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).

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...

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: