RS66747B1

RS66747B1 - Sistemi, metode i alati za ispitivanje kompozitnih činilaca čvrstoće

Info

Publication number: RS66747B1
Application number: RS20250361A
Authority: RS
Inventors: Xiaoyuan Dong; William Webb; Christopher Wong; Ian Pilling
Original assignee: Ctc Global Corp
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2025-05-30
Also published as: BR112020017442A2; IL276939B1; TWI840344B; LT4273892T; EP4273892A3; TW202503244A; US12253555B2; CA3070077C; SI4273892T1; JP2024026180A; CL2020002159A1; FI4273892T3; EP4273892B1; US20240272217A1; JP2021515195A; EP3759454A1; CN111566465A; PL4273892T3; TW202004148A; US20210048469A1

Description

Opis

OBLAST

[0001] Ovo otkriće se odnosi na oblast kompozitnih činilaca čvrstoće ojačanih vlaknima, a konkretno na oblast ispitivanja celovitosti strukture takvih kompozitnih činilaca čvrstoće ojačanih vlaknima.

OSNOVA

[0002] Kompozitni činioci čvrstoće ojačani vlaknima su korisni za upotrebu za razne strukturne primene zahvaljujući relativno velikom odnosu čvrstoće u odnosu na masu i drugih poželjnih osobina. Na primer, mnogi izduženi kompozitni činioci čvrstoće ojačani vlaknima se koriste kao činioci zatezanja u strukturama kao što su mostovi i prenosne železničke žice, gde zamenjuju prethodno korišćene materijale kao što je čelik.

[0003] Jedna takva primena kompozitnih činilaca čvrstoće ojačanih vlaknima koja se nedavno pojavila je njihova upotreba kod golih vazdušnih električnih kablova za prenošenje i distribuciju električne struje. Takvi električni kablovi obično imaju više provodljivih metalnih niti koje su obmotane oko centralnog činioca ojačanja koji ih podržava. Činilac čvrstoće se tradicionalno izrađuje od čelika. Poslednjih godina, za činilac čvrstoće se koriste kompozitni materijali ojačani vlaknima. Takvi kompozitni materijali nude značajne prednosti u poređenju sa čelikom, uključujući manju masu, manju veličinu (što omogućava upotrebu većeg poprečnog preseka provodnika), manji toplotni ugib i mnoge druge prednosti. Jedan primer za vazdušni električni kabl koji ima takav činilac čvrstoće ojačan vlaknima je goli vazdušni električni kabl ACCC<®>kompanije CTC Global Corporation, Irvine, CA, SAD. Vidite, na primer, U.S. patent br. pat. br.7,368,162 autora Hiel et al.

[0004] Za razliku od većine metalnih materijala, kompozitni materijali ojačani vlaknima obično imaju malu rastegljivost. Usled toga, može se pojaviti bojazan da je kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima strukturno oštećen (npr. polomljen) tokom proizvodnje, rukovanja, odnosno montaže činioca čvrstoće odnosno električnog kabla. Mali prelomi činioca čvrstoće teško mogu da se uoče klasičnim metodama. To je posebno tako za vazdušne električne kablove usled ekstremne dužine vazdušnog električnog kabla i usled činjenice da činilac čvrstoće nije vidljiv nakon što se provodljive niti obmotaju oko njega.

[0005] Predložene su metode i sistemi za praćenje stanja činioca čvrstoće ojačanog vlaknima tokom njegove upotrebe. Na primer, predloženo je da temperatura i naprezanje činioca čvrstoće vazdušnog električnog kabla mogu da se prate tokom upotrebe koristeći složene tehnike kao što je optička reflektometrija u vremenskom domenu (OTDR). Međutim, za takve sisteme i metode neophodna je složena oprema, upotreba koherentnog izvora svetlosti (npr. laser) i precizno poravnavanje koherentnog izvora svetlosti sa optičkim vlaknima učvršćenim za činilac čvrstoće; sve to je teško primenljivo na terenu, npr. u spoljašnjoj okolini kroz koju su postavljeni električni kablovi za prenos i distribuciju.

EP 0203 249 A2 odnosi se na napojni kabl za napon od 6 do 60 kV koji obuhvata svetlosne provodnike i zaštitni omotač ojačan vlaknima. Na krajeve svetlosnih provodnika mogu biti povezani emiteri i detektori.

Dokument sa ISSN: 0010-4361, DOI: 10.1016/0010-4361 (87)90294-1, odnosi se na detektovanje oštećenja optičkog vlakna u kompozitnim strukturama.

US 2009/0230578 A1 odnosi se na metodu za proizvodnju optičkih traka sa nekoliko paralelnih optičkih vlakana.

REZIME

[0006] Pronalazak je definisan priloženim nezavisnim zahtevima. Opcione karakteristike su zadate u priloženim zavisnim zahtevima. Ovde su objavljeni sistemi, metode, komponente i alati koji omogućavaju ispitivanje kompozitnih činilaca čvrstoće ojačanih vlaknima da se utvrdi da li su kompozitni činioci čvrstoće strukturno celi, npr. da se detektuje prisustvo defekata kao što su prelomi u činiocu čvrstoće. Sistemi, metode, komponente i alati omogućavaju relativno jednostavno i jeftino ispitivanje činilaca čvrstoće u procesu proizvodnje, tokom montaže odnosno nakon montaže činilaca čvrstoće.

[0007] Ovde objavljeni sistemi, metode, komponente i alati uključuju, bez ograničenja: (i) sistem za detekciju defekta činioca čvrstoće kompozita ojačanog vlaknima;

(ii) metodu za detekciju defekta činioca čvrstoće kompozita ojačanog vlaknima; (iii) metodu za pripremu elementa čvrstoće kompozita ojačanog vlaknima za ispitivanje pomoću izvora svetlosti;

(iv) izduženi kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima uključujući optičko vlakno; (v) uređaj za prenošenje svetlosti na kraj optičkog vlakna koje je ugrađeno u izduženi strukturni činilac;

(vi) uređaj za detekciju svetlosti koja potiče sa kraja optičkog vlakna koje je ugrađeno u izduženi strukturni činilac;

(vii) alat za sečenje i poliranje; i

(viii) metodu za proizvodnju izduženog elementa čvrstoće kompozita ojačanog vlaknima koji je konfigurisan za upotrebu u činiocu sa zateznom čvrstoćom.

[0008] Tako, u jednom otelotvorenju, sistem konfigurisan za detekciju defekta u vazdušnom električnom kablu je objavljen prema priloženom zahtevu 1.

[0009] Prethodni sistem se može okarakterisati time što ima poboljšane funkcije odnosno dodatne karakteristike, koje mogu da se primenjuju posebno ili u kombinaciji. U jednoj karakterizaciji, izvor svetlosti je konfigurisan da emituje svetlost koja ima primarnu talasnu dužinu u infracrvenoj oblasti. U jednom poboljšanju, izvor svetlosti je konfigurisan da emituje svetlost koja ima primarnu talasnu dužinu od najmanje 800 nm. U drugom poboljšanju, izvor svetlosti je konfigurisan da emituje svetlost koja ima primarnu talasnu dužinu od najviše oko 1000 nm.

[0010] U drugoj karakterizaciji, element čvrstoće uključuje barem drugo optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž kompozita ojačanog vlaknima. U jednom poboljšanju, element čvrstoće uključuje barem treće optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž kompozita ojačanog vlaknima. U drugom poboljšanju, element čvrstoće uključuje barem četvrto optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž kompozita ojačanog vlaknima.

[0011] U drugoj karakterizaciji, električni kabl ima dužinu najmanje oko 100 metara. U još jednoj karakterizaciji, električni kabl ima dužinu najviše oko 3500 metara. Prema pronalasku, električni provodnik je raspoređen oko činioca čvrstoće koji ga podržava i formira električni kabl.

[0012] U drugoj karakterizaciji, prvo optičko vlakno je jednomodno optičko vlakno. U drugoj karakterizaciji, izvor svetlosti obuhvata svetlosnu diodu (LED). U drugoj karakterizaciji, uređaj za detekciju svetlosti obuhvata konkavno sočivo koje je raspoređeno između kraja kompozitnog činioca čvrstoće i svetlosnog senzora i konfigurisano je da fokusira prenetu svetlost na svetlosni senzor. U drugom poboljšanju, svetlosni senzor je odabran od CCD senzora i CMOS senzora.

[0013] U drugom otelotvorenju, metoda za ispitivanje vazdušnog električnog kabla je objavljena prema priloženom zahtevu 15.

[0014] Prethodna metoda se može okarakterisati time što ima poboljšanja odnosno dodatne korake metode, koji mogu da se primenjuju posebno ili u bilo kojoj kombinaciji. U jednoj karakterizaciji, preneta svetlost ima talasnu dužinu u infracrvenoj oblasti. U jednom poboljšanju, preneta svetlost ima primarnu talasnu dužinu najmanje oko 800 nm. U drugom poboljšanju, preneta svetlost ima primarnu talasnu dužinu najviše oko 1000 nm. U drugoj karakterizaciji, prvi element čvrstoće uključuje barem drugo optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž kompozita ojačanog vlaknima, i u koraku prenošenja svetlosti, svetlost se prenosi kroz drugo optičko vlakno. U drugom poboljšanju, element čvrstoće uključuje barem treće optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž kompozita ojačanog vlaknima, i u koraku prenošenja svetlosti, svetlost se prenosi kroz treće optičko vlakno. U drugom poboljšanju, element čvrstoće uključuje barem četvrto optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž kompozita ojačanog vlaknima, i u koraku prenošenja svetlosti, svetlost se prenosi kroz četvrto optičko vlakno.

[0015] U drugoj karakterizaciji, kompozitni činilac čvrstoće ima dužinu najmanje oko 500 metara. U drugom poboljšanju, kompozitni činilac čvrstoće ima dužinu najmanje oko 3500 metara. U drugoj karakterizaciji, kompozitni činilac čvrstoće ima dužinu najviše oko 7500 metara. U drugoj karakterizaciji, tokom koraka prenošenja svetlosti i detektovanja svetlosti, kompozitni činilac čvrstoće je namotan na kalem. U drugoj karakterizaciji, metoda obuhvata korak ispitivanja naprezanja kompozitnog elementa čvrstoće pre koraka prenošenja i detektovanja svetlosti.

[0016] Prema pronalasku, električni provodnik je obmotan oko kompozitnog činioca čvrstoće i formira vazdušni električni kabl. U jednom poboljšanju, koraci prenošenja i detektovanja svetlosti se izvode nakon obmotavanja kompozitnog činioca čvrstoće električnim provodnikom i pre montiranja vazdušnog električnog kabla na noseće stubove. U drugom poboljšanju, koraci prenošenja i detektovanja svetlosti se izvode nakon montiranja vazdušnog električnog kabla na noseće stubove.

[0017] U drugoj karakterizaciji, optičko vlakno je jednomodno optičko vlakno. U drugoj karakterizaciji, korak prenošenja svetlosti obuhvata pobuđivanje svetlosne diode (LED). U jednom poboljšanju, korak prenošenja svetlosti obuhvata mehaničku rotaciju LED prilikom prenošenja svetlosti. U drugom poboljšanju, LED rotira brzinom od najmanje oko 5 o/min.

[0018] U drugoj karakterizaciji, materijal odgovarajućeg indeksa se nanosi na prvi kraj činioca čvrstoće da olakša prenošenje svetlosti na optičko vlakno.

[0019] Drugi primer predmetnog otkrića koji je koristan za shvatanje pronalaska ali koji nije naveden u nezavisnim zahtevima odnosi se na metodu za pripremu kompozitnih elemenata čvrstoće ojačanih vlaknima za ispitivanje pomoću izvora svetlosti. Kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima obuhvata vezujuću matricu i više ojačavajućih vlakana raspoređenih u vezujućoj matrici, barem prvo optičko vlakno je raspoređeno u kompozitu ojačanom vlaknima, pri čemu se prvo optičko vlakno pruža od prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima do drugog kraja kompozita ojačanog vlaknima. Metoda obuhvata korak sečenja izduženog kompozita ojačanog vlaknima pored prvog kraja izduženog kompozita ojačanog vlaknima, čime se dobija površina prvog presečenog kraja koja je suštinski ravna. Postupak takođe obuhvata korak poliranja prve površine presečenog kraja što daje poliranu površinu prvog kraja koja obuhvata kompozit ojačan vlaknima i prvi kraj optičkog vlakna. Dobijeni kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima je konfigurisan za ispitivanje putem nekoherentnog izvora svetlosti.

[0020] Prethodna metoda se može okarakterisati time što ima poboljšanja odnosno dodatne korake, koji mogu da se primenjuju posebno ili u kombinaciji. U jednom poboljšanju, metoda obuhvata korak sečenja kompozita ojačanog vlaknima pored drugog kraja kompozita ojačanog vlaknima, čime se dobija površina drugog presečenog kraja koja je suštinski ravna, i poliranja druge površine presečenog kraja što daje poliranu površinu drugog kraja koja obuhvata kompozit ojačan vlaknima i drugi kraj optičkog vlakna.

[0021] U drugoj karakterizaciji, kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima ima dužinu najmanje oko 100 metara. U još jednoj karakterizaciji, kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima ima dužinu najviše oko 7500 metara.

[0022] U drugoj karakterizaciji, korak(ci) sečenja kompozita ojačanog vlaknima obuhvata sečenje motorizovanom brusnom oštricom. U jednom poboljšanju, brusna oštrica obuhvata abrazivna zrna veličine od najmanje 30 µm. U drugom poboljšanju, brusna oštrica rotira pokretana motorom tokom koraka sečenja. Drugo poboljšanje uključuje korak učvršćivanja prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima barem tokom koraka sečenja tako da je prvi kraj raspoređen suštinski ortogonalno u odnosu na oštricu tokom koraka sečenja. U drugom poboljšanju, korak poliranja obuhvata poliranje površine prvog isečenog kraja abrazivnom površinom za poliranje. U još jednom poboljšanju, abrazivna površina za poliranje obuhvata abrazivna zrna koja nisu veća od oko 25 µm. U drugom poboljšanju, korak hlađenja prvog kraja izduženog kompozitnog materijala ojačanog vlaknima pre odnosno tokom koraka poliranja.

[0023] U drugom primeru, objavljen je izduženi kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima koji sam po sebi nije naveden u nezavisnim zahtevima, ali koji može da se primeni u sistemu pronalaska. Činilac čvrstoće obuhvata barem prvi kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima koji ima uzdužnu centralnu osu. Element čvrstoće obuhvata vezujuću matricu, više ojačavajućih vlakana raspoređenih u vezujućoj matrici tako da se dobije kompozit ojačan vlaknima, i barem prvo izduženo i kontinualno optičko vlakno raspoređeno u kompozitu ojačanom vlaknima koje se pruža od prvog kraja elementa čvrstoće do drugog kraja elementa čvrstoće. Barem prvi kraj elementa čvrstoće obuhvata površinu prvog kraja, pri čemu površina prvog kraja obuhvata kompozitni materijal ojačan vlaknima i pri čemu se prvo optičko vlakno ne pruža preko površine prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima.

