RU179119U1 - Устройство выхода волоконно-оптического датчика из композита - Google Patents
Устройство выхода волоконно-оптического датчика из композита Download PDFInfo
- Publication number
- RU179119U1 RU179119U1 RU2017132193U RU2017132193U RU179119U1 RU 179119 U1 RU179119 U1 RU 179119U1 RU 2017132193 U RU2017132193 U RU 2017132193U RU 2017132193 U RU2017132193 U RU 2017132193U RU 179119 U1 RU179119 U1 RU 179119U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cambric
- output device
- water
- water output
- polymer composite
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 8
- 239000004035 construction material Substances 0.000 claims description 7
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 238000009755 vacuum infusion Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к волоконно-оптическим датчикам деформации и/или акустической эмиссии. Устройство выхода волоконно-оптического датчика (ВОД) из композита реализовано таким образом, что вывод ВОД осуществляется через поверхность под углом не более 20° к поверхности полимерного композиционного материала (ПКМ) конструкции, причем для защиты от механического повреждения вывода в зоне выхода из материала конструкции используется гибкая защитная трубка-кембрик диаметром не более 300 мкм, при этом, что сам кембрик не интегрируется в структуру материала конструкции, а защищает выводы ВОД вне материала конструкции, не заходя в материал. Технический результат – повышение прочностных характеристик материала конструкции. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области волоконно-оптических устройств выхода и коммутации волоконно-оптических датчиков (ВОД) деформации и/или ВОД акустической эмиссии при создании сетей первичных преобразователей ВОД и может быть использована при создании систем раннего обнаружения повреждения критических элементов конструкций перспективной авиационной техники и других объектов из полимерных композиционных материалов, в которые встроены ВОД деформации и и/или акустической эмиссии.
Известно устройство выхода ВОД из композита внутри конструкции из композиционного материала с возможностью соединения оптических волокон методом оптической сварки. Для выхода ВОД из композита в конструкции из композиционного материала предлагается установить систему колодцев, через которые осуществляется вывод и сварка оптических волокон и их защита монослоями композиционного материала. Основным достоинством способа является надежность и качество оптического соединения (патент США №7542632).
Недостатком данного устройства выхода ВОД из композита является существенное снижение свойств конструкции из-за нарушения непрерывности структуры армирующих волокон композиционного материала в зоне колодцев, что приводит к возникновению концентратора напряжений и возможному разрушению конструкции в зоне вывода.
Известно интегрированное в композитную конструкцию устройство выхода ВОД, реализованное в виде двух частей, одна из которых - съемная, содержит центрирующую трубку и расположенные в ней трубки - втулки, выполненные из электрически непроводящего керамического материала, в которые вставлено оптическое волокно без защитной оболочки. Центрирующая трубка вставлена в свою очередь в защитную трубку (патент США №6547448).
Недостатком данного устройства является существенно большой диаметр центрирующей трубки (2,54 мм), по сравнению с толщиной монослоя полимерного композиционного материала (0,1-0,2) мм, существенно снижает прочностные характеристики конструкции за счет возникновения неоднородности и, как следствие, концентратора механических напряжений, что в конечном итоге может привести к разрушению конструкции в локальной зоне места вывода оптического волокна.
Наиболее близким по технической сущности, назначению и принятым за прототип является устройство выхода ВОД из композитной конструкции, с применением гибкой трубки для предотвращения от излома оптического волокна. Часть гибкой трубки при этом интегрирована в конструкцию из полимерного композиционного материала, а часть - вне конструкции, трубка предохраняет проходящее через нее оптическое волокно от механических повреждений, обусловленных критическими радиусами перегиба (патент США №6840683).
Недостатком данного устройства вывода ВОД из конструкции является достаточно большой диаметр защитной гибкой трубки - более 2,5 мм, что составляет величину минимум в 10 раз большую толщины монослоя композита, что снижает прочностные характеристики материала конструкции, приводит к возникновению концентратора механических напряжений и, как следствие, к возможному разрушению конструкции в зоне вывода волоконного световода.
Отсутствуют механизмы закрепления выводов ВОД при подготовке к формованию изделия из полимерных композиционных материалов.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства выхода ВОД из композитной конструкции, являющегося составным элементом-коммутатором при создании систем раннего обнаружения повреждения критических элементов конструкций перспективной авиационной техники, позволяющего осуществлять оптический контакт для передачи данных от волоконно-оптических датчиков деформации и акустической эмиссии, интегрированных в конструкцию из полимерного композиционного материала, предназначенного для использования в системах встроенного контроля текущего напряженно-деформированного и технического состояния, а также ресурса авиационных конструкций и других объектов из полимерных композиционных материалов. При этом устройство вывода ВОД должно обеспечивать получение качественной поверхности конструкции, в том числе в зоне вывода ВОД.
Для решения поставленной задачи предложена конструкция и схема выхода через поверхность вывода оптического датчика, интегрированного в конструкцию на стадии ее изготовления.
Вывод ВОД осуществляется под углом не более 20°, для защиты от механического повреждения вывода в зоне выхода из конструкции используется фторопластовая трубка (далее кембрик), диаметром не более 300 мкм. Кембрик не интегрируется в саму конструкцию, а защищает выводы ВОД вне конструкции, не заходя в конструкцию на 2-3 мм.
Защита места вывода и сам кембрик с выводом ВОД фиксируются на поверхности конструкции с помощью ленты стеклопрепрега в случае изготовления конструкции из полимерных композиционных материалов методом автоклавного, прессового и вакуумного формования из препрега, либо стеклоткани, приформовываемой на место выхода датчика в кембрике в случае формования изделия методом вакуумной инфузии.
Качество поверхности изготавливаемой конструкции в зоне выводов волоконных световодов обеспечивается за счет применения специализированной резиновой оснастки-цулаги, препятствующей образованию цилиндрических желобков, образующихся на поверхности детали после формования.
На фигурах 1 и 2 представлено устройство выхода ВОД из композита, где:
1 - полимерный композиционный материал (ПКМ);
2 - оптическое волокно;
3 - кембрик;
4 - зона вывода;
5 - защитный слой препрега (стекловуали);
6 - резиновая цулага;
7 - волоконно-оптический датчик (ВОД);
8 - инъекционная игла;
9 - зона установки датчика;
10 - внешний слой пакета;
11 - поверхность слоя интеграции датчика.
Оптическое волокно 2, содержащее ВОД 7 деформации и/или температуры, и/или акустической эмиссии (АЭ) интегрируется в структуру полимерного композиционного материала 1 на стадии изготовления материала конструкции. В случае изготовления материала конструкции автоклавным, прессовым и вакуумным методом формования из препрега оптическое волокно с акрилатной или полиимидной защитной оболочкой размещается между слоями препрега согласно конструкторской документации на изделие. В случае изготовления материала конструкции методом вакуумной инфузии оптическое волокно с акрилатной или полиимидной защитной оболочкой размещается между слоями наполнителя согласно конструкторской документации на изделие.
Вывод оптического волокна 2 из полимерного композиционного материала 1 осуществляется через поверхность материала конструкции под углом не более 20° к поверхности с использование инъекционных игл 8. При этом волокно вдевается в конец иглы, после чего игла с вставленным оптическим волокном вынимается с обратной стороны.
На вывод оптического волокна 2 надевается фторопластовый кембрик 3, при этом кембрик не заводится в структуру материала конструкции, а располагается на поверхности материала конструкции на расстоянии не более 3 мм от непосредственного места выхода оптического волокна из материала конструкции в зоне вывода 4. Длина кембрика подбирается, исходя из особенностей дальнейшей эксплуатации и/или испытания конструкции, и составляет длину не менее 500 мм.
Зону вывода 4 необходимо защитить защитным слоем препрега 5 шириной не более 2 см в случае изготовления материала конструкции автоклавным, прессовым и вакуумным методом формования или стекловуали шириной не более 2 см в случае изготовления материала конструкции методом вакуумной инфузии.
Для получения качественной поверхности материала конструкции после формования под выводы оптического волокна с кембриками подкладывается специализированная резиновая оснастка-цулага 6.
Вывод оптического волокна 2 в кембрике 3 закрепляется с помощью высокотемпературной клейкой ленты на резиновой оснастке-цулаге, выровняв по линии в направлении выхода из поверхности пакета слоев.
Таким образом, предлагаемое устройство выхода ВОД из композита является технологичным и позволяет предавать данные от волоконно-оптических датчиков деформации и/или температуры, и/или АЭ, интегрированных в конструкцию из полимерного композиционного материала на устройство сбора и обработки данных системы раннего обнаружения повреждения критических элементов конструкций перспективной авиационной техники. Устройство позволяет осуществлять встроенный контроль и определять прочностные и иные характеристики конструкций из полимерных композиционных материалов.
Claims (7)
1. Устройство выхода волоконно-оптического датчика (ВОД) из композита, интегрированного в материал конструкции на стадии изготовления, реализованное таким образом, что часть гибкой трубки при этом интегрирована в конструкцию из полимерного композиционного материала, а часть - вне конструкции, трубка предохраняет проходящее через нее оптическое волокно от механических повреждений, обусловленных критическими радиусами перегиба, отличающееся тем, что кембрик с оптическим волокном не интегрируется в структуру материала.
2. Устройство выхода ВОД по п. 1, отличающееся тем, что вывод ВОД осуществляется через поверхность материала конструкции под углом не более 20° к поверхности конструкции.
3. Устройство выхода ВОД по п. 1, отличающееся тем, что защитный кембрик представляет собой гибкую фторопластовую трубку, выполненную из фторопласта, диаметром не более 300 мкм.
