RU179119U1 - Composite fiber optic sensor exit device - Google Patents
Composite fiber optic sensor exit device 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.The invention relates to fiber optic strain gauges and / or acoustic emission sensors. The device for exiting the fiber-optic sensor (WFD) from the composite is implemented in such a way that the output of the WFD is carried out through the surface at an angle of no more than 20 ° to the surface of the polymer composite material (PCM) of the structure, moreover, to protect it from mechanical damage to the output in the exit zone of the structure material a flexible cambric protective tube with a diameter of not more than 300 microns is used, while the cambric itself does not integrate into the structure of the material of construction, but protects the water outlets outside the material of construction without going into the mater ial. The technical result is an increase in the strength characteristics of the material of the structure. 6 c.p. f-ly, 2 ill.
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.The utility model relates to the field of fiber-optic devices for output and switching of fiber-optic sensors (WFD) of deformation and / or VFD of acoustic emission when creating networks of primary converters of WFD and can be used to create systems for early detection of damage to critical structural elements of advanced aircraft and other objects made of polymer composite materials into which the water of deformation and / or acoustic emission are integrated.
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).A device for outputting water from a composite inside a structure of composite material with the possibility of connecting optical fibers by optical welding is known. It is proposed to install a well system through which the output and welding of optical fibers and their protection by monolayers of composite material are made to install water from the composite into the composite structure. The main advantage of this method is the reliability and quality of the optical connection (US patent No. 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.The disadvantage of this device is the output of water from the composite is a significant decrease in the structural properties due to the violation of the continuity of the structure of the reinforcing fibers of the composite material in the well zone, which leads to the emergence of a stress concentrator and the possible destruction of the structure in the output zone.
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).It is known that the water output device integrated into the composite design is implemented in two parts, one of which is removable, contains a centering tube and tubes located in it - bushings made of electrically non-conductive ceramic material into which an optical fiber without a protective sheath is inserted. The centering tube is in turn inserted into the protective tube (US Pat. No. 6,547,448).
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.The disadvantage of this device is the significantly large diameter of the centering tube (2.54 mm), compared with the thickness of the monolayer of the polymer composite material (0.1-0.2) mm, significantly reduces the strength characteristics of the structure due to the occurrence of heterogeneity and, as a consequence, the hub mechanical stresses, which ultimately can lead to the destruction of the structure in the local area of the output point of the optical fiber.
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).The closest in technical essence, purpose and adopted as a prototype is a device for outputting water from a composite structure, using a flexible tube to prevent fracture of the optical fiber. Part of the flexible tube is integrated into the structure of the polymer composite material, and part outside the structure, the tube protects the optical fiber passing through it from mechanical damage caused by critical bending radii (US patent No. 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.The disadvantage of this device for removing water from the structure is the rather large diameter of the protective flexible tube - more than 2.5 mm, which is a minimum of 10 times the thickness of the composite monolayer, which reduces the strength characteristics of the construction material, leads to the emergence of a stress concentrator and, as a result , to the possible destruction of the structure in the output zone of the fiber.
Отсутствуют механизмы закрепления выводов ВОД при подготовке к формованию изделия из полимерных композиционных материалов.There are no mechanisms for securing the conclusions of water in preparation for the formation of products from polymer composite materials.
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.The technical task of the invention is the development of a device for outputting water from a composite structure, which is an integral switch element when creating systems for early detection of damage to critical structural elements of advanced aviation equipment, which allows optical contact to transmit data from fiber-optic deformation and acoustic emission sensors integrated into a structure made of a polymer composite material intended for use in a system max built-in control of the current stress-strain and technical condition, as well as the resource of aircraft structures and other objects made of polymer composite materials. At the same time, the water output device should provide a high-quality surface of the structure, including in the water output zone.
Для решения поставленной задачи предложена конструкция и схема выхода через поверхность вывода оптического датчика, интегрированного в конструкцию на стадии ее изготовления.To solve this problem, a design and an output scheme through the output surface of an optical sensor integrated into the structure at the stage of its manufacture is proposed.
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.Water output is carried out at an angle of no more than 20 °, a fluoroplastic tube (hereinafter referred to as cambric) with a diameter of not more than 300 microns is used to protect against mechanical damage to the output in the exit zone from the structure. Cambric does not integrate into the structure itself, but protects the water outlets outside the structure without going into the structure by 2-3 mm.
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.The protection of the exit point and the cambric with the water outlet are fixed on the surface of the structure with the help of a fiberglass tape in the case of manufacturing a structure from polymer composite materials by autoclave, press and vacuum molding from prepreg, or fiberglass, molded to the sensor exit point in the cambric in case of molding the product by vacuum infusion.
