FR2559592A1 - Single-fibre optical cable and its use for guiding a missile in flight - Google Patents
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Abstract
Description
CABLE OPTIQUE MONOFIBRE ET SON UTILiSATION
AU GUIDAGE D'UN ENGIN VOLANT
La présente invention concerne un câble optique monofibre utilisé pour le guidage d'un engin volant.MONOFIBER OPTICAL CABLE AND ITS USE
GUIDING A FLYING MACHINE
The present invention relates to a monofiber optical cable used for guiding a flying machine.
On sait que le guidage d'un engin volant tel que par exemple un misslle peut être effectué au moyen de signaux électriques transmis par un cable soit unifilaire avec un conducteur en acier soit bifilaire avec deux conducteurs en cuivre. Ce type de câble métallique est enroulé sur une petite bobine, de diamètre égal par exemple à dix centimètres, qui est embarquée dans l'engin volant, ce dernier étant lancé à partir d'un poste de départ terrestre auqueJ est attachée l'une des extrêmités du cible bobiné.Ainsi, une fois l'engin lancé et au fur et à mesure du vol de celuici, le câble se déroule pour se déposer sur le sol sans y être tratné, Je guidage de I'engin étant assuré par des signaux électriques véhiculés par le cable et émis par le poste de départ. It is known that the guidance of a flying machine such as for example a missile can be carried out by means of electrical signals transmitted by a cable either single-wire with a steel conductor or two-wire with two copper conductors. This type of metal cable is wound on a small reel, of diameter equal for example to ten centimeters, which is loaded into the flying machine, the latter being launched from a ground departure station to which one of the ends of the wound target. Thus, once the spacecraft is launched and as it flies, the cable is unrolled to settle on the ground without being cheated, the guidance of the spacecraft being ensured by signals cables carried by the cable and emitted by the departure station.
D'autre part, pour permettre à l'engin volant dit filoguidé d'aller le plus loin possible, il est nécessaire que le bobinage du câble soit conçu de telle façon que dans un volume donné, il y ait le maximum de longueur de fil pour un minimum de poids, c'est-dire que le fil utilisé doit etre le plus mince et le plus léger possible. Or, un câble métallique unifilaire ou bifilaire ne remplit pas de façon satis@aisante ces conditions en raison de son poids relativement eleve, limitant des lors la portée de l'engin volant. On the other hand, to allow the so-called wire-guided flying machine to go as far as possible, it is necessary that the winding of the cable is designed so that in a given volume, there is the maximum length of wire for a minimum of weight, that is to say that the wire used must be as thin and as light as possible. However, a single-wire or two-wire metal cable does not satisfactorily meet these conditions because of its relatively high weight, thereby limiting the range of the flying machine.
Ainsi qu'il est connu, une fibre optique constitue un support de transmission qui présente de nombreux avantages, et notamment un poids très réduit, permettant ainsi de satisfaire aux conditions cidessus pour le guidage d'un engin volant. As is known, an optical fiber constitutes a transmission medium which has many advantages, and in particular a very reduced weight, thus making it possible to satisfy the above conditions for guiding a flying machine.
Toutefols, l'utilisation d'une fibre optique comme support de transmission de signaux de guidage d'un engin volant présente un certain nombre de difficultés liées à la fragilité de la fibre et à sa sensibilité aux contraintes mécaniques. En effet, lors du guidage de "engin par la fibre optique, la résistance mécanique de cette dernière n'est pas suffisante pour subir, sans se casser, les efforts de traction longitudinale ainsi que les efforts de frottement au cours du dévidage de la fibre. However, the use of an optical fiber as a medium for transmitting guidance signals from a flying machine presents a certain number of difficulties linked to the brittleness of the fiber and its sensitivity to mechanical stresses. In fact, during the guiding of a machine by the optical fiber, the mechanical resistance of the latter is not sufficient to undergo, without breaking, the longitudinal tensile forces as well as the friction forces during the unwinding of the fiber. .
Ainsi, il s'avère nécessaire de protéger suffisamment la fibre pour éviter toute rupture de celleci. Cependant, une autre difficulté réside dans Je fait que la protection de la fibre par une mise sous gaine crée des contraintes de compression et des microcourbures qui provoquent une détérioration de ses caractéristiques de transmission optique (notamment atténuation). Thus, it is necessary to protect the fiber sufficiently to avoid any breakage of it. However, another difficulty lies in the fact that the protection of the fiber by a sheathing creates compression stresses and micro-bends which cause a deterioration of its optical transmission characteristics (in particular attenuation).
La présente invention a pour but de remédier à ces difficultés en proposant un câble optique monofibre pour le guidage d'un engin volant, qui est entièrement satisfaisant sur le plan protection de la fibre vis-à-vis des diverses contraintes mécaniques, et qui présente de bonnes caractéristiques optiques pour la transmission des signaux de guidage de J'engin Jors de son vol. The object of the present invention is to remedy these difficulties by proposing a single-fiber optical cable for guiding a flying machine, which is entirely satisfactory in terms of protecting the fiber from various mechanical stresses, and which has good optical characteristics for the transmission of the guidance signals of the Jors engine during its flight.
A cet effet, l'invention a pour objet un câble optique à une fibre optique, caractérisé en ce qu'il comporte successivement autour de la fibre:
- un revêtement épais d'un matériau plastique à bas module d'élasticité;
- un tube protecteur en matériau plastique résistant à la compression et à la flexion;
- une couche d'éléments textiles de renfort à la traction disposés autour du tube. protecteur, placées en long et noyés dans un matériau composite constitué d'un liant et d'un plastifiant ; et
- un guipage de protection autour de la couche d'éléments de renfort.To this end, the subject of the invention is an optical cable to an optical fiber, characterized in that it successively comprises around the fiber:
- a thick coating of a plastic material with low elasticity modulus;
- a protective tube made of plastic material resistant to compression and bending;
- a layer of textile elements for tensile reinforcement arranged around the tube. protective, placed lengthwise and embedded in a composite material consisting of a binder and a plasticizer; and
- a protective covering around the layer of reinforcing elements.
L'invention vise également une utilisation du câble optique selon l'invention au guidage d'un engin volant. The invention also relates to the use of the optical cable according to the invention for guiding a flying machine.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa rateront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels:
- la figure I représente une vue en section droite du câble monofibre selon un mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 2 représente une vue en section droite d'une variante du cable selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear better in the detailed description which follows and which refers to the appended drawings, given solely by way of example and in which:
- Figure I shows a cross-sectional view of the monofiber cable according to an embodiment of the invention; and
- Figure 2 shows a cross-sectional view of a variant of the cable according to the invention.
Suivant un exemple de réalisation, et en se reportant à la figure 1, on a représenté en 1 un cable optique monofibre, conforme à l'invention, et utilisé pour Je guidage d'un engin volant tel que par exemple un missile pouvant atteindre une vitesse de l'ordre de 270 mjs et ayant une portée de plusieurs kilornètres. According to an exemplary embodiment, and with reference to FIG. 1, there is shown at 1 a monofiber optical cable, in accordance with the invention, and used for guiding a flying machine such as for example a missile capable of reaching a speed of the order of 270 mjs and having a range of several kilorneters.
Pour réaliser le guidage de l'engin, le câble optique est enroulé sur une bobine qui est embarquée dans engin avec 'une des extrémités du bobinage fixée au poste de lancement terrestre de l'engin. In order to guide the craft, the optical cable is wound on a reel which is loaded into the craft with one of the ends of the winding fixed to the ground launch station of the craft.
Au fur et à mesure de la progression de l'engin une fois lancé, le cable se déroule et se dépose sur le sol sans y être traité, et transmet des signaux optiques assurant la direction de l'engin lors de son vol.As the craft progresses once launched, the cable unrolls and settles on the ground without being treated there, and transmits optical signals ensuring the direction of the craft during its flight.
A titre illustratif, le cible optique selon l'invention pour un engin volant dit filoguidé, que l'on va décrire ci-après, a un diamètre inférieur à 0,80 mm et un poids inférieur à 0,50 g/m, et son atténuation est inférieure à 10 dB/km aussi bien avant que pendant le vol de l'engin. By way of illustration, the optical target according to the invention for a so-called wire-guided flying machine, which will be described below, has a diameter of less than 0.80 mm and a weight of less than 0.50 g / m, and its attenuation is less than 10 dB / km both before and during the flight of the craft.
