ES2366510B1

ES2366510B1 - Dispositivo de conexión de fibra óptica para estructuras de material compuesto.

Info

Publication number: ES2366510B1
Application number: ES200803748A
Authority: ES
Inventors: Carlos MIGUEL GIRALDO; Julio Orcha Villacorta; Manuel Patón Gutiérrez; Rafael Contento Tercedor
Original assignee: Airbus Operations SL
Current assignee: Airbus Operations SL
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2012-09-07
Anticipated expiration: 2028-12-30
Also published as: US20100166371A1; ES2366510A1; WO2010076365A9; WO2010076365A1

Abstract

Dispositivo (1) de conexión de fibra óptica (7) para estructuras (50) de material compuesto, comprendiendo dicho dispositivo (1) un primer elemento de conexión (2) que queda embebido en la citada estructura de material compuesto (50), comprendiendo en su interior dicha al menos una fibra óptica (7), comprendiendo además dicho dispositivo (1):#- un elemento protector (3) que se une al primer elemento de conexión (2) durante la fabricación y el montaje de la estructura de material compuesto (50), quedando embebido en la misma, de tal forma que evita la intrusión de resina en el citado primer elemento de conexión (2) durante el curado de dicha estructura (50);#- un segundo elemento de conexión (4) que comprende al menos una fibra óptica (7) de salida y un elemento elástico (14), uniéndose dicho segundo elemento de conexión (4) al primer elemento de conexión (2) tras la retirada del elemento protector (3) una vez finalizado el curado de la estructura (50), haciendo que la citada estructura (50) entre en servicio, conectándose así la al menos una fibra óptica (7) del primer elemento de conexión (2) y del segundo elemento de conexión (4) gracias al elemento elástico (14).

Description

Dispositivo de conexión de ﬁbra óptica para estructuras de material compuesto.

Campo de la invención

La presente invención se reﬁere a un dispositivo de conexión de ﬁbra óptica, en particular de ﬁbra óptica embebida en una estructura de material compuesto.

Antecedentes de la invención

Dentro del campo de la instrumentación en ingeniería, los sensores basados en ﬁbra óptica ganan cada vez más terreno a la instrumentación convencional, llegando a suponer, para determinadas aplicaciones especíﬁcas, una solución casi única. Dentro de la familia de sensores basados en ﬁbra óptica, los sensores basados en redes de Bragg se sitúan en una posición predominante y con un enorme potencial. En particular, esta tecnología se está desarrollando, entre otras aplicaciones, para la medida y monitorización de deformaciones estructurales en diversos tipos de estructuras.

En el caso de estructuras aeronáuticas, donde el uso de materiales compuestos es cada vez más extendido, el uso de este tipo de instrumentación ofrece posibilidades únicas. El inherente proceso de fabricación de los materiales compuestos, además de permitir diseñar y fabricar la conﬁguración de capas necesaria para obtener propiedades mecánicas óptimas para su aplicación, posibilita, durante el propio proceso de producción y dentro del material, la incorporación de ﬁbras ópticas que, tras la polimerización del material compuesto, forman un sistema único material-sensores que contribuye a alcanzar el concepto de materiales inteligentes, donde dichos materiales sean, en primer lugar, capaces de detectar, para luego poder reaccionar frente a las excitaciones provenientes del exterior.

Este concepto altamente perseguido, justiﬁcado desde un punto de vista tecnológico y viable desde un punto de vista teórico, se encuentra en la práctica con una diﬁcultad importante para ser implementado a nivel industrial. El problema se centra en la cara intermedia de diferentes materiales. Para el caso particular de estructuras de material compuesto en las que están embebidos los sensores de ﬁbra óptica, el problema anterior se centra en la transición entre el material compuesto, que comprende la ﬁbra óptica embebida, y la ﬁbra óptica externa transmisora. Esta zona de la estructura de material compuesto que comprende ﬁbra óptica como línea de sensores para la monitorización de las citada estructura, que es absolutamente esencial desde un punto de vista funcional para comunicar la red de sensores de la estructura de material compuesto con la unidad de monitorización y adquisición externa, constituye una importante singularidad, primeramente debido a la propia diferencia de propiedades geométricas y mecánicas del material compuesto y la ﬁbra óptica, introduciendo la citada zona un punto especialmente delicado en la estructura de material compuesto.

Es necesario tener en cuenta además que, en la mayoría de los casos y para la mayor parte de las estructuras de material compuesto, durante el proceso de curado se produce un ﬂujo de exceso de resina que supone una disminución de espesor hacia los bordes de la estructura, lo que altera las dimensiones de la misma. Este efecto introduce la necesidad de realizar un recanteado en los bordes de la estructura lo cual, para el caso de una estructura de material compuesto que comprenda ﬁbra óptica como línea de sensores de monitorización, en los que la citada ﬁbra sale al exterior de la estructura por el borde de la misma, plantea el problema particular de la destrucción de la ﬁbra, con lo cual queda destruida la continuidad entre los sensores embebidos en la estructura y la unidad de monitorización y adquisición externa.