[0024] Prethodni činilac čvrstoće se može okarakterisati time što ima poboljšane funkcije odnosno dodatne karakteristike, koje mogu da se primenjuju posebno ili u kombinaciji. U jednoj karakterizaciji, drugi kraj elementa čvrstoće obuhvata površinu drugog kraja, pri čemu se prvo optičko vlakno ne pruža preko površine drugog kraja kompozita ojačanog vlaknima.

[0025] U drugoj karakterizaciji, element čvrstoće obuhvata barem drugo izduženo i neprekidno optičko vlakno ugrađeno u kompozitni materijal ojačan vlaknima, i pri čemu se drugo optičko vlakno ne pruža preko površine prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima. U jednom poboljšanju, element čvrstoće obuhvata barem treće izduženo i neprekidno optičko vlakno raspoređeno u kompozitnom materijalu ojačanom vlaknima, i pri čemu se treće optičko vlakno ne pruža preko površine prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima. U drugom poboljšanju, element čvrstoće obuhvata barem četvrto izduženo i neprekidno optičko vlakno raspoređeno u kompozitnom materijalu ojačanom vlaknima, i pri čemu se četvrto optičko vlakno ne pruža preko površine prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima. U drugom poboljšanju, optička vlakna su koncentrično raspoređena oko uzdužne centralne ose elementa čvrstoće. U još jednom poboljšanju, uzdužna centralna osa elementa čvrstoće nema optička vlakna.

[0026] U jednoj karakterizaciji, jedno ili više optičkih vlakana su jednomodna optička vlakna. U drugoj karakterizaciji, jedno ili više optičkih vlakana su staklena optička vlakna. U jednom poboljšanju, jedno ili više optičkih vlakana imaju propuštajuće stakleno jezgro i jednu polimernu oblogu koja okružuje propuštajuće stakleno jezgro. U drugom poboljšanju, jedna polimerna obloga ima modul elastičnosti najmanje oko 1000 MPa.

[0027] U jednoj karakterizaciji, činilac čvrstoće ima dužinu najmanje oko 100 metara. U jednom poboljšanju, činilac čvrstoće ima dužinu najmanje oko 3500 metara. U drugoj karakterizaciji, činilac čvrstoće ima dužinu najviše oko 7500 metara. U drugoj karakterizaciji, činilac čvrstoće je namotan na kalem.

[0028] U drugoj karakterizaciji, činilac čvrstoće ima suštinski kružni poprečni presek. U jednom poboljšanju, činilac čvrstoće ima prečnik najmanje oko 1,0 mm. U drugom poboljšanju, činilac čvrstoće ima prečnik najviše oko 20 mm. U drugoj karakterizaciji, ojačavajuća vlakna sadrže ugljenična vlakna koja se uzdužno pružaju. U jednom poboljšanju, činilac čvrstoće nadalje ima izolacioni sloj koji okružuje ugljenična vlakna. U drugom poboljšanju, izolacioni sloj sadrži staklena vlakna. U drugom poboljšanju, optička vlakna su raspoređena između ugljeničnih vlakana i izolacionog sloja.

[0029] U jednoj karakterizaciji, činilac čvrstoće ima nominalnu zateznu čvrstoću najmanje oko 1900 MPa. U drugoj karakterizaciji, činilac čvrstoće ima koeficijent toplotnog širenja najviše oko 30×10<-6>/°C.

[0030] U drugoj karakterizaciji, površina prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima je polirana površina. U jednom poboljšanju, površina drugog kraja kompozita ojačanog vlaknima je polirana površina. U još jednom poboljšanju, površina prvog kraja je suštinski ortogonalna u odnosu na uzdužnu centralnu osu činioca čvrstoće. U drugom poboljšanju, prvi kraj prvog optičkog vlakna je suštinski koplanaran sa površinom prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima.

[0031] U jednoj karakterizaciji, činilac čvrstoće sadrži jedan element čvrstoće. U drugoj karakterizaciji, činilac čvrstoće sadrži više elemenata čvrstoće.

[0032] U drugoj karakterizaciji, objavljen je vazdušni električni kabl, pri čemu vazdušni električni kabl ima činilac čvrstoće prema prethodnom primeru, uključujući sve karakterizacije i poboljšanja, i provodljivi sloj koji okružuje činilac čvrstoće. U jednom poboljšanju, provodljivi sloj ima više provodljivih niti raspoređenih oko činioca čvrstoće.

[0033] U drugom primeru koji sam po sebi nije naveden u nezavisnim zahtevima ali je koristan za shvatanje pronalaska, objavljen je uređaj za prenošenje svetlosti na kraj optičkog vlakna koji je ugrađen u izduženi strukturni činilac. Uređaj sadrži suštinski kruto strukturno telo, rupu koja je barem delimično smeštena u strukturno telo i koja ima otvor na prvom kraju rupe, pri čemu su otvor i rupa konfigurisani da prihvate kraj izduženog strukturnog činioca koji ima barem prvo optičko vlakno ugrađeno duž strukturnog činioca. Izvor svetlosti je barem delimično raspoređen u strukturnom telu i pored drugog kraja rupe, pri čemu je izvor svetlosti konfigurisan da prenosi svetlost u rupu i ka kraju izduženog činioca kada se izduženi činilac postavi u prvi kraj rupe. Izvor napajanja je operativno povezan na izvor svetlosti.

[0034] Prethodni uređaj se može okarakterisati time što ima poboljšane funkcije odnosno dodatne karakteristike, koje mogu da se primenjuju posebno ili u kombinaciji. U jednoj karakterizaciji, izvor svetlosti je nekoherentni izvor svetlosti. U jednom poboljšanju, izvor svetlosti obuhvata svetlosnu diodu (LED). U drugom poboljšanju, LED dioda je konfigurisana da emituje svetlost u opsegu talasnih dužina od najmanje oko 300 nm i najviše oko 1000 nm. U drugom poboljšanju, LED dioda je konfigurisana da emituje svetlost u opsegu talasnih dužina od najmanje oko 800 nm i najviše oko 900 nm.

[0035] U drugoj karakterizaciji, motor je operativno povezan sa izvorom svetlosti i konfigurisan da pokreće izvor svetlosti kada izvor svetlosti prenosi svetlost u rupu. U jednom poboljšanju, motor je konfigurisan da rotira izvor svetlosti oko centralne ose izvora svetlosti.

[0036] U drugoj karakterizaciji, obezbeđen je zaustavni element da održava rastojanje između izvora svetlosti i kraja strukturnog činioca kada je strukturni činilac postavljen u prvi kraj rupe. U jednom poboljšanju, zaustavni element ima pregib raspoređen u rupi, pri čemu je pregib konfigurisan da spreči kretanje strukturnog činioca preko pregiba u smeru ka izvoru svetlosti. U jednom poboljšanju, zaustavni element je konfigurisan da održava rastojanje između kraja strukturnog činioca i izvora svetlosti od najmanje 0,1 mm i najviše oko 150 mm. U jednoj karakterizaciji, kruto strukturno telo sadrži metal. U jednom poboljšanju, metal uključuje aluminijum.

[0037] Drugi primer koji sam po sebi nije naveden u nezavisnim zahtevima ali je koristan za shvatanje pronalaska jeste uređaj za detekciju svetlosti koja se prostire sa kraja optičkog vlakna koje je ugrađeno u izduženi strukturni činilac. Uređaj obuhvata suštinski kruto strukturno telo, rupu koja je barem delimično smeštena u strukturnom telu i koja ima otvor na prvom kraju rupe. Otvor i izbušena rupa su konfigurisani da prihvate kraj izduženog strukturnog činioca koji ima barem prvo optičko vlakno ugrađeno duž strukturnog činioca. Detektor svetlosti je raspoređen u strukturnom telu i pored drugog kraja rupe, pri čemu je detektor svetlosti konfigurisan da prima i detektuje svetlost sa optičkog vlakna kada se izduženi činilac postavi u prvi kraj rupe. Izvor napajanja je operativno povezan na detektor svetlosti.

[0038] Prethodni uređaj se može okarakterisati time što ima poboljšane funkcije odnosno dodatne karakteristike, koje mogu da se primenjuju posebno ili u kombinaciji. U jednoj karakterizaciji, svetlosni detektor je odabran od CCD senzora i CMOS senzora. U drugoj karakterizaciji, uređaj sadrži element za blokiranje svetlosti postavljen na prvi kraj rupe i konfigurisan da zaptiva okolinu strukturnog činioca kada je strukturni činilac postavljen u rupu. U jednom poboljšanju, element za blokiranje svetlosti sadrži elastomerni materijal.

[0039] U drugoj karakterizaciji, uređaj sadrži zaustavni element konfigurisan da održava rastojanje između detektora svetlosti i kraja strukturnog činioca kada je strukturni činilac postavljen na prvi kraj rupe. U jednom poboljšanju, zaustavni element ima pregib raspoređen u rupi, pri čemu je pregib konfigurisan da spreči kretanje strukturnog činioca preko pregiba ka detektoru svetlosti. U drugom poboljšanju, zaustavni element je konfigurisan da održava rastojanje između kraja strukturnog činioca i detektora svetlosti od najmanje oko 5 mm i najviše oko 300 mm.

[0040] U drugoj karakterizaciji, uređaj sadrži sočivo koje je konfigurisano da fokusira svetlost koja se prostire sa kraja optičkog vlakna na detektor svetlosti. U drugoj karakterizaciji, kruto strukturno telo sadrži metal. U jednom poboljšanju, metal uključuje aluminijum.

[0041] U drugom primeru koji nije naveden u nezavisnim zahtevima ali je koristan za shvatanje pronalaska, objavljen je alat za sečenje i poliranje. Alat ima planarno telo koje ima oštricu postavljenu duž barem jedne ivice planarnog tela, i površinu za poliranje koja pokriva barem deo planarnog tela. Činilac za poravnavanje je operativno povezan sa planarnim telom i konfigurisan je da operativno poravnava izduženi konstrukcioni činilac koji ima uzdužnu osu sa planarnim telom, tako da je oštrica planarnog tela konfigurisana da se kreće i seče izduženi konstrukcioni činilac suštinski ortogonalno u odnosu na uzdužnu osu i da formira isečenu površinu. Površina za poliranje je konfigurisana da polira isečenu površinu kada oštrica seče i kreće se kroz izduženi konstrukcioni činilac.

[0042] Prethodni alat za sečenje i poliranje se može okarakterisati time što ima poboljšane funkcije odnosno dodatne karakteristike, koje mogu da se primenjuju posebno ili u kombinaciji. U jednoj karakterizaciji, planarno telo je suštinski kružno. U jednom poboljšanju, motor je operativno povezan sa planarnim telom i konfigurisan da rotira planarno telo oko centralne ose planarnog tela. U drugom poboljšanju, oštrica sadrži više zubaca. U još jednom poboljšanju, oštrica sadrži abrazivnu površinu. U još jednom poboljšanju, abrazivna površina obuhvata abrazivna zrna veličine najmanje oko 35 µm. U drugoj karakterizaciji, površina za poliranje sadrži abrazivna zrnca za poliranje. U jednom poboljšanju, zrnca za poliranje imaju granulaciju od najviše oko 25 µm. U drugom poboljšanju, površina za poliranje je izdignuta iznad površine planarnog tela za najmanje oko 0,1 mm i najviše oko 1,2 mm. U drugoj karakterizaciji, mehanizam za pokretanje je konfigurisan da gura površinu za poliranje ka kraju izduženog strukturnog činioca. U jednom poboljšanju, mehanizam za pokretanje sadrži oprugu.

[0043] U drugoj karakterizaciji, baterija napaja kretanje planarnog tela. U jednom poboljšanju, baterija ima napon od najviše oko 18 volti. U drugom poboljšanju, alat je ručni alat koji ima hvataljku za držanje i slobodno rukovanje alatom. U jednom poboljšanju, alat ima mehanizam za hvatanje konfigurisan da hvata prašinu nastalu u koracima sečenja i poliranja.

[0044] Prema drugom primeru koji nije naveden u nezavisnim zahtevima ali je koristan za shvatanje pronalaska, objavljena je metoda za proizvodnju izduženog kompozitnog elementa čvrstoće ojačanog vlaknima koji je konfigurisan za primenu u činiocu sa zateznom čvrstoćom. Metoda uključuje korake formiranja izduženog kompozitnog elementa čvrstoće ojačanog vlaknima koji ima uzdužnu centralnu osu, pri čemu kompozit ojačan vlaknima ima vezujuću matricu i više ojačavajućih vlakana raspoređenih u vezujućoj matrici. Tokom koraka formiranja kompozita ojačanog vlaknima, barem prvo optičko vlakno je ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima, pri čemu se prvo optičko vlakno pruža od prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima do drugog kraja kompozita ojačanog vlaknima. Kompozit ojačan vlaknima se seče pored prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima, i sečenjem se formira površina prvog isečenog kraja koja je suštinski ravna. Površina prvog isečenog kraja se onda polira dajući izduženi kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima koji ima poliranu površinu prvog kraja, pri čemu polirana površina prvog kraja sadrži kompozit ojačan vlaknima i prvi kraj optičkog vlakna.

[0045] Prethodna metoda se može okarakterisati time što ima poboljšanja odnosno dodatne korake, koji mogu da se primenjuju posebno ili u kombinaciji. U jednoj karakterizaciji, metoda obuhvata korake drugog sečenja kompozita ojačanog vlaknima pored drugog kraja kompozita ojačanog vlaknima, pri čemu drugo sečenje daje površinu drugog presečenog kraja koja je suštinski ravna, i poliranja druge površine presečenog kraja što daje površinu drugog poliranog kraja koja ima kompozit ojačan vlaknima i drugi kraj optičkog vlakna.

[0046] U drugoj karakterizaciji, metoda obuhvata korake ugrađivanja, tokom koraka formiranja kompozita ojačanog vlaknima, barem drugog optičkog vlakna u kompozit ojačan vlaknima, pri čemu se drugo optičko vlakno pruža od prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima do drugog kraja kompozita ojačanog vlaknima. U drugom poboljšanju, metoda obuhvata korak ugrađivanja barem trećeg optičkog vlakna u kompozit ojačan vlaknima, pri čemu se treće optičko vlakno pruža od prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima do drugog kraja kompozita ojačanog vlaknima. U daljem poboljšanju, metoda obuhvata korak ugrađivanja barem četvrtog optičkog vlakna u kompozit ojačan vlaknima, pri čemu se četvrto optičko vlakno pruža od prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima do drugog kraja kompozita ojačanog vlaknima.

[0047] U drugoj karakterizaciji, optička vlakna su koncentrično raspoređena oko uzdužne centralne ose elementa čvrstoće. U drugom poboljšanju, uzdužna centralna osa elementa čvrstoće nema optička vlakna. U drugoj karakterizaciji, element čvrstoće ima dužinu najmanje oko 3500 metara. U još jednoj karakterizaciji, element čvrstoće ima dužinu najviše oko 7500 metara. U drugoj karakterizaciji, metoda dalje uključuje, pre koraka sečenja i poliranja, namotavanje kompozita ojačanog vlaknima na kalem. U drugoj karakterizaciji, ojačavajuća vlakna sadrže ugljenična vlakna koja se uzdužno pružaju. U drugoj karakterizaciji, korak formiranja izduženog kompozita ojačanog vlaknima i ugrađivanje optičkih vlakana obuhvata provlačenje ojačavajućih vlakana i jednog ili više optičkih vlakana kroz aparat za pultruziju. U drugom poboljšanju, korak(ci) sečenja kompozita ojačanog vlaknima obuhvata sečenje motorizovanom brusnom oštricom. U drugoj karakterizaciji, brusna oštrica obuhvata abrazivna zrna veličine od najmanje 30 µm. U drugom poboljšanju, električna brusna oštrica rotira pod uticajem motora tokom koraka sečenja.

