Герметичный оптический соединитель Российский патент 2023 года по МПК G02B6/38 

Изобретение относится к герметичным разъемным соединителям волоконно-оптических линии и может быть использовано в составе новых образцов гидроакустических станций и комплексов (ГАС и ГАК) для надводных и подводных кораблей с волоконно-оптической системой передачи информации для соединения оптических цепей в волоконно-оптических линиях связи, передающих цифровую информацию между забортными приборами ГАС и ГАК.

Волоконно-оптические разъемы и соединители применяются в оптонике для соединения оптических волокон между собой. Назначение оптического соединителя или разъема - точная юстировка и фиксация сердцевин соединяемых оптических волокон для передачи оптического сигнала из одного волокна в другое с минимальными потерями. Как правило, в современных разъемах используется следующий принцип юстировки: соединяемые волокна фиксируются в прецизионных наконечниках (ферулах), которые вставляются в прецизионную втулку-центратор. Центраторы установлены в розетке, с каждой стороны которой подключаются вилки, содержащие наконечники соединяемых волокон. Для малой величины отраженного сигнала необходимо гарантировать отсутствие воздушного зазора между стыкуемыми сердцевинами волокон. Это обеспечивается сферической формой торцов (патенты РФ №2345389, опубл. 27.01.2009 г., №2748013, опубл. 18.05.2021 г.).

Известен герметичный оптический соединитель по патенту РФ №2756705, опубл. 04.10.2021. Соединитель состоит из вилки и розетки. Вилка содержит металлический корпус цилиндрической формы, содержащий средство закрепления с розеткой, в котором расположены N жестко закрепленных ферул. Металлический корпус соединяется посредством пайки со стенкой герметичного объема. Розетка содержит средство закрепления с вилкой, в которой расположены N подпружиненных ферул и центраторов. Хвостовая часть розетки имеет разборное пыле-влагозащищенное соединение.

Такой оптический соединитель не герметичен в собранном виде (герметична только вилка) сложен в изготовление, из-за N жестко закрепленных ферул в нем нарушено усилие сжатия совмещенных ферул, что приводит к износу сердцевин соединяемых оптических волокон, тем самым ухудшая передачу оптического сигнала из одного волокна в другое и, как следствие, к ограничению циклов соединения-разъединения разъема, снижению сроков эксплуатации разъема.

Известный соединитель принят в качестве ближайшего аналога к заявленному герметичному оптическому соединителю.

Задачей изобретения является повышение надежности герметичного оптического соединителя при глубоководном применении.

Технический результат изобретения, заключается в обеспечении повышенной герметичности соединения до 10 МПа, а также достижения эксплуатационных параметров таких как: повышение надежности, значительное увеличение количества циклов соединения-разъединения разъема, обеспечение проверки герметичности соединения, уменьшения оптических потерь сигнала, упрощения конструкции соединителя.

Для обеспечения заявленного технического результата в герметичный оптический соединитель, выполненный разъемным, состоящий из вилки и розетки, при этом в вилке, снабженной прочным металлическим корпусом цилиндрической формы с клапаном для проверки герметичности и фланцем, содержащим средство закрепления с розеткой, установлены N ферул, в металлическом корпусе розетки, снабженной фланцем для присоединения и фиксации к корпусу устройства и вилки, выполнены N цилиндрических ступенчатых отверстий, в каждом из которых расположена подпружиненная ферула с установленным на ней центратором, закрепленным ввинчивающейся гайкой, введены новые признаки, а именно: на внутренней поверхности металлического корпуса вилки имеется радиальное уплотнительное кольцо, на оси корпуса вилки установлен держатель с обоймой, снабженной двумя ловителями разного диаметра, установленными под углом друг к другу, N подпружиненных ферул установлены на плавающей посадке в отверстиях обоймы с помощью пластины и ключа с байонетным соединением, корпус розетки выполнен цельнометаллическим, на его наружной поверхности установлены торцевые и радиальные уплотнительные кольца, а N ферул розетки на плавающей посадке установлены в цилиндрических ступенчатых отверстиях цельнометаллического корпуса, имеющего отверстия под ловители вилки для обеспечением гарантированного соединения вилки и розетки.