Sur la figure 1, le câble optique vu en section droite comporte une fibre optique 2 telle que par exemple une fibre 50/125 um du type multimode à gradient d'indice qui est protégée par une suc-cession de couches dont a combinaison donne un cable optique resistant répondant parfaitement aux divers impératifs du guidage d'un engin volant. In FIG. 1, the optical cable seen in cross section comprises an optical fiber 2 such as for example a 50/125 μm fiber of the multimode type with an index gradient which is protected by a succession of layers whose combination gives a resistant optical cable that perfectly meets the various requirements for guiding a flying machine.
La fibre optique 2 est tout d'abord recouverte d'un revêtement souple épais 3 en matériau plastique à bas module d'élasticité, en @ilic@@e par exemple, ayant un diamètre égal par exemple à 0,30 mm. La fibre ainsi revêtue est ensuite entourée par un tube 4 en @atièrs plastique de haut module protégeant la fibre contre les contreintes de comprassion et de flexion. Ce tube en matière plastique sufficamment rigide peut être réalisé par exemple soit en polyamide, sait en PVC, soit encore en ETFE. The optical fiber 2 is first of all covered with a thick flexible coating 3 of plastic material with low elasticity modulus, in @ ilic @@ e for example, having a diameter equal for example to 0.30 mm. The fiber thus coated is then surrounded by a tube 4 in @ atièrs plastic of high modulus protecting the fiber against the constraints of compression and bending. This sufficiently rigid plastic tube can be made, for example, either of polyamide, or PVC, or even of ETFE.
Selon un mode de réalisation préféré représenté sur la figure 1, le tube protecteur 4, de diamètre extérieur égal par exemple à 0,42 mm, est placé autour du revêtement de la fibre en laissant subsister un espace libre- réduit 5 tout autour du revêtement, de sorte que la fibre revêtue présente un certain degré de liberté à l'intérieur du tube. La structure du câble est donc du type à "fibre libre" avec un diamètre intérieur du tube très peu supérieur à celui du revêtement de la fibre, ces diamètres étant sensiblement du même ordre de grandeur. According to a preferred embodiment represented in FIG. 1, the protective tube 4, of external diameter equal for example to 0.42 mm, is placed around the coating of the fiber, leaving a free-reduced space 5 all around the coating , so that the coated fiber has a certain degree of freedom inside the tube. The cable structure is therefore of the "free fiber" type with an internal diameter of the tube very little greater than that of the coating of the fiber, these diameters being substantially of the same order of magnitude.
Autour du tube protecteur 4 est disposée une couche d'éléments textiles de renfort 7 placés en long et en nombre tel que la charge de rupture de la structure prenne une valeur donnée, par exemple au nombre de seize pour une charge de rupture d'au moins 20 daN. Chacun des renforts 7 est destiné à renforcer la résistance du câble à la traction tout en lui assurant une certaine souplesse et est constitué par exemple par une mêche de fibres aramides (marque
KEVLAR).Around the protective tube 4 is arranged a layer of reinforcing textile elements 7 placed in length and in number such that the breaking load of the structure takes a given value, for example the number of sixteen for a breaking load of at least minus 20 daN. Each of the reinforcements 7 is intended to reinforce the resistance of the cable to traction while ensuring it a certain flexibility and is constituted for example by a wick of aramid fibers (brand
KEVLAR).
Ces renforts textiles 7 sont déposés en long en les noyant dans un matériau composite constitué d'un liant tel que par exemple du butyral de polyvinyle, modifié par un plastifiant destiné à la fois à augmenter le pouvoir adhésif du matériau et à autoriser une modification plastique du matériau, afin d'éviter toute concentration trop importante des contraintes mécaniques. Ce plastifiant est par exemple un ester acide dérivé du for mal de polyvinyle. These textile reinforcements 7 are deposited lengthwise by embedding them in a composite material consisting of a binder such as for example polyvinyl butyral, modified by a plasticizer intended both to increase the adhesive power of the material and to allow a plastic modification. of the material, in order to avoid any excessive concentration of mechanical stresses. This plasticizer is for example an acid ester derived from the polyvinyl form.
