JPH0618723A - 空気制動された直線光ファイバディスペンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ミサイル等のキャニスタ40から繰
出されるときの光ファイバの螺旋運動を制動することを
目的とする。 【構成】 巻回された光ファイバを有するテーパを有す
る円筒形巻枠40と、巻枠40を囲み、光ファイバ繰出し開
口50を有するキャニスタハウジングと、キャニスタの外
部のガス源42から内部に延在し、円周の繰出し方向と反
対方向にガス流を導くように方向付けられたキャニスタ
内部にガスダクト出口を有しているガスダクトとを具備
していることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ、特に光フ
ァイバを直線状に繰出すキャニスタシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバはガラスファイバを通って伝
送された光が全反射されるように処理されたガラスファ
イバの束である。たとえ光ファイバが数百または数千メ
ータの長さであるとしても、光ファイバに導かれた入射
光の大きい比率の強度が光ファイバの他端部において受
信される。光ファイバは通信において明るい将来を約束
されている。なぜなら、高密度の情報を光ファイバに沿
って伝送されることができ、信号の品質が金属ワイヤに
よって伝送された電気信号よりも種々の型式の外部的妨
害を受けないからである。さらに、ガラスファイバは軽
量であり、二酸化ケイ素のような地球上に非常に多量に
存在する物質から構成されている。

【０００３】ガラス光ファイバは典型的に一方が他方の
内側にある２つの異なる光屈折率のガラスのプレフォー
ムを処理し、プレフォームをファイバに処理することに
よって製造される。光ファイバはかき傷その他の損傷か
らガラスを保護するためにバッファと呼ばれるポリマー
層によって被覆される。寸法の１例として、典型的な形
態において、ガラス光ファイバの直径は約１２５マイク
ロメータであり、光ファイバプラスポリマーバッファの
直径は約２５０マイクロメータ（約０．０１０インチ）
である。

【０００４】そのような非常に微細な光ファイバに対し
て、機械的な強度および、または光伝送特性を減少する
可能性のある損傷を与えないための光ファイバの処理は
重要であると考えられる。１つの方法において、光ファ
イバは円筒形またはテーパを有する円筒形巻枠（たとえ
テーパの角度がゼロであってもここでは「テーパを有す
る」巻枠と集合的に呼ばれる）に単一の巻回方向に巻回
され、多くの巻回は互いに隣接される。１つの層が完成
された後、光ファイバの別の層は第１の層の上部に連続
的に位置される。弱い接着力の接着剤は典型的に光ファ
イバの層を適所に保持するために光ファイバの層に供給
される。巻枠および光ファイバの巻回層の最終構造体は
キャニスタと呼ばれ、巻回された光ファイバの塊はファ
イバパックと呼ばれる。光ファイバが後に使用されると
き、ファイバはシリンダの軸とほぼ平行な方向にキャニ
スタから繰出される。

【０００５】光ファイバがキャニスタから繰出されると
き、螺旋パターンが伴う。なぜなら光ファイバは巻枠か
ら連続的に巻き戻されるからである。いくつかの場合に
おいて、光ファイバの繰出しの螺旋成分は望ましくな
い。例えば、光ファイバは巻枠から数センチメータ離れ
て位置された小さい直径のキャニスタ壁の管または開口
を通って繰出されるならば、螺旋運動は光ファイバが管
の出口に接触してすれて光ファイバに損傷を与える可能
性がある。別の実施例において、螺旋パターンは探知レ
ーダに対する反射信号を増加する可能性があり、それは
光ファイバが飛行中のミサイルから繰出されるならば望
ましくないことである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、光ファイ
バが巻枠の軸にほぼ平行な方向に巻枠から繰出されると
きの光ファイバの螺旋運動を制動する技術が必要であ
る。この方法は種々の条件において光ファイバの長い蓄
積寿命のような光ファイバの蓄積および使用の他の概念
と適応されなければならない。さらに、制動は繰出しの
速度にしたがって変化することが望ましいので、繰出し
速度が増加すると良好に制動することができる。本発明
はこの必要性を満足させ、さらにそれに関連する利点を
提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、巻枠に隣接す
る光ファイバの運動の螺旋成分が急速に制動されるよう
に巻枠から光ファイバを直線状に繰出す光ファイバキャ
ニスタおよびそれに関連する構造を提供する。したがっ
て、光ファイバは巻枠およびキャニスタ付近からでさえ
直線状に繰出される。結果的に、光ファイバは巻枠に接
近して配置された小さい開口または管を通って繰出され
ることができる。螺旋パターンによる探知レーダに対す
る反射信号もまた減少される。本発明の方法がミサイル
内のキャニスタによって使用されるとき、制動力はミサ
イルの速度の増加と共に増加する。