Для проверки герметичности соединения вилки и розетки на металлическом корпусе вилки выполнен клапан. Для разборки соединителя на наружной поверхности вилки и розетки выполнены резьбовые отверстия. Наилучший результат достигается, если держатель содержит катушку для укладки излишка оптического волокна.

Наличие в герметичном оптическом соединителе торцевых и радиальных колец обеспечивают герметичное соединения розетки и вилки при воздействии низкого и высокого гидростатического давления. Ловители разного диаметра, установленные в вилке, обеспечивают однозначное совмещения оптических ферул вилки и розетки, а за счет плавающей посадки происходит самоюстировка каждого в отдельности N оптического соединения, что значительно снижает требования к допускам и посадкам к изготавливаемым комплектующим герметичного оптического соединителя. Наличие подпружиненных ферул в вилке и розетке, обеспечивают создание необходимого прижимного усилия торцов волокон на каждой паре соединяемых оптических волокон, что повышает количество циклов подключения-отключения и, как следствие, увеличивает срок эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-3, где на фиг. 1 приведена конструкция вилки, на фиг. 2 - конструкция розетки, на фиг. 3 - конструкция герметичного оптического соединителя в сборе.

Вилка (фиг. 1) содержит прочный корпус 1 цилиндрической формы с фланцем, на котором расположены гладкие отверстия 2, которые служат для фиксации вилки к розетке и резьбовые отверстия 3, необходимые для отключения вилки от розетки. Радиальное уплотнительное кольцо 4 обеспечивает герметичность соединения вилки и розетки при воздействии высокого гидростатического давления, а клапан 14 используется для проверки герметичности вилки и розетки после подключения. Многоволоконный оптический кабель 17, оконцованный ферулами 8 фиксируется в корпусе держателя 18 хомутом 24. Держатель 18 с катушкой 19, на которой уложен технологический запас оптического волокна 20. На держатель 18 накручена обойма 16 с двумя ловителями 21 разного диаметра. В обойме установлены подпружиненные N ферулы 8 на плавающей посадке с помощью пластины 22 и ключа 23 с байонетным соединением. Обойма 16 установлена в пазу 15 на внутренней поверхности корпуса 1 с помощью фланца 25 и зафиксирована клеем 27. Это обеспечивает позиционирование обоймы 16 с корпусом 1. Оптический кабель 17 и корпус 1 загерметизированы с помощью вулканизации 26.

Розетка (фиг. 2) содержит корпус 1а цилиндрической формы с фланцем, на котором расположены гладкие отверстия 2а, необходимые для присоединения корпуса 1а к герметичному корпусу прибора, и резьбовые отверстия 3а, которые предназначены для присоединения корпуса 1. Радиальное кольцо 4а необходимо для обеспечения герметизации при воздействие высокого гидростатического давления, а торцевые кольца 5 обеспечивают герметичность при низком гидростатическом давление. В N каждое ступенчатое отверстие 6 установлена на плавающую посадку ферула 8а с центратором 7, пружиной 9 и стопором 11. Гайка 12 запирает стопор 11 и пружину 9, что создает необходимое прижимное усилия торца оптического волокна 10, вклеенного в ферулу 8а. Оправа 13 установлена в гайку 12 для установки хвостовика 14, что обеспечивает защиту оптического волокна 10 от перегиба. Гайка 12 обеспечивает легкую замену поврежденных комплектующих деталей: центратора 7, оптического волокна 10, что повышает надежность и ремонтопригодность.

После сборки вилки и розетки (фиг. 3), конструкции которых в порядке их сборки приведены выше, для подключения герметичной вилки А необходимо совместить ловители 21 с соответствующими отверстиями расположенных на розетке В, которая предварительно установлена на герметичном корпусе прибора (носителя). Ловители 21 разного диаметра, установленные в вилке, и центраторы 7 обеспечивают однозначное совмещения оптических ферул 8, 8а вилки А и розетки В соответственно, а за счет плавающей посадки происходит самоюстировка, что обеспечивает передачу оптического сигнала из одного оптического волокна 20 в другое оптическое волокно 10 с минимальными потерями и фиксируются болтами 30, после чего с помощью клапана 14 проверяется герметичность соединения герметичного оптического соединителя.