4. Устройство выхода ВОД по п. 1, отличающееся тем, что кембрик не интегрируется непосредственно в структуру материала конструкции, а располагается вне конструкции, не заходя в конструкцию на (2-3) мм.
5. Устройство выхода ВОД по п. 1, отличающееся тем, что кембрик с выводом датчика фиксируются на поверхности конструкции с помощью ленты стеклопрепрега шириной не более 2 мм в случае изготовления материала конструкции из полимерных композиционных материалов методом автоклавного, прессового и вакуумного формования из препрега.
6. Устройство выхода ВОД по п. 1, отличающееся тем, что кембрик с выводом датчика фиксируются на поверхности конструкции с помощью стеклоткани (стекловуали) шириной не более 2 см в случае изготовления материала конструкции из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии.
7. Устройство выхода ВОД по п. 1, отличающееся тем, что применяется специализированная резиновая оснастка-цулага, препятствующая образованию цилиндрических желобков, образующихся на поверхности детали после формования.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132193U RU179119U1 (ru) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Устройство выхода волоконно-оптического датчика из композита |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132193U RU179119U1 (ru) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Устройство выхода волоконно-оптического датчика из композита |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU179119U1 true RU179119U1 (ru) | 2018-04-26 |
Family
ID=62043849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017132193U RU179119U1 (ru) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Устройство выхода волоконно-оптического датчика из композита |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU179119U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5979046A (en) * | 1995-06-07 | 1999-11-09 | Mcdonnell Douglas Corporation | Composite structure having an externally accessible electrical device embedded therein and a related fabrication method |
| US20070122099A1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-05-31 | Airbus Espana, S.L. | Composite structure with optical fiber embedded in one of its surface layers and a process for its connection and repair |
| US20100233424A1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | The Boeing Company | Composite structures employing quasi-isotropic laminates |
| RU2511365C2 (ru) * | 2008-08-29 | 2014-04-10 | Сётэнтид Джипсум, Инк. | Композитный строительный картон с пластиковым покрытием и способ его изготовления |
-
2017
- 2017-09-14 RU RU2017132193U patent/RU179119U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5979046A (en) * | 1995-06-07 | 1999-11-09 | Mcdonnell Douglas Corporation | Composite structure having an externally accessible electrical device embedded therein and a related fabrication method |
| US20070122099A1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-05-31 | Airbus Espana, S.L. | Composite structure with optical fiber embedded in one of its surface layers and a process for its connection and repair |
| RU2511365C2 (ru) * | 2008-08-29 | 2014-04-10 | Сётэнтид Джипсум, Инк. | Композитный строительный картон с пластиковым покрытием и способ его изготовления |
| US20100233424A1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | The Boeing Company | Composite structures employing quasi-isotropic laminates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5015842A (en) | High density fiber optic damage detection system | |
| CN100392464C (zh) | 海底光电复合缆非通用型光单元及其制作方法 | |
| CN100520468C (zh) | 引入线光缆和在该光缆中使用的frp制抗张力体 | |
| CN201081769Y (zh) | 分布式应变测量光缆 | |
| US5355429A (en) | Optical fiber strain relief apparatus | |
| US20190250346A1 (en) | Predefined cylindrical enclosure for optical waveguide cable | |
| CN106199886A (zh) | 一种含光纤光栅传感器的智能钢绞线 | |
| EP3663822B1 (en) | Dual layer micro optical fiber cable | |
| RU179119U1 (ru) | Устройство выхода волоконно-оптического датчика из композита | |
| CN102347121A (zh) | 一种光纤复合绝缘子及其制造方法 | |
| CN203204213U (zh) | 一种用于土木工程结构健康监测的应变传感光缆 | |
| CN201749749U (zh) | 一种光纤复合绝缘子 | |
| CN201637892U (zh) | 一种电力线附挂的全介质光缆 | |
| GB2145517A (en) | Crack or strain monitors | |
| CN103219108A (zh) | 绝缘子制造方法 | |
| CN103247398A (zh) | 绝缘子 | |
| CN105717598A (zh) | 一种引入光缆 | |
| CN107314783B (zh) | 一种从复合材料轴管中引出光纤光栅传感器的装置及方法 | |
| CN216118122U (zh) | 一种可快速维护易分支结构增强型防啮咬光缆 | |
| CN116295547A (zh) | 一种光纤自监测frp杆及其剥纤方法 | |
| CN209723399U (zh) | 一种基于长标距光纤光栅的分布式自监测预应力复合筋 | |
| CN209281027U (zh) | 一种高抗拉制导光缆 | |
| CN205643787U (zh) | 光缆分线保护结构 | |
| JP7189651B2 (ja) | 成形体 | |
| CN109239880A (zh) | 一种高抗拉制导光缆 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200313 Effective date: 20200313 |
|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210111 Effective date: 20210111 |