一种高抗拉制导光缆的制作方法

本发明涉及一种制导光缆，特别是一种高抗拉制导光缆。

背景技术：

光纤具有信息传输容量大、传输损耗低、直径小、重量轻、无电磁感应等特点，因此，在有线制导领域具有广阔的应用前景。制导导弹、鱼雷等军用设备采用光纤制导后，能有效提高制导系统的信息传输速率和通信可靠性，提高目标识别能力，保证极高的目标命中率；同时，由于制导光缆重量轻，直径小，还可以有效减轻导弹重量，增大有效射程。

制导光缆放线时，通常采用与光缆线团缠绕方向垂直的方式放线，制导光缆由线团上螺旋缠绕状直接被轴向拉直，在离开线团的瞬间，光缆在“剥落点”处存在一次半径较小的弯曲，会增加光纤中信号的传输损耗；另一方面在该点承受瞬间最大张力，极易造成光缆断裂，已列装的光纤导弹仍然多次出现光纤断裂的严重事故，所以进一步提高其抗拉强度仍然是一个重要课题。研究表明，“剥落点”处光缆承受张力的大小与光缆被拉出速度的平方成正比。要提高导弹飞行速度，需要更高强度的制导光缆，以确保光缆放线时不被拉断。另外，为了增大制导距离，增大导弹的有效射程，需要更小直径的制导光缆，以确保相同体积的线团能容纳更大长度的制导光缆。

目前，制导光缆的结构形式主要有3种:芳纶编织型、聚合物材料挤塑型和芳纶复合增强型；采用芳纶编织及芳纶增强型的制导光缆，其最大抗拉力仅为8~15kg，而且芳纶编织型生产速度极慢，效率低，生产过程中编织线需要经常更换、接头，不利于生产大长度的光缆，在实际使用中光缆需要接头，在接头处会增加信号传输的损耗和断纤的风险，降低制导光缆的可靠性。聚合物或复合增强型聚合物材料挤塑的光缆，其抗拉力更小，一般只适用于短距离、低速制导系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种高抗拉制导光缆，提高制导光缆的抗拉力，并且其生产工艺简单、生产效率高，易于生产大长度光缆。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高抗拉制导光缆，包含光纤和保护层，保护层包围在光纤外侧，其特征在于：还包含碳纤维增强材料。

进一步地，所述光纤为弯曲不敏感单模光纤。

进一步地，所述光纤的涂覆层材料为丙烯酸酯涂层或耐高温的丙烯酸酯类涂层或聚酰亚胺涂层。

进一步地，所述光纤的芯数为1芯，光纤的涂覆层标称外径为245um、200um、180um或150um。

进一步地，所述光纤为选择应变不低于2%的高强度光纤。

进一步地，所述保护层为尼龙、聚醚醚酮、含氟聚合物、硅树脂固化材料或丙烯酸酯类固化材料。

进一步地，所述碳纤维增强材料为包覆在光纤外侧的碳纤维层，碳纤维层设置在光纤和保护层之间。

进一步地，所述碳纤维增强材料为若干极细碳纤维束，若干极细碳纤维束嵌设在保护层内部。

进一步地，所述若干极细碳纤维束均沿光缆轴线方向设置并且若干碳纤维束沿光缆周向等间距分布在保护层内部。

进一步地，所述极细碳纤维束为强度等级大于t700级的高强度高模量碳纤维，其抗拉强度不低于4500mpa，拉伸模量不低于250gpa。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明采用碳纤维作为增强材料，与芳纶编织型制导光缆相比，生产工艺简单，生产效率高，有利于生产制造大长度的制导光缆，可适用于长距离制导；

2、本发明采用高抗拉性能的碳纤维束作为增强材料，碳纤维的抗拉强度和拉伸模量约为芳纶纤维的2倍，极大的提高了制导光缆的抗拉力，使制导光缆在线团绕制及制导放线过程中不易断裂，可适用于高速飞行武器的制导；

