FR2497964A1 - Fibre=optic cable fitted with reinforcing components - formed in single plane containing axis of cable with longitudinal coefficient of strain approximating that of fibres - Google Patents
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Abstract
Description
CABLE A FIBRES OPTIQUES, POURVU D'ELEMENTS
DE RENFORCEMENT MECANIQUE.CABLE WITH OPTICAL FIBERS, PROVIDED WITH ELEMENTS
FOR MECHANICAL REINFORCEMENT.
L'invention concerne un câble à fibres optiques, pourvu d'éléments de renforcement mécanique. The invention relates to a fiber optic cable provided with mechanical reinforcing elements.
Un câble à fibres optiques désigne dans ce qui suit, un câble ayant urle ou plusieurs fibres optiques. Un grand nombre de câbles à fibres optiques connus ne peuvent conserver leurs caractéristiques optiques et mécaniques initiales au cours de leur utilisation dans une large gamme de températures. Cela est souvent dO aux matériaux utilisés pour la confection des constituants de ces câbles, notamment ceux assurant la protection de leurs fibres optiques, qui ont soit une faible charge de rupture, soit un coefficient de dilatation longitudinale trop important par rapport à celui des fibres optiques qu'ils protègent. Cette grande différence de coefficients de dilatation longitudinale entraîne une modification inadmissible des caractéristiques optiques et mécaniques de ces câbles. A fiber optic cable designates in the following, a cable having urle or more optical fibers. A large number of known fiber optic cables cannot maintain their initial optical and mechanical characteristics during their use over a wide range of temperatures. This is often due to the materials used to make the constituents of these cables, in particular those ensuring the protection of their optical fibers, which either have a low breaking load or a coefficient of longitudinal expansion that is too high compared to that of optical fibers. that they protect. This large difference in longitudinal expansion coefficients leads to an unacceptable modification of the optical and mechanical characteristics of these cables.
Un câble à fibres optiques connu comprend habituellement de l'intérieur vers l'extérieur, une ou plusieurs fibres optiques, un tube en matière plastique assurant une protection de ces fibres, une gaine extérieure, et le plus souvent une couche formée d'éléments de renforcement mécanique du câble, enveloppant ce tube ou noyée dans cette gaine extérieure. Ces éléments de renforcement mécanique sont souvent des fils métalliques ou des éléments en fibres de verre. A known optical fiber cable usually comprises from the inside to the outside, one or more optical fibers, a plastic tube providing protection for these fibers, an outer sheath, and most often a layer formed of elements of mechanical reinforcement of the cable, enveloping this tube or embedded in this outer sheath. These mechanical reinforcement elements are often metal wires or glass fiber elements.
Dans le cas où ces éléments de renforcement mécanique sont en fils métalliques rigides, ceux-ci sont obligatoirement posés en hélice ou en tresse autour du tube de protection pour former cette couche étant donné que s'ils sont disposés en couche autour de ce tube suivant le sens longitudinal de ce dernier, le câble en résultant est rigide, autrement dit le câble réalisé n'est pas flexible. Cependant quand ces éléments sont posés en hélice ou en tresse, les
caractéristiques mécaniques du câble deviennent inférieures à celles
qui auraient été obtenues avec des mêmes éléments posés en long. In the case where these mechanical reinforcement elements are made of rigid metallic wires, these are necessarily placed in a helix or in a braid around the protective tube to form this layer, given that if they are arranged in a layer around this following tube the longitudinal direction of the latter, the resulting cable is rigid, in other words the cable produced is not flexible. However when these elements are placed in a helix or braid, the
mechanical characteristics of the cable become inferior to those
which would have been obtained with the same elements laid lengthwise.
Dans le cas où ces éléments de renforcement mécaniques sont des éléments souples tels que des fibres de verre, leur pose peut s'effectuer en long et le câble garde une bonne souplesse mais possède une mauvaise tenue à la compression. Ceci peut entraîner des conséquences particulièrement graves lorsque le câble est soumis à une grosse différence de températures, et en particulier à des basses températures de l'ordre de - 40"C par exemple. En effet, le coefficient de dilatation longitudinale du tube de protection en matière plastique est habituellement beaucoup plus important que celui des fibres optiques du câble. Cette différence de coefficients de dilatation risque dans un grand changement de températures, d'engendrer des contraintes inadmissibles aux fibres optiques et d'entraîner de graves modifications des caractéristiques optiques du câble. In the case where these mechanical reinforcing elements are flexible elements such as glass fibers, they can be laid lengthwise and the cable retains good flexibility but has poor resistance to compression. This can have particularly serious consequences when the cable is subjected to a large temperature difference, and in particular to low temperatures of the order of - 40 "C for example. Indeed, the coefficient of longitudinal expansion of the protective tube plastic material is usually much larger than that of the optical fibers of the cable. This difference in expansion coefficients risks, under a large change in temperature, to create unacceptable stresses on the optical fibers and to cause serious changes in the optical characteristics of the cable.