【０００８】本発明によると、光ファイバキャニスタは
巻回された光ファイバを有するテーパを有する円筒形巻
枠を具備し、光ファイバは予め選択された円周の繰出し
方向成分によって繰出すように巻回される。キャニスタ
ハウジングは巻枠を包囲し、光ファイバ繰出し開口を有
する。空気ダクトはキャニスタの外側から内側に延在
し、予め選択された円周の繰出し方向成分と反対方向に
空気流を導くように方向付けられた空気出口をキャニス
タ内に設ける。

【０００９】別の概念において、光ファイバキャニスタ
は円周の巻回方向に巻回された光ファイバを有するテー
パを有する円筒形巻枠と、その円周の巻回方向において
巻枠の表面にわたって空気流を導くように方向付けられ
た空気出口を有する空気ダクトとを具備する。この実施
態様において、光ファイバは円周の巻回方向と反対方向
の運動の円周または螺旋成分を有して繰出されるので、
ダクトからの空気流は円周の繰出し方向と反対方向であ
る。

【００１０】空気流は光ファイバが繰出されるときファ
イバの運動エネルギの円周方向成分を減少するために使
用される。光ファイバの運動エネルギの円周方向成分の
減少は螺旋パターンを巻枠の軸のほうに内側に押し潰
し、光ファイバの直線繰出しを助ける。換言すれば、空
気流は制動しないときよりも螺旋を小さい直径にする。
螺旋直径の減少はダクトまたは開口を通る光ファイバの
繰出しを容易にし、さらに螺旋自体によって生成された
レーダに対する反射信号を減少させる。

【００１１】本発明は光ファイバディスペンサの技術を
進歩させる。本発明の方法によって光ファイバは巻枠に
接近して配置された小さい開口またはダクトを通って導
かることができる。

【００１２】

【実施例】本発明は光ファイバを通って送られた信号に
よって誘導されるミサイルにおいて用いる。そのような
ミサイル20が図１に示されている。ミサイル20は空気力
学的外皮22および制御翼24を有する。光ファイバキャニ
スタ26はミサイル内に設置されている。光ファイバ28は
キャニスタ26から繰出され、ミサイル20の後方からミサ
イル制御装置が位置される制御ステーション（図示せ
ず）に延在する。

【００１３】光ファイバ28はキャニスタ26内において円
筒形でありわずかだけテーパを有する巻枠30に巻回され
ている。光ファイバ28は巻枠30の円筒軸に沿って巻枠30
およびキャニスタ26から繰出される。光ファイバ28は巻
枠30に円周方向に巻回されるので、「剥離点」と呼ばれ
る光ファイバ28が巻枠30を離れる点は巻枠30の周辺を巻
回方向と反対方向に運動する。したがって、光ファイバ
28は繰出し中に螺旋通路32を描く。光ファイバ28が巻枠
の中心の空洞を通過される場合でさえ、以下詳細に説明
するように、光ファイバ28の通路は螺旋通路32を描くよ
うに外方向に膨らむ。