Применение заявленного герметичного оптического соединителя позволяет обеспечить его работу при высоком гидростатическом давлении (до 10 МПа), минимизировать возможные риски повреждения оптического кабеля при транспортировке и прокладке на объекте. В случае повреждения глубоководного оптического кабеля или герметичного прибора в процессе эксплуатации, использование герметического оптического соединителя позволяет оперативно заменить поврежденный участок оптического кабеля без демонтажа герметичного прибора или заменить его без демонтажа оптического кабеля.

В условиях опытного производства АО «Концерна «Океанприбор» были изготовлены сигнальные образцы герметичных оптических соединителей.

Использование разработанного герметичного оптического соединителя значительно повышает надежность и ремонтопригодность забортных волоконно-оптических линий связи приема - передачи информации в ГАК и ГАС, что подтвердили натурные испытания.

Изобретение может быть использовано в гидроакустических станциях и комплексах для надводных и подводных кораблей с волоконно-оптической системой передачи информации. Герметичный оптический разъемный соединитель состоит из вилки и розетки. В вилке, снабженной прочным металлическим корпусом цилиндрической формы с клапаном для проверки герметичности и фланцем, содержащим средство закрепления с розеткой, установлены N ферул. В цельнометаллическом корпусе розетки, снабженной фланцем для присоединения и фиксации к корпусу устройства и вилки, выполнены N цилиндрических ступенчатых отверстий, в каждом из которых расположена подпружиненная ферула с установленным на ней центратором, закрепленным ввинчивающейся гайкой. На внутренней поверхности корпуса вилки имеется радиальное уплотнительное кольцо. На оси корпуса вилки установлен держатель с обоймой, снабженной двумя ловителями разного диаметра, установленными под углом друг к другу. N подпружиненных ферул установлены на плавающей посадке в отверстиях обоймы с помощью пластины и ключей с байонетным соединением. На наружной поверхности корпуса розетки установлены торцевые и радиальные уплотнительные кольца. N ферул розетки на плавающей посадке установлены в цилиндрических ступенчатых отверстиях корпуса, имеющего отверстия под ловители вилки для обеспечения гарантированного соединения вилки и розетки. Технический результат - повышение надежности при глубоководном применении. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Герметичный оптический соединитель, выполненный разъемным, состоящий из вилки и розетки, при этом в вилке, снабженной прочным металлическим корпусом цилиндрической формы с клапаном для проверки герметичности и фланцем, содержащим средство закрепления с розеткой, установлены N ферул, в металлическом корпусе розетки, снабженной фланцем для присоединения и фиксации к корпусу устройства и вилки, выполнены N цилиндрических ступенчатых отверстий, в каждом из которых расположена подпружиненная ферула с установленным на ней центратором, закрепленным ввинчивающейся гайкой, отличающийся тем, что на внутренней поверхности металлического корпуса вилки имеется радиальное уплотнительное кольцо, на оси корпуса вилки установлен держатель с обоймой, снабженной двумя ловителями разного диаметра, установленными под углом друг к другу, N подпружиненных ферул установлены на плавающей посадке в отверстиях обоймы с помощью пластины и ключей с байонетным соединением, корпус розетки выполнен цельнометаллическим, на его наружной поверхности установлены торцевые и радиальные уплотнительные кольца, а N ферул розетки на плавающей посадке установлены в цилиндрических ступенчатых отверстиях цельнометаллического корпуса, имеющего отверстия под ловители вилки для обеспечением гарантированного соединения вилки и розетки.

2. Соединитель по п. 1, отличающийся тем, что на металлическом корпусе вилки выполнен клапан для проверки герметичности соединения вилки и розетки.

3. Соединитель по п. 1, отличающийся тем, что держатель содержит катушку для укладки излишка оптического волокна.

4. Соединитель по п. 1, отличающийся тем, что на наружной поверхности вилки и розетки выполнены резьбовые отверстия.