El documento US 6,035,084 describe un conector de ﬁbra óptica para conectar a una ﬁbra embebida en una estructura de material compuesto. El citado conector no va embebido en la estructura, sino que conecta con la ﬁbra embebida en la misma, con la ayuda de una lente que permite el alineado correcto entre la ﬁbra y el conector. Este tipo de conectores, sin embargo, no pueden ser embebidos en la estructura, puesto que son demasiado grandes y complejos, y comprometen la integridad estructural anterior. Por otro lado, al ser preciso que parte de la ﬁbra embebida salga al exterior, existe el problema de dañar dicha ﬁbra óptica al realizar alguna operación de recanteado de los bordes de la estructura.

El documento EP 1258760 describe un conector de ﬁbra óptica que puede ser embebido en una estructura de material compuesto. Dicho conector comprende dos casquillos, uno de ellos exterior, con ﬁbras ópticas que han de conectarse, pudiendo ser desconectada la-ﬁbra exterior de manera fácil y rápida quitando el casquillo exterior, al tiempo que la reconexión puede realizarse reinsertando el casquillo exterior en el citado conector. Un conector de este tipo, sin embargo, no resuelve el problema del recanteado de los bordes de la estructura de material compuesto sin que se dañe la ﬁbra óptica. Por otro lado, la solución planteada por este documento comprende el corte del conector y de la estructura, para la posterior conexión con la ﬁbra óptica de salida, lo cual hace que, al ser los materiales de la estructura y del conector tan diferentes, el corte o el recanteado planteen numerosas diﬁcultades y problemas en su realización. Otra de los problemas que plantea un dispositivo tal es que, durante el proceso de curado de la estructura, la resina penetra en muchas ocasiones en el interior del conector, hasta la zona primera del mismo, dañando así los contactos ópticos contenidos en su interior e imposibilitando su posterior conexión con la ﬁbra óptica de salida. Además, en el citado documento EP 1258760 no se describe solución alguna a la rigidización del conector de ﬁbra óptica, una vez que éste entra en servicio.

Es necesario, por tanto, desarrollar un dispositivo de conexión que permita, por un lado, la conexión y desconexión de la ﬁbra de salida como línea de sensores de monitorización en una estructura de material compuesto, de una manera rápida y sencilla, lo cual ayuda a la disminución de riesgos de rotura de la ﬁbra durante las etapas de fabricación y montaje de la misma en la estructura en la que está embebida, al tiempo que permita, por otro lado, realizar un recanteado en los bordes de la estructura anterior sin dañar o romper la citada ﬁbra de salida, a la que ha de conectarse una unidad de monitorización y adquisición externa.

La presente invención está orientada a la solución de los inconvenientes planteados anteriormente.

Sumario de la invención

La invención desarrolla así un dispositivo para la conexión de ﬁbra óptica embebida en una estructura de material compuesto, tal que dicho dispositivo quedará parcialmente embebido, durante el proceso de fabricación de la estructura, en la misma. El dispositivo de conexión de la invención queda parcialmente embebido en la zona justamente previa a la salida de la ﬁbra de la estructura de material compuesto, ya sea a través del borde de la estructura o de la superﬁcie de la estructura, de tal forma que dicho dispositivo permite la conexión y desconexión de la ﬁbra embebida, al tiempo que evita problemas de rotura de dicha ﬁbra al realizarse el recanteado de la estructura.

La invención desarrollada parte de la preparación inicial de la ﬁbra o ﬁbras ópticas que vayan a ser embebidas en el interior de las capas de la estructura de material compuesto a monitorizar, durante el proceso de fabricación de la citada estructura.

La preparación inicial de ﬁbra o ﬁbras introduce dos posibilidades: que el dispositivo de conexión embebido permita el acceso a una única ﬁbra óptica embebida en la estructura, o que el dispositivo de conexión permita acceder a más de una ﬁbra óptica. Ambas soluciones son idénticas a nivel conceptual, siendo las únicas diferencias la forma de enfrentamiento de la ﬁbra y el tamaño de los alojamientos.