【００１４】螺旋通路32または膨らみは幾つかの理由で
望ましくない。それはミサイルの隠密（ステルス）性を
減少することによってレーダに対する反射信号を増加す
る。螺旋通路はキャニスタ26がミサイル20の機尾の内部
に取付けられて、螺旋通路32はミサイル20の本体の外側
に形成することを必要とする。したがって、図１の方法
は機尾に取付けられた軸上発射装置または飛行モータを
有するミサイルに使用することはできない。それはまた
光ファイバ28がミサイルを離れる前にキャニスタから遠
く離れた位置の小さい開口または管を通って伝送される
ことを阻止する。本発明は光ファイバが繰出されるとき
拡大した直径の螺旋通路32が後続する光ファイバ28の傾
向を減少させる。

【００１５】図２および図３は本発明の好ましい形態を
示す。光ファイバキャニスタ40は円筒形またはテーパを
有する円筒形のいずれかの形態をとる巻枠42を含み、テ
ーパは約５度よりも小さい。便査上、用語「テーパを有
する円筒形」はここでは典型的に約５度よりも少ない小
さいテーパ角度を有する円筒形またはテーパを有する円
筒形巻枠を含むために使用される。複数の光ファイバ28
の層はファイバパック43の形態をとって巻枠42に巻回さ
れる。光ファイバ28は単一の巻回方向において巻枠42に
巻回され、円周の繰出し方向45に巻き戻される。

【００１６】巻枠42はテーパを有する円筒形シェル44と
して形成され、シェル44の中心に支持された形作られた
挿入体46を有する。挿入体46は巻枠42の前端部分48にお
いて大きい直径を有し、巻枠42の後端部分52において出
口50を限定する小さい直径を有するように形成される。
挿入体46の内壁54は光ファイバ28を出口50に向けて誘導
する。

【００１７】中央ハウジング56は挿入体46によって充填
されていないシェル44内の残りのスペースの１部分を充
填するように円筒形シェル44内に取付けられる。挿入体
46およびハウジング56は繰出しギャップ58を残すように
寸法が定められ、そこを通る光ファイバ28は挿入体46の
内壁54とハウジング56の間を通って出口50に繰出され
る。

【００１８】図２および図３に示された巻枠42は中心供
給巻枠であり、光ファイバは繰出し中に巻枠の内部を通
過する。これはミサイル内のスペースを節約するコンパ
クトな設計をもたらす。しかしながら、本発明はまた外
部供給巻枠にも適用でき、この場合には光ファイバは繰
出し中に巻枠の内部を通過しない。そのような巻枠は光
ファイバの通路を制御するために巻枠と軸方向に整列さ
れる挿入体および中央ハウジングまたは類似の構造の配
置の必要によりミサイル内に多くのスペースを必要とす
るが、幾つかの応用には有用である。

【００１９】空気ダクト60は中央ハウジング56内に位置
されている。図示の好ましい形態において、複数の空気
ダクト60が設けられている。各空気ダクト60はガス源62
から加圧された空気流または他のガス流を供給される。
図２および図３の実施例において、ガス源62はミサイル
20の本体内に取付けられたガス発生器64と、中央ハウジ
ング56に導かれる加圧ライン66と、ダクト60に接続する
ガス室68とを含む。ガス源はまた図４および図５の実施
例と関連して以下説明されるように空気をミサイルの外
部からキャニスタに導通する空気ダクトであってもよ
い。

【００２０】ガス源62からの加圧ガスは各ダクト60から
好ましくは複数の空気出口70を通って導かれる。空気出
口70はダクト60からの空気流が繰出し方向45と反対方向
に繰出しギャップ58に入るように曲げられる。空気出口
70からの空気流は中央ハウジング56の表面とほぼ接線方
向、すなわち巻枠42およびキャニスタ40の円周方向に導
かれる。空気出口70からの空気流は光ファイバ28の運動
エネルギの円周方向成分を減少するように作用するの
で、円周速度を減少し、出口50の通過を容易にする。
（この方法は以下説明されるように出口管と関連して用
いられることができる。）

【００２１】別の実施例が図４および図５に示されてい
る。この実施例において、キャニスタ80はミサイル20の
空気力学的外皮22の内側に取付けられている。キャニス
タ80は巻回されたファイバパック84を備えた中空巻枠82
を有する。光ファイバ28は引出し中にファイバパック84
から繰出され、巻枠82の中空内部分86を通って導かれ、
中空内部86の端部における出口管88を通過する。この場
合、キャニスタ80は飛行する方向に対して横に取付けら
れ、出口管88は直角の屈曲部を有し、９０度光ファイバ
の方向を曲げるので、光ファイバはミサイルの飛行のと
きに後方から繰出される。

【００２２】空気ダクト90はキャニスタ80の外部から、
好ましくはミサイル20の外皮22の外側からキャニスタ80
の内部に延在する。空気ダクト90はキャニスタ80の外壁
を通って一連の空気出口92で終端する。空気ダクト90は
円周の繰出し方向94（光ファイバが巻枠82に巻回される
方向と反対方向）と反対方向に、好ましくは最大の有効
性に対して巻枠82の円周方向とほぼ接線方向に空気流を
導くように配置される。空気流は光ファイバの運動エネ
ルギの円周方向成分を減少するので、円周方向の速度お
よび大きい直径の螺旋を形成する傾向を減少する。繰出
し螺旋が存在しなければ、光ファイバ28は巻枠82の中空
内部86を通って９０度曲げられるように出口管88を通っ
てスムーズに繰出されることができる。空気ダクト90す
なわち空気出口92を通過する空気の速度は空気中を通る
ミサイル20の運動の速度に依存する。出口ダクト96はキ
ャニスタ80から離れるように空気を送る。

【００２３】図４および図５の実施例に関する１つの潜
在的問題はダクト70からの空気流が光ファイバを巻枠82
の表面に強制的に押し付けることである。結果的に繰出
し力が増加され、それは光ファイバの破損の危険性が増
加するので一般的に不所望な結果である。このために、
通常巻枠82の外部表面への空気流は空気ダクトの寸法を
制限することによって繰出し力が許容できない程度まで
増加されないように十分に低い容積に制限される。それ
自体で使用することによって、図２および図３の実施例
は一般に図４および図５の実施例より好ましい。さら
に、場合によっては、２つの方法を組合わせることが望
ましいので、キャニスタは図２および図３の実施例のよ
うに挿入された中央ハウジング制動構造、並びに図４お
よび図５の実施例のような小さい外部表面制動構造を有
する。

【００２４】したがって、キャニスタ40またはキャニス
タ80の内部に供給された過大な空気またはその他のガス
はファイバの繰出し中に光ファイバの円周方向運動エネ
ルギを減少する。付加的に、過剰の空気は光ファイバと
光ファイバが伝送される出口開口または管の壁の間の入
射角および任意の摩擦の大きさを減少するように空気軸
受の特徴において潤滑剤として作用する。

【００２５】図６は本発明の光ファイバ繰出しシステム
の１つの応用を示す。キャニスタ40（または80）はミサ
イル20の本体に横方向に取付けられる。この場合、空気
ダクト90は図４および図５の実施例に関して説明された
ようにキャニスタ40の内部からミサイル20の外部に延在
する。（その代りに、図２および図３の実施例に関して
記載されたように内部ガス源が使用されることができ
る。）光ファイバ28は長い出口管100 を通ってキャニス
タ40から繰出され、出口管100 の内部直径は典型的に光
ファイバ28の直径の少なくとも約３倍である。出口管10
0 は制御翼24を通ってその後縁部分に通じ、その位置に
おいて光ファイバは外部の空気流に入る。ミサイル20の
本体から横に離れた解放点に光ファイバを導くことはミ
サイル20のロケットモータをミサイルの機尾に配置し、
さらにエンジンの排出流から光ファイバの損傷を避ける
ことを可能にする。光ファイバをそのような横方向に導
くことができなければ、ロケットモータはミサイルの両
側に配置される。光ファイバが出口管を通過する能力は
ここに開示されているように繰出し速度に対する螺旋成
分の制動を必要とする。

【００２６】本発明の方法は、多くのミサイル適用に対
して重要な利点である光ファイバの速度に対する螺旋成
分がほとんどなく光ファイバをキャニスタから繰出すこ
とを可能にする。本発明の特別の実施例が例示の目的に
対して詳細に説明されたが、種々の変更は本発明の技術
的範囲から逸脱することなく為される。したがって、本
発明は添付特許請求の範囲によってのみ制限される。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバキャニスタを内蔵するミサイルの外
皮の１部分を除いた斜視図。

【図２】本発明の光ファイバキャニスタの側断面図。

【図３】図２のキャニスタの線３−３に沿った断面図。

【図４】本発明の別の実施例の光ファイバキャニスタの
側断面図。

【図５】図４のキャニスタの線５−５に沿った断面図。

【図６】本発明の光ファイバキャニスタを内蔵するミサ
イルを除いては図１と類似した斜視図。

【符号の説明】

20…ミサイル、22…空気力学的外皮、26…キャニスタ、
28…光ファイバ、30…巻枠、56…ハウジング、58…繰出
しギャップ、60…空気ダクト、62…ガス源、70…ガス出
口。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め選択された円周の繰出し方向成分を
   有して繰出されるように巻回された光ファイバを有する
   テーパを有する円筒形巻枠と、 巻枠を包囲し、光ファイバ繰出し開口を有するキャニス
   タハウジングと、 キャニスタの外部から内部に延在し、予め選択された円
   周の繰出し方向成分と反対方向にガス流を導くように方
   向付けられたキャニスタ内部にガスダクト出口を有して
   いるガスダクトとを具備していることを特徴とする光フ
   ァイバキャニスタ。
2. 【請求項２】 円筒形巻枠のテーパの角度は０乃至約５
   度である請求項１記載のキャニスタ。
3. 【請求項３】 光ファイバが繰出し中に通過し、キャニ
   スタハウジングの光ファイバ繰出し開口から延在する出
   口管をさらに具備している請求項１記載のキャニスタ。
4. 【請求項４】 ガスダクト出口は巻枠の円周方向におい
   て巻枠の表面上を空気流を導く請求項１記載のキャニス
   タ。
5. 【請求項５】 ガス流をガスダクトに供給するガス源を
   さらに具備している請求項１記載のキャニスタ。
6. 【請求項６】 ガス源はガス発生器である請求項５記載
   のキャニスタ。
7. 【請求項７】 予め選択された円周の繰出し方向成分を
   有して繰出されるように巻回された光ファイバを有する
   テーパを有する円筒形巻枠と、 巻枠を包囲し、光ファイバ繰出し開口を有するキャニス
   タハウジングと、 運動の円周の方向成分を有する螺旋パターンを伴う光フ
   ァイバを繰出しギャップを通して誘導する手段と、 キャニスタの外部から内部に延在し、繰出しギャップ中
   において光ファイバの運動の円周方向成分と反対方向に
   空気流を繰出しギャップに導く空気出口を有する空気ダ
   クトとを具備していることを特徴とする光ファイバキャ
   ニスタ。
8. 【請求項８】 空気力学的外皮と、 空気力学的外皮の内側に取付けられた光ファイバキャニ
   スタとを具備し、 このキャニスタは、 予め選択された円周の繰出し方向成分を有して繰出され
   るように巻回された光ファイバを有するテーパを有する
   円筒形巻枠と、 巻枠を包囲し、光ファイバ繰出し開口を有するキャニス
   タハウジングと、 キャニスタの外部から内部に延在し、予め選択された円
   周の繰出し方向と反対方向に空気流を導くように方向付
   けられたキャニスタ内部に空気出口を有している空気ダ
   クトとを含んでいることを特徴とするミサイル。
9. 【請求項９】 空気ダクトは空気力学的外皮の外側から
   キャニスタ内に延在している請求項８記載のミサイル。
10. 【請求項１０】 ガス流を空気ダクトに供給するガス源
    をさらに具備している請求項８記載のミサイル。