[0048] U drugoj karakterizaciji, metoda obuhvata korak učvršćivanja prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima tako da je prvi kraj raspoređen suštinski ortogonalno u odnosu na oštricu tokom koraka sečenja. U drugom poboljšanju, korak poliranja obuhvata poliranje površine prvog isečenog kraja površinom za poliranje. U još jednom poboljšanju, površina za poliranje obuhvata abrazivna zrna koja nisu veća od oko 25 µm. U drugoj karakterizaciji, metoda obuhvata korak hlađenja prvog kraja kompozitnog materijala ojačanog vlaknima pre odnosno tokom koraka poliranja.

OPIS CRTEŽA

[0049]

SL. 1A i 1B prikazuju pogled u perspektivi na gole vazdušne električne kablove. SL. 2A i 2B prikazuju poprečni presek kompozitnih elemenata čvrstoće konfigurisanih za upotrebu kod vazdušnih električnih kablova.

SL. 3A do 3F prikazuju poprečni presek kompozitnih elemenata čvrstoće uključujući optička vlakna prema primerima iz predmetnog otkrića.

SL. 4 daje šematski prikaz sistema za ispitivanje kompozitnog činioca čvrstoće prema otelotvorenju predmetnog otkrića.

SL. 5 prikazuje uređaj za prenošenje svetlosti prema primeru iz predmetnog otkrića.

SL. 6 prikazuje uređaj za detektovanje svetlosti prema primeru iz predmetnog otkrića.

SL. 7A i 7B prikazuju alat za sečenje i poliranje prema primeru iz predmetnog otkrića.

OPIS OTELOTVORENJA

[0050] Predmetno otkriće se odnosi na sisteme, metode, komponente i alate koji omogućavaju ispitivanje kompozitnih činilaca čvrstoće ojačanih vlaknima da se utvrdi strukturna celovitost kompozitnog činioca čvrstoće.

[0051] Kao što se termini koriste u ovom otkriću, kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima je kompozitna struktura ojačana vlaknima koja se koristi u primeni (npr. goli vazdušni električni kabl), na primer zbog svoje male mase i dobrih mehaničkih osobina (npr. velike zatezne čvrstoće) u poređenju, na primer, sa čelikom. Kompozit ojačan vlaknima uključuje ojačavajuća vlakna u vezujućoj matrici. Činilac čvrstoće može da obuhvata jedan (tj. najviše jedan) element čvrstoće (npr. jednodelni kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima), ili može da obuhvata nekoliko kompozitnih elemenata čvrstoće koji su kombinovani (npr. uvrnuti, upredeni ili na drugi način zajedno zamotani) i formiraju činilac čvrstoće. Kao takvo, predmetno otkriće može naizmenično da koristi termine činilac čvrstoće i element čvrstoće, naročito tamo gde činilac čvrstoće sadrži jedan element čvrstoće.

[0052] Ovde objavljeni sistemi i metode mogu da obuhvate činilac čvrstoće koji je konfigurisan isključivo za sisteme i metode, i za upotrebu u sličnim sistemima i metodama. U jednom otelotvorenju, objavljeni su sistemi i metode za ispitivanje kompozitnih činilaca čvrstoće ojačanih vlaknima pri čemu kompozitni činilac čvrstoće sadrži kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima koji ima barem prvo optičko vlakno smešteno u elementu čvrstoće, uređaj za prenošenje svetlosti operativno povezan sa prvim krajem elementa čvrstoće, i uređaj za detekciju svetlosti operativno povezan sa drugim krajem elementa čvrstoće. Sistemi i metode su konfigurisani za ispitivanje činioca čvrstoće kako bi se odredilo da li je činilac čvrstoće strukturno oštećen. Sistemi i metode su isplativi i relativno jednostavni za primenu u bilo kom trenutku tokom proizvodnje i instalacije činioca čvrstoće.

[0053] Prema predmetnom otkriću, kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima može da ima jednu ili više karakteristika koje omogućavaju ispitivanje činilaca čvrstoće u sistemu i po metodi za ispitivanje, mada ovde objavljene karakteristike kompozitnog činioca čvrstoće ojačanog vlaknima takođe mogu da olakšaju njegovu upotrebu u drugim sistemima i metodama.

[0054] Činioci čvrstoće mogu da se koriste u raznim strukturnim primenama, konkretno kao činilac sa zateznom čvrstoćom. U jednom konkretnom otelotvorenju, izduženi kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima je konfigurisan za primenu kod vazdušnog električnog kabla, npr. golog vazdušnog električnog kabla. Kao što je prethodno pomenuto, vazdušni električni kablovi za prenošenje odnosno distribuciju električne struje obično uključuju centralni činilac čvrstoće i električni provodnik raspoređen oko činioca čvrstoće koji ga podržava. Mada se činilac čvrstoće tradicionalno izrađuje od čelika, takvi čelični činioci čvrstoće se sve više zamenjuju činiocima čvrstoće izrađenim od kompozitnih materijala, konkretno od kompozitnih materijala ojačanih vlaknima, koji pružaju mnoge značajne prednosti. Takvi kompozitni činioci čvrstoće ojačani vlaknima mogu da sadrže jedan kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima (npr. jednu šipku) kao što je prikazano na SL.

1A. Primer takve konfiguracije je objavljen u U.S. pat. br.7,368,162 autora Hiel et al., gore navedenom. Alternativno, kompozitni činilac čvrstoće može da bude sastavljen od više pojedinačnih kompozitnih elemenata čvrstoće ojačanih vlaknima (npr. pojedinačnih šipki) koji su operativno kombinovani (npr. uvrnuti ili upredeni zajedno) dajući činilac čvrstoće, kao što je prikazano na SL. 1B. Primeri za takve kompozitne činioce čvrstoće sa više elemenata uključuju, bez ograničenja: kompozitni činilac čvrstoće sa više elemenata sa aluminijumskom matricom prikazan u U.S. patentu br.6,245,425, McCullough et al.; kompozitni činilac čvrstoće sa više elemenata sa ugljeničnim vlaknima prikazan u U.S. patentu br.6,015,953, Tosaka et al.; i kompozitni činilac čvrstoće sa više elemenata prikazan u U.S. patentu br.9,685,257, Daniel et al. Takođe mogu da se koriste druge konfiguracije za kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima.

[0055] Vraćajući se na SL. 1A, vazdušni električni kabl 120A ima prvi provodljivi sloj 122a koji sadrži više provodljivih niti 124a koje su spiralno obmotane oko kompozitnog činioca čvrstoće ojačanog vlaknima 126, koji sadrži jedan kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima 127. Provodljive niti 124a mogu biti izrađene od provodljivih metala kao što je bakar ili aluminijum, a kada se koriste kod golih vazdušnih električnih kablova obično su izrađeni od aluminijuma, npr. kaljeni aluminijum, žareni aluminijum, odnosno legure aluminijuma. Provodljivi materijali, npr. aluminijum, nemaju dovoljna mehanička svojstva (npr. dovoljnu zateznu čvrstoću) da se sami podrže kada se zategnu između nosećih stubova dajući vazdušni električni vod za prenošenje odnosno distribuciju električne struje. Tako, vazdušni električni vod 120A ima činilac čvrstoće 126 koji nosi provodljive

slojeve 124a/124b kada je vazdušni električni vod 120A razapet između nosećih stubova pod velikim mehaničkim zatezanjem.

[0056] Kao što je prikazano na SL.1A, provodljive niti 124a/124b imaju suštinski trapezoidni poprečni presek, mada mogu da se koriste i druge konfiguracije, kao što je kružni poprečni presek. Upotreba mnogougaonog poprečnog preseka kao što je trapezoidni poprečni presek pogodno povećava površinu poprečnog preseka provodljivog metala za isti efektivni prečnik kabla, npr. u poređenju sa nitima koje imaju kružni poprečni presek. Kao što je prikazano na SL. 1A, vazdušni električni kabl 120A ima drugi provodljivi sloj 122b, kao što je uobičajeno, koji sadrži više provodljivih niti 124b koje su spiralno obmotane oko prvog provodljivog sloja 122a. Podrazumeva se da takvi vazdušni električni kablovi mogu da uključuju jedan provodljivi sloj ili više od dva provodljiva sloja, u zavisnosti od željene primene vazdušnog električnog kabla.

[0057] SL.1B ilustruje primer za vazdušni električni kabl 120B koji je sličan električnom kablu prikazanom na SL.1A, pri čemu činilac čvrstoće 128 sadrži više pojedinačnih elemenata čvrstoće ojačanih vlaknima (npr., element čvrstoće 129) koji su uvrnuti ili upredeni zajedno dajući činilac čvrstoće 128. Mada je prikazano na SL. 1B da ima sedam pojedinačnih elemenata čvrstoće, podrazumeva se da činilac čvrstoće sa više elemenata može da ima bilo koji broj elemenata čvrstoće koji je pogodan za konkretnu primenu.

[0058] SL.2A i 2B prikazuju poprečni presek za dva primera kompozitnih elemenata čvrstoće ojačanih vlaknima. SL.2A prikazuje element čvrstoće ojačan vlaknima 220A koji ima unutrašnje jezgro 228A koje sadrži uzdužna ugljenična ojačavajuća vlakna u polimernoj matrici, na primer u termoplastičnom polimeru ili termoreaktivni polimer. Unutrašnje jezgro 228A okruženo je spoljašnjim polimernim slojem 230A izrađenim od izolacionog (npr., veoma dielektričnog) polimera kao što je PEEK (polietar etar keton). Sloj 230A štiti ugljenična vlakna unutrašnjeg jezgra 228A od kontakta sa provodljivim slojem (vidite SL. 1), koji može izazvati galvansku koroziju aluminijuma. U primeru datom na SL.2B, element čvrstoće 220B ima unutrašnje jezgro 228B od uzdužnih ugljeničnih ojačavajućih vlakana u polimernoj matrici i spoljašnji sloj 230B od izolacionih staklenih vlakana (npr., kontinualnih staklenih vlakana) u polimernoj matrici. Spoljašnji sloj 230B staklenih vlakana pruža snažnu zaštitu ugljeničnim vlaknima od kontakta sa provodljivim slojem i obezbeđuje povećanu fleksibilnost elementu čvrstoće 220B tako da element čvrstoće i električni kabl mogu da se namotaju na kalem radi skladištenja i transporta bez oštećenja elementa

čvrstoće 220B. Tipično, kada je činilac čvrstoće konstruisan od više elemenata čvrstoće, pojedinačni elementi čvrstoće će imati manji prečnik nego jedan element činioca čvrstoće. Vidite SL.1A i 1B iznad. Takvi činioci čvrstoće mogu da uključuju sloj (npr. namotaj) koji okružuje snop elemenata čvrstoće. Takođe se podrazumeva da izolacioni sloj nije potreban za sve činioce čvrstoće.

[0059] Kao što je navedeno iznad, kompozit ojačan vlaknima od koga su konstruisani elementi čvrstoće uključuje ojačavajuća vlakna koja su operativno raspoređena u vezujućoj matrici. Ojačavajuća vlakna mogu da budu suštinski kontinualna ojačavajuća vlakna koja se pružaju duž kompozita ojačanog vlaknima, odnosno mogu da obuhvate kratka ojačavajuća vlakna (npr. vlaknaste vlasi ili sečena vlakna) dispergovana u vezujućoj matrici. Ojačavajuća vlakna mogu da se izaberu iz širokog spektra materijala, uključujući, bez ograničenja, ugljenik, staklo, bor, okside metala, karbide metala, polimere velike jačine kao što su aramidna vlakna ili fluoropolimerna vlakna, bazaltna vlakna, i slično. Ugljenična vlakna su posebno pogodna za mnoge primene zbog njihove veoma velike zatezne čvrstoće, odnosno zbog njihovog relativno malog koeficijenta toplotnog širenja (coefficient of thermal expansion, CTE).

[0060] Vezujuća matrica, na primer, može da uključuje plastiku (npr. polimer) kao što je termoplastični polimer ili termoreaktivni polimer. Na primer, vezujuća matrica može da uključuje termoplastični polimer, uključujući semikristalne termoplastične polimere.

Specifični primeri korisnih termoplastičnih polimera uključuju, bez ograničenja, polietar etar keton (PEEK), polipropilen (PP), polifenilen sulfid (PPS), polietarimid (PEI), tečni kristalni polimer (LCP), polioksimetilen (POM, ili acetal), poliamid (PA, ili najlon), polietilen (PE), fluoropolimere i termoplastične poliestre. Ostali primeri polimernih materijala korisnih za vezujuću matricu mogu da uključuju fenolne smole očvrsnule adicijom, npr. bismaleimide (BMI), polietaramide, razne anhidride ili imide.

[0061] Vezujuća matrica takođe može da uključuje termoreaktivni polimer. Primeri za korisne termoreaktivne polimere uključuju, bez ograničenja, benzoksazin, termoreaktivne poliimide (PI), polietar amidnu smolu (PEAR), fenolne smole, vinil estarske smole na bazi epoksida, policijanatne smole i cijanatne estarske smole. U jednom primeru, u vezujućoj matrici se koristi vinil estarska smola. Drugi primer uključuje upotrebu epoksi smole, kao što je epoksi smola koja je reakcioni proizvod epihlorhidrina i bisfenola A, bisfenol A diglicidil etar (DGEBA). Sredstva za očvršćavanje (npr. očvršćivači) za epoksi smole mogu da se odaberu prema željenim svojstvima kompozitnog činioca čvrstoće ojačanog vlaknima i metodi obrade. Na primer, sredstva za očvršćavanje mogu da se odaberu od alifatičnih poliamina, poliamida i modifikovanih verzija ovih jedinjenja. Anhidridi i izocijanati takođe mogu da se koriste kao sredstva za očvršćavanje.

[0062] Vezujuća matrica takođe može biti metalna matrica, kao što je aluminijumska matrica. Jedan primer kompozita ojačanog vlaknima sa aluminijumskom matricom je prikazan u U.S. patentu br.6,245,425, McCullough et al., navedenom iznad.

[0063] Jedna konfiguracija kompozitnog činioca čvrstoće za vazdušni električni kabl koja je posebno pogodna je konfiguracija ACCC<®>kompozita dostupna od kompanije CTC Global Corporation, Irvine, CA i prikazana u U.S. pat. br.7,368,162 autora Hiel et al., gore navedenom. U komercijalnom otelotvorenju električnog kabla ACCC<®>, činilac čvrstoće je činilac čvrstoće sa jednim elementom suštinski kružnog poprečnog preseka koji ima unutrašnje jezgro od suštinski kontinualnih ojačavajućih ugljeničnih vlakana raspoređenih u polimernoj matrici. Jezgro ugljeničnih vlakana je okruženo robusnim izolacionim slojem od staklenih vlakana koja su takođe raspoređena u polimernoj matrici, i odabrana su da izoluju ugljenična vlakna od okolnih provodljivih aluminijumskih niti. Vidite SL.2B. Staklena vlakna takođe imaju veći modul elastičnosti nego ugljenična vlakna i obezbeđuju savitljivost tako da činilac čvrstoće i električni kabl mogu da se namotaju na kalem radi čuvanja i transporta.

[0064] Kompozitni činioci čvrstoće ojačani vlaknima koji su korisni za vazdušne električne kablove mogu da se okarakterišu na nekoliko načina. Jedna karakterizacija može biti dužina činioca čvrstoće. Na primer, činioci čvrstoće za vazdušne električne kablove obično se proizvode sa veoma velikom dužinom. U nekim karakterizacijama, proizvedeni činilac čvrstoće može da ima dužinu najmanje oko 1000 metara, na primer najmanje oko 3500 metara, na primer najmanje oko 5000 metara, ili čak najmanje oko 7500 metara. Često, odmah nakon proizvodnje činioca čvrstoće, činilac čvrstoće se odmah namotava na kalem (npr. kotur) radi skladištenja odnosno transporta činioca čvrstoće, na primer radi transporta u postrojenje za upredanje gde se oko činioca čvrstoće upreda električni provodnik dajući električni kabl. Mada činilac čvrstoće iz predmetnog otkrića nema konkretnu gornju granicu dužine, iz praktičnih razloga vezanih za skladištenje/transport kalem će imati maksimalni kapacitet za činilac čvrstoće najviše oko 9000 metara, na primer najviše 8000 metara.

Podrazumeva se da će maksimalni kapacitet kalema zavisiti od prečnika činioca čvrstoće (ili, na primer, od broja elemenata čvrstoće koji čine činilac čvrstoće) koji je namotan na kalem.

[0065] Dužina kompozitnog činioca čvrstoće ojačanog vlaknima takođe može da se okarakteriše kada se formira električni kabl, npr. kada se oko činioca čvrstoće upreda električni provodnik. Kao što je gore pomenuto, to se obično dešava tokom operacije upredanja kada se činilac čvrstoće povlači sa kalema, upreda se sa električnim provodnikom (na primer, sa provodljivim nitima), i tako formiran električni kabl se namotava na drugi kalem radi skladištenja odnosno transporta električnog kabla. Pošto se zapremina provodljivih niti sabira sa zapreminom činioca čvrstoće, dužina električnog kabla koja može da se skladišti na kalemu je smanjena u odnosu samo na činilac čvrstoće. Tako, na primer, dužina električnog kabla i dužina činioca čvrstoće u ovom stanju obično neće biti veća od oko 4500 metara, na primer najviše oko 4000 metara.

[0066] Dužina električnog kabla i osnovnog kompozitnog činioca čvrstoće ojačanog vlaknima takođe može da se okarakteriše kada je električni kabl montiran na noseće stubove dajući električni vod. Da bi se formirao električni vod, električni kabl se izvlači sa kalema i operativno se povezuje sa nosećim stubovima (npr. pilonima) tako da je električni kabl okačen na bezbednom rastojanju iznad zemlje. Električni kabl mora da se preseče u određenim intervalima duž putanje električnog voda i da se ponovo poveže koristeći opremu za kabl kao što su provodničke spojnice odnosno završne konstrukcije. Dužina električnog kabla može biti toliko mala kao rastojanje između dva susedna noseća stuba (npr. kada električni vod pravi zaokret), ili može da obuhvati više nosećih stubova pre nego što se preseče i ponovo poveže pomoću opreme. Tako, montirani električni kabl i osnovni činilac čvrstoće mogu da imaju dužinu najmanje oko 50 metara, na primer najmanje oko 100 metara, na primer najmanje oko 250 metara ili više, ili najmanje oko 500 metara ili više. Neki električni vodovi mogu imati dužinu od najviše oko 3000 metara, na primer vodovi sprovedeni preko reka ili dolina u jednom rasponu, ili vodovi preko neprekidnog terena koje podupire više stubova koji stvaraju više raspona.

[0067] Kao što je gore pomenuto, kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima može imati opseg prečnika, npr. prečnik kružnog poprečnog preseka, efektivni prečnik poprečnog preseka koji nije kružni, ili efektivni prečnik više upredenih ili uvijenih kompozitnih elemenata čvrstoće koji formiraju činilac čvrstoće. Mada ne postoji konkretna donja granica prečnika, prečnik će tipično biti najmanje oko 1 mm, na primer najmanje oko 2 mm ili najmanje oko 3 mm. Slično tome, mada nema konkretne gornje granice prečnika činioca čvrstoće, prečnik će tipično biti najviše oko 30 mm, na primer najviše oko 20 mm, na primer najviše oko 15 mm, na primer najviše oko 11 mm.

[0068] Kompozitni činioci čvrstoće ojačani vlaknima koji su konfigurisani za upotrebu za vazdušne električne kablove takođe mogu da se okarakterišu u pogledu minimalne zatezne čvrstoće koja je potrebna da budu bezbedno instalirani na nosećim stubovima pod velikim mehaničkim naprezanjem. U tom pogledu, generalno je poželjno da činilac čvrstoće ima zateznu čvrstoću od najmanje 1900 MPa, na primer najmanje oko 2000 MPa, na primer najmanje oko 2050 MPa. Ne postoji praktična gornja granica zatezne čvrstoće činioca čvrstoće, jer je obično poželjno da zatezna čvrstoća bude što veća. Usled toga, gornja granica zatezne čvrstoće je ograničena samo dostupnim materijalima, npr. zateznom čvrstoćom dostupnih ojačavajućih vlakana. Uzimajući u obzir zateznu čvrstoću trenutno dostupnih ojačavajućih vlakana, praktična gornja granica zatezne čvrstoće je oko 3500 MPa.

[0069] Mada je zatezna čvrstoća jedna primarna karakteristika kompozitnog činioca čvrstoće ojačanog vlaknima, mogu biti poželjne druge karakteristike za konkretnu primenu, na primer za vazdušne električne kablove. Na primer, takođe je poželjno da činilac čvrstoće u vazdušnom električnom kablu ima mali koeficijent toplotnog širenja (CTE) da bi se smanjila pojava ugibanja vodova kada se električni vod pregreje. Na primer, činilac čvrstoće može da ima CTE od najviše oko 30×10<-6>/°C, na primer najviše oko 20×10<-6>/°C, na primer najviše oko 10×10<-6>/°C, na primer najviše oko 7,5×10<-6>/°C, na primer najviše oko 5×10<-6>/°C, ili čak najviše oko 2,5×10<-6>/°C. U jednoj karakterizaciji, CTE činioca čvrstoće je najviše oko 2,0×10<-6>. U nekim primerima, činilac čvrstoće čak može da ima neznatno negativan CTE, na primer do oko -0,5×10<-6>/° C.

[0070] Mada su prethodne karakteristike činioca čvrstoće ojačanog vlaknima objavljene kao poželjne za upotrebu za vazdušne električne kablove, slične karakteristike takođe mogu biti poželjne kada se ovde objavljeni činioci čvrstoće koriste u drugim konstrukcijama, kao što su kablovi za mostove i kablovi za poruke.

[0071] Prema predmetnom otkriću, kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima ima barem jedan kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima, a element čvrstoće ima barem jedno izduženo i kontinualno optičko vlakno. Optičko vlakno može biti ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima (npr. u vezujućoj matrici) i može da se pruža od prvog kraja elementa čvrstoće do drugog kraja elementa čvrstoće. Optičko vlakno je konfigurisano da prenosi svetlost od prvog kraja elementa čvrstoće do drugog kraja elementa čvrstoće. Pravilnim izborom jednog ili više optičkih vlakana, postavljanjem jednog ili više optičkih vlakana i pripremom krajeva kompozitnog elementa čvrstoće ojačanog vlaknima, element čvrstoće može da se ispita koristeći sistem i metodu koji su ovde objavljeni da bi se procenila strukturna celovitost elementa čvrstoće, npr. da bi se procenila strukturna celovitost činioca čvrstoće koji sadrži element čvrstoće. Mada može da se koristi jedno optičko vlakno, efikasnost sistema i metoda koji su ovde objavljeni može da se poboljša uključivanjem više optičkih vlakana sa razmakom u kompozitu ojačanom vlaknima. Kao takvo, predmetno otkriće može da ukazuje na upotrebu optičkih vlakana (npr. više optičkih vlakana) mada predmetno otkriće nije time ograničeno.

[0072] Ovde upotrebljen termin „optičko vlakno“ ukazuje na izduženo i kontinualno vlakno koje je konfigurisano da prenosi upadnu svetlost celom dužinom vlakna. Optička vlakna obično sadrže propuštajuće jezgro i oblažući sloj koji okružuje jezgro izrađeno od različitog materijala (npr. sa različitim indeksom prelamanja) da bi se smanjio gubitak svetlosti iz propuštajućeg jezgra, npr. kroz spoljašnju stranu optičkog vlakna. To je u suprotnosti, na primer, sa strukturnim vlaknom (npr. strukturnim staklenim vlaknom) koje ima homogeni sastav i obično se postavlja u kompozitni materijal kao vlaknasta vlas, tj. neuvijeni svežanj pojedinačnih filamenata.

[0073] Optička vlakna korišćena u elementu čvrstoće mogu, na primer, biti jednomodna optička vlakna ili multimodna optička vlakna. Jednomodno optičko vlakno ima propuštajuće jezgro malog prečnika (npr. oko 9 µm u prečniku) okruženo oblogom koja ima prečnik oko 125 µm. Jednomodna optička vlakna su konfigurisana da omogućavaju širenje samo jednog svetlosnog režima. Multimodno optičko vlakno ima veće propuštajuće jezgro (npr. oko 50 µm u prečniku ili veće) koje omogućava širenje više svetlosnih režima. Prednost predmetnog otkrića je ta što u sistemu i metodi za ispitivanje može da se koristi praktično bilo koja vrsta optičkog vlakna, pa tako jednomodna optička vlakna mogu biti poželjnija zbog relativno niske cene u poređenju sa multimodnim optičkim vlaknima. Optička vlakna mogu biti izrađena u potpunosti od jednog ili od više polimera. Međutim, polimerna optička vlakna možda nemaju dovoljnu toplotnu otpornost da izdrže proizvodnju odnosno upotrebu elementa čvrstoće, i trenutno je poželjnije da se koriste jednomodna staklena vlakna.

[0074] Optička vlakna mogu biti raspoređena linearno duž elementa čvrstoće. Drugim rečima, optička vlakna mogu biti uzdužno orijentisana i kolinearna sa centralnom uzdužnom osom elementa čvrstoće. U alternativnom rasporedu, jedno ili više optičkih vlakana može biti nelinearno, tj. može biti namotano (tj. spiralno uvijeno) u odnosu na centralnu uzdužnu osu elementa čvrstoće.

[0075] Jedna karakteristika kompozitnog elementa čvrstoće ojačanog vlaknima prema predmetnom otkriću je ta što najmanje jedan kraj elementa čvrstoće ima krajnju površinu koja je konfigurisana da olakša prenošenje svetlosti (npr. infracrvene svetlosti) kroz element čvrstoće, npr. u optičko vlakno raspoređeno u kompozitu ojačanom vlaknima, bez potrebe da se optičko vlakno izoluje (npr. odvoji) od kompozita ojačanog vlaknima. Pošto su optička vlakna izuzetno mala (npr. imaju prečnik samo od oko 250 µm, uključujući spoljašnju oblogu) teško ih je lokalizovati (npr. vizuelno lokalizovati) u kompozitu ojačanom vlaknima. Prema predmetnom otkriću, nije potrebno izolovati optičko vlakno (npr. kraj optičkog vlakna) od kompozita ojačanog vlaknima koji okružuje optičko vlakno da bi se primenio sistem i metoda za ispitivanje. To jest, element čvrstoće može biti konfigurisan tako da je optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i ne pruža se preko krajnje površine kompozita ojačanog vlaknima. Za većinu primena, biće poželjno da svaki kraj elementa čvrstoće (npr. prvi i drugi kraj) bude konfigurisan tako da omogući da se svetlost prenosi u element čvrstoće na prvom kraju, i da se prenosi iz elementa čvrstoće i da se detektuje na drugom kraju.

[0076] U drugoj karakterizaciji, krajnja površina elementa čvrstoće može da se opiše kao veoma glatka. Na primer, krajnja površina može da se okarakteriše kao polirana krajnja površina, npr. ispolirana da se uklone pukotine, abrazije ili druge sitne površinske karakteristike. Kao što je razrađeno u nastavku, krajnja površina elementa čvrstoće može da se polira relativno finom abrazivnom granulacijom da se uklone površinske karakteristike koje mogu biti posledica sečenja elementa čvrstoće pomoću oštrice.

[0077] U drugoj karakterizaciji, krajnja površina elementa čvrstoće može da se opiše kao suštinski ortogonalna u odnosu na centralnu uzdužnu osu elementa čvrstoće. To jest, krajnja površina može da se okarakteriše kao planarna površina koja je orijentisana pod uglom od 90° ili veoma bliskom pravom uglu u odnosu na uzdužnu osu. Kao što se ovde koristi, suštinski ortogonalan znači da je krajnja površina orijentisana barem u okviru ± 5° od 90° u odnosu na uzdužnu osu. U jednoj karakterizaciji, krajnja površina je orijentisana u okviru ± 2° od 90° u odnosu na uzdužnu osu elementa čvrstoće. Na primer, krajnja površina je orijentisana u okviru ± 1° od 90° u odnosu na uzdužnu osu, na primer u okviru ± 0,5° od 90° u odnosu na uzdužnu osu. Takva površina sa ortogonalnim krajem može da se formira, na primer, sečenjem kraja kompozita ojačanog vlaknima dok se kompozit drži (npr. uhvaćen je) u takvoj ortogonalnoj poziciji u odnosu na oštricu koja se koristi za sečenje kraja kompozita. Nađeno je da formiranje krajnje površine sa ortogonalnim odnosom prema uzdužnoj osi elementa čvrstoće može da olakša prenošenje svetlosti na optička vlakna i iz njih bez potrebe da se izvor svetlosti direktno (npr. fizički) poveže sa optičkim vlaknom, i bez potrebe da se optičko vlakno nalazi (npr. vizuelno identifikovano) u kompozitu. Jedan primer alata koji može da se koristi za formiranje takve krajnje površine opisan je u nastavku.

[0078] Sistem i metoda koji su ovde objavljeni za ispitivanje elementa čvrstoće mogu da se koriste da bi se procenila strukturna celovitost elementa čvrstoće, npr. da se odredi da li element čvrstoće (npr. kompozit ojačan vlaknima) sadrži neke pukotine ili slične defekte, npr. nastale u proizvodnji ili pri rukovanju elementom čvrstoće. Da bi se dobila pouzdana procena, i u zavisnosti od veličine i konfiguracije (npr. prečnika i poprečnog preseka) elementa čvrstoće, takođe može biti poželjno da element čvrstoće sadrži barem drugo izduženo i kontinualno optičko vlakno, npr. ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima. Element čvrstoće takođe može da sadrži barem treće optičko vlakno ili čak barem četvrto optičko vlakno da se obezbedi pouzdana procena, npr. da se poveća verovatnoća da će prelom kompozita ojačanog vlaknima takođe da prekine (npr. prelomi) optičko vlakno, npr. da će izazvati da prenošenje svetlosti kroz optičko vlakno postane jako smanjeno ili eliminisano. Više optičkih vlakana je posebno korisno kada se jedan element čvrstoće koristi kao činilac čvrstoće. Poželjno je da optička vlakna odgovaraju prethodno pomenutim karakteristikama, npr. da se optička vlakna ne pružaju preko krajnje površine (krajnjih površina) kompozita ojačanog vlaknima.

[0079] Kada kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima sadrži tri optička vlakna ili više, optička vlakna mogu biti koncentrično raspoređena oko uzdužne centralne ose elementa čvrstoće, i mogu biti raspoređena na jednakom rastojanju od uzdužne ose odnosno na međusobno jednakom rastojanju. To može da poveća sposobnost sistema i metode da detektuju defekte u kompozitu ojačanom vlaknima raspoređivanjem optičkih vlakana ravnomerno kroz poprečni presek elementa čvrstoće. U jednom konkretnom primeru, element čvrstoće sadrži najmanje četiri optička vlakna koja su raspoređena na koncentričan način oko uzdužne ose i približno su jednako međusobno razmaknuta, npr. pod uglom od oko 90° oko poprečnog preseka elementa čvrstoće. U jednoj karakterizaciji, uzdužna centralna osa elementa čvrstoće nema optička vlakna, npr. element čvrstoće ne obuhvata centralno raspoređeno optičko vlakno. Veruje se da postavljanje optičkog vlakna duž centralne ose neće značajno doprineti efikasnosti sistema i metode za ispitivanje, jer postoji veoma mala verovatnoća da će prelom proći u blizini centralne ose elementa čvrstoće a da takođe ne prođe veoma blizu, i prekidajući ih, jednog ili više optičkih vlakana raspoređenih oko centralne ose i odvojenih od nje.

[0080] U prethodno opisanim primerima u kojima element čvrstoće sadrži centralno kompozitno jezgro ojačavajućih vlakana, kao što je jezgro koje sadrži ugljenična vlakna, i izolacioni sloj koji okružuje centralno jezgro, kao što je sloj staklenih vlakana u vezujućoj matrici, optička vlakna mogu pogodno biti ugrađena na različitim mestima u kompozitu ojačanom vlaknima, tj. na različitim rastojanjima od centralne ose odnosno pod različitim uglovima u odnosu na centralnu osu jezgra na međupovršini centralnog jezgra i izolacionog sloja. Postavljanje na tu međupovršinu može da poveća verovatnoću da se optička vlakna prekinu kada se desi prelom elementa čvrstoće.

[0081] Pozivajući se na SL. 3A do 3F, prikazan je poprečni presek elemenata čvrstoće prema primerima iz predmetnog otkrića. Konfiguracija delova elemenata

čvrstoće 326A do 326F ojačanih vlaknima slična je elementu čvrstoće prikazanom na SL. 2B, i uključuje unutrašnje jezgro vlakana velike zatezne čvrstoće okruženo spoljašnjim slojem izolacionog materijala, npr. unutrašnje jezgro koje sadrži ugljenična vlakna okružena spoljašnjim slojem koji sadrži staklena vlakna. Kao što je prikazano na SL.3A, element čvrstoće 326A ima četiri optička vlakna 323a-d koja su koncentrično raspoređena u elementu čvrstoće 426 oko centralne ose i razmaknuta od nje. Kao što je prikazano na SL.

3A, vlakna 323a-d su postavljena na međupovršinu 329A ili veoma blizu nje, između unutrašnjeg jezgra 328A i spoljašnjeg sloja 330A. Četiri optička vlakna su takođe ravnomerno razmaknuta oko centralne ose, npr. radijalno su uzajamno razmaknuta za oko 90°. Kao što je prikazano na SL.3B, optička vlakna 323e-g su postavljena veoma blizu spoljašnje površine elementa čvrstoće 326B, i radijalno su razmaknuta za oko 120°.

Postavljanje veoma blizu spoljašnje površine može biti povoljno za ranu detekciju pukotina koje se javljaju (npr. inicirane su) na spoljašnjoj površini. Međutim, optička vlakna 323e-g ne treba da budu postavljena tako blizu spoljašnjoj površini da budu izložena i podložna oštećenju, npr. usled direktnog kontakta sa spoljašnjim provodljivim slojem. SL.3C daje primer elementa čvrstoće 326C, pri čemu su četiri optička vlakna 323h-323k ugrađena u unutrašnje jezgro 328C. SL.3D daje primer elementa čvrstoće 326D pri čemu je pet optičkih vlakana postavljeno na međupovršinu 329D između unutrašnjeg jezgra 328D i spoljašnjeg sloja 330D. Pet optičkih vlakana je suštinski na jednakom rastojanju od elementa čvrstoće i suštinski su jednako razmaknuta, tj. radijalno su razmaknuta za oko 72°. SL.3D pokazuje da element čvrstoće može da sadrži bilo koji broj optičkih vlakana, uključujući pet ili više optičkih vlakana. SL. 3E daje primer elementa čvrstoće 326E pri čemu su optička vlakna prve grupacije raspoređena na prvom rastojanju od centralne ose elementa čvrstoće, a optička vlakna druge grupe su raspoređena na drugom rastojanju od centralne ose, pri čemu je drugo rastojanje različito od prvog rastojanja. SL.3F daje primer elementa čvrstoće 326F pri čemu je optičko vlakno raspoređeno duž centralne ose elementa čvrstoće 326F i okruženo je optičkim vlaknima koja su razmaknuta od centralne ose. Imajte u vidu da raspored optičkih vlakana u elementu čvrstoće prikazan na SL.3A do 3F predstavlja samo primer mogućih rasporeda, i predmetno otkriće nije ograničeno na te konkretne rasporede.

[0082] Kao što je prethodno pomenuto, može biti povoljno da se formira glatka krajnja površina da bi se olakšalo prenošenje svetlosti u optičko vlakno i iz njega, npr. poliranjem krajnje površine. Nađeno je da mnoga komercijalno dostupna optička vlakna sadrže dva ili više polimernih slojeva koji okružuju propuštajuće jezgro i oblažući sloj, naime unutrašnji sloj od relativno mekanog polimernog materijala i spoljašnji sloj tvrđeg polimera za zaštitu staklenog jezgra. Funkcija mekšeg polimera je da smanji gubitke svetlosti usled mikrosavijanja optičkog vlakna u nekim primenama. Međutim, nađeno je da, kada se krajnja površina elementa čvrstoće, uključujući kraj optičkog vlakna, podvrgne poliranju, mekši polimerni sloj može da se pomeri i da barem delimično prekrije propuštajuće stakleno jezgro optičkog vlakna usled mehaničkog dejstva odnosno toplote nastale u postupku poliranja. Čak i mala količina prekrivanja pomerenim polimerom može da blokira prenošenje svetlosti u optičko vlakno odnosno iz njega. Tako, u jednoj karakterizaciji, optička vlakna nemaju mekši polimerni sloj. Na primer, optičko vlakno može da sadrži propuštajuće stakleno jezgro i oblažući sloj za prenošenje svetlosti, i jedan zaštitni (npr. tvrdi) polimerni sloj koji okružuje stakleno jezgro i oblogu, npr. bez umetnutog sloja materijala. Usled toga, tendencija prekrivanja kraja staklenog jezgra pomerenim polimerom biće smanjena ili eliminisana, a prenošenje svetlosti u optičko vlakno odnosno iz njega biće poboljšano. U jednoj karakterizaciji, jedan zaštitni polimerni sloj će imati modul zatezanja od najmanje oko 1000 MPa, na primer oko 4500 MPa. Primeri za takve polimere mogu da uključuju polimere na bazi akrilata i poliimide. U drugoj karakterizaciji, optičko vlakno može biti bez bilo kakvih polimernih (npr. zaštitnih) slojeva.

[0083] Prethodno opisani elementi čvrstoće mogu da se proizvedu sredstvima poznatim stručnjacima, uključujući metode opisane u gorenavedenim US patentima. U jednom posebnom primeru, element čvrstoće je formiran procesom pultruzije pri čemu se vlasi kontinualnih ojačavajućih vlakana (npr. ugljenična i staklena vlakna) vuku kroz materijal vezujuće matrice (npr. kroz kupatilo od epoksi smole), koja se zatim očvršćava i vezuje vlakna i formira kompozit ojačan vlaknima. Optička vlakna obezbeđuje proizvođač u kontinualnoj dužini (npr. mnogo hiljada metara) na kalemima na način sličan vlasima vlakna (npr. vlasi ugljeničnog vlakna i vlasi staklenog vlakna). Tako, optička vlakna bez većih problema mogu da se uključe u proces pultruzije uz ojačavajuća vlakna.

[0084] Tako, jedan primer predmetnog otkrića se odnosi na metodu za proizvodnju izduženog elementa čvrstoće kompozita ojačanog vlaknima koji je konfigurisan za upotrebu u činiocu čvrstoće. Metoda može da uključuje korake formiranja izduženog kompozitnog elementa čvrstoće ojačanog vlaknima koji ima uzdužnu centralnu osu, i obuhvata vezujuću matricu i više ojačavajućih vlakana raspoređenih u vezujućoj matrici. Tokom formiranja kompozita, barem prvo optičko vlakno je ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima, tako da se prvo optičko vlakno pruža od prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima do drugog kraja kompozita. Na primer, optička vlakna mogu biti uključena u proces pultruzije, pri čemu se ojačavajuće vlasi vlakna impregniraju smolom koja očvršćava dajući vezujuću matricu. Optička vlakna se obično obezbeđuju na kalemima (koturima) na način sličan ojačavajućim vlasima vlakna, i zato na sličan način mogu da se provuku kroz sistem za pultruziju. U jednom primeru, optička vlakna imaju jedan ili više polimernih slojeva, i polimerni slojevi se uklanjaju pre nego što se optička vlakna spoje sa ojačavajućim vlaknima i impregniraju smolom. Na primer, optička vlakna mogu da se podvrgnu koraku toplotnog tretmana da bi se polimerni sloj uklonio (npr. ispario). U jednom primeru, korak toplotnog tretmana uključuje usmeravanje lasera na optičko vlakno upravo pre nego što se optičko vlakno pomeša sa ojačavajućim vlaknima.

[0085] Kao što je gore pomenuto, optička vlakna mogu biti orijentisana linearno (npr. kolinearno sa centralnom uzdužnom osom elementa čvrstoće) ili mogu biti namotana (tj. spiralno uvijena) u odnosu na centralnu uzdužnu osu elementa čvrstoće.

[0086] Nakon formiranja (npr. putem pultruzije) odgovarajuće dužine kompozita ojačanog vlaknima, kompozit se onda seče blizu prvog kraja kompozita dajući površinu prvog isečenog kraja koja je suštinski ravna. Površina isečenog kraja se polira dajući izduženi kompozitni element čvrstoće ojačan vlaknima koji ima poliranu površinu prvog kraja, pri čemu polirana površina prvog kraja sadrži kompozit ojačan vlaknima i prvi kraj optičkog vlakna. Usled prethodne metode, polirani kraj elementa jačine, uključujući optičko vlakno, imaće sposobnost da delotvorno prima i prenosi svetlost kroz optičko vlakno, npr. bez potrebe da se optičko vlakno fizički izoluje od okolnog kompozita ojačanog vlaknima.

[0087] Kao što je prethodno rečeno, element čvrstoće može da sadrži jedno ili više (npr. četiri ili više) optičkih vlakana, i više optičkih vlakana može biti konfigurisano (npr. ugrađeno) u kompozitu ojačanom vlaknima da bi se povećala verovatnoća da se optička vlakna prekinu usled preloma ili drugog defekta u okolnom kompozitu. Tako, prethodna metoda može da obuhvata ugrađivanje više optičkih vlakana, npr. dva ili više optičkih vlakana, kao što je prethodno opisano.

[0088] U procesu pultruzije, nakon što je vezujuća matrica dovoljno očvrsla, pultrudovani kompozit ojačan vlaknima se obično prikuplja na kalemu. Pošto dužina vlasi vlakana i optičkih vlakana umnogome premašuje dužinu kompozita koji može da se čuva na kalemu, izduženi kompozit se eventualno seče pre nego što se prekorači kapacitet skladištenja kalema. Takvo sečenje se obično vrši jednostavnim postupkom sečenja (npr. pomoću sekača za vijke) ili pomoću nazubljene (ozubljene) testere što daje grub i iskrzan kraj kompozita ojačanog vlaknima. Prema jednom primeru, može biti poželjno da se element čvrstoće ispita dok je smešten na kalemu. Prema tome, kompozit ojačan vlaknima može da se namota na kalem tako da i prvi i drugi kraj kompozita budu izloženi, npr. oba kraja su razdvojena od glavnog dela namotanog kompozita, često postavljanjem jednog ili više krajeva kroz bočni otvor na kalemu. Tako, u jednom primeru, najmanje jedan kraj, a poželjno oba kraja kompozita ojačanog vlaknima, seku se i poliraju dajući element čvrstoće (npr. kao što je gore opisano) tako da sistem i metoda za ispitivanje mogu da se primene na element čvrstoće dok je smešten na kalemu.

[0089] U jednom primeru, proizvođač elementa čvrstoće može želeti da „ispita na naprezanje“ element čvrstoće pre nego što se element čvrstoće isporuči, npr. pre nego što se element čvrstoće isporuči u postrojenje za upredanje činioca čvrstoće formiranog od elementa čvrstoće sa provodnikom da se dobije električni kabl. Takav test naprezanja može da obuhvati odmotavanje elementa čvrstoće sa jednog kalema i namotavanje na drugi kalem, pri čemu se element čvrstoće provlači kroz jedan ili više točkova (npr. malih užetnjača) između dva kalema. Pravilan izbor veličine točka i postavljanje točka izaziva poznato naprezanje koje se primenjuje na element čvrstoće kako bi se potvrdilo da element čvrstoće neće da se prelomi pod tim poznatim naprezanjem, npr. da se potvrdi da nema značajnih proizvodnih defekata u elementu čvrstoće. Tako, prema jednom primeru, sistem i metoda za ispitivanje elementa čvrstoće se primenjuju na element čvrstoće nakon testa naprezanja da se odredi da li je element čvrstoće prošao test naprezanja, tj. da se odredi da li se element čvrstoće prelomio tokom testa čvrstoće. Na primer, sistem i metoda mogu da se primene nakon testa naprezanja kada se element čvrstoće namota na drugi kalem. Ako se odredi da je element čvrstoće prošao test naprezanja koristeći sistem i metodu ispitivanja, element čvrstoće namotan na kalem može da se isporuči radi upredanja.

