[发明专利]一种稳定的长光导纤维束捆

说明书

本发明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。