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.The quality of the surface of the fabricated structure in the area of the leads of the optical fibers is ensured by the use of specialized rubber snap-Tsulagi, which prevents the formation of cylindrical grooves formed on the surface of the part after molding.
На фигурах 1 и 2 представлено устройство выхода ВОД из композита, где:In figures 1 and 2 presents a device for output of water from the composite, where:
1 - полимерный композиционный материал (ПКМ);1 - polymer composite material (PCM);
2 - оптическое волокно;2 - optical fiber;
3 - кембрик;3 - cambric;
4 - зона вывода;4 - output zone;
5 - защитный слой препрега (стекловуали);5 - a protective layer of the prepreg (glass veil);
6 - резиновая цулага;6 - rubber tsulag;
7 - волоконно-оптический датчик (ВОД);7 - fiber optic sensor (VOD);
8 - инъекционная игла;8 - injection needle;
9 - зона установки датчика;9 - sensor installation area;
10 - внешний слой пакета;10 - the outer layer of the package;
11 - поверхность слоя интеграции датчика.11 - surface of the sensor integration layer.
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.An
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.The output of the
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.A
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.The
Для получения качественной поверхности материала конструкции после формования под выводы оптического волокна с кембриками подкладывается специализированная резиновая оснастка-цулага 6.To obtain a high-quality surface of the construction material after molding, specialized rubber snap-in 6 is placed under the conclusions of the optical fiber with cambrices.
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.The output of the
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.Thus, the proposed device for outputting water from a composite is technologically advanced and allows transmitting data from fiber-optic deformation and / or temperature and / or AE sensors integrated into the structure of a polymer composite material to a data acquisition and processing device for a critical damage early detection system designs of advanced aviation technology. The device allows for integrated control and determine the strength and other characteristics of structures made of polymer composite materials.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132193U RU179119U1 (en) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Composite fiber optic sensor exit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132193U RU179119U1 (en) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Composite fiber optic sensor exit device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU179119U1 true RU179119U1 (en) | 2018-04-26 |
Family
ID=62043849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017132193U RU179119U1 (en) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Composite fiber optic sensor exit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU179119U1 (en) |
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 (en) * | 2008-08-29 | 2014-04-10 | Сётэнтид Джипсум, Инк. | Composite construction cardboard with plastic coat and method of its fabrication |
-
2017
- 2017-09-14 RU RU2017132193U patent/RU179119U1/en 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 (en) * | 2008-08-29 | 2014-04-10 | Сётэнтид Джипсум, Инк. | Composite construction cardboard with plastic coat and method of its fabrication |
| 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 | |
| US5355429A (en) | Optical fiber strain relief apparatus | |
| CN100520468C (en) | Drop optical fiber cable and FRP tension member used for the cable | |
| ITMI961899A1 (en) | OPTICAL CABLE FOR DATA TRANSMISSION IN LOCAL NETWORKS | |
| CN100392464C (en) | Non-universal optical unit of submarine photoelectric composite cable and making method thereof | |
| US11175471B2 (en) | Predefined cylindrical enclosure for optical waveguide cable | |
| CN109116494A (en) | A kind of microbeam pipe optical cable and its manufacturing method | |
| CN105929503B (en) | Loose-sleeve lapping reinforced buffer type flexible irradiation-resistant optical cable and manufacturing method thereof | |
| RU179119U1 (en) | Composite fiber optic sensor exit device | |
| CN102347121A (en) | Fiber composite insulator and manufacture method thereof | |
| CN106092367A (en) | It is built in the quasi-distributed temperature measuring optical cable of intelligent cable | |
| EP3663822B1 (en) | Dual layer micro optical fiber cable | |
| CN203204213U (en) | Strain sensing optical cable used for civil engineering structural health monitoring | |
| JP2005337831A (en) | Optical fiber sensor composite cable and network for optical fiber monitoring system | |
| CN105301717B (en) | Optical cable separated time protects structure | |
| CN103219108A (en) | Manufacturing method of insulator | |
| CN105717598A (en) | Leading-in optical cable | |
| KR101269276B1 (en) | Optical fiber protector of optical fiber joint box for optical fiber composite power cable | |
| CN205787279U (en) | Vibrate the dual-purpose optical cable with the combination that communicates and apply the monitoring system of this optical cable | |
| CN215262041U (en) | Sensing optical cable | |
| CN110672004A (en) | Strain sensor combining characteristics of fiber bragg grating and carbon fiber reinforced composite material | |
| CN209281027U (en) | A kind of high tensile Guidance optical cable | |
| CN203881984U (en) | Optical unit | |
| CN106154465A (en) | A kind of resistant to elevated temperatures tensile-resistant optical cable | |
| CN109239880A (en) | A kind of high tensile Guidance optical cable |
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 |