JP5208759B2 - 光ファイバが埋設された複合構造体と、その修理方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造監視用の光ファイバが埋設された複合構造体に係り、具体的に云えば、航空機の複合構造体、および、その修理方法に関するものである。

主構造部における新複合材料の徹底した導入は、新世代航空機の設計および製造における最優先事項の一つである構造最適化（重量軽減および機械的特性の改善に基づく）の基本プロセスになっている。損傷許容基準に従って設計した構造体における負荷経路の破損を予測できる効果的構造監視システムの導入は、その設計を最適化し、したがって、その重量軽減を可能にするだろう。

光ファイバセンサは、熱機械的変形を測定するため、および、受動的構造監視システムで単独に使用する場合、および、能動的監視システムを形成するその他の装置と組合わせて使用する場合の損傷を検出するために、効果的に使うことができる。光ファイバセンサの主な利点の一つは、それらが複合構造体内に密に一体的に埋設される能力である。

しかし、この一体化の欠点の一つは、一旦埋設された後の光ファイバラインの修理が難しいことである。光ファイバは、寸法が極端に小さく、また、通常複合材の修理で用いられる工具で取扱う際に脆く、したがって、一旦埋設された光ファイバにアクセスできる可能性はごく僅かである。これは、構造上の安定および保守基準が、複合構造体に一体化されたセンサのネットワークの正しい作動に縛られる時、必要な修理可能性要件と両立しない。

本発明の目的は、この欠点を解決することである。

本発明の第１の観点によれば、以下の複合構造体が提供される。
少なくとも部分的に複合構造体内に埋設された構造監視用光ファイバを含む、複数層で形成された複合構造体において、
前記光ファイバの修理の必要が生じ易い埋設部分領域に管状保護カバーを有する複合構造体。

本発明の第２の観点によれば、以下の複合構造体に埋設された光ファイバの修理方法が提供される。
修理を要する光ファイバ領域を特定するステップ、
修理を要する光ファイバ領域に到達するまで複数の材料層の一部を除去するステップ、
複合構造体から、修理を要する光ファイバ領域を取り出すステップ、
保護カバーを除去するステップ、
光ファイバを修理するステップ、
必要に応じて、修理した光ファイバ用の新しい保護カバーを設けるステップ、
修理した光ファイバ領域を複合構造体内に再配置するステップ、および、
前記除去した材料層部分を戻すステップを含む複合構造体に埋設された光ファイバの修理方法。

本発明のその他の特徴および利点は、添付した図面に示す実施例に関する以下の詳細説明から理解されるだろう。

図１は、センサ・ネットワークの一部であるか、または、データ伝送素子で有り得る、光ファイバ２５が内部に埋設されている、当該技術分野で公知の複合構造体１１を示し、該複合構造体は複数の層１３、１５、１７、１９、２１、２３から成る。何らかの理由で、修理のため、または、或る種の保守作業のために、前記光ファイバ２５にアクセスする必要がある場合、前記ファイバが埋設された層１７、１９に達するまで、補強層１３、１５を局部的に除去することから成る複合修理技術によって、光ファイバへのアクセスが可能である。しかしながら、光ファイバ２５は、極めて脆い部材であり、図２に示すように、層１３、１５、１７を局部的に除去する作業が光ファイバを損傷させることがあり、したがって、光ファイバ２５を引出すために、この技術で知られる方法によって、損傷させることなく光ファイバにアクセスすることは非常に複雑で、費用がかかる。

本発明によれば、複合構造体１１は管状保護カバー２７を含み、図３以下に示すように、管状保護カバー２７は、光ファイバ２５を修理するために、光ファイバ２５を損傷させることなく該光ファイバ２５に達することを可能にする。

光ファイバ２５が存在し続ける可能性は、コア３１、クラッド３２およびバッファ被覆３３によって形成された光ファイバ２５を保護するカバー２７を局部的に用いることによって非常に増大する。

保護カバー２７は、該保護カバー２７と光ファイバ２５の間に中間領域２９が存在するようなサイズになされており、該中間領域２９は、複合構造体の製造過程の間、空所のままにしておくことができ、その後、マトリックス樹脂で充填するか、または、管内に樹脂が入らないようにシリコン等の充填剤で閉じることができる。

保護カバー２７は、その内部にある光ファイバを損傷させることなくそれに到達することを可能にする靱性を有する任意材料で作ることができる。

保護カバー２７は、更に非破壊検査技術（Ｘ線、超音波検査または単純に金属検出器）によって、複合構造体１１内のファイバ２５の検出を容易にする二次機能を有することができる。

図３〜図９は、順次、本発明の第１実施例による複合構造体１１に埋設された光ファイバ２５を修理する方法を含む作業ステップを示す。

修理が必要な光ファイバ２５の領域を特定し、かつ、除去の必要がある層１３、１５、１７を局所的に除去した後、保護カバー２７に到達すると、それを複合構造体１１から取り出して、該カバー２７を部分的にまたは完全に取り除いて（図５、図６参照）、ファイバ２５の修理のために、または、予め分離した端部４１、４３の結合部４５による再結合によって（図７参照）、必要な保守作業を行うために、光ファイバ２５に到達することを可能にする。この後、光ファイバ２５を複合構造体１１内部のその位置に再配置し、層１３、１５、１７の除去した部分を戻す（図８参照）。修理された光ファイバ２５には、任意に新しい保護カバー２７を設けることができる（図９参照）。