3、本发明采用弯曲不敏感单模光纤，可以降低制导光缆因在光缆线团上紧密缠绕而产生的弯曲损耗，以及减小制导光缆在放线时“剥落点”处极度弯曲时的传输损耗；

4、本发明采用筛选应变为2%的高强度光纤，有效降低了制导光缆在生产制造、使用过程中光纤因承受拉力而断裂的风险，提高了制导光缆的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种高抗拉制导光缆的实施例1的示意图。

图2是本发明的一种高抗拉制导光缆的实施例2的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，本发明的一种高抗拉制导光缆，包含光纤1和保护层3，保护层3包围在光纤1外侧，还包含碳纤维增强材料2。碳纤维增强材料2为包覆在光纤外侧的碳纤维层，碳纤维层设置在光纤和保护层之间。碳纤维束的强度等级为t700级及以上高强度高模量碳纤维，其抗拉强度不低于4500mpa，拉伸模量不低于250gpa。根据制导光缆直径和抗拉力的要求，可以选择纤度为0.6k或0.5k或0.4k或更细的碳纤维束，碳纤维束的根数可以选择2根或3根或4根或更多。制导光缆的外径范围为0.25mm~1.2mm。

光纤为弯曲不敏感单模光纤,光纤的芯数为1芯。

光纤的涂覆层材料可根据光缆的应用要求进行选择，可以采用普通的丙烯酸酯涂层光纤或耐高温的丙烯酸酯类涂层光纤或聚酰亚胺涂层光纤。

光纤的涂覆层标称外径可以选择245um常规直径、或200um、180um、150um小直径。光纤筛选应变为2%的高强度光纤。

保护层可以是尼龙、聚醚醚酮、含氟聚合物等高分子塑料挤出形成或硅树脂、丙烯酸酯类固化材料涂覆后经热固化或光固化形成。

实施例2：

如图1所示，本发明的一种高抗拉制导光缆，包含光纤1和保护层3，保护层3包围在光纤1外侧，还包含碳纤维增强材料2。碳纤维增强材料2为若干极细碳纤维束，若干极细碳纤维束嵌设在保护层内部；若干极细碳纤维束均沿光缆轴线方向设置并且若干碳纤维束沿光缆周向等间距分布在保护层内部。碳纤维束的强度等级为t700级及以上高强度高模量碳纤维，其抗拉强度不低于4500mpa，拉伸模量不低于250gpa。根据制导光缆直径和抗拉力的要求，可以选择纤度为0.6k或0.5k或0.4k或更细的碳纤维束，碳纤维束的根数可以选择2根或3根或4根或更多。制导光缆的外径范围为0.25mm~1.2mm。

光纤为弯曲不敏感单模光纤,光纤的芯数为1芯。

光纤的涂覆层材料可根据光缆的应用要求进行选择，可以采用普通的丙烯酸酯涂层光纤或耐高温的丙烯酸酯类涂层光纤或聚酰亚胺涂层光纤。

光纤的涂覆层标称外径可以选择245um常规直径、或200um、180um、150um小直径。光纤筛选应变为2%的高强度光纤。

保护层可以是尼龙、聚醚醚酮、含氟聚合物等高分子塑料挤出形成或硅树脂、丙烯酸酯类固化材料涂覆后经热固化或光固化形成。

本发明的一种高抗拉制导光缆采用弯曲不敏感单模光纤，可以降低制导光缆因在光缆线团上紧密缠绕而产生的弯曲损耗，以及减小制导光缆在放线时“剥落点”处极度弯曲时的传输损耗。本方案采用筛选应变为2%的高强度光纤，有效降低了制导光缆在生产制造、使用过程中光纤因承受拉力而断裂的风险，提高了制导光缆的可靠性。本方案采用碳纤维作为增强材料，与芳纶编织型制导光缆相比，生产工艺简单，生产效率高，有利于生产制造大长度的制导光缆，可适用于长距离制导。本方案采用高抗拉性能的碳纤维束作为增强材料，碳纤维的抗拉强度和拉伸模量约为芳纶纤维的2倍，极大的提高了制导光缆的抗拉力，使制导光缆在线团绕制及制导放线过程中不易断裂，可适用于高速飞行武器的制导。

本发明的一种高抗拉制导光缆主要应用于导弹、鱼雷、水下航行器、水下机器人等设备的制导与通信，以及设备间连接通信、光纤传感等。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。