surrounding said closed profile

- a copper tape placed outside said tensile strength element

a layer of dielectric surrounding said copper strip, and

- an envelope disposed outside of said dielectric layer.

7. Fiber optic cable according to claim 6, further comprising armor wires disposed outside of said envelope.

8. Drawing die characterized in that it comprises a frame and a die core which consist of two or more parts capable of being assembled or disassembled around a wire without breaking of it.

9. Drawing die characterized in that it comprises a frame and a die core made up of at least two parts, said anoure being assembled so as to enclose said core.

10. Comfort stretching die in claim 9, characterized in that the constituent parts of said frame are enough ~ -lées with g-tJJoms and fixed by bolts.