La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients et permet de réaliser un câble simple, économique, souple ayant une ou plusieurs fibres optiques, présentant de bonnes caractéristiques optiques et mécaniques dans leur utilisation dans une large gamme de températures. The present invention aims to avoid these drawbacks and makes it possible to produce a simple, economical, flexible cable having one or more optical fibers, having good optical and mechanical characteristics in their use over a wide range of temperatures.
Selon l'invention, un câble à fibres optiques pourvu d'éléments de renforcement mecanique, comprend d'une part autour de la o'1 des fibres optiques de ce câbie, un élément tubulaire de protection en matériau ayant un coefficient de dilatation longitudinale indépendant de celui de ces fibres optiques et d'autre part dans un seule des plans passant par l'axe du câble, au moins un couple d'éléments de renforcement mécanique, maintenus longitudinalement et diane' tralement opposés par rapport à cet axe. According to the invention, a fiber optic cable provided with mechanical reinforcement elements, comprises on the one hand around the o'1 of the optical fibers of this cable, a tubular protective element of material having an independent coefficient of longitudinal expansion of that of these optical fibers and on the other hand in only one of the planes passing through the axis of the cable, at least a pair of mechanical reinforcement elements, held longitudinally and in parallel with respect to this axis.
Ces éléments de renforcement mécanique, selon une autre caractéristique de l'invention, présentent un coefficient de dilatation longitudinale, égal ou très voisin de celui des fibres optiques de ce câble. These mechanical reinforcement elements, according to another characteristic of the invention, have a coefficient of longitudinal expansion, equal to or very close to that of the optical fibers of this cable.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrit å-après un certain nombre d'exemples de réalisation et un câble connu, illustrés par des dessins ci-annexés dont - la figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d'un câble à fibres optiques, connu; - la figure 2 représente à une autre échelle une vue schématique, en coupe transversale d'un câble à fibres optiques selon un premier exemple de réalisation de l'invention; - la figure 3 représente une vue schématique en coupe transversale d'un câble à fibres optiques selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention; - la figure 4 représentee à une autre échelle une vue schématique, en coupe transversale d'un câble à fibres optiques, selon un troisième exemple de réalisation de l'invention;; - la figure 5 représente, à une autre échelle une vue schématique, en coupe transversale d'un câble à fibres optiques, selon un quatrième exemple de réalisation de l'invention, et - la figure 6 représente, à une autre échelle une vue schématique, en coupe transversale d'un câble selon un cinquième exemple de réalisation de l'invention. To make the invention easier to understand, a number of embodiments and a known cable are described below, illustrated by the attached drawings, of which - Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of a cable to optical fibers, known; - Figure 2 shows on another scale a schematic view, in cross section of a fiber optic cable according to a first embodiment of the invention; - Figure 3 shows a schematic cross-sectional view of a fiber optic cable according to a second embodiment of the invention; - Figure 4 shown on another scale a schematic view, in cross section of a fiber optic cable, according to a third embodiment of the invention; - Figure 5 shows, on another scale a schematic view, in cross section of a fiber optic cable, according to a fourth embodiment of the invention, and - Figure 6 shows, on another scale a schematic view , in cross section of a cable according to a fifth embodiment of the invention.
Un câble connu I à fibres optiques, illustré dans la figure 1 comprend une ou plusieurs fibres optiques 2, protégées par un tube en matière plastique 3, une gaine extérieure 4, et une couche forme d'éléments rigides de renforcement mécanise 5, posés en hélice, enveloppant le tube 3. Le défaut inhérent à la str-ucture de ce câble connu est rappelé dans un paragraphe précédent. Si dans un tel câble 1, les éléments de renforcement de la couche 5 sont posés suivant le sens longitudinal du câble autour du tube 3, ce câble devient rigide car lors d'une tentative de pliage d'un tronçon de ce câble, les éléments de renforcement 5 pratiquement identiques ne peuvent répondre d'une manière équivalente aux contraintes de natures opposées auxquelles ils sont soumis.En effet, les éléments 5 de la moitié extérieure du câble par rapport au rayon de courbure sont soumis à des contraintes d'allongement tandis que ceux se trouvant dans sa moitié radiale intérieure sont soumis à des contraintes de compression. A known fiber optic cable I, illustrated in FIG. 1, comprises one or more optical fibers 2, protected by a plastic tube 3, an outer sheath 4, and a layer in the form of rigid mechanized reinforcing elements 5, laid in helix, enveloping the tube 3. The defect inherent in the structure of this known cable is recalled in a previous paragraph. If in such a cable 1, the reinforcing elements of the layer 5 are laid in the longitudinal direction of the cable around the tube 3, this cable becomes rigid because during an attempt to bend a section of this cable, the elements substantially identical reinforcement 5 cannot respond in an equivalent manner to the constraints of opposite natures to which they are subjected. Indeed, the elements 5 of the outer half of the cable with respect to the radius of curvature are subjected to elongation stresses while that those in its inner radial half are subject to compression stresses.
Un câble à fibres optiques réalisé selon la présente invention ne présente pas de tels inconvénients. Ce câble comprend dans sa forme sensiblement cylindrique une ou plusieurs fibres optiques 6, un élément tubulaire ou tube en matière plastique ou synthétique 7 assurant la protection de ces fibres optiques et présentant un coefficient de dilatation longitudinale indépendant de celui de ces fibres optiques, autrement dit ce coefficient pouvant être supérieur ou inférieur à celui de ces fibres, une gaine extérieure 8 en matière plastique, synthétique ou naturelle présentant également un coefficient de dilatation longitudinale indépendant de celui de ces fibres, et suivant un seul des plans passant par l'axe du cable et dans une zone englobant le tube 7 et gaine 8, au moins un couple d'éléments de renforcement mécanique 9 et 10, disposés suivant le sens longitudinal de ce câble et diamètralement opposés par rapport à l'axe de ce dernier. Ce câble peut avoir une ou plusieurs autres gaines extérieures renforcées ou non. A fiber optic cable produced according to the present invention does not have such drawbacks. This cable comprises in its substantially cylindrical shape one or more optical fibers 6, a tubular element or tube of plastic or synthetic material 7 ensuring the protection of these optical fibers and having a coefficient of longitudinal expansion independent of that of these optical fibers, in other words this coefficient may be higher or lower than that of these fibers, an outer sheath 8 of plastic, synthetic or natural material also having a coefficient of longitudinal expansion independent of that of these fibers, and in only one of the planes passing through the axis of the cable and in an area including the tube 7 and sheath 8, at least a pair of mechanical reinforcement elements 9 and 10, arranged in the longitudinal direction of this cable and diametrically opposite with respect to the axis of the latter. This cable may have one or more other outer sheaths, reinforced or not.
Selon l'invention les deux éléments de renforcement mécanique 9 et 10 sont réalisés en matériaux qui ont un coefficient de dilatation longitudinale égal ou très voisin de celui des fibres optiques du câble. Ces éléments de renforcement mécanique 9 et 10 peuvent être constitués soit par des alliages métalliques soit par des fibres souples telles que les fibres de matières naturelles ou de matières synthétiques prédéterminées, par exemple des fibres de verre, des fibres aramides, des fibres de carbone enrobées dans une matière synthétique rhoisie telle qu'tune résine époxy pour former des éléments filiformes présentant une bonne résistance à la compression et un coefficient de dilatation longitudinale égal ou très voisin de celui des fibres optiques du câble. According to the invention, the two mechanical reinforcement elements 9 and 10 are made of materials which have a coefficient of longitudinal expansion equal to or very close to that of the optical fibers of the cable. These mechanical reinforcement elements 9 and 10 can be constituted either by metal alloys or by flexible fibers such as fibers of natural materials or of predetermined synthetic materials, for example glass fibers, aramid fibers, coated carbon fibers. in a rhoisie synthetic material such as an epoxy resin to form filiform elements having good resistance to compression and a coefficient of longitudinal expansion equal to or very close to that of the optical fibers of the cable.
Les éléments de renforcement mécanique en fibres souples enrobées de matière synthétique sont choisis de préférence dans la fabrication des câbles à fibres optiques dont l'utilisation exige une insensibilité du câble aux parasites industriels ou atmosphériques, une absence de risque d'électrocution, une impossibilité de détection de la présence du câble. The mechanical reinforcement elements made of flexible fibers coated with synthetic material are preferably chosen in the manufacture of optical fiber cables whose use requires an insensitivity of the cable to industrial or atmospheric parasites, an absence of risk of electric shock, an impossibility of cable presence detection.
Dans un câble réalisé selon l'invention, quand les fibres opti ques telles que celles à base de silice ont un coefficient de dilatation longitudinale de l'ordre de 10-6 /C, les éléments de renforcement mécanique à base de fils métalliques, d'alliages métalliques ou à base de fibres de matière naturelle ou synthétique, enrobées de matière synthétique choisie ont un coefficient de dilatation longitudinale égal ou inférieur à 10-64/C. In a cable produced according to the invention, when the optical fibers such as those based on silica have a coefficient of longitudinal expansion of the order of 10-6 / C, the mechanical reinforcing elements based on metal wires, d metallic alloys or based on natural or synthetic fibers, coated with selected synthetic material have a coefficient of longitudinal expansion equal to or less than 10-64 / C.
La'disposition longitudinale du couple d'éléments de renforcement mécanique 9 et 10, diamètralement opposés à l'axe du câble 11, confère à ce câble, des caractéristiques mécaniques souhaitées: une bonne tenue à la traction, une excellente souplesse, une bonne tenue à la compression, aussi bien à basses températures qu'aux températures d'utilisation plus élevées, c > est-à-dire par exemple entre - 55"C et + 1250C environ. The longitudinal arrangement of the pair of mechanical reinforcement elements 9 and 10, diametrically opposite the axis of the cable 11, gives this cable the desired mechanical characteristics: good tensile strength, excellent flexibility, good strength under compression, both at low temperatures and at higher operating temperatures, that is to say, for example between - 55 "C and + 1250C approximately.
Dans un premier exemple de réalisation de l'invention, illustré dans la figure 2, un câble 11 comprend une ou plusieurs fibres optiques 6, un élément tubulaire ou tube de protection 7, une gaine 8 et en particulier un couple d'éléments de renforcement mécanique 9 et 10, noyés en long dans l'épaisseur de ce tube de protection 7 diamètralement opposés par rapport à l'axe de ce câble. La mise en tube des fibres optiques 6 et la pose des deux éléments de renforcement mécanique 9 et 10 sont effectuées simultanément en une seule opération d'extrusion du tube 7 en matériau plastique. In a first embodiment of the invention, illustrated in FIG. 2, a cable 11 comprises one or more optical fibers 6, a tubular element or protective tube 7, a sheath 8 and in particular a pair of reinforcing elements mechanical 9 and 10, embedded lengthwise in the thickness of this protective tube 7 diametrically opposite with respect to the axis of this cable. The tube setting of the optical fibers 6 and the laying of the two mechanical reinforcement elements 9 and 10 are carried out simultaneously in a single extrusion operation of the tube 7 made of plastic material.
L'opération de mise en place de ces éléments de renforcement mécanique 9 et 10 est ainsi particulièrement simple.The operation of placing these mechanical reinforcement elements 9 and 10 is thus particularly simple.
Dans un deuxième exemple de réalisation de l'invention illustré dans la figure 3, un câble 12 comprend comme le câble 11 de la figure 2, une ou plusieurs fibres optiques 6, un tube de protectrion 7, et en particulier un couple d'éléments de renforcement mécanique 13, 14 noyés dans des profilés en matière plastique ou synthétique 15, 16 lesquels sont collés ou soudés au tube 7, en long et diamètralement opposés par rapport à l'axe de ce tube 7, et une gaine extérieure 17 en matière plastique ou synthétique extrudée. In a second embodiment of the invention illustrated in FIG. 3, a cable 12 comprises, like the cable 11 in FIG. 2, one or more optical fibers 6, a protection tube 7, and in particular a pair of elements mechanical reinforcement 13, 14 embedded in plastic or synthetic profiles 15, 16 which are glued or welded to the tube 7, lengthwise and diametrically opposite with respect to the axis of this tube 7, and an outer sheath 17 of material plastic or synthetic extruded.
Dans un troisième exemple de réalisation de l'invention illustré dans la figure 4, le câble 18 comprend comme dans celui des exemples précédents une ou plusieurs fibres optiques 6, un élément tubulaire ou tube de protection 7, une gaine extérieure 19, et en particulier un couple d'éléments de renforcement mécanique 20, 21 disposés longitudinalement, diamètralement opposés par rapport à l'axe du câble et noyés dans l'épaisseur de cette gaine extérieure 19. In a third embodiment of the invention illustrated in FIG. 4, the cable 18 comprises, as in that of the previous examples, one or more optical fibers 6, a tubular element or protective tube 7, an outer sheath 19, and in particular a pair of mechanical reinforcement elements 20, 21 arranged longitudinally, diametrically opposite with respect to the axis of the cable and embedded in the thickness of this outer sheath 19.
Dans la réalisation du câble 18 les fibres optiques sont d'abord mises en tube 7. La pose de la gaine extérieure 19 et la mise en place des éléments de renforcement mécanique sont simultanément effectuées, ensuite, en une seule opération d'extrusion.In the production of the cable 18, the optical fibers are first put into a tube 7. The installation of the outer sheath 19 and the installation of the mechanical reinforcement elements are simultaneously carried out, then, in a single extrusion operation.
Dans une variante de réalisation du câble 13, les deux éléments de renforcement mécanique 20, 21 sont plaqués longitudinalement sur le tube 7, diamètralement opposés à l'axe de ce dernier et recouverts par la gaine extérieure 19. In an alternative embodiment of the cable 13, the two mechanical reinforcement elements 20, 21 are pressed longitudinally on the tube 7, diametrically opposite the axis of the latter and covered by the outer sheath 19.
Dans un quatrième exemple de réalisation de l'invention illustré dans la figure 5, un câble 22 comprend en particulier plusieurs fibres optiques 6 disposées en toron 23, dans un tube de protection 7 qui est pourvu dans son épaisseur d'un couple d'éléments de renforce ment mécanique 9 et 10, diamètralement opposés à l'axe de ce tube 7, et une gaine extérieure 24. In a fourth embodiment of the invention illustrated in FIG. 5, a cable 22 comprises in particular several optical fibers 6 arranged in a strand 23, in a protective tube 7 which is provided in its thickness with a pair of elements of mechanical reinforcement 9 and 10, diametrically opposite to the axis of this tube 7, and an outer sheath 24.
Dans un cinquième exemple de réalisation de !'invention illustré dans la figure 6, un câbie 25 comprend une ou plusieurs fibres optiques 6, un tube de protection 7 qui est pourvu, longitudinalement dans son épaisseur et diamètralement, opposé à son axe, d'un couple d'éléments de renforcement mécanique 9 et 10, et en particulier une gaine extérieure 28 munie dans le même plan qui passe par l'axe du câble que celui des éléments 9 et 10, également dans son épaisseur, longitudinalement et diamètralement opposés à l'axe du câble, d'un couple d'éléments de renforcement mécanique 26, 27. In a fifth embodiment of the invention illustrated in FIG. 6, a cable 25 comprises one or more optical fibers 6, a protective tube 7 which is provided, longitudinally in its thickness and diametrically, opposite its axis, with a pair of mechanical reinforcement elements 9 and 10, and in particular an outer sheath 28 provided in the same plane which passes through the axis of the cable as that of elements 9 and 10, also in its thickness, longitudinally and diametrically opposite to the axis of the cable, of a pair of mechanical reinforcing elements 26, 27.
Grâce à une disposition des différents couples d'éléments de renforcement mécanique dans un même p!an qui passe Far l'axe du câble, les câbles à fibres optiques réalisés selon l'invention présente une excellente souplesse notamment dans les directions perpendiculaires à ce plan, une bonne résistance à la traction et à la compression, une remarquable constance de leurs caractéristiques optiques et mécaniques dans leur utilisation dans une large game de températures. Thanks to an arrangement of the different pairs of mechanical reinforcement elements in the same plane, which passes far the axis of the cable, the optical fiber cables produced according to the invention have excellent flexibility, particularly in the directions perpendicular to this plane. , good tensile and compressive strength, remarkable consistency of their optical and mechanical characteristics in their use in a wide range of temperatures.
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