El dispositivo de conexión de la invención comprende los siguientes elementos:

-: un primer elemento de conexión que queda embebido en la estructura de material compuesto, ya sea en el borde

o en la superﬁcie de dicha estructura;

-: un elemento protector que se une al primer elemento de conexión durante la fabricación y el montaje de la estructura de material compuesto, quedando embebido en la citada estructura, tal que dicho elemento protector evita la intrusión de resina en el citado primer elemento de conexión durante el curado de la estructura, al ser perfectamente estanco con respecto a dicho primer elemento de conexión, retirándose este elemento protector una vez que la estructura ya está curada; otra de las características de este elemento protector es que ha de estar diseñado e instalado durante el proceso de fabricación de tal forma que no se adhiera a su superﬁcie exterior resina durante el proceso de curado de la estructura, de tal modo que, una vez curada la estructura, el citado elemento protector pueda retirarse fácilmente del primer elemento de conexión;

-: un segundo elemento de conexión que se une a al primer elemento de conexión tras retirar el elemento protector anterior una vez que la estructura de material compuesto entra en servicio;

-: un elemento de protección mecánico, que se une al segundo elemento de conexión, y cuya ﬁnalidad es la de proteger mecánicamente el primer y el segundo elemento de conexión, de tal forma que los esfuerzos de cualquier agresión mecánica sean absorbidos por este elemento de protección.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto en relación con las ﬁguras que se acompañan.

Descripción de las ﬁguras

La Figura 1 es una vista esquemática del primer elemento de conexión y sus componentes, en el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica según la invención.

La Figura 2 es una vista esquemática del elemento protector del primer elemento de conexión, en el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica según la invención.

Las Figuras 3a y 3b muestran una vista esquemática y en despiece, respectivamente, del montaje del primer elemento de conexión y su elemento protector, en el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica según la invención.

Las Figuras 4a y 4b muestran una vista esquemática y en despiece, respectivamente, de una primera realización del segundo elemento de conexión en el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica según la invención.

Las Figuras 5a y 5b muestran vistas en planta y alzado de una primera realización del elemento de protección mecánico en el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica según la invención.

Las Figuras 6a y 6b muestran una vista en despiece y esquemática, respectivamente, del montaje del primer elemento de conexión y una primera realización del elemento protector del mismo, en el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica según la invención.

Las Figuras 7a y 7b muestran una vista en despiece y esquemática, respectivamente, del montaje del primer elemento de conexión y una segunda realización del elemento protector del mismo, en el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica según la invención.

Las Figuras 8a, 8b y 8c muestran una vista esquemática y en despiece, respectivamente, de una segunda realización del primer y segundo elemento de conexión en el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica según la invención.

Las Figuras 9a, 9b, 10a y 10b muestran vistas en planta y alzado de una segunda realización del elemento de protección mecánico del dispositivo de conexión de la invención.

Las Figuras 11a, 11b y 11c muestran vistan en planta, alzado y sección de una tercera realización del elemento de protección mecánico del dispositivo de conexión de la invención.

Las Figuras 12a y 12b muestran una vista esquemática y en despiece, respectivamente, del montaje completo del dispositivo de conexión de ﬁbra óptica de la invención, según una primera realización del mismo.

Las Figuras 13a y 13b muestran una vista esquemática y en despiece, respectivamente, del montaje completo del dispositivo de conexión de ﬁbra óptica de la invención, según una segunda realización del mismo.

La Figura 14 muestra un ejemplo de vista general en esquema de la puesta en servicio de un dispositivo de conexión de ﬁbra óptica según la invención.

Las Figuras 15a y 15b muestran cómo queda embebido el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica de la invención en las capas de material compuesto, cuando este dispositivo está embebido en el borde de la citada estructura de material compuesto.

Las Figuras 16a y 16b muestran cómo queda embebido el dispositivo de conexión de ﬁbra óptica de la invención en las capas de material compuesto, cuando este dispositivo está embebido en la superﬁcie de la citada estructura de material compuesto.

Descripción detallada de la invención

La invención desarrolla así un dispositivo para la conexión de ﬁbra óptica embebida en una estructura 50 de material compuesto, tal que el dispositivo 1 de conexión comprende los siguientes elementos:

-: un primer elemento de conexión 2 (Figura 1) que queda embebido en la estructura de material compuesto, ya sea en el borde o en la superﬁcie de dicha estructura, debiendo ser los componentes interiores de dicho elemento 2 necesariamente preparados de forma previa a través de un proceso de pulido y limpieza adecuado que permita el correcto enfrentamiento de los dos núcleos de las ﬁbras ópticas a conectar, la ﬁbra óptica embebida y la ﬁbra óptica de salida 7 contenida en el primer elemento de conexión 2;

-: un elemento protector 3 que se une al primer elemento de conexión 2 durante la fabricación y el montaje de la estructura de material compuesto, de tal forma que evite la intrusión del ﬂujo de resina en el citado primer elemento de conexión 2 durante el curado de la estructura de material compuesto;

-: un segundo elemento de conexión 4 que se une a al primer elemento de conexión 2 tras retirar el elemento protector 3, una vez que la estructura de material compuesto entra en servicio y se conecta la ﬁbra óptica embebida con la ﬁbra óptica 7 de salida;

-: un elemento de protección mecánico 5, que se une al segundo elemento de conexión 4, y cuya ﬁnalidad es la de proteger mecánicamente el primer y el segundo elemento de conexión, 2 y 4, de tal forma que los esfuerzos de cualquier agresión mecánica (vibraciones, choques, etc.), principalmente esfuerzos cortantes, sean absorbidos por este elemento 5. El citado elemento 5 se ﬁja a la estructura de material compuesto a través de una unión ya sea ﬁja como se muestra en las Figuras 5a y 5b., para un rango de espesores de material determinado, o de tipo desmontable, para que pueda ser utilizada en un rango de espesores, ﬁguras 11a, 11b y 11c.

A continuación se describen, de manera más detallada, los elementos que forman el dispositivo de conexión 1 de la invención.

Primer elemento de conexión 2

El primer elemento de conexión 2 comprende dos realizaciones preferidas fundamentales, según puede observarse en las Figuras 6a y 6b, y Figuras 7a y 7b. La principal diferencia entre ambas realizaciones reside en que, para la realización mostrada en las Figuras 6a y 6b, la unión entre el primer elemento de conexión2yel elemento protector 3 se realiza mediante una unión roscada exterior, mientras que, para la realización mostrada en las Figuras 7a y 7b, los elementos2y3se unen a través de una unión roscada interior.

En cualquiera de las dos realizaciones, el primer elemento de conexión 2 comprende los siguientes sub-elementos: un elemento tubular 8, en cuyo interior está dispuesto un elemento 9 altamente rígido y de tolerancias muy estrechas, comprendiendo dicho elemento 9 un taladro interior concéntrico y pasante, que aloja en su interior la ﬁbra óptica 7 que se embeberá en la estructura de material compuesto, y que se conectará con la ﬁbra óptica ya embebida en el mismo, y un elemento tubular exterior 10 que actúa como camisa de guiado para dirigir y centrar los núcleos de las ﬁbra ópticas a conectar, en conexión con la unidad de monitorización y adquisición externa 53, a través de una líneas de transmisión 52 y un dispositivo interrogador 51 (Figura 14), una vez que la estructura 50 con el dispositivo 1 entra en servicio. La ﬁbra óptica 7 está rígidamente unida al elemento 9 anterior, en su taladro interior concéntrico y pasante. Además, la citada ﬁbra óptica 7 comprende una red de sensores de Bragg grabados a lo largo de su longitud, en diferentes localizaciones. El elemento 9 será preferiblemente un elemento cerámico. El elemento tubular exterior 10, preferiblemente cerámico, se ajusta de manera concéntrica al citado elemento 9, también preferiblemente cerámico.

Elemento protector 3. El elemento protector 3, en consonancia con el primer elemento de conexión 2, comprende dos realizaciones preferidas fundamentales, la primera como se muestra en las Figuras 6a y 6b, donde la unión roscada entre el primer elemento de conexión 2 y elemento protector 3 es exterior, y la segunda, como se muestra en las Figuras 7a y 7b, donde la unión roscada entre el primer elemento de conexión 2 y elemento protector 3 es interior, los términos exterior e interior reﬁriéndose al roscado con respecto al primer elemento de conexión, 2. El elemento protector 3, en cualquiera de sus dos realizaciones, tiene meramente una función protectora de contacto óptico de la ﬁbra embebida 7, pero su diseño debe ser apropiado para tapar perfectamente el ﬂujo de resina, y con un tratamiento superﬁcial que facilite la no adherencia de la resina durante el proceso de curado de la estructura 50, de tal modo que, una vez curada la citada estructura 50, el elemento protector 3 pueda ser retirado fácilmente del primer elemento de conexión 2 del material compuesto. Otra de las características de este elemento protector 3 es que ha de estar diseñado de tal forma que no se adhiera a su superﬁcie exterior resina.

Básicamente, el elemento protector 3 es un tapón que comprende una rosca interior o exterior según la unión a realizar con el primer elemento de conexión 2, para poder obtener una unión roscada conveniente con el citado primer elemento de conexión 2.

Segundo elemento de conexión 4

El citado segundo elemento de conexión 4, al igual que el primer elemento de conexión 2 y que el elemento protector 3, comprende dos realizaciones, una para realizar la unión con el primer elemento de conexión 2, a través de unión roscada exterior (Figuras 4a y 4b), y otra para realizar la unión con el primer elemento de conexión 2 a través de una unión roscada interior (Figuras 8a, 8b y 8c).

En la primera de las realizaciones (Figuras 4a y 4b), en la que existe una unión roscada exterior entre el primer elemento de conexión 2 y el segundo elemento de conexión 4, el recanteado posterior que se realiza en la estructura 50 de material compuesto es parcial, no pudiendo realizarse en la zona en la que está alojado el dispositivo 1. Esta realización soluciona así el problema de conexión de ﬁbra óptica cuando no es necesario el recanteado de la estructura 50, o bien cuando este recanteado puede realizarse evitando la zona en la que está dispuesto el dispositivo 1. Además, esta realización es útil cuando ha de realizarse un recanteado en la estructura 50, y la ﬁbra óptica sale por la superﬁcie, estando el dispositivo 1 en la estructura 50, en concreto en un refuerzo 60.

Por otro lado, en la segunda de las realizaciones (Figuras 8a y 8b), en la que existe una unión roscada interior entre el primer elemento de conexión2yelsegundo elemento de conexión 4, se soluciona por completo el tema del recanteado, tanto para el caso de que el dispositivo 1 esté colocado en el borde o en la superﬁcie de la estructura 50, puesto que no existe limitación o tope exterior al citado recanteado, al conectarse posteriormente los elementos2y4 por el interior de la estructura 50. Además, este recanteado puede realizarse habiendo retirado previamente el elemento protector 3 o sin haberlo retirado de forma previa, en función de que la resistencia del primer elemento de conexión 2 sea suﬁciente como para soportar dicho recanteado.

Con independencia del tipo de unión roscada empleada, el citado segundo elemento de conexión 4 comprende los siguientes sub-elementos, un elemento tubular 11, en cuyo interior está dispuesto un elemento 12 altamente rígido y de tolerancias muy estrechas, comprendiendo dicho elemento 12 un taladro interior concéntrico y pasante, que aloja en su interior la ﬁbra óptica 7 que se conectará con el equipo de medición exterior 53 (el segundo elemento de conexión 4 se ajusta a su vez de forma concéntrica al elemento tubular exterior 10 del primer elemento de conexión 2), un tope 13, rígidamente adherida al segundo elemento de conexión 4, y un elemento amortiguador de tipo elástico 14, típicamente un muelle, que comprende a su vez un taladro pasante y concéntrico con la entrada de ﬁbra óptica 7. El tope 13 tiene un diámetro interior idéntico al diámetro exterior del elemento 12, y un diámetro exterior tal que sirva de base lateral del elemento amortiguador 14, también alojado en el elemento tubular 11. El elemento amortiguador 14 se enfrenta por el extremo contrario con la cara plana interior del elemento tubular 11, que presenta a su vez un taladro pasante y concéntrico para la entrada de la ﬁbra óptica 7.

Elemento de protección mecánico 5

Existen, en principio, tres realizaciones preferidas para el elemento de protección mecánico 5. La primera (Figuras 5a y 5b), consiste en un sencillo elemento tubular, preferiblemente cilíndrico, hueco, acoplado en una pinza semirígida que se acopla a su vez a las superﬁcies del material que conforma la estructura de material compuesto. La segunda realización se muestra en las Figuras 9a, 9b, 10a y 10 b: se trata de una caja 15 (Figuras 9a y 9b) que queda insertada en el canto del material de la estructura de material compuesto, lo que implica que sea una solución óptima para espesores suﬁcientemente grandes. Esta caja 15 comprende un resalte cilíndrico 41 en el que quedaría alojado el dispositivo de conexión. La citada caja 15 comprende además una tapa 16 para evitar esfuerzos sobre el dispositivo de conexión. Finalmente, en las Figuras 11a, 11b y 11c se muestra una tercera realización pensada como único diseño para distintos rangos de espesor de la estructura de material compuesto, al poder ajustarse dicho espesor dentro del margen permitido por el desplazamiento de las piezas 17 y 18 entre sí (Figura 11b). Así, esta última realización comprende un primer elemento 17 para el alojamiento del elemento protector 3 del dispositivo de conexión. Este elemento 17 ﬁjará el elemento protector 3 a una de las caras de la estructura de material compuesto. La citada realización comprende además un segundo elemento 18 que se ﬁja al primer elemento 17 mediante pasadores o tornillos, preferiblemente, y que ﬁja el elemento protector 3 del dispositivo de conexión 1 a la cara opuesta de la estructura de material compuesto.

Ha de tenerse en cuenta que la geometría de las diversas piezas embebidas en la estructura de material compuesto, según la invención, no han de ser tubulares o cilíndricas necesariamente, sino que tendrán una forma tal que se adapte lo mejor posible a los requerimientos buscados de no intrusividad del material. En este sentido, la geometría será tal que ayude al ﬂujo de resina, en el proceso de fabricación, a cubrir y adaptarse convenientemente a la forma requerida, evitando la formación de huecos y porosidades que disminuyan la resistencia local del material. En lo que respecta a las condiciones de diseño, preparación y fabricación e instalación del dispositivo de conexión 1, así como de los diferentes elementos que componen el mismo, los requerimientos esenciales que habrán de cumplirse, según la presente invención, son los siguientes:

-: Resistencia a temperatura: por un lado, a las temperaturas del proceso de fabricación de la estructura de material compuesto y, por otro lado, a las condiciones de servicio de dicha estructura, entre -60ºC y +200ºC.

-: Forma exterior más aerodinámica para evitar porosidades y huecos, y conseguir una mejor resistencia interna del material, etc. La geometría debe adecuarse a la situación donde el elemento se va a colocar,yapartir de un estudio previo teórico del ﬂujo de resina durante el curado, dimensionar en detalle este elemento para garantizar que por una parte queda perfectamente ajustado dentro del material, no existen huecos de resina, que obviamente perjudicarían notablemente la resistencia mecánica del material en esta zona. Por ultimo, y no menos importante, la salida de la ﬁbra óptica de esta pieza al interior del material se realizara con un diseño suave y progresivo para garantizar la absoluta supervivencia de la misma durante las tensiones originadas durante el curado.

-: Compatibilidad de dilataciones durante y tras el proceso de curado de la estructura de material compuesto: los materiales de que se compone el dispositivo de conexión (Figuras 12a, 12b, 13a y 13b), deben ser compatibles térmicamente con el material compuesto. A su vez, las dimensiones de los elementos que componen el dispositivo de conexión, así como el tipo de ajuste entre ellos, debe ser tal que, tras el curado de la estructura, la integridad del conjunto del dispositivo y sus propiedades funcionales permanezcan intactas.

-: Resistencia al ambiente: la resistencia al ambiente aeronáutico en términos de humedad, presión, ambientes agresivos, etc., debe ser considerada también en la selección de los materiales del dispositivo de conexión. La posibilidad de formación de pares galvánicos que propicien la corrosión es un factor que ha de minimizarse mediante la selección de los materiales adecuados.

-: Hermeticidad o estanqueidad: este concepto es altamente importante, no sólo durante la vida en servicio del dispositivo de conexión, sino especialmente durante el propio proceso de curado de la estructura de material compuesto. Debido a las condiciones de temperatura y presión existentes en el proceso de curado, la resina alcanza un grado de ﬂuidez tal que, si no se toman las medidas adecuadas, la solución propuesta no sería viable por la contaminación de la resina en la zona de contacto óptico de la ﬁbra 7. Por consiguiente, en el proceso de instalación del dispositivo en la estructura de material compuesto, ya sea en un borde o saliendo en superﬁcie de la misma, se adoptarán medidas con la ﬁnalidad de evitar el ﬂujo de resina al interior del dispositivo 1 y a la unión roscada del primer elemento de conexión 2 y el elemento protector 3, pues este ﬂujo impediría además el posterior desmontaje de las citadas piezas2y3,ysu conexión con el segundo elemento de conexión 4.

-: No intrusividad dentro de la estructura de material: dado que las principales aplicaciones de estos sensores son las de monitorización estructural de componentes (estructuras de material compuesto), es obvio que la propia inclusión del dispositivo no debe suponer un deterioro de las propiedades mecánicas de dichos elementos (estructuras de material compuesto). En este sentido, las dimensiones del dispositivo de conexión y de los elementos que lo componen serán lo más pequeñas posibles, y variables en función del espesor de la estructura de material a monitorizar, especialmente en el caso de que la ﬁbra salga por el borde la estructura de material compuesto. En el caso de que la ﬁbra, y así el dispositivo, salgan por la superﬁcie de la estructura de material compuesto, lo más importante será proteger los elementos del dispositivo 1 de tal forma que estén perfectamente integrados en la estructura a través de una serie de capas adicionales (refuerzo 60). Para cualquiera de los dos casos anteriores, tanto para la ﬁbra saliendo por superﬁcie como por el borde de la estructura de material compuesto, la introducción de capas adicionales se realizará con el conveniente número y secuencia de escalonamiento para que estén compensadas y evitando tensiones residuales tras el curado de la estructura, así como la presencia de defectos o excesos de resina en las proximidades. No se descarta para determinados casos el reforzar la zona de la estructura donde el dispositivo está embebido mediante uniones remachadas, que obviamente cumplirían las condiciones de diseño correspondientes a este tipo de uniones (distancias, espesores mínimos, diámetros, etc.).