本発明の第２実施例における修理方法は、埋設された光ファイバ２５の一端部５１を外部光ファイバ５５の一端部５３に結合して光ファイバ２５の修理を行い、もって光信号を元の経路の代替経路を通して再伝達させることを除いて、同様である。

前記好適実施例において、特許請求の範囲によって定義された範囲に含まれるあらゆる変形が可能である。

６層から成り、かつ、補強ファイバに対して長手方向に二つの中央層の間に光ファイバが埋設されている既知の複合構造体の模式的透視図および該複合構造体の領域Ａの断面図。 従来の複合構造体修理技術を用いて、埋設光ファイバ（作業中に損傷している）に到達するまで、研磨によって３層の一部が取り除かれた、図１の複合構造体の断面図。 複合構造体を形成する６層の二つの中央層の間に埋設された光ファイバが局部保護カバーを有する本発明の第１実施例による複合構造体の断面図。 図３における部分Ｂの正面断面図および横断面図。 光ファイバに到達し、かつ、光ファイバを修理できるように、保護カバーを切断した後の図３と同様な図。 適当な保守作業の後に光ファイバの端部を接合することによって光ファイバラインを再結合するために保護カバーを除去した後の図５と同様な図。 融着接続または別の標準的方法によって、光ファイバの端部を結合した後の図６と同様な図。 光ファイバを修理し、構造体を復元した図７と同様な図。 光ファイバが保護カバーの内部にある図８と同様な図。 本発明の第２実施例であり、埋設された光ファイバが外部光ファイバラインによって修理される図９に類似する図。 融着接続または別の標準的方法によって、埋設された光ファイバの端部を外部光ファイバラインの端部と結合した後の図１０と同様な図。 光ファイバを修理し、複合構造体を復元した図１１と同様な図。 埋設された光ファイバが保護カバー内にある図１２と同様な図。

Claims (8)

1. 構造監視用の光ファイバ（２５）を含む複数層（１３、１５、１７、１９、２１、２３）で形成された複合構造体（１１）であって、前記複合構造体（１１）の内部に少なくとも部分的に前記光ファイバ（２５）が埋設されている前記複合構造体（１１）において、
   光ファイバの修理の必要が生じ易い埋設部分領域で、前記光ファイバ（２５）が保護カバー（２７）を伴なっており、前記保護カバーが前記複合構造体内に密に一体化されていることを特徴とする複合構造体。
2. 前記保護カバー（２７）が、その内側に位置する前記光ファイバ（２５）を損傷させることなく該光ファイバ（２５）に到達することを許容する靱性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載された複合構造体（１１）。
3. 前記保護カバー（２７）と前記光ファイバ（２５）の間の空間（２９）を、充填材料が占めていることを特徴とする請求項２に記載された複合構造体（１１）。
4. 前記保護カバー（２７）と前記光ファイバ（２５）の間の空間（２９）を、前記複合構造体（１１）のマトリックス樹脂が占めていることを特徴とする請求項２に記載された複合構造体（１１）。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載された複合構造体（１１）に埋設された光ファイバ（２５）を修理する方法において、
   ａ）修理を要する前記光ファイバ（２５）の領域を特定するステップ；
   ｂ）修理を要する前記光ファイバ（２５）の領域に到達するまで複数の材料層（１３、１５、１７）の一部を除去するステップ；
   ｃ）前記複合構造体（１１）から、修理を要する前記光ファイバ（２５）の領域を引出すステップ；
   ｄ）前記保護カバー（２７）を除去するステップ；
   ｅ）前記光ファイバ（２５）を修理するステップ；
   ｆ）修理した前記光ファイバ（２５）の領域を前記複合構造体内に再配置するステップ；および
   ｇ）ステップｂ）で除去した材料層（１３、１５、１７）の部分を元に戻すステップを含むことを特徴とする光ファイバの修理方法。
6. 請求項５に記載された複合構造体（１１）に埋設された光ファイバ（２５）を修理する方法において、
   ステップｅ）が、修理された前記光ファイバ（２５）の領域用に新しい保護カバー（２７）を設ける追加のステップを含むことを特徴とする光ファイバの修理方法。
7. 請求項６に記載された複合構造体（１１）に埋設された光ファイバ（２５）を修理する方法において、
   修理された前記光ファイバ領域が、前記複合構造体に埋設された光ファイバ（２５）の端（４１、４３）を結合することを特徴とする光ファイバの修理方法。
8. 請求項６に記載された複合構造体（１１）に埋設された光ファイバ（２５）を修理する方法において、
   修理された前記光ファイバ領域が、前記複合構造体（１１）に埋設された前記光ファイバ（２５）の一端（５１）を、前記複合構造体（１１）の外部に位置する光ファイバ（５５）の一端（５３）に結合することを特徴とする光ファイバの修理方法。

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