La couche de renforts 7 est protégée contre l'abrasion par un guipage ou rubanage 9 simple ou double obtenu par extrusion et réalisé soit de préférence en une matière textile telle que par exemple en soie soit en une matière plastique telle que par exemple en polypropylène ou en polyester. Le guipage est lui-même imprégné d'un liant de même nature que celui utilisé pour le matériau composite, c'est-à-dire du butyral de polyvinyle dans l'exemple choisi. The reinforcing layer 7 is protected against abrasion by a single or double covering or tape 9 obtained by extrusion and produced either preferably from a textile material such as for example silk or from a plastic material such as for example polypropylene or polyester. The covering is itself impregnated with a binder of the same kind as that used for the composite material, that is to say polyvinyl butyral in the example chosen.
On a représenté sur la figure 2 une variante du câble optique décrit précédemment, et on a repris les mêmes références que celles sur la figure 1 pour les mêmes éléments qui remplissent les mêmes fonctions en vue des mêmes résultats. FIG. 2 shows a variant of the optical cable described above, and the same references have been used as those in FIG. 1 for the same elements which fulfill the same functions for the same results.
Sur la figure 2, cette variante consiste à disposer de tube protecteur 4 en l'appliquant sur le revêtement 3 de la fibre optique, donc à enrober ce revêtement sans espace libre, de sorte que la fibre revêtue se trouve serrée à l'intérieur du tube. La structure du câble selon cette variante est donc du type à "fibre serrée". In FIG. 2, this variant consists in having protective tube 4 by applying it to the coating 3 of the optical fiber, therefore in coating this coating without free space, so that the coated fiber is clamped inside the tube. The structure of the cable according to this variant is therefore of the "tight fiber" type.
Afin de servir de moyen de guidage pour un engin volant, le câble optique selon l'invention tel que représenté sur les figures 1 et 2 est enroulé à spires jointives sur une bobine, de diamètre par exemple égal à 10 cm, destinée à être embarquée dans l'engin. Ce type de bobinage à spires jointives, qui permet d'obtenir un maximum de; longueur de fil dans un volume donné, est accompagné d'un dépôt par pulvérisation d'un brouillard de liant, tel que par exemple du butyral de polyvinyle, fortement chargé en solvant alcoolique, du type par exemple éthanol, isopropanol ou butanol.Ce brouillard de liant fortement chargé permet d'une part de maintenir de façon uniforme et non excessive les spires les unes à côté des autres, assurant ainsi un déroulement du câble spire après spire sans formation de boucle e d'autre part d'éliminer les microcourbures excessives dues a une mauvaise répartition des éléments de renfort autour du tube protecteur. In order to serve as a guide means for a flying vehicle, the optical cable according to the invention as shown in FIGS. 1 and 2 is wound in contiguous turns on a coil, of diameter for example equal to 10 cm, intended to be carried in the craft. This type of winding with contiguous turns, which makes it possible to obtain a maximum of; length of wire in a given volume, is accompanied by spray deposition of a binder mist, such as for example polyvinyl butyral, highly charged with alcoholic solvent, of the type for example ethanol, isopropanol or butanol. of strongly loaded binder allows on the one hand to maintain in a uniform and non-excessive way the turns one next to the other, thus ensuring an unwinding of the cable turn after turn without forming a loop e on the other hand to eliminate excessive micro-bends due to poor distribution of the reinforcing elements around the protective tube.
On notera que le guipage exterieur du câble permet de protéger celui-ci également contre les efforts d'arrachement lors du dév@dage du câble, de sorte que la transmission optique des signaux de guidage de l'engin ne s'en trouve par affectée. It will be noted that the external covering of the cable makes it possible to protect the latter also against tearing forces during the unwinding of the cable, so that the optical transmission of the guidance signals of the machine is not affected by it. .
On a done réalisé se@on l'invention un câble optique parfaitement apte à transmettre des signaux optiques de guidage d'un engin volant sur plusieurs kilomètres. We have therefore realized according to the invention an optical cable perfectly capable of transmitting optical signals for guiding a vehicle flying over several kilometers.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et comprend tous les équivalents
techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si cellesci sont effectuées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and shown and includes all the equivalents
techniques of the means described as well as their combinations if these are carried out according to the spirit of the invention and implemented in the context of the claims which follow.
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