-: Requerimientos funcionales de la unión óptica de la ﬁbra 7: la estanqueidad del montaje del dispositivo, las estrechas tolerancias de los elementos 9, 12 y elemento 10, así como la presión del elemento elástico 14 (Figuras 12a, 12b, 13a y 13b) son las medidas de diseño para garantizar el correcto contacto óptico durante las condiciones de servicio del dispositivo, en especial, las variaciones de temperatura, el ingreso de contaminantes y las vibraciones mecánicas transmitidas.

-: Compatibilidad con las operaciones de fabricación y montaje. La instalación del dispositivo de conexión, así como su profundidad de penetración, serán tales que permitirán los posteriores trabajos de recanteado de las estructuras de material compuesto sin que se dañe la integridad del dispositivo de conexión.

-: Supervivencia de la ﬁbra 7: se tomarán una serie de medidas esenciales para garantizar la supervivencia de la ﬁbra 7 durante el proceso de montaje. Estas medidas dependerán de cada caso concreto y en general buscarán dos objetivos: en primer lugar obstaculizar el paso del ﬂujo de resina a la zona de la ﬁbra 7 y, en segundo lugar, evitar puntos de cortadura en la ﬁbra óptica 7. Para el primer objetivo se obstaculizará el paso de resina a través de la protección del dispositivo con películas de adhesivo y sellantes fácilmente eliminables pero resistentes al proceso de fabricación. Para el segundo caso, en función de la distribución de capas de la estructura de material y su espesor, se rediseftarán detalles geométricos buscando la eliminación de cualquier pequeño radio que dé origen a esquinas cortantes.

En las realizaciones que acabamos de describir pueden introducirse aquellas modiﬁcaciones comprendidas dentro del alcance deﬁnido por las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (1) para la conexión de al menos una ﬁbra óptica (7) embebida en una estructura (50) de material compuesto, comprendiendo dicho dispositivo (1) un primer elemento de conexión (2) que queda embebido en la citada estructura de material compuesto (50), comprendiendo en su interior dicha al menos una ﬁbra óptica (7) caracterizado porque el dispositivo (1) comprende además:

-

un elemento protector (3) que se une al primer elemento de conexión (2) durante la fabricación y el montaje de la estructura de material compuesto (50), quedando embebido en la misma, de tal forma que evita la intrusión de resina en el citado primer elemento de conexión (2) durante el curado de dicha estructura (50);

-

un segundo elemento de conexión (4) que comprende al menos una ﬁbra óptica (7) de salida y un elemento elástico (14), uniéndose dicho segundo elemento de conexión (4) al primer elemento de conexión (2) tras la retirada del elemento protector (3) una vez ﬁnalizado el curado de la estructura (50), haciendo que la citada estructura (50) entre en servicio, conectándose así la al menos una ﬁbra óptica (7) del primer elemento de conexión (2) y del segundo elemento de conexión (4) gracias al elemento elástico (14).
2.

Dispositivo (1) para la conexión de al menos una ﬁbra óptica (7) embebida en una estructura (50) de material compuesto según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo (1) está situado en uno de los bordes de la citada estructura (50).
3.

Dispositivo (1) para la conexión de al menos una ﬁbra óptica (7) embebida en una estructura (50) de material compuesto según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo (1) está situado en la superﬁcie de la citada estructura (50), en un refuerzo (60) de la misma, estando dicho refuerzo (60) integrado en dicha estructura (50) a través de una serie de capas adicionales.
4.

Dispositivo (1) para la conexión de al menos una ﬁbra óptica (7) embebida en una estructura (50) de material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el citado segundo elemento de conexión (4) se une al primer elemento de conexión (2) a través de una unión roscada.
5.

Dispositivo (1) para la conexión de al menos una ﬁbra óptica (7) embebida en una estructura (50) de material compuesto según la reivindicación 4, caracterizado porque la unión roscada se realiza de forma exterior con respecto al citado primer elemento de conexión (2).
6.

Dispositivo (1) para la conexión de al menos una ﬁbra óptica (7) embebida en una estructura (50) de material compuesto según la reivindicación 4, caracterizado porque la unión roscada se realiza de forma interior con respecto al citado primer elemento de conexión (2).
7.

Dispositivo (1) para la conexión de al menos una ﬁbra óptica (7) embebida en una estructura (50) de material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además un elemento de protección mecánico (5) que se une al segundo elemento de conexión (4), una vez que la estructura (50) entra en servicio, tal que el primer y el segundo elemento de conexión (2, 4) queden protegidos mecánicamente, siendo absorbidos los esfuerzos de cualquier agresión mecánica sobre el dispositivo (1) por el citado elemento de protección (5).
8.

