Brevet FR2747202A1 — publié le 19971010

DESCRIPTION BOBINE DE FIBRE OPTIQUE, NOTAMMENT POUR ENGIN FIBROGUIDE Daine technique L'invention concerne une bobine de fibre optique présentant un support de bobinage perfectionné dont le coefficient de dilatation thermique est identique à celui du bobinage de fibre optique qu'il supporte. L'invention peut être utilisée dans tous les cas où une bobine de fibre optique est appelée à supporter des variations importantes de température. Une application privilégiée concerne les bobines de fibre optique destinées au fibroguidage des engins tels que les missiles et les drones fibroguidés. Etat de la technique Afin d'éviter qu'une fibre optique bobinée ne soit endommagée, notamment lorsqu'elle se déroule de la bobine, son enroulement doit être effectué avec beaucoup de précision en ce qui concerne le positionnement des spires. En effet, la qualité des informations transmises par les fibres optiques diminue sensiblement lorsqu'elles sont soumises à des contraintes mécaniques incontrôlées. Lorsqu'une bobine de fibre optique est soumise à des variations importantes de température, comme c' est notamment le cas pour les bobines équipant les engins fibroguidés, on doit donc veiller à ce que ces variations de température ne désorganisent pas le bobinage de fibre optique. A cet effet, il apparaît souhaitable d'utiliser un support de bobinage qui possède un coefficient de dilatation aussi proche que possible de celui de la fibre optique. Compte tenu de la structure complexe des fibres optiques, qui comprennent généralement un coeur, par exemple en silice, recouvert successivement d'un revêtement primaire et d'un revêtement secondaire, le comportement en température du bobinage de fibre optique est différent selon que l'on considère les directions axiale, radiale ou orthoradiale (ou circonférentielle) Cette différence de comportement a pour origine le fait que, si le coefficient de dilatation de la silice est constant (environ 0,5.10-6/OC) dans la plage de températures concernée dans le cas des engins fibroguidés, les coefficients de dilatation thermique des revêtements primaire et secondaire sont très différents de celui de la silice et varient avec la température, selon que l'on se trouve en dessous ou au-dessus d'une température de transition vitreuse des matériaux constituant ces revêtements. Par exemple, le coefficient de dilatation thermique du revêtement primaire peut être de 260.10-6/"C ou de 90.10-6/ C, selon que l'on se trouve en dessous ou au-dessus de -10 C qui constitue alors la température de transition vitreuse du matériau constituant ce revêtement. En ce qui concerne le revêtement secondaire de la fibre optique, son coefficient de dilatation thermique varie par exemple entre 210.10-6/ C et 910.10-6/OC selon que l'on se trouve en dessous ou au-dessus de 50"C constituant alors la température de transition vitreuse de ce revêtement secondaire. Dans les directions radiale et orthoradiale (ou circonférentielle), le caractère hétérogène de la fibre optique est pratiquement sans incidence sur son comportement en température. Plus précisément, dans la direction orthoradiale, le bobinage se comporte comme la silice formant le coeur de la fibre optique. Dans la direction radiale, le nombre de couches de fibre optique n'est généralement pas assez important pour engendrer des désorganisations et la fibre optique dispose d'un degré de liberté vers les couches supérieures du bobinage. On peut donc également considérer que le bobinage se comporte comme la silice. Pour ces deux directions, il est donc relativement facile de trouver un support qui ne perturbe pas le bobinage lors des changements de température. En revanche, le comportement en température du bobinage dans la direction axiale est plus complexe. en effet, ce comportement dépend à la fois des coefficients de dilatation de la silice et de ses deux revêtements. La mise au point d'un support dont le comportement dans la direction axiale serait comparable à celui d'une bobine de fibre optique est donc beaucoup plus délicat et n'a pas encore été réalisée à ce jour. Le document EP-A- 0 486 202 montre qu'il est connu de bobiner une fibre optique sur un support constitué par une couche unique d'un fil métallique bobiné, dont le diamètre est le même que celui de la fibre, ou sur un support métallique de la bobine présentant une rainure en hélice. Si de tels supports de bobinage facilitent le positionnement précis de la fibre optique, ils ne tiennent aucun compte des problèmes de dilatation thermique évoqués précédemment. Dans le document WO-A-90 07464, il est proposé de bobiner une fibre optique sur un bloc sup port réalisé en matériau composite. Plus précisément, ce bloc support est formé de fibres structurelles orientées, noyées dans une matrice polymère. Si les fibres structurelles contenues dans le bloc peuvent être des fibres de verre, il s'agit de fibres simples, dépourvues de toute qualité optique et ne comportant aucun revêtement. Le bloc ainsi constitué est formé de telle sorte que son coefficient de dilatation thermique soit proche de zéro dans la direction circonférentielle et comparable à celui du bobinage de fibre optique dans la direction axiale, de telle sorte que le bloc s'expanse et se contracte avec la température de façon voisine de celle du bobinage de fibre optique. Etant donné les différences de comportement de la fibre optique dans les directions radiale, orthoradiale et axiale soulignées précédemment, il est clair qu'un tel support ne peut suivre parfaitement les variations dimensionnelles de la fibre avec la température dans les trois directions. De plus, étant donné que la fibre optique est bobinée sur un bloc de matériau composite présentant une surface lisse, la fibre optique bobinée sur ce bloc n'est pas maintenue, de sorte que la précision du positionnement est difficile à assurer, même lors du bobinage proprement dit. Dans le document EP-A-0 499 000, le problème posé par la dilatation complexe de la fibre optique bobinée, dans la direction axiale, est résolu en plaçant le bobinage entre deux flasques mobiles sur lesquels agissent des rondelles ressorts. Cependant, cette solution n'est pas satisfaisante car elle conduit à appliquer en permanence sur le bobinage de fibre optique une force de compression axiale qui tend à désorganiser ce bobinage. De plus, la présence de flasques aux deux extrémités de la bobine n'est pas toujours souhaitable lorsque le déroulement de la fibre optique s'effectue axialement. Exposé de l'invention L'invention a précisément pour objet une bobine de fibre optique de conception originale, dans laquelle la fibre optique est supportée par plusieurs couches d'une fibre de même nature, de telle sorte que les déformations du support lorsque la température varie sont totalement semblables aux déformations du bobinage dans toutes les directions, y compris dans la direction axiale, malgré le caractère complexe du comportement du bobinage dans cette direction. De façon plus précise, il est proposé conformément à l'invention une bobine de fibre optique prévue pour supporter un bobinage de fibre optique et comportant un noyau central, caractérisée par le fait que la bobine comprend de plus un support de bobinage entourant le noyau central, ce support de bobinage étant formé d'au moins trois couches d'une fibre optique identique à la fibre optique prévue pour être reçue sur la bobine, ces trois couches étant collées entre elles sans être collées sur le noyau central. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, le noyau central comporte des flasques d'extrémité qui encerclent des parties terminales du support de bobinage. Cette caractéristique permet de protéger les extrémités du support afin d'éviter toute perte de cohésion qui pourrait se pro duire dans ces parties terminales, si celles-ci n'étaient pas protégées. Dans une application privilégiée, la bobine selon l'invention est montée sur un engin fibroguidé. Brève description des dessins On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférentielle de l'invention, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure unique est une vue en coupe longitudinale d'une bobine de fibre optique conforme à l'invention. Exposé détaillé d'une forme de réalisation préférentielle Sur la figure unique, on a représenté en coupe longitudinale une bobine 10 de fibre optique conforme à l'invention, supportant un bobinage 12 de fibre optique. Une telle bobine 10 peut notamment être montée dans un engin fibroguidé. La bobine 10 comprend tout d'abord un noyau central 14, de forme tubulaire, prévu pour être fixé à une structure support (non représentée) telle que la structure d'un engin fibroguidé. Le noyau central 14 peut être réalisé en un matériau quelconque tel qu'un métal, une matière plastique, un matériau composite, etc. susceptible de garder des caractéristiques mécaniques satisfaisantes dans les conditions d'utilisation envisagées. Conformément à l'invention, la bobine 10 comprend de plus un support 16 qui entoure le noyau central 14 et est constitué de façon telle que son comportement en température soit parfaitement semblable à celui du bobinage 12 de fibre optique supportée par la bobine, dans toutes les directions. A cet effet, le support 16 de bobinage est formé d'au moins trois couches d'une fibre optique 18 identique à la fibre optique 20 du bobinage 12 prévu pour être supporté par la bobine 10. Ces trois couches de fibre optique 18 sont collées entre elles au moyen d'un adhésif fort, de façon à assurer une bonne cohésion du support de bobinage 16. En revanche, aucun adhésif n'est appliqué sur la première couche de fibre optique 18 qui est en contact avec le noyau central 14, afin que le support 16 de bobinage ne soit pas collé sur ce noyau central. A titre indicatif, on notera que la force de collage des couches de fibre optique 18 est environ dix fois supérieure à la force de collage des spires de fibre optique 20. De façon plus précise, le support 16 de bobinage est obtenu en enroulant la fibre optique 18 sur le noyau central 14 en formant des spires jointives sur au moins trois couches, comme l'illustre la figure. Ces spires sont enroulées et disposées en quinconce d'une couche à l'autre, dans le même sens et de la même manière que les couches successives du bobinage 12 de la fibre optique 20 prévue pour être reçue sur la bobine 10. Etant donné que l'assemblage en fibre optique formant le support 16 de bobinage n'est pas collé sur le noyau central 14, il peut se dilater et se rétracter librement par rapport à ce dernier lorsque la température varie. Du fait que la fibre optique 18 dans laquelle est fabriqué cet assemblage est identique à la fibre optique 20 du bobinage 12 prévue pour être reçue sur la bobine 10, le support 16 de bobinage présente le même coefficient de dilatation que le bobinage 12 proprement dit, aussi bien dans la direction axiale que dans les directions radiale et orthoradiale. Par conséquent, les variations de températures subies par la bobine 10 ne peuvent en aucun cas désorganiser le bobinage de fibre optique 20. De plus, la couche extérieure de fibre optique 18 rentrant dans la composition du support 16 de bobinage forme une couche d'accrochage qui permet de placer correctement la première couche du bobinage 12, lors de l'enroulement de la fibre optique 20. Afin d'assurer le maintien axial du support 16 de bobinage sur le noyau central 14, ce dernier comporte avantageusement des flasques d'extrémité 22 et 24 entre lesquels le support 16 est enfermé avec un certain jeu. Chacun de ces flasques d'extrémité 22 et 24 comporte une partie cylindrique 26, 28 qui encercle la partie terminale correspondante du support 16 de bobinage. Cet agencement permet de protéger les parties terminales de support 16, ce qui supprime tout risque de décohésion de ce dernier. L'enroulement de la fibre 20 sur le support 16 de bobinage s'effectue sur la partie de ce support située entre les parties cylindriques 26 et 28 des flasques 22 et 24. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure unique, le flasque 22 se prolonge radialement vers l'extérieur au-delà de la partie repliée 26, alors que le flasque 24 ne se prolonge pas au-delà de sa partie repliée 28. Cet agencement permet de fixer la bobine 10 à une structure support (non représentée) à l'aide du flasque 22, alors que le déroulement de la fibre optique 20 peut s'effectuer librement selon une direction axiale du côté du flasque 24. L'identité entre les fibres optiques 18 et 20 concerne aussi bien le diamètre de ces fibres que la nature des matériaux qui les constituent, c'est-à-dire aussi bien le coeur de la fibre que les deux revêtements qui le recouvrent. Si la présence d'au moins trois couches de fibres optiques 18 dans le support 16 de bobinage est nécessaire à l'obtention d'un assemblage présentant une bonne cohésion, on comprend aisément que le nombre de couches de fibres optiques 18 formant le support 16 ne doit pas être trop élevé, afin de limiter le coût de la bobine et de ne pas en augmenter exagérément le diamètre. REVENDICATIONS 1. Bobine (10) de fibre optique prévue pour supporter un bobinage (12) de fibre optique et comportant un noyau central (14), caractérisée par le fait que la bobine comprend de plus un support (16) de bobinage entourant le noyau central (14), ce support de bobinage étant formé d'au moins trois couches d'une fibre optique (18) identique à la fibre optique prévue pour être reçue sur la bobine, ces trois couches étant collées entre elles sans être collées sur le noyau central. 2. Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le noyau central (14) comporte des flasques d'extrémité (22) qui encerclent des parties terminales du support (16) de bobinage. 3. Bobine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait qu'elle est montée sur un engin fibroguidé.