[0090] U svakom slučaju, u jednom primeru korak sečenja može da se izvede na način koji ima veliku verovatnoću da se formira ortogonalna krajnja površina kao što je napred objašnjeno. Na primer, korak sečenja može da uključuje sečenje kompozita ojačanog vlaknima mehanički pokretanom (npr. napajanom) oštricom. Abrazivna oštrica, koja seče kroz materijal primarno usled prisustva abrazivnih čestica (tj. čestičnog materijala velike čvrstoće) na oštrici generalno je poželjnija od oštrice koja ima zupce. Mada upotreba finih zubaca nije isključena kod sečenja kompozita ojačanog vlaknima, smatra se da će zupci ostaviti grublju površinu nego abrazivne čestice, što ima za posledicu otežan (npr.

dugotrajniji) korak poliranja nakon koraka sečenja. U jednoj karakterizaciji, abrazivna oštrica ima abrazivne čestice čija veličina je super fina ili veća, npr. veličina od najmanje oko 30 µm (granulacija oko 600), kao što je najmanje oko 40 µm (granulacija oko 360), ili čak najmanje oko 68 µm (granulacija oko 220). Imajte u vidu da odabir granulacije za sečenje može da se izvrši uzimajući u obzir brzinu oštrice (npr. brzinu rotacije) i potrebu za brzim sečenjem i poliranjem, tj. grublja granulacija može brže da seče ali je potrebno duže vreme poliranja.

[0091] Da bi se formirala suštinski ortogonalna krajnja površina kao što je opisano iznad u nekim karakterizacijama, korak sečenja može da uključi učvršćivanje (npr. mehaničko učvršćivanje) prvog kraja kompozita ojačanog vlaknima tako da je prvi kraj raspoređen suštinski ortogonalno u odnosu na oštricu (npr. na sečivo) tokom koraka sečenja. Na primer, kompozit ojačan vlaknima može da bude mehanički stegnut tako da je kompozit ortogonalno raspoređen u odnosu na oštricu i ne može da se kreće izvan ose ni na kakav primetan način tokom koraka sečenja.

[0092] Nakon sečenja, krajnja površina može da se ispolira da se dobije glatka krajnja površina. Na primer, korak poliranja može da obuhvata poliranje površine isečenog kraja površinom za poliranje. Na primer, površina za poliranje može da sadrži abrazivne čestice ultrafine veličine, ne primer veličina abraziva od najviše oko 25 µm (granulacija 800) ili čak najviše oko 22 µm (granulacija 1000). Okarakterisano na drugi način, korak poliranja može da se izvodi sa abrazivnim česticama manjim od abrazivnih čestica korišćenih u koraku sečenja.

[0093] Kao što je gore pomenuto, proizvođač obezbeđuje neka optička vlakna sa slojem mekog polimera da bi smanjio gubitke usled mikrosavijanja, i takav meki polimer može da prekrije kraj propuštajućeg jezgra optičkog vlakna tokom koraka sečenja odnosno poliranja. Ako optičko vlakno ima takav sloj, jedna tehnika da se smanji ili eliminiše takvo prekrivanje je da se privremeno očvrsne sloj mekog polimera da bi se smanjila njegova podložnost da se premešta i da prekriva propuštajuće jezgro optičkog vlakna. Na primer, krajnja površina može da se ohladi pre odnosno tokom koraka sečenja i poliranja da bi se stvrdnuo polimerni sloj. U jednoj karakterizaciji, krajnja površina se hladi nanošenjem ohlađene tečnosti ili ohlađenog gasa na krajnju površinu. Primeri uključuju nanošenje komprimovanog gasa (npr. komprimovani gasoviti azot, gasoviti ugljen dioksid, gasoviti ugljovodonik, freon, i slično) na krajnju površinu pre odnosno tokom koraka sečenja i poliranja.

[0094] Metoda formiranja krajnje površine elementa čvrstoće je opisana iznad kao uključivanje mehaničkog sečenja i poliranja kraja kompozita ojačanog vlaknima, npr. korišćenjem oštrice i polirajuće površine. Međutim, razmatra se da element čvrstoće koji ima željenu krajnju površinu može da se formira drugim sredstvima. Na primer, može da se koristi vodeni mlaz ili laser da bi se dobila krajnja površina koja ima poželjna svojstva za delotvorno prenošenje svetlosti u sistemu i metodama za ispitivanje koji su ovde objavljeni.

[0095] Prethodni tekst opisuje proizvodnju elementa čvrstoće koji ima krajnje površine konfigurisane (npr. isečene i polirane) da olakšaju prenošenje svetlosti na optičko vlakno ugrađeno u element čvrstoće i iz njega. To omogućava proizvođaču elementa čvrstoće da ispita element čvrstoće pre nego što se dostavi krajnjem korisniku ili se isporuči posredniku kao što je postrojenje koje upreda element čvrstoće sa provodnikom dajući električni kabl. Sistem i metoda takođe mogu da se primenjuju i u drugim tačkama, osim ili umesto kod proizvođača. Takva primena može zahtevati da krajnji korisnik odnosno posrednik takođe pripreme krajeve elementa čvrstoće u skladu sa prethodnim opisom. Na primer, kao što je gore pomenuto, kada je činilac čvrstoće (npr. koji ima jedan ili više elemenata čvrstoće) upreden sa električnim provodnikom dajući električni kabl, činilac čvrstoće se vuče sa kalema i upreda se sa provodljivim nitima. Pošto se zapremina provodljivih niti sabira sa zapreminom činioca čvrstoće, dužina električnog kabla koja može da se skladišti na kalemu je smanjena u poređenju sa kapacitetom samo za činilac čvrstoće. Tako, činilac čvrstoće mora na nekom mestu da se preseče, npr. kada kalem za električni kabl dostigne svoj kapacitet. Usled toga, upredač može želeti da pripremi krajeve elementa čvrstoće u skladu sa prethodnim metodama da omogući upredaču, ili klijentu upredača, da ispita električni kabl nakon što se namota na kalem.

[0096] Slično tome, kao što je gore pomenuto, kada je činilac čvrstoće montiran (npr. kada je vazdušni električni kabl uključujući činilac čvrstoće rastegnut između nosećih stubova), dužina električnog kabla mora da se preseče mnogo puta da bi se uklopio u rastojanja između nosećih stubova, posebno uzimajući u obzir zaokretanja (npr. uglove) pri postavljanju električnog voda. Tako, u nekim primerima, elementi čvrstoće mogu da se seku i poliraju u skladu sa prethodnim metodama tokom instalacije električnog kabla na noseće stubove.

[0097] U jednom primeru predmetnog otkrića, otkriven je alat koji je posebno koristan za sečenje i poliranje elementa čvrstoće. Alat je konfigurisan da u jednom koraku seče i polira kraj kompozita ojačanog vlaknima, i tako smanjuje uloženi trud i mogućnost greške pri sečenju i poliranju da se dobije element čvrstoće za ispitivanje. Alat sadrži planarno telo, planarno telo ima oštricu duž barem jedne ivice planarnog tela i površinu za poliranje koja pokriva barem deo planarnog tela. Činilac za poravnavanje je operativno povezan sa planarnim telom i konfigurisan je da operativno poravnava izduženi kompozit ojačan vlaknima koji ima uzdužnu osu sa planarnim telom, tako da je oštrica planarnog tela konfigurisana da se kreće i seče kompozit suštinski ortogonalno u odnosu na uzdužnu osu i da formira isečenu površinu, i površina za poliranje je konfigurisana da polira isečenu površinu kako se oštrica kreće kroz kompozit.

[0098] Planarno telo koje vrši sečenje i poliranje može da ima razne oblike, npr. kontinualno pokretljiva mnogougaona površina kakva se nalazi u trakastoj brusilici. U jednoj karakterizaciji, planarno telo je suštinski kružno, i rotira (na primer, pomoću elektromotora) sekući kompozit ojačan vlaknima. U tom pogledu, motor može biti operativno povezan sa planarnim telom, pri čemu je motor konfigurisan da brzo obrće planarno telo oko centralne ose planarnog tela. Mada oštrica može da ima više zubaca, pogodno je da se oštrica formira sa abrazivnom površinom, kao što je gore opisano, da bi se smanjilo nastajanje grubog odnosno iskrzanog kraja kompozita. U jednoj karakterizaciji, abrazivna oštrica ima abrazivne čestice čija veličina je super fina ili veća, npr. veličina od najmanje oko 30 µm (granulacija oko 600), kao što je najmanje oko 40 µm (granulacija oko 360), ili čak najmanje oko 68 µm (granulacija oko 220). Imajte u vidu da odabir abrazivne granulacije za sečenje može da se napravi uzimajući u obzir brzinu oštrice (npr. brzinu rotacije) i potrebu za brzim sečenjem i poliranjem, tj. grublji abraziv može brže da seče ali može biti potrebno duže vreme poliranja.

[0099] Planarno telo ima površinu za poliranje koja pokriva celu površinu planarnog tela ili samo jedan njen deo. Površina za poliranje može da sadrži abrazivne čestice ultrafine veličine, na primer veličina abraziva od najviše oko 25 µm (granulacija 800) ili čak od najviše oko 22 µm (granulacija 1000). Okarakterisano na drugi način, površina za poliranje može da sadrži abrazivne čestice manje od abrazivnih čestica korišćenih na oštrici. U jednoj karakterizaciji, površina za poliranje sadrži barem dve različite veličine abrazivnih čestica, pri čemu su grublje čestice nanete bliže spoljnom delu površine za poliranje a finije čestice su nanete bliže centralnom delu površine za poliranje. Na taj način, isečena površina može prvo da naiđe na grublje čestice za poliranje da brzo uklone veće površinske karakteristike, a zatim nailazi na finije čestice za poliranje da se uklone manje površinske karakteristike.

[0100] Da bi se olakšala primena malog pritiska na krajnju površinu kompozita ojačanog vlaknima od strane površine za poliranje, površina za poliranje može malo da se podigne iznad donje površine planarnog tela. Na primer, površina za poliranje može da se podigne iznad površine planarnog tela najmanje za oko 0,1 mm, na primer najmanje oko 0,3 mm a najviše oko 1,2 mm, na primer najviše oko 1,0 mm. Na primer, površina za poliranje može da sadrži abrazivne čestice koje su raspoređene na tankoj podlozi (npr. papirnoj podlozi) koja je pričvršćena (npr. zalepljena) na inače glatku planarnu površinu. Alternativno, ili pored izdignute površine za poliranje, alat može da uključuje mehanizam (npr. oprugu) koja je konfigurisana da gura površinu za poliranje prema kraju kompozita ojačanog vlaknima koji se polira.

[0101] Alat može pogodno da bude ručni alat, npr. alat koji rukovalac može da nosi i njime rukuje u različitim okruženjima. Na primer, tokom instalacije vazdušnog električnog kabla, neophodno je da se iseče električni kabl dok se rukovalac nalazi visoko iznad zemlje, često u korpi koja se vertikalno kreće. Obezbeđivanje alata koji rukovalac može da nosi i njime rukuje u tako malom prostoru pruža značajnu prednost. U tom pogledu, alat može da ima bateriju koja daje energiju za kretanje planarnog tela, npr. kretanje oštrice i površine za poliranje. Baterija npr. može biti dopunjiva baterija. Na primer, da bi se povećala mogućnost nošenja i lakoća upotrebe alata, može da se koristi baterija koja ima kapacitet u opsegu od oko 2 amper časa do oko 12 amper časova. U drugoj karakterizaciji, baterija može da ima napon od oko 12 volti do oko 20 volti. Baterije koje imaju ove karakteristike mogu da obezbede odgovarajuće napajanje za alat da pouzdano radi u razumnom periodu, a da pri tome alat ostane u obliku koji rukovalac lako nosi i njime rukuje.

[0102] Alat takođe može da ima deo za držanje (npr. ručku) da se olakša da ga rukovalac uhvati i da slobodno njime rukuje, npr. kao kod ručne bušilice.

[0103] Neki kompoziti ojačani vlaknima mogu da sadrže materijale (npr. ugljenična vlakna) koji mogu predstavljati rizik za rukovaoca kada oštrica i površina za poliranje uklanjaju materijal sa površine u obliku prašine. U jednoj karakterizaciji, alat uključuje mehanizam koji je konfigurisan da hvata prašinu koja nastaje tokom sečenja i poliranja. Na primer, mehanizam može biti povezan sa planarnim telom tako da nastaje delimični vakuum koji hvata prašinu kada se planarno telo kreće, npr. kada planarno telo rotira.

[0104] Treba imati u vidu da ovde opisani alat za sečenje i poliranje može da ima širi obim primene, i nije ograničen na sečenje i poliranje kompozita ojačanih vlaknima da se dobiju elementi čvrstoće kao što je gore opisano.

[0105] Gore opisani elementi čvrstoće koji imaju jedno ili više optičkih vlakana koja su u njima raspoređena mogu da imaju mnoge različite primene, posebno kao činioci sa zateznom čvrstoćom u različitim konstrukcijama. U jednom otelotvorenju predmetnog otkrića, elementi čvrstoće se koriste u činiocima čvrstoće za vazdušne električne kablove.

[0106] U jednom otelotvorenju, objavljena je metoda za ispitivanje kompozitnog činioca čvrstoće ojačanog vlaknima konfigurisanog za upotrebu sa vazdušnim električnim kablom. Činilac čvrstoće ima element čvrstoće formiran od kompozita ojačanog vlaknima, pri čemu kompozit sadrži vezujuću matricu i više ojačavajućih vlakana operativno raspoređenih u vezujućoj matrici. Kao što je gore opisano, barem prvo optičko vlakno je ugrađeno u kompozit i pruža se duž kompozita ojačanog vlaknima. Metoda za ispitivanje obuhvata korake operativnog vezivanja uređaja za prenošenje svetlosti za prvi kraj činioca čvrstoće, operativnog vezivanja uređaja za detekciju svetlosti za drugi kraj činioca čvrstoće, prenošenje svetlosti od uređaja za prenošenje svetlosti kroz prvo optičko vlakno i ka uređaju za detekciju svetlosti, i detekciju prenete svetlosti putem uređaja za detekciju svetlosti. U jednoj karakterizaciji, ako preneta svetlost nije detektovana sa jednog ili više optičkih vlakana, može da se napravi dalja procena strukturne celovitosti činioca čvrstoće, jer odsustvo prenete svetlosti sa jednog ili više optičkih vlakana može da ukaže na to da je strukturna celovitost činioca čvrstoće narušena.

[0107] Preneta svetlost može da obuhvati svetlost u širokom spektru. Na primer, vidljiva svetlost (npr. koja ima talasnu dužinu od oko 400 nm do oko 700 nm) može biti pogodna za kraće dužine kompozitnog elementa čvrstoće, ili ako je osvetljenost izvora svetlosti veoma velika. Međutim, vidljiva svetlost može biti suviše prigušena za većinu primena, posebno na velikim dužinama.

[0108] Pogodno, talasna dužina prenete svetlosti može prvenstveno da bude u infracrvenoj oblasti. Na primer, talasna dužina prenete svetlosti (npr. talasna dužina pika) može da bude najmanje oko 700 nm, na primer najmanje oko 800 nm. Nadalje, talasna dužina prenete svetlosti može biti najviše oko 1200 nm, na primer najviše oko 1000 nm. Smatra se da će svetlost koja ima talasnu dužinu veću od oko 1200 nm teško da se detektuje na drugom kraju elementa čvrstoće koristeći klasične svetlosne senzore, kao što je svetlosni senzor CCD ili CMOS. Posebna je prednost što izvor svetlosti može biti nekoherentni izvor svetlosti, npr. u poređenju sa koherentnim izvorom svetlosti (npr. jedna faza) kao što je laser. Upotreba lasera može biti zahtevna, jer je za lasere potrebno snažno povezivanje sa pojedinačnim optičkim vlaknom zbog malog prečnika koherentne svetlosti. Nasuprot tome, u ovde objavljenoj metodi može pogodno da se koristi nekoherentni izvor svetlosti kao što je svetlosna dioda (LED), halogena lampa, i slično.