Dispositivo (1) para la conexión de al menos una ﬁbra óptica (7) embebida en una estructura (50) de material compuesto según la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento de protección (5) comprende un primer elemento (17) para el alojamiento del elemento protector (3) del dispositivo (1), ﬁjando este elemento (17) el elemento protector (3) a una de las caras de la estructura (50), comprendiendo además un segundo elemento (18) que se ﬁja al primer elemento (17) y que ﬁja el elemento protector (3) a la cara opuesta de la estructura (50), tal que el elemento de protección (5) sea válido para distintos rangos de espesor de la estructura (50) de material compuesto, al poder ajustarse dicho espesor al margen permitido por el desplazamiento de las piezas (17, 18) entre sí.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 200803748

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 30.12.2008

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : G02B6/38 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

Documentos citados Reivindicaciones afectadas

Y

US 2004005120 A1 (TAKEDA NOBUO et al.) 08.01.2004, 1-8

párrafos 1-5,59-71,92-108; Figuras 1,5c,9.

Y

US 5452390 A (BECHTEL J SCOTT et al.) 19.09.1995, 1-8

columna 3, líneas 43-51; columna 4 ,líneas 39-46; figura.

A

US 5751874 A (CHUDOBA PAUL et al.) 12.05.1998, 2-8

resumen; figura 4.

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 05.10.2011

Examinador J. Santaella Vallejo Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200803748

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G02B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200803748

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 05.10.2011

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-8 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-8 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200803748

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

US 2004005120 A1 (TAKEDA NOBUO et al.) 08.01.2004

D02

US 5452390 A (BECHTEL J SCOTT et al.) 19.09.1995

D03

US 5751874 A (CHUDOBA PAUL et al.) 12.05.1998
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

La invención reivindicada presenta un dispositivo de conexión de fibra óptica embebida en una estructura de material compuesto.

El documento del estado de la técnica más próximo a la invención es D01 y divulga una estructura de conexión para fibra óptica embebida en un material.

Para mayor claridad, y en la medida de lo posible, se emplea la misma redacción utilizada en la reivindicación 1. Las referencias entre paréntesis corresponden al D01. Las características técnicas que no se encuentran en el documento D01 se indican entre corchetes.

Reivindicación 1

Dispositivo (figura 1, elemento 100) para la conexión de al menos una fibra óptica embebida (figura 1, elemento 51) en una estructura de material compuesto(figura 1, elemento 50), comprendiendo dicho dispositivo un primer elemento de conexión (figura 1, elemento 54) que queda embebido en la citada estructura de material compuesto, comprendiendo en su interior dicha al menos una fibra óptica donde el dispositivo comprende además:

•

un elemento protector (figura 5, elemento 93) que se une al primer elemento de conexión durante la fabricación y el montaje de la estructura de material compuesto, quedando embebido en la misma (párrafo 99), de tal forma que evita la intrusión de resina en el citado primer elemento de conexión durante el curado de dicha estructura;

•

un segundo elemento de conexión (figura 1, elemento 73)que comprende al menos una fibra óptica de salida (figura 1, elemento 52) y [un elemento elástico], uniéndose dicho segundo elemento de conexión al primer elemento de conexión tras la retirada del elemento protector una vez finalizado el curado de la estructura, haciendo que la citada estructura entre en servicio, conectándose así la al menos una fibra óptica del primer elemento de conexión y del segundo elemento de conexión gracias al elemento elástico (párrafo 99-107)

El documento D01 difiere de la reivindicación primera en el segundo elemento de conexión donde, el documento D01 no posee un elemento elástico que facilita la unión de ambos elementos de conexión y previene la falta de alineamiento.

En el documento D02, se describe un conector de fibras ópticas donde aparece un primer y un segundo elemento de conexión, en este caso no están embebidos en ningún material compuesto. El segundo elemento aparece un elemento elástico que previene la falta de alineamiento y facilita la unión de ambos elementos de conexión. Se considera, que el experto en la materia, combinaría del documento D01 con el documento D02 para resolver el problema técnico.

Por lo tanto a la luz de D01 y D02, la invención de la reivindicación primera es nueva pero carece de actividad inventiva tal como se establece en los artículos 6 y 8 de la Ley de Patentes 1986.

Reivindicaciones 2-8 A la vista del documento citado D01 y D02 el resto de reivindicaciones 2-8 son cuestiones prácticas, las cuales son conocidas previamente del documento citado o pertenece al estado de la técnica (Figura 1 y 9; documento D03).

Por lo tanto a la luz de D01-D03, la invención de la reivindicaciones 2-8 son nuevas pero carecen de actividad inventiva tal como se establece en los artículos 6 y 8 de la Ley de Patentes 1986.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4