DE69838742T2

DE69838742T2 - Optisches Kabel für Datenübertragung unter rauhen Bedingungen

Info

Publication number: DE69838742T2
Application number: DE69838742T
Authority: DE
Inventors: Bruno Lhuillier; Jean-Marie Houard
Original assignee: Auxitrol SA
Current assignee: Auxitrol SA
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: FR2764396B1; EP0883008A1; DE69838742D1; US6061488A; EP0883008B1; FR2764396A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Kabel zur Signalübertragung unter schweren Bedingungen.
Unter schweren Bedingungen werden hier Bedingungen verstanden, in der die Vibrationsniveaus und die Temperaturen erhöht sind.
Man weiß allerdings, dass ein erhöhtes Vibrationsniveau die mechanische Festigkeit eines optischen Kabels gefährdet, während eine erhöhte Temperatur seine Übertragungsleistungen verschlechtern kann, indem es den optischen Mantel des Kabels beschädigt.
Die Erfindung findet insbesondere vorteilhaft Verwendung für optische Kabel, die bestimmt sind, in der Umgebung einer Wärmekraftmaschine angeordnet zu werden, wie zum Beispiel eines Motors eines Flugzeugs oder auch einer Raumfähre, bei dem die Temperaturen 250°C bis 1000°C erreichen können und die Vibrationsniveaus bis 200 g RMS auf einem Frequenzbereich von 5 bis 20000 Hz gehen können.
Man verwendet im allgemeinen unter schweren Bedingungen optische Kabel, in denen die mechanische Stützung einer einzelnen Faser oder eines Bündels von Fasern durch einen Mantel aus einem organischen Material oder Kunststoff verwirklicht ist.
Indessen haben derartige Schutzmäntel eine verringerte Steifheit beim mechanischen Biegen, was, wenn man einen Weg der optischen Information mit Vibrationsmoden erhöhter Frequenz entwirft, auferlegt, eine große Anzahl von Befestigungspunkten entlang des Kabels vorzusehen, um kurze Längen zwischen den Befestigungen zu haben. Die Eigenfrequenzen des Kabels, außerhalb der Erregungsfrequenzen des Motors zum Beispiel, sind in der Tat der Garant einer Nichtresonanz dessen und daher schwache mechanische Zwänge, was es erlaubt, eine gute Langlebigkeit für die Vorrichtung sicherzustellen. Indessen erweist sich aufgrund dieser erhöhten Anzahl an Befestigungspunkten – im allgemeinen durch Schellen verwirklicht – eine derartige Vorrichtung als mit sehr beträchtlichen Kosten behaftet.
Im übrigen haben die Schutzmäntel aus Kunststoff, was die Temperatur angeht, beträchtliche Einsatzbeschränkungen. Die Mehrheit der klassischen Materialien, wie zum Beispiel Teflon (eingetragene Marke), Kapton oder Polymermaterialien weisen Temperaturen zur Begrenzung der Verwendung in der Größenordnung von oder unterhalb 260°C auf.
Um diese Probleme mechanischer Steifheit und Temperaturbeständigkeit zu lösen, ist bekannt, zur mechanischen Stützung der optischen Fasern Metallrohre zu verwenden, die entweder starr oder von gewelltem Typ sind, das heißt die mehrere Gelenkelementen umfassen, die ihnen eine gewisse Verformbarkeit verleihen.
Trotzdem muss mit derartigen Vorrichtungen die Montage der Faser(n) in dem Metallmantel mit einem Minimum an Spiel verwirklicht werden, um die Vibrationen im Inneren des Mantels zu reduzieren. Um dieses Spiel noch weiter zu beschränken, kann man bei der Montage auch einen Untermantel aus Keramikwolle hinzufügen, mit dem die Faser(n) zum Beispiel bewickelt werden.
Indessen kann ein derartiger Untermantel nur auf geringen Längen (30 cm) verwendet werden. Außerdem ist selbst mit einem derartigen Untermantel und einem verringerten Spiel die verwirklichte Stützung im allgemeinen nicht vollständig zufriedenstellend.
Die Erfindung schlägt, was sie betrifft, ein optisches Kabel vor, was erlaubt, diese verschiedenen Nachteile zu lösen.