[0109] U jednoj karakterizaciji, izvor svetlosti je LED dioda a korak prenošenja svetlosti obuhvata pobuđivanje LED diode, npr. korišćenje baterije ili drugog izvora napajanja. Led diode su prilično jeftine i mehanički robusne. Pošto element čvrstoće može da ima nekoliko optičkih vlakana raspoređenih na različitim pozicijama na poprečnom preseku elementa čvrstoće, poželjno je da se svetlost prenosi suštinski ka celom poprečnom preseku elementa čvrstoće tako da se dovoljna količina svetlosti prenosi na sva optička vlakna radi detekcije na suprotnom kraju elementa čvrstoće. U jednoj karakterizaciji, to se postiže pomeranjem izvora svetlosti (npr. LED) dok se svetlost prenosi. Na primer, izvor svetlosti može da rotira (npr. mehanički da rotira koristeći motor) ili da se na drugi način pokreće (npr. da se kreće naprednazad ili da osciluje) kada se svetlost prenosi. U jednoj posebnoj karakterizaciji, izvor svetlosti rotira brzinom od najmanje 5 o/min (obrtaja po minuti), na primer najmanje oko 10 o/min, kada se svetlost prenosi ka kraju elementa čvrstoće.

[0110] U jednom otelotvorenju, element čvrstoće može da ima karakteristike suštinski kao što je opisano iznad, i može da se proizvodi kao što je opisano iznad. Na primer, krajnja površina elementa čvrstoće može da uključuje kompozit ojačan vlaknima i optičko vlakno ili vlakna, pri čemu optička vlakna ne prelaze krajnju površinu. Krajnja površina može biti polirana.

[0111] Alternativno ili dodatno uz prethodno, materijal odgovarajućeg indeksa (npr. fluid ko što je gel) može da se stavi na krajnju površinu (npr. na kraj optičkih vlakana) da bi se povećalo prenošenje svetlosti na optička vlakna ili iz njih. Materijal odgovarajućeg indeksa je fluidni materijal koji ima indeks prelamanja koji je isti ili veoma sličan indeksu prelamanja drugog materijala, npr. propuštajućeg jezgra optičkog vlakna, na talasnoj dužini od interesa pošto smanjenje talasne dužine dovodi do većeg indeksa prelamanja. U jednom otelotvorenju, metoda uključuje postavljanje male količine gela odgovarajućeg indeksa na krajnju površinu elementa čvrstoće pre prenošenja svetlosti, pri čemu gel odgovarajućeg indeksa ima indeks prelamanja koji je suštinski isti kao indeks prelamanja jezgra optičkog vlakna. U jednom otelotvorenju, materijal odgovarajućeg indeksa ima indeks prelamanja koji je najmanje oko 1,40, na primer najmanje oko 1,42 ili čak najmanje oko 1,44. Indeks prelamanja materijala odgovarajućeg indeksa može biti najviše oko 1,50, na primer najviše oko 1,48. Nađeno je da čak i mala količina gela odgovarajućeg indeksa postavljena na krajnju površinu može mnogo da poveća prenošenje svetlosti u optička vlakna.

[0112] Metoda za ispitivanje može da se primeni nakon proizvodnje elementa čvrstoće, npr. kada je element čvrstoće raspoređen na kalemu. Takođe može da se primeni nakon testa naprezanja (npr. testa savijanja) kao što je gore opisano. Može da se primeni nakon izrade krajnjeg proizvoda (npr. nakon upredanja elemenata čvrstoće sa provodnikom), i može da se primeni nakon montaže, npr. montaže vazdušnog električnog kabla, da se obezbedi strukturna celovitost električnog kabla.

[0113] U drugom otelotvorenju, objavljen je sistem za ispitivanje elementa čvrstoće. Mada nije ograničen na to, sistem može da se koristi za primenu gornje metode za ispitivanje elementa čvrstoće. Sistem je konfigurisan za detekciju defekta na činiocu čvrstoće ojačanom vlaknima koji je komponenta vazdušnog električnog kabla. U ovom otelotvorenju, sistem obuhvata vazdušni električni kabl, pri čemu vazdušni električni kabl sadrži kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima. Činilac čvrstoće ima vezujuću matricu, više ojačavajućih vlakana operativno raspoređenih u vezujućoj matrici dajući deo sa kompozitom ojačanim vlaknima, barem prvi optički kabl kompletno raspoređen u delu sa kompozitom ojačanim vlaknima i duž činioca čvrstoće. Električni provodnik je raspoređen oko činioca čvrstoće koji ga podržava i formira električni kabl. Uređaj za prenošenje svetlosti je operativno povezan sa prvim krajem činioca čvrstoće, pri čemu uređaj za prenošenje svetlosti ima izvor svetlosti koji je konfigurisan da prenosi svetlost u prvi kraj optičkog vlakna. Svetlost ima talasnu dužinu od najmanje oko 300 nm i najviše oko 1700 nm. Uređaj za detekciju svetlosti je operativno povezan sa drugim krajem činioca čvrstoće i uključuje svetlosni senzor koji je konfigurisan da detektuje svetlost sa uređaja za prenošenje svetlosti kroz drugi kraj optičkog vlakna.

[0114] Kao što je gore razmatrano, izvor svetlosti može biti konfigurisan da emituje svetlost koja ima talasnu dužinu u infracrvenoj oblasti, na primer koja ima talasnu dužinu od najmanje oko 700 nm, na primer najmanje oko 800 nm. Nadalje, izvor svetlosti može biti konfigurisan da emituje svetlost talasne dužine od najviše oko 1200 nm, na primer najviše oko 1000 nm. Izvor svetlosti može biti bilo koji koristan inkoherentni izvor svetlosti, uključujući bez ograničenja halogensku lampu ili LED. Pogodno, izvor svetlosti može da sadrži više LED dioda (npr. LED panele) sklopljenih da povećaju područje (npr. površinu poprečnog preseka) preko koga se prenosi svetlost. Izvor svetlosti takođe može biti operativno povezan sa mehanizmom kao što je motor koji je konfigurisan da pokreće (npr. da rotira ili osciluje) izvor svetlosti dok izvor svetlosti prenosi svetlost. Na ovaj način, suštinski homogena kolona ili zrak svetlosti prenosi se ka krajnjoj površini elementa čvrstoće, suštinski povećavajući verovatnoću da svako optičko vlakno u elementu čvrstoće primi dovoljnu količinu svetlosti da bude detektovana na drugom kraju elementa čvrstoće.

[0115] Izvor svetlosti može da se napaja bilo kojim klasičnim sredstvima. U jednom otelotvorenju, izvor svetlosti se napaja baterijom, npr. dopunjivom baterijom. Na primer, da bi se povećala mogućnost nošenja i lakoća upotrebe izvora svetlosti, može da se koristi baterija koja ima kapacitet u opsegu od oko 2 amper časa do oko 12 amper časova. U drugoj karakterizaciji, baterija može da ima napon od oko 12 volti do oko 20 volti. Baterije koje imaju ove karakteristike mogu da obezbede odgovarajuće napajanje izvora svetlosti da pouzdano radi u razumnom periodu vremena, a da izvor svetlosti ostane u obliku koji rukovalac lako nosi i njime rukuje.

[0116] Izvor svetlosti takođe može da bude odmaknut od kraja elementa čvrstoće tokom upotrebe. I pored razmaka, svetlost iz izvora svetlosti će ipak moći da prođe u optičko vlakno (vlakna) usled strukture elementa čvrstoće, kao što je gore rečeno. U jednoj karakterizaciji, izvor svetlosti (npr. prednja površina izvora svetlosti) odmaknut je od krajnje površine elementa čvrstoće tokom upotrebe najmanje za oko 0,1 mm, na primer najmanje oko 1,0 mm. U drugoj karakterizaciji, izvor svetlosti je odmaknut od krajnje površine najviše za oko 150 mm, na primer najviše za oko 100 mm, na primer najviše za oko 30 mm.

[0117] Činilac čvrstoće može da sadrži jedan ili više elemenata čvrstoće kao što je gore opisano, uključujući elemente čvrstoće koji imaju više optičkih vlakana raspoređenih u kompozitnom materijalu, na primer najmanje oko dva, najmanje oko tri ili najmanje oko 4 optička vlakna. Činilac čvrstoće može da ima opseg dužina kao što je prethodno rečeno, i može da se primeni u različitim tačkama tokom proizvodnje i instalacije elementa čvrstoće.

[0118] Uređaj za detekciju svetlosti može da ima svetlosni senzor za detekciju prenete svetlosti. Mada je u nekim okolnostima moguće da korisnik direktno ispituje svetlost (npr. golim okom), uređaj za detekciju svetlosti uključujući svetlosni senzor može da omogući detekciju relativno slabe svetlosti, i može da omogući snimanje slika odnosno podataka radi daljinske analize i u svrhe arhiviranja. Na primer, svetlosni senzor može da bude uređaj sa spregnutim punjenjem (CCD) ili uređaj sa komplementarnim metal-oksidnim poluprovodnikom (CMOS). Uređaj za detekciju svetlosti, na primer, može da ima konkavno sočivo koje je raspoređeno između kraja kompozitnog činioca čvrstoće i svetlosnog senzora i konfigurisano da fokusira prenetu svetlost na svetlosni senzor. Svetlosni senzor takođe može da bude povezan sa kompjuterom radi analiziranja odnosno prikazivanja slike koju je stvorio senzor. Veza može biti ožičena veza, ili može biti bežična veza koja je, na primer, olakšana upotrebom antene.

[0119] Neograničavajući primeri uređaja za prenošenje svetlosti i uređaja za detekciju svetlosti koji mogu da se koriste u prethodnom ili sličnom sistemu opisani su u nastavku.

[0120] U jednom primeru, objavljen je uređaj za prenošenje svetlosti na kraj optičkog vlakna koje je ugrađeno u izduženi strukturni činilac (npr. element čvrstoće kao što je ovde opisano). Uređaj može da obuhvata suštinski kruto strukturno telo, rupu koja je barem delimično smeštena u strukturnom telu i koja ima otvor na prvom kraju rupe. Otvor i rupa su konfigurisani (npr. po obliku i veličini) da prihvate kraj izduženog strukturnog činioca koji ima barem prvo optičko vlakno ugrađeno duž strukturnog činioca. Uređaj ima izvor svetlosti koji je barem delimično raspoređen u strukturnom telu i pored drugog kraja izbušene rupe, i izvor svetlosti je konfigurisan da prenosi svetlost u rupu i ka kraju izduženog činioca kada se izduženi činilac postavi u prvi kraj izbušene rupe. Izvor napajanja (npr. baterija) operativno je vezan na izvor svetlosti.

[0121] U jednoj karakterizaciji, izvor svetlosti je nekoherentni izvor svetlosti, npr. nasuprot koherentnom izvoru svetlosti (npr. jednofaznom izvoru svetlosti) kao što je laser. Izvor svetlosti, na primer, može biti halogena lampa ili LED, i u jednoj karakterizaciji izvor svetlosti sadrži LED. LED dioda može biti konfigurisana da emituje svetlost u opsegu talasnih dužina od najmanje oko 300 nm i najviše oko 1200 nm, na primer talasnu dužinu u opsegu od najmanje oko 700 nm i najviše oko 1000 nm. Smatra se da talasna dužina veća od oko 1200 nm može teško da se detektuje koristeći klasična sredstva za detekciju svetlosti. U jednoj konkretnoj karakterizaciji, LED dioda je konfigurisana da emituje svetlost prvenstveno u infracrvenoj oblasti, na primer na primarnoj talasnoj dužini od najmanje oko 800 nm i najviše oko 900 nm.

[0122] U drugoj karakterizaciji, uređaj ima motor koji je operativno povezan sa izvorom svetlosti i konfigurisan je da pokreće izvor svetlosti kada izvor svetlosti prenosi svetlost u rupu, na primer oscilovanjem izvora svetlosti ili rotiranjem izvora svetlosti oko centralne ose izvora svetlosti.

[0123] U drugoj karakterizaciji, uređaj ima zaustavni element koji je konfigurisan da održava rastojanje između izvora svetlosti i kraja strukturnog činioca kada je strukturni činilac postavljen na prvi kraj rupe. Takva konfiguracija će sprečiti da rukovalac silom pritisne element čvrstoće i uspostavi direktan kontakt sa izvorom svetlosti, čime se smanjuje mogućnost od oštećenja izvora svetlosti. Zaustavni element može biti konfigurisan da održava rastojanje između kraja strukturnog činioca i izvora svetlosti od najmanje 0,1 mm, na primer najmanje oko 1,0 mm, i najviše oko 150 mm, na primer najviše oko 100 mm, ili možda najviše oko 30 mm. Na primer, zaustavni element može da ima pregib (npr. stepenik) raspoređen u rupi koji je konfigurisan da spreči kretanje strukturnog činioca preko pregiba kada je činilac ubačen u rupu. Zaustavni element takođe može da ima providnu (npr. staklenu) ploču koja je smeštena između kraja elementa čvrstoće i izvora svetlosti, pri čemu element čvrstoće može da se gurne na staklenu ploču. U ovom pogledu, po potrebi može da se nanese providni gel između staklene ploče i elementa čvrstoće da olakša prenošenje svetlosti kroz ploču i u optičko vlakno (optička vlakna). Zaustavni element takođe može da bude ugrađen u izvor svetlosti, npr. kada je površina koja emituje svetlost raspoređena iza providne ploče.

[0124] Rupa može da ima jednu veličinu (npr. stalni prečnik), ili može biti obezbeđena rupa sa podesivim prečnikom, npr. obezbeđivanjem čaura za ubacivanje koje prihvataju elemente čvrstoće različitog prečnika.

[0125] Da bi se obezbedila trajnost i održala relativno mala masa, telo uređaja može biti izrađeno od metala, kao što je laki metal. U jednoj karakterizaciji, telo je izrađeno od aluminijuma.

[0126] U drugom primeru, objavljen je uređaj koji je konfigurisan za detekciju svetlosti koja potiče sa kraja optičkog vlakna koje je ugrađeno u izduženi strukturni činilac. Uređaj obuhvata suštinski kruto strukturno telo i izbušenu rupu koja je barem delimično smeštena u strukturnom telu. Rupa ima otvor na prvom kraju rupe, pri čemu su otvor i rupa konfigurisani (npr. po veličini i obliku) da prihvate kraj izduženog strukturnog činioca koji ima barem prvo optičko vlakno ugrađeno duž strukturnog činioca. Svetlosni senzor je raspoređen u strukturnom telu i pored drugog kraja rupe, pri čemu je svetlosni senzor konfigurisan da prima i detektuje svetlost sa optičkog vlakna kada se izduženi činilac postavi u prvi kraj rupe. Izvor napajanja može biti operativno povezan na svetlosni senzor.

[0127] U jednoj karakterizaciji, svetlosni senzor je odabran od CCD senzora i CMOS senzora. U drugoj karakterizaciji, element za blokiranje svetlosti je postavljen na prvi kraj rupe. Element za blokiranje svetlosti je konfigurisan da blokira parazitsku svetlost (npr. spoljašnju svetlost) da ne uđe u rupu i da ne ometa sposobnost svetlosnog senzora da detektuje svetlost sa optičkih vlakana. Na primer, element za blokiranje svetlosti može biti materijal, kao što je elastomerni materijal, koji je konfigurisan da vrši zaptivanje oko strukturnog činioca kada je strukturni činilac postavljen u rupu.

[0128] Kao kod uređaja za prenošenje svetlosti, uređaj za detekciju svetlosti može da ima zaustavni element da održava rastojanje između senzora svetlosti i kraja strukturnog činioca kada je strukturni činilac postavljen na prvi kraj rupe. Zaustavni element može, na primer, da ima pregib (npr. stepenik) raspoređen u rupi koji je konfigurisan da spreči kretanje strukturnog činioca preko pregiba. Zaustavni element može biti konfigurisan da održava rastojanje između kraja strukturnog činioca i senzora svetlosti od najmanje oko 5 mm, na primer najmanje oko 10 mm, i najviše oko 300 mm, na primer najviše oko 200 mm ili čak najviše oko 100 mm.

[0129] U jednoj karakterizaciji, uređaj takođe sadrži sočivo, kao što je konkavno sočivo, koje je konfigurisano da fokusira svetlost koja se prostire sa optičkog vlakna na senzor svetlosti. U tom pogledu, prethodni zaustavni element, da bi održavao rastojanje između senzora svetlosti i kraja strukturnog činioca, može da održava pravilno rastojanje između kraja strukturnog činioca i sočiva da bi povećao efikasnost sočiva.

[0130] Kao kod uređaja za prenošenje svetlosti, telo uređaja za detekciju svetlosti može biti izrađeno od metala, uključujući laki metal kao što je aluminijum.

[0131] Sledeće slike ilustruju različite primere u skladu sa predmetnim otkrićem, i namenjene su samo da ilustruju takve primere a ne da na drugi način ograniče obim predmetnog otkrića.

[0132] Pozivajući se na SL. 3A do 3F, prikazan je poprečni presek elemenata čvrstoće prema primerima iz predmetnog otkrića. Konfiguracija delova elemenata

[0133] Jedno otelotvorenje sistema za ispitivanje prema predmetnom otkriću šematski je prikazano na SL. 4. U širokim crtama, sistem 440 uključuje uređaj za prenošenje svetlosti 450, uređaj za detekciju svetlosti 460 i element čvrstoće 426, npr. kao što je gore opisano.

[0134] Kao što je prikazano na SL.4, element čvrstoće 426 ima četiri uzdužna optička vlakna, od kojih se dva optička vlakna 432a/432b vide na SL.4. Optička vlakna su jednomodna optička vlakna i stavljena su u element čvrstoće 426, na primer sa pomakom od centralne ose 434, npr. kao što je prikazano na SL.3A.

[0135] Pozivajući se na SL. 5, uređaj za prenošenje svetlosti 550 je detaljnije ilustrovan. Uređaj 550 ima svetlosni predajnik 552 za prenošenje svetlosti za ispitivanje.

Predajnik 552 ima izvor svetlosti 566 koji je operativno spregnut sa izvorom

napajanja 568. Izvor svetlosti 566 je svetlosna dioda (LED) koja ima primarnu talasnu dužinu od oko 850 nm. Izvor napajanja 568 je baterija da bi se olakšala pokretljivost i pogodnost za upotrebu na terenu, npr. tokom ili neposredno nakon instalacije vazdušnog električnog kabla. LED izvor svetlosti 566 je konfigurisan da rotira (npr. putem motora, nije prikazan) tako da dovoljna količina svetlosti iz izvora svetlosti 566 ulazi u oba optička vlakna. Komponente uređaja za prenošenje svetlosti 550 su zatvorene (npr. zaptivene) u telu 558, npr. proizvedenom od metala kao što je aluminijum ili od plastike da bi se komponente zaštitile od oštećenja tokom upotrebe na terenu. Telo 558 ima rupu 560 koja ima otvor na prvom kraju koji je konfigurisan da primi element čvrstoće u rupu 560. Pregib 564 je dimenzionisan da spreči da element čvrstoće prodre u rupu do tačke gde element čvrstoće dolazi u kontakt sa izvorom svetlosti 566 (vidite SL.4). Drugim rečima, pregib 564 održava prethodno zadato rastojanje između kraja elementa čvrstoće i izvora svetlosti 566.

[0136] Vraćajući se na SL. 4, sistem takođe ima uređaj za detekciju svetlosti 460 raspoređen na kraju vazdušnog električnog kabla 420 nasuprot uređaja za prenošenje

svetlosti 450. Uređaj za detekciju svetlosti je detaljnije ilustrovan na SL.6. Uređaj 660 ima svetlosni senzor 664 za detekciju svetlosti sa uređaja za prenošenje svetlosti. Kao kod uređaja za prenošenje svetlosti, komponente uređaja za detekciju svetlosti 660 su zatvorene (npr. zaptivene) u telu 658, npr. proizvedenom od metala kao što je aluminijum ili od plastike da bi se komponente zaštitile od oštećenja tokom upotrebe na terenu. Telo 658 ima rupu 670 koja ima otvor na prvom kraju koji je konfigurisan da primi element čvrstoće u rupu 670. Iznad otvora koji vodi u rupu 670 smešten je svetlosni štit 676 napravljen od elastomernog materijala koji ima otvor. Kada se element čvrstoće umetne u rupu 670, svetlosni štit 676 se kreće ka unutra i formira svetlosnu zaptivku oko periferije elementa čvrstoće da bi se smanjila količina parazitske svetlosti koja može da uđe u rupu 670 iz spoljašnjeg okruženja.

[0137] Pregib 674 je dimenzionisan tako da spreči da element čvrstoće prodre u rupu 670 do tačke u kojoj element čvrstoće dolazi u kontakt sa senzorom svetlosti 664 (vidite SL. 4), pošto pregib 674 održava prethodno zadato rastojanje između kraja elementa čvrstoće i senzora svetlosti 664. Senzor svetlosti je CCD/CMOS senzor, npr. kao što postoji u digitalnoj kameri. Kao što je prikazano na SL.6, uređaj za detekciju svetlosti 660 ima konkavno sočivo 662 koje usmerava svetlost primljenu od izvora svetlosti u svetlosni

senzor 664. Međutim, takvo konkavno sočivo ne mora biti neophodno za odgovarajuću detekciju svetlosti.

[0138] SL.7A i 7B prikazuju alat 700 za sečenje i poliranje elementa čvrstoće ili sličnog radnog komada, u skladu sa primerom predmetnog otkrića. Alat 700 ima planarno sečivo koje može da rotira 704 koje ima oštricu 708 i površinu za poliranje 706. Površina za poliranje 706 je malo izdignuta (npr. oko 1 mm) iznad površine 714 sečiva 704. Činilac za poravnavanje 710 je operativno povezan sa telom alata 702 i konfigurisan da se kreće (npr. da se obrće oko ose 716) elementa čvrstoće 720 u odnosu na sečivo 704. Činilac za poravnavanje 710 poravnava element čvrstoće 720 sa sečivom 704, tako da oštrica 708 može da seče element čvrstoće 720 suštinski ortogonalno na uzdužnu osu elementa

čvrstoće 720. Kako se oštrica kreće kroz element čvrstoće, površina za poliranje 706 polira sveže isečenu površinu elementa čvrstoće 720. Alat 700 je konfigurisan da ga drži korisnik, koji može da aktivira sečivo 704 pomoću dugmeta za aktivaciju 712. Dopunjiva baterija 718 obezbeđuje napajanje alata.

[0139] Mada su detaljno opisani različiti primeri za sistem, metodu i alate za ispitivanje elementa čvrstoće, očevidno je da će stručnjak naći modifikacije i adaptacije tih primera. Materija za koju se traži zaštita definisana je zahtevima.

Claims

Patentni zahtevi

1. Sistem konfigurisan za detekciju defekta u vazdušnom električnom kablu, koji obuhvata:

vazdušni električni kabl (120A, 120B) koji sadrži kompozitni činilac čvrstoće ojačan vlaknima (126, 128) i električni provodnik (122a, 124a, 124b) raspoređen oko činioca čvrstoće koji ga podržava tako da formira električni kabl, pri čemu činilac čvrstoće sadrži barem prvi element čvrstoće (127, 129, 426, 720) koji ima uzdužnu centralnu osu, pri čemu prvi element čvrstoće obuhvata:

vezujuću matricu;

više ojačavajućih vlakana operativno raspoređenih u vezujućoj matrici dajući kompozit ojačan vlaknima;

barem prvo optičko vlakno (323, 432) koje je ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i pruža se od prvog kraja elementa čvrstoće do drugog kraja elementa čvrstoće, pri čemu i prvi i drugi kraj elementa čvrstoće sadrže planarnu površinu i pri čemu se prvo optičko vlakno ne pruža preko planarne površine prvog i drugog kraja elementa čvrstoće; i

uređaj za prenošenje svetlosti (450, 550) operativno povezan sa prvim krajem činioca čvrstoće, pri čemu uređaj za prenošenje svetlosti sadrži izvor svetlosti (566) koji je operativno povezan sa izvorom napajanja (568) i konfigurisan je da prenosi svetlost koja ima talasnu dužinu od najmanje 300 nm i najviše oko 1700 nm u prvi kraj optičkog vlakna; i

uređaj za detekciju svetlosti (460, 660) operativno povezan sa drugim krajem činioca čvrstoće, pri čemu uređaj za detekciju svetlosti sadrži svetlosni senzor (664) koji je konfigurisan da detektuje svetlost prenetu sa izvora svetlosti kroz drugi kraj prvog optičkog vlakna.

2. Sistem naveden u zahtevu 1, pri čemu, izvor svetlosti je konfigurisan da emituje svetlost koja ima primarnu talasnu dužinu u infracrvenoj oblasti.

3. Sistem naveden u bilo kom od zahteva 1 do 2, pri čemu, izvor svetlosti je konfigurisan da emituje svetlost koja ima primarnu talasnu dužinu od najmanje oko 800 nm i najviše oko 1000 nm.

4. Sistem naveden u bilo kom od zahteva 1 do 3, pri čemu, element čvrstoće obuhvata barem drugo optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž elementa čvrstoće, pri čemu je drugo optičko vlakno razmaknuto od uzdužne centralne ose prvog elementa čvrstoće i pruža se od prvog kraja elementa čvrstoće do drugog kraja elementa čvrstoće i pri čemu se drugo optičko vlakno ne pruža preko planarne površine prvog i drugog kraja elementa čvrstoće.

5. Sistem naveden u zahtevu 4, pri čemu, element čvrstoće obuhvata barem treće optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž elementa čvrstoće, pri čemu je treće optičko vlakno razmaknuto od uzdužne centralne ose prvog elementa čvrstoće i pruža se od prvog kraja elementa čvrstoće do drugog kraja elementa čvrstoće i pri čemu se treće optičko vlakno ne pruža preko planarne površine prvog i drugog kraja elementa čvrstoće.

6. Sistem naveden u zahtevu 5, pri čemu, prvo optičko vlakno, drugo optičko vlakno i treće optičko vlakno su raspoređeni oko uzdužne centralne ose elementa čvrstoće i suštinski na istom rastojanju od nje.

7. Sistem naveden u zahtevu 6, pri čemu, prvo optičko vlakno, drugo optičko vlakno i treće optičko vlakno su raspoređeni radijalno pod uglom od oko 120°.

8. Sistem naveden u zahtevu 6, pri čemu, element čvrstoće obuhvata barem četvrto optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž elementa čvrstoće, pri čemu je četvrto optičko vlakno razmaknuto od uzdužne centralne ose prvog elementa čvrstoće i pruža se od prvog kraja elementa čvrstoće do drugog kraja elementa čvrstoće i pri čemu se četvrto optičko vlakno ne pruža preko planarne površine prvog i drugog kraja elementa čvrstoće.

9. Sistem naveden u zahtevu 8, pri čemu, prvo optičko vlakno, drugo optičko vlakno, treće optičko vlakno i četvrto optičko vlakno su raspoređeni oko uzdužne centralne ose elementa čvrstoće i suštinski na istom rastojanju od nje.

10. Sistem naveden u zahtevu 9, pri čemu, prvo optičko vlakno, drugo optičko vlakno, treće optičko vlakno i četvrto optičko vlakno su radijalno razmaknuti pod uglom od oko 90°.

11. Sistem naveden u bilo kom od zahteva 1 do 10, pri čemu, električni provodnik koji je raspoređen oko činioca čvrstoće sadrži više aluminijumskih niti.

12. Sistem naveden u bilo kom od zahteva 1 do 11, pri čemu, izvor svetlosti sadrži svetlosnu diodu (LED).

13. Sistem naveden u bilo kom od zahteva 1 do 12, pri čemu, svetlosni senzor je odabran od CCD senzora i CMOS senzora.

14. Sistem naveden u bilo kom od zahteva 1 do 13, pri čemu, činilac čvrstoće sadrži jedan element čvrstoće.

15. Metoda za ispitivanje vazdušnog električnog kabla (120A, 120B) koji sadrži činilac čvrstoće (126, 128) i više provodljivih aluminijumskih niti (124a, 124b) raspoređenih oko činioca čvrstoće, pri čemu činilac čvrstoće sadrži barem prvi element čvrstoće (127, 129, 426, 720), i element čvrstoće sadrži vezujuću matricu i više ojačavajućih vlakana operativno raspoređenih u vezujućoj matrici tako da formiraju kompozit ojačan vlaknima, i barem prvo optičko vlakno (323, 432) ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž elementa čvrstoće od prvog kraja elementa čvrstoće do drugog kraja elementa čvrstoće, pri čemu i prvi i drugi kraj elementa čvrstoće sadrže planarnu površinu i pri čemu se prvo optičko vlakno ne pruža preko planarne površine prvog i drugog kraja elementa čvrstoće, pri čemu metoda obuhvata sledeće korake:

operativno povezivanje uređaja za prenošenje svetlosti (450, 550) sa prvim krajem činioca čvrstoće, pri čemu uređaj za prenošenje svetlosti sadrži izvor napajanja (568) koji je operativno povezan sa izvorom svetlosti (566);

operativno povezivanje uređaja za detekciju svetlosti (460, 660) sa drugim krajem činioca čvrstoće, pri čemu uređaj za detekciju svetlosti sadrži svetlosni detektor (664); što uzrokuje da uređaj za prenošenje svetlosti prenosi svetlost koja ima talasnu dužinu najmanje oko 300 nm i najviše oko 1700 nm od izvora svetlosti ka prvom kraju elementa čvrstoće i u prvi kraj prvog optičkog vlakna; i

detektovanje prisustva prenete svetlosti kroz drugi kraj prvog optičkog vlakna putem uređaja za detekciju svetlosti.

16. Metoda navedena u zahtevu 15, pri čemu, preneta svetlost ima primarnu talasnu dužinu u infracrvenoj oblasti.

17. Metoda navedena u bilo kom od zahteva 15 do 16, pri čemu, prvi element čvrstoće sadrži barem drugo, treće i četvrto optičko vlakno ugrađeno u kompozit ojačan vlaknima i koje se pruža duