一种稳定的长光导纤维束捆制造技术

本发明专利技术的光导纤维捆是在绕光导纤维用的轴芯或心轴的光滑表面上涂敷摩擦增强材料。摩擦增强材料将纤维的第一层粘到轴芯的光滑表面上，从而不再需要另设基层结构来建立和保持纤维的缠绕轨迹，另外，摩擦增强材料防止纤维的第一层相对于轴芯横向移动。摩擦增强材料最好是塑性材料。另外，光导纤维捆也可以在第一层纤维与轴芯间使用摩擦增强材料的同时，沿光导纤维的长度方向上又涂敷粘性材料。这样，就制备出一种稳定的长光导纤维捆。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种稳定的长光导纤维束捆。将光导纤维用于两个或两个以上运动物体之间或一个运动物体与一个控制站之间的双路数据通讯的军事系统和通讯系统业已产生并正处于发展之中。这种应用包括用作飞机之间、飞机与船舶之间以及诸如导弹一类的发射体与发射地的控制站之间的通讯导线。将光导纤维用于这类通讯的优点在于克服了电磁干扰及其它不希望产生的干扰。然而，在采用光导纤维时，存在着一些其它形式的通讯中所没有的缺点。光导纤维不如金属导体坚固耐用，因而易于断裂。除断裂外，当光导纤维因受弯曲或承受其它应力而在内部产生微弯曲时，会降低光导纤维的通讯性能。对光导纤维的这种损害不仅降低纤维的长期使用寿命，而且会导致强度方面及光信号容量方面的损失。光导纤维在军事系统中的典型应用是，将一捆具有连续长度的光导纤维缠绕在一个安置于飞行器内的绕线轴芯上。这种飞行器通常被称为系留飞行器。纤维的一端系在飞行器上的操作装置上，纤维的另一端则与发射场的控制站或通讯站连接。在发射过程中或发射后，光导纤维传导着与飞行器的双路通讯。为了用于这种布置形式，必须提供一种可靠的、紧凑的光导纤维捆，它可以装在飞行器内，并且在飞行器飞行过程中能可靠地展开光导纤维。金属导体在制导或控制被发射的飞行体方面的应用已为众所周知，如美国3，114，456，3，156，185和3，319，781号专利中所公开的那样。如前所述，光导纤维的特点导致了一些在用金属导体进行通讯时所未有的困难。为了使光导纤维能够以较高的速度从绕线轴芯上展开，需要采取一些特殊的处理。问题之一是，当光导纤维用在较恶劣的环境中，如用于水下电缆或军事应用时，对纤维的物理特性要求更加严格。此外，可能需要极长的光导纤维，而这样的长纤维是由多个现有技术能制造出的纤维长度拼接而成的。对于这些应用或其它应用，将两纤维的端部的涂敷材料去除，然后将两纤维首尾相接地熔合在一起的拼接方法提供了一种将两根玻璃纤维端部相接并且损失尚可接受的适当方法。拼接好的纤维上裸露的端部必须重新涂敷，并且要严格地符合对涂敷纤维的尺寸和强度参数的要求。典型的情况是，重新涂敷的材料接触到拼接纤维上与原涂敷部分相邻的且在原涂敷材料从端部去除时沿径向平面裸露出来的部分以及与该径向平面相邻并与原涂敷部分重叠的部分。所以，由经这样处理的涂敷材料产生的重新涂敷拼接部分的横截面要大于其有原涂敷材料的光导纤维的横截面。在典型的系留飞行器上，光导纤维绕在一个展卷装置上并与制导系统相连接。随着飞行器的移动，光导纤维被展卷。对于系留飞行器，光导纤维在展卷装置上的缠绕必须精确地进行。否则展卷运动可能会中止。人们已经发现，如果被重新涂敷的拼接部分在垂直于光导纤维纵向轴的方向上的截面积不同于原已涂敷的光导纤维，则在展卷装置上的绕线分布就不大可能均匀。这将在纤维随着系留飞行器发射后的展卷过程产生问题。这个问题已经被解决了。采用公开在4，865，411号美国专利中的方法和装置，可以获得横截面与未拼接纤维相同的重新涂敷后的拼接纤维。在用光导纤维制导系留飞行器方面的另一个问题是在绕线轴芯随飞行器一同被推进时纤维能否从绕线轴芯上成功地展开。光导纤维的前端与制导系统连接，用于控制飞行器的运动轨迹。因此光导纤维能够无障碍地以轴芯上展开是十分重要的，否则，纤维可能断裂，从而使控制系统失灵。一个精确的绕线捆有助于光导纤维的顺利的展开。另外，不仅每在缠绕时要精确，而且在输送和展开时也要保持原位。换句话说，光导纤维捆必须稳定。另一方面，应该便于展开，而不必用很大的推力将每匝纤维从轴芯上移下来。在用于系留飞行器的光导纤维捆上，多层光导纤维缠绕在一基层纤维上。在每圈光导纤维之间涂有粘性材料，使其保持成捆，形成一个可抗恶劣环境、抗冲击、抗振动的稳定结构。用于保持各匝成一体的粘性材料最好对缠绕的光导纤维的光学性能影响最小，同时在最外圈以高速展开时又允许光导纤维在作用于剥离点的控制力下展开。见4，950，049号美国专利。这些要求对于粘性系统有点儿矛盾。在现有技术中需要但似乎并不存在一种既可靠又经济的方法，来保持或固定光导纤维的第一基层，即位于邻近缠绕光导纤维用的轴芯或芯轴的柱面的那层。把纤维的基层固定到轴芯上的方法须能防止纤维的横向移动。如果纤维的第一层产生了横向移动，则会破坏理想的缠绕结构，从而易于产生或导致展开分配错误。一般地，在现有系统中采用一个独立的基层结构，以建立光导纤维在缠绕时所循的合适的缠绕路径。通常采用的基层结构是用精密不锈钢丝或其它柱形材料精确地缠在轴芯表面上。然后，在这层线圈形成的沟槽内缠绕光导纤维。如采用这种技术，柱形材料总保持缠在轴芯上并成为光导纤维捆的一部分。另一种提供沟槽的方法是，用制陶材料涂敷在轴芯表面，然后用柱形的成形装置如单塑料丝或金属丝在该表面上刻痕。随后移去柱形成形装置，从而在制陶材料中留下“刻痕”，使纤维可沿该刻痕绕在轴芯上。另一种比较昂贵的方法是，用极精密的加工或铸造工艺在轴芯表面本身制出沟槽。然而，在上述的各种现有方法中，要求被缠绕的纤维与基层结构上的沟槽的尺寸比必须严格匹配，以便控制理想的纤维捆形状。人们仍然需要的是更可靠、稳定的长光导纤维束捆。特别是，人们寻求一种方法和设备来得到可精确地缠绕光导纤维并且制造性能好的轴芯，其中，轴芯或芯轴与纤维的内层是靠摩擦增强材料保持在一起的。摩擦增强材料应保证能够稳定纤维捆，同时又允许其以高速打开。另外，该方法应易于从一个轴芯到另一轴芯上重复使用。上述的各种存在于现有技术中的问题已通过本专利技术的方法和装置得到了解决。附图说明图1是一条生产线的示意图，该生产线用本专利技术的方法将粘性材料用于光导纤维;图2是一条光导纤维的横剖面图，该纤维上提供有一涂层和一粘性材料层;图3是图1所示生产线的部分视图;图4是中间卷线筒的部分横向剖面图，多组线圈松弛地绕在该中间卷线筒上;图5所示的示意图表示了光导纤维以松绕在中间卷线筒过渡到精确地紧绕在轴芯上的过程;图6是光导纤维捆的部分视图，其包括多圈绕在轴芯上的光导纤维;图7是一装置的示意图，该装置用于在光导纤维绕在轴芯上后处理各匝光导纤维上的粘性材料;图8表示了一种热塑材料在经受热处理时其参数的变化曲线;图9-12是一系列放大的视图，其中表示了介于粘性材料与相邻的绕在轴芯上的光导纤维圈之间的界面的分子水平随界面经过若干过渡阶段形成粘性材料与部分相邻纤维圈之间的界面键合的过程的状态变化;图13是本专利技术的稳定纤维捆应用的示意图。参照图1，其中表示了一条生产线。该生产线是部分地用来生产一个涂有粘性材料的长形材料如光导纤维。涂有粘性材料的光导纤维被用于提供一种稳定的、精确地绕制而成的光导纤维捆。该生产线用标记20表示，其中包括一个带涂层的光导纤维22(见图2)的卷线筒21。由图2中还可以看出，光导纤维22包括一个芯24，一个包层26，一个涂层27。除了用单涂层27外，也可以使用现有技术中已知的双涂层。一般地，带涂层的光导纤维22的外径是250μm。以下光导纤维均用于指带有单层或双层保护层的光导纤维。如图1所示，光导纤维22从供线卷线筒21上拉出，并经过一个直径测量仪29沿着一个运动轨迹前移。该运动轨迹在图3所示实施例中为铅垂方向。直径测量仪29可在市场买到，例如Lasermile千分尺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个由一根光导纤维构成的光导纤维捆，该光导纤维绕成多圈，其最里圈上至少一部分与一支撑轴芯上至少一部分相邻，其特征是：一层摩擦增强材料将光导纤维的最里圈粘到支撑轴芯上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ达西，
申请(专利权)人：美国电话电报公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]