Erfindungsgemäß besteht die Lösung aus einem optischen Kabel, welches eine einzelne optische Faser oder ein Bündel von optischen Fasern umfasst, die sich in einem Metallrohr erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass es einen geflochtenen Mantel aus Keramik umfasst, der zwischen die Faser(n) und das Metallrohr gelegt ist, wobei das Metallrohr eine Stützung der Fasern durch Drücken des Mantels verwirklicht.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung treten außerdem aus der folgenden Beschreibung hervor, die rein veranschaulichend und nicht beschränkend ist und die im Hinblick auf die einzige angefügte Zeichnung gelesen werden soll, die schematisch ein Kabel im Querschnitt gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Das in dieser Figur veranschaulichte Kabel umfasst in einem Metallrohr 1 einen Mantel aus Keramik 2, in dem sich eine einzelne optische Faser oder ein Bündel optischer Fasern 3 erstreckt.
Das Metallrohr 1 ist zum Beispiel vom welligen Typ. Es ist aus einem Material wie zum Beispiel Inox (eingetragene Marke), aus einem Material auf Nickelbasis oder aus einer Superlegierung, wie zum Beispiel Inconel (eingetragene Marke), Hastelloy (eingetragene Marke) X oder A230, etc..
Der Mantel aus Keramik 2 ist geflochten. Er kann aus Materialien wie zum Beispiel ZRO₂, Al₂O₃, MgO, SiO₂, B₂O₅, etc.. Zum Beispiel ist er aus NEXTEL hergestellt (Marke 3M), das ein Keramik ist, welches Siliziumdioxid, Borsauerstoff und Aluminium umfasst.
Die Faser(n) 3 sind vom Glastyp (Quartz, Siliziumdioxid) oder auch aus Kunststoff.
Bei der Herstellung des Kabels, das gerade beschrieben wurde, führt man eine Schwindung dann eine Kalthämmern auf dem Metallrohr 1 durch, um seinen Durchmesser zu reduzieren. Man verwirklicht somit mittels des Mantels 2 aus Keramik ein Drücken der optischen Faser(n) 3, das erlaubt die mechanische Stützung der Faser(n) 3 sicherzustellen. Die geflochtene Struktur des Mantels 2 vermeidet, dass dieses Drücken die Faser(n) beschädigt.
Beispielhaft kann für ein Kabel, dass eine einzelne optische Faser von 400 μm Durchmesser umfasst, der äußere Durchmesser des Rohres 1 3.5 mm sein, wobei die Dicke des Rohres 0.5 mm ist.
Die Struktur, die beschrieben wurde, weist zahlreiche Vorteile auf.
Sie stellt eine gute mechanische Festigkeit der Faser(n) im Kabel sicher, wobei das Drücken außerdem die optische Ausrichtung der Faser(n) erleichtert.
Sie verleiht dem Kabel eine gute Steifheit, während sie gleichzeitig seine Kaltformgebung für die Montagen auf Motoren erlaubt.
Das Kabel weist eine gute Beständigkeit in Bezug auf die Temperatur und die Vibrationsumgebung auf und ist geeignet, mehreren Hunderttausend Stunden Flug standzuhalten. Es wurde bereits auf Flugzeugmotoren getestet.
Es kann verformt werden, um einer Kabelführung im Motor zu folgen.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Struktur, die beschrieben wurde, erlaubt, durch Schweißungen auf dem Metallrohr 1 luftdichte Kabel zu verwirklichen.
Auch die Stützung der Fasern im Mantel und Rohr erleichtert das Durchführen von Polierungen der Ansatzstücke des Kabels.

Claims

Optisches Kabel umfassend eine einzelne optische Faser oder ein Bündel optischer Fasern, die sich in einem Metallrohr erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass es einen geflochtenen Mantel aus Keramik umfasst, der zwischen die Faser(n) und das Metallrohr gelegt ist, wobei das Metallrohr eine Stützung der Fasern durch Drücken des Mantels direkt gegen die Faser(n) verwirklicht.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische(n) Faser(n) und der geflochtene Mantel aus Keramik in dem Metallrohr angeordnet werden und das Metallrohr durch Schwindung und anschließendes Kalthämmern reduziert wird.
Verwendung eines optischen Kabels gemäß Anspruch 1 in der Umgebung einer Wärmekraftmaschine, insbesondere eines Motors eines Flugzeugs oder einer Raumfähre.