DE10211509B4

DE10211509B4 - Coil arrangement with an internally unwinding optical fiber coil

Info

Publication number: DE10211509B4
Application number: DE2002111509
Authority: DE
Inventors: Rainer Schenk; Hans Spengler
Original assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Current assignee: MBDA Deutschland GmbH
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-03-16
Also published as: DE10211509A1

Abstract

Spulenanordnung mit einer innenabwickelnden Lichtwellenleiterspule (1) zum Einsatz in einen ferngesteuerten Flugkörper, die in einen Trägerkörper (2) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtwellenleiterspule (1) vor dem Einsetzen in ihren Trägerkörper (2) auf ihrer äußeren Oberfläche mit Spannelementen (4) beklebt ist, die beim Einsetzen der Spule (1) von dem Trägerkörper (2) in ihrer Dicke komprimiert werden.Coil arrangement with an internally unwinding optical waveguide coil (1) for use in a remote-controlled missile, which is inserted into a carrier body (2), characterized in that the optical waveguide coil (1) with tensioning elements (1) on its outer surface before being inserted into its carrier body (2). 4) is glued, which are compressed by the carrier body (2) in their thickness when inserting the coil (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung mit einer innenabwickelnden Lichtwellenleiterspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a coil arrangement an internally unwinding optical fiber coil according to the preamble of claim 1.

Zur störungsfreien, bidirektionalen Datenübertragung von ferngelenkten Flugkörpern wird zwischen dem Flugkörper und seiner Steuerungseinheit ein Lichtwellenleiter eingesetzt. Der Lichtwellenleiter ist zu einer Spule gewickelt, von der er beim Abschuss des Flugkörpers abgezogen wird.For trouble-free, bidirectional data transfer of guided missiles will be between the missile and its control unit uses an optical fiber. The Optical fiber is wound into a coil, from which it Missile launched is subtracted.

Aus US 5,109,470 ist eine derartige Lichtwellenleiterspule mit allen Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Mekmalen bekannt, die in einen Trägerkörper eingesetzt ist. Dieser dient insbesondere zum Schutz des empfindlichen Spulenkörpers gegen schädliche Einwirkungen während der Lagerung.Out US 5,109,470 Such an optical fiber coil is known with all the features specified in claim 1, which is inserted into a carrier body. This is used in particular to protect the sensitive coil form against harmful effects during storage.

Bei unterwasserstartenden Flugkörpern ist es zweckmäßig, die Lichtwellenleiterspule in den Trägerkörper einzukleben, der die Spule von außen umgibt, und die Spule von ihrer Innenfläche her abzuwickeln.With underwater launchers it is expedient, the To glue the optical fiber coil into the carrier body, of the coil from the outside surrounds, and to unwind the coil from its inner surface.

Lichtwellenleiter weisen herstellungsbedingte Abweichungen bezüglich des Durchmessers und der Querschnittsform auf. Durch diese Abweichungen, sowie durch einen Kleberauftrag, der beim Wickeln der Lichtwellenleiterspule zur Stabilisierung der Wicklung verwendet wird, ergeben sich Abweichungen bezüglich des äußeren Durchmessers und der Rundheit der Lichtwellenleiterspule, die das Einkleben der Spule in den Trägerkörper erschweren.Optical fibers have manufacturing-related Deviations in of the diameter and the cross-sectional shape. Because of these deviations, as well as by applying an adhesive that occurs when winding the optical fiber coil deviations are used to stabilize the winding in terms of of the outer diameter and the roundness of the optical fiber coil, which is the gluing of the Complicating the coil in the carrier body.

Ein weiteres Problem ^`ist das anisotrope Wärmeausdehnungsverhalten einer gewickelten Lichtwellenleiterspule, die sich in radialer und axialer Richtung unterschiedlich ausdehnt. Ein solcher Flugkörper muss Temperaturschwankungen zwischen 50°C und +70°C schadlos überstehen. Dies führt bei einer herkömmlich in einen Trägerkörper eingeklebten Spule zu Spannungsrissen in dem Wickelpaket.Another problem is ^`the anisotropic thermal expansion behavior of a wound optical fiber coil, which extends in different radial and axial directions. Such a missile must withstand temperature fluctuations between 50 ° C and + 70 ° C without damage. With a coil conventionally glued into a carrier body, this leads to stress cracks in the winding package.

Außerdem können bei herkömmlich eingeklebten Spulen Beschädigungen durch mechanische Stoßbelastungen beim Transport und im Einsatz des Flugkörpers auftreten.In addition, conventionally glued Coil damage due to mechanical shock loads occur during transport and use of the missile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach montierbare und betriebssichere Spulenanordnung mit einer innenabwickelnden Lichtwellenleiterspule für ferngesteuerte Flugkörper zu schaffen.The invention has for its object a easy to install and reliable coil arrangement with one internally unwinding optical fiber coil for remote-controlled missiles create.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the Features of claim 1 solved. Developments of the invention are in the subclaims specified.

Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der zusätzlichen Verwendung von duktilen Spannelementen mit denen die Lichtwellenleiterspule in den Trägerkörper eingesetzt wird.The solution according to the invention is based on the additional one Use of ductile tensioning elements with which the optical fiber coil inserted into the carrier body becomes.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht vorteilhaft einen Ausgleich von Maßabweichungen der Lichtwellenleiterspule beim Einsetzen der Lichtwellenleiterspule in den Trägerkörper und unterdrückt das Entstehen von temperaturbedingten Spannungsrissen in der eingesetzten Lichtwellenleiterspule. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass schadhafte Lichtwellenleiterspulen einfach und sicher austauschbar sind.The solution according to the invention advantageously enables compensation of dimensional deviations of the Optical fiber coil when inserting the optical fiber coil in the carrier body and repressed the emergence of temperature-related stress cracks in the used Fiber optic coil. Another advantage of the solution according to the invention is in that defective fiber optic coils are simple and safe are interchangeable.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.Exemplary embodiments are shown below with the aid of the drawing the invention closer described.

1 zeigt eine erfindungsgemäße, innenabwickelnde Spulenanordnung für zylindrisch gewickelte Lichtwellenleiter und 1 shows an internally unwinding coil assembly according to the invention for cylindrical wound optical fibers and

2 zeigt eine derartige Spulenanordnung für konisch gewickelte Lichtwellenleiter. 2 shows such a coil arrangement for conically wound optical fibers.

3 zeigt eine Positionierung von Spannelementen auf dem Umfang der Lichtwellenleiterspule. 3 shows a positioning of clamping elements on the circumference of the optical fiber coil.

Die in 1 gezeigte Spulenanordnung besteht aus einer zylindrisch gewickelten Lichtwellenleiterspule 1, einem Trägerkörper 2, einem Spannring 3 und mehreren Spannelementen 4, bestehend aus Spannblechen 8 mit aufgeklebten duktilen Elementen 9.In the 1 Coil arrangement shown consists of a cylindrically wound optical fiber coil 1 , a carrier body 2 , a tension ring 3 and several clamping elements 4 consisting of tension plates 8th with glued on ductile elements 9 ,

Der Trägerkörper mit der eingesetzten Spule ist in einem in l nicht gezeigten, unterwasserstartenden Flugkörper aufgenommen, der sich nach seinem Start in Richtung des Richtungspfeiles 5 vorwärts bewegt. Dabei wird der Lichtwellenleiter 6, der mit seinem anderen Ende an seiner Steuereinheit festgehalten ist, von der Spuleninnenfläche 7 der Lichtwellenleiterspule 1 selbsttätig abgezogen.The carrier body with the coil used is in one l not shown, underwater launching missile recorded, which after its launch in the direction of the arrow 5 moved forward. The optical fiber 6 , which is held at its other end to its control unit, from the coil inner surface 7 the optical fiber coil 1 deducted automatically.

Im Ausführungsbeispiel sind die Spannelemente 4 beispielsweise als gewölbte Spannbleche 8 ausgebildet, die auf ihrer konkaven Oberfläche mit duktilen Elementen 9 beklebt sind, die beispielsweise streifenförmig ausgebildet sind und sich in Längsrichtung der Spannbleche erstrecken. Anstelle von duktilen Streifen können auch anders geformte duktile Elemente Verwendung finden; beispielsweise kreisförmige Elemente. Die Wölbung der Spannbleche 8 erstreckt sich über die Breitseite und entspricht der Innenkontur des Trägerkörpers 2. In Längsrichtung sind die Spannbleche nicht gewölbt.In the exemplary embodiment, the clamping elements 4 for example as curved tension plates 8th trained on its concave surface with ductile elements 9 are glued, which are for example strip-shaped and extend in the longitudinal direction of the clamping plates. Instead of ductile strips, differently shaped ductile elements can also be used; for example circular elements. The curvature of the tension plates 8th extends over the broad side and corresponds to the inner contour of the carrier body 2 , The clamping plates are not curved in the longitudinal direction.

Die Spannbleche 8 mit den aufgeklebten duktilen Elementen 9 werden vor dem Einsatz der Lichtwellenleiterspule 1 in den Trägerkörper 2 auf die äußere Oberfläche der Lichtwellenleiterspule 1 geklebt. Diese Klebung erfolgt zwischen der freien Oberfläche der duktilen Elemente und der Spulenoberfläche. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Spannbleche 9 in ihrer Längsrichtung über die gesamte Höhe der gewickelten Lichtwellenleiterspule 1 und überragen sie an beiden Enden um ein kurzes Endstück 10. In ihrer Breite entsprechen sie einem Teil des Außenumfangs der Lichtwellenleiterspule. Im Ausführungsbeispiel sind beispielsweise statisch bestimmt drei Spannelemente 4 mit einem Winkelabstand von 120° zueinander auf die Spule geklebt; siehe 3.The tension plates 8th with the ductile elements glued on 9 before using the optical fiber coil 1 in the carrier body 2 on the outer surface of the optical fiber coil 1 glued. This gluing takes place between the free surface of the ductile elements and the coil surface. In the exemplary embodiment shown, the tensioning plates extend 9 in its longitudinal direction over the entire height of the wound optical fiber coil 1 and tower over them at both ends a short tail 10 , Their width corresponds to a part of the outer circumference of the optical fiber coil. In the exemplary embodiment, three clamping elements are statically determined, for example 4 glued to the spool at an angle of 120 ° to each other; please refer 3 ,

Alternativ dazu sind auch mehr als drei Spannelemente 4 verwendbar, wobei die Breite der Spannbleche 8 entsprechend der gewählten Stückzahl angepasst ist. Wesentlich für die erfindungsgemäße Lösung ist, dass es sich um einzelne, getrennte Spannelemente 4 auf dem Umfang der Lichtwellenleiterspule 1 handelt. Ein geschlossener Zylinder mit eingeklebten duktilen Elementen könnte die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht lösen, da sich die Lichtwellenleiterspule nur unter großem Aufwand beschädigungsfrei in den Zylinder einsetzen lassen würde. Die Spannbleche 8 sind zur Beherrschung der Probleme im Zusammenhang mit der Wärmeausdehnung der Bauteile vorzugsweise aus demselben Material wie der Trägerkörper 2 gefertigt; beispielsweise kostengünstig aus Aluminium.Alternatively there are more than three clamping elements 4 usable, the width of the clamping plates 8th is adjusted according to the selected number of pieces. It is essential for the solution according to the invention that it is individual, separate clamping elements 4 on the circumference of the optical fiber coil 1 is. A closed cylinder with glued-in ductile elements could not achieve the object on which the invention is based, since the optical waveguide coil could only be inserted into the cylinder without great effort and without damage. The tension plates 8th are preferably made of the same material as the carrier body to master the problems associated with the thermal expansion of the components 2 made; for example inexpensively made of aluminum.

Die duktilen Elemente 9 bestehen aus handelsüblichen Schaumstoffen oder Silikonen, welche sich für die geforderten Einsatztemperaturen von 50°C und +70°C eignen, und sind mit einem elastischen und gut haftenden Klebstoff, vorzugsweise mit einem Silikonkleber, auf die konkave Innenfläche der Spannbleche 8 und auf die äußere Oberfläche der Lichtwellenleiterspule 1 aufgeklebt.The ductile elements 9 consist of commercially available foams or silicones, which are suitable for the required operating temperatures of 50 ° C and + 70 ° C, and are with an elastic and well-adhering adhesive, preferably with a silicone adhesive, on the concave inner surface of the clamping plates 8th and on the outer surface of the optical fiber coil 1 glued.

Der Außendurchmesser der mit den Spannelementen 2 beklebten Lichtwellenleiterspule 1 ist etwas größer als der Innendurchmesser des Trägerkörpers 2. Die mit Spannelementen beklebte Spule wird unter Zusammendrücken der duktilen Elemente 9 in den Trägerkörper 2 bis zu einem Anschlag 11 eingeschoben. Die Dicke der duktilen Elemente 9 ist so gewählt, dass einerseits die Maßabweichungen der Lichtwellenleiterspule 1 durch das Zusammendrücken der duktilen Elemente ausgeglichen werden und andererseits durch den dadurch auf die Lichtwellenleiterspule 1 geringfügig entstehenden Druck keine Beschädigungen der Spule auftreten und ihre optische Dämpfung nicht negativ beeinflusst wird. Beim Einsetzen der Spule ist eine Dickenkomprimierung der duktilen Streifen in dem Bereich von etwa 30% bis 50% zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe geeignet. Mit einem Spannring 3 werden die Spannbleche 8 gegen den Anschlag 11 gedrückt und damit die Lichtwellenleiterspule 1 in dem Trägerkörper 2 in ihrer axialen Richtung fixiert. Der Spannring 3 ist dazu so ausgebildet, dass nach dem axialen Fixieren der Spule in dem Trägerkörper 2 zwischen dem Eintrittsrand des Trägerkörpers 2 und dem Spannring 3 ein Luftspalt 12 verbleibt. Aus wärmetechnischen Gründen ist auch der Spannring 3 vorzugsweise aus demselben Material wie der Trägerkörper 2 gefertigt.The outside diameter of the one with the clamping elements 2 glued fiber optic coil 1 is slightly larger than the inside diameter of the carrier body 2 , The coil stuck with tensioning elements is pressed together by the ductile elements 9 in the carrier body 2 up to a stop 11 inserted. The thickness of the ductile elements 9 is selected so that on the one hand the dimensional deviations of the optical fiber coil 1 be compensated for by the compression of the ductile elements and on the other hand by the thereby on the optical fiber coil 1 slightly arising pressure no damage to the coil occur and its optical damping is not adversely affected. When inserting the coil, a thickness compression of the ductile strips in the range from about 30% to 50% is suitable for achieving the object according to the invention. With a tension ring 3 become the tension plates 8th against the attack 11 pressed and thus the optical fiber coil 1 in the carrier body 2 fixed in their axial direction. The tension ring 3 is designed so that after the axial fixation of the coil in the carrier body 2 between the entry edge of the carrier body 2 and the tension ring 3 an air gap 12 remains. The clamping ring is also used for thermal reasons 3 preferably made of the same material as the carrier body 2 manufactured.

Alternativ zu der vorangehend beschriebenen Ausbildung des Spannrings 3 kann dessen Funktion auch von einem Ablaufring ausgeübt werden, der üblicherweise die Fadenführung beim Abwickeln der Spule steuert und zum axialen Fixieren der Spannbleche 8 eine geeignete Ausbildung seines Randes mit einem ringförmigen Absatz wie der in 1 gezeigte Spannring aufweist.As an alternative to the design of the clamping ring described above 3 its function can also be performed by a drain ring, which usually controls the thread guide when unwinding the bobbin and for axially fixing the tensioning plates 8th a suitable design of its edge with an annular shoulder like that in 1 has clamping ring shown.

Die in 2 gezeigte Spulenanordnung besteht abweichend zu der in 1 gezeigten Spulenanordnung aus einer konisch gewickelten Lichtwellenleiterspule 1 und weist wie die in 1 gezeigte Spulenanordnung einen Trägerkörper 2, einen Spannring 3 und mehrere Spannelemente 4 auf.In the 2 The coil arrangement shown is different from that in FIG 1 Coil arrangement shown from a conically wound optical fiber coil 1 and points like that in 1 shown coil arrangement a carrier body 2 , a tension ring 3 and several clamping elements 4 on.

Die konisch gewickelte Lichtwellenleiterspule 1 findet auf dieselbe Weise wie das vorangehend zu 1 beschriebene Ausführungsbeispiel in einem unterwasserstartenden Flugkörper Verwendung. Sie ist dabei so in den Trägerkörper 2 eingesetzt, dass sie mit ihrem größeren Durchmesser zudem Spannring 3 hinweist.The conically wound optical fiber coil 1 finds in the same way as the previous one 1 Embodiment described use in an underwater launching missile. It is so in the carrier body 2 used that they also with their larger diameter clamping ring 3 points.

Die Spannelemente 4 bestehen abweichend zu den zu 1 beschriebenen Spannelementen nicht aus gewölbten Spannblechen 8 sondern aus spanabhebend hergestellten, über die Breitseite gewölbten, in Längsrichtung einseitig, keilförmigen Spannkörpern 13. Auf ihrer konkaven Oberfläche sind beispielsweise in Längsrichtung der Spannkörper streifenförmige duktile Elemente 9 aufgeklebt. Die Wölbung der Spannkörper 13 entspricht der Innenkontur des Trägerkörpers 2. In Längsrichtung sind die Spannkörper nicht gewölbt. Die Spannkörper 13 mit den aufgeklebten duktilen Elementen 9 werden wie in dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel vor dem Einsatz der Lichtwellenleiterspule 1 in den Trägerkörper 2 auf die äußere Oberfläche der Lichtwellenleiterspule 1 geklebt. Diese Klebung erfolgt zwischen der freien Oberfläche der duktilen Elemente und der Spulenoberfläche. Die Spannkörper 13 sind so ausgebildet, dass die auf der konischen Lichtwellenleiterspule 1 aufgeklebten Spannelemente außen eine zylindrische, segmentierte Oberfläche bilden. Die Keilsteigung der Spannkörper ist der Konussteigung der Lichtwellenleiterspule angepasst.The clamping elements 4 exist different from the to 1 described clamping elements not from curved clamping plates 8th but from machined, arched over the broadside, wedge-shaped clamping bodies on one side in the longitudinal direction 13 , On its concave surface are strip-shaped ductile elements in the longitudinal direction, for example 9 glued. The curvature of the clamping body 13 corresponds to the inner contour of the carrier body 2 , The clamping bodies are not curved in the longitudinal direction. The clamping bodies 13 with the ductile elements glued on 9 be as in the embodiment described above before using the optical fiber coil 1 in the carrier body 2 on the outer surface of the optical fiber coil 1 glued. This gluing takes place between the free surface of the ductile elements and the coil surface. The clamping bodies 13 are designed so that the on the conical optical fiber coil 1 glued-on clamping elements form a cylindrical, segmented surface on the outside. The wedge slope of the clamping body is adapted to the cone slope of the optical fiber coil.

Alle anderen Merkmale des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels, wie die gewählte Stückzahl und Breite der Spannkörper, die gewählten Materialien und Kleber, die Dicke der Spannelemente und die Gestaltung des Spannrings können von dem Fachmann ohne erfinderische Tätigkeit aus den obenstehend zu 1 gemachten Angaben auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel übertragen werden.All other features of the in 2 Embodiment shown, such as the selected number and width of the clamping body, the selected materials and glue, the thickness of the clamping elements and the design of the clamping ring can by the expert without inventive step from the above 1 Information given can be transferred to the embodiment described here.

Claims

Coil arrangement with an internally unwinding optical fiber coil ( 1 ) for use in a remote-controlled missile, which in a carrier body ( 2 ) is used, characterized in that the optical waveguide coil ( 1 ) before insertion in their carrier body ( 2 ) on its outer surface with clamping elements ( 4 ) is stuck on when inserting the coil ( 1 ) from the carrier body ( 2 ) are compressed in their thickness.

Coil arrangement according to claim 1, characterized in that an axial fixation of the optical fiber coil used ( 1 ) by means of a clamping ring ( 3 ) he follows.

Coil arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the clamping elements ( 4 ) over its broad side according to the inner contour of the carrier body ( 2 ) are domed and on their concave surface with ductile elements ( 9 ) are pasted.

Coil arrangement according to claim 3, characterized in that the ductile elements ( 9 ) formed in strips and in the longitudinal direction of the clamping elements ( 4 ) are glued to the concave surface.

Coil arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is three clamping elements ( 4 ), which is offset by 120 ° on the surface of the optical fiber coil ( 1 ) are glued.

Coil arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the optical waveguide coil ( 1 ) is wound cylindrically.

Coil arrangement according to one of claims 1 or 5, characterized in that the optical waveguide coil ( 1 ) is wound conically.

Coil arrangement according to claim 6, characterized in that the clamping elements ( 4 ) a curved clamping plate ( 8th ), on the concave surface of which the ductile elements ( 9 ) are glued.

Coil arrangement according to claim 7, characterized in that the tensioning elements ( 4 ) a clamping body arched over its broad side ( 13 ) which is wedge-shaped in its longitudinal direction and on the concave surface of which the ductile elements ( 9 ) are glued on.

Coil arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the carrier body ( 2 ), the tension ring ( 3 ), the tension plates ( 8th ) or the clamping bodies ( 13 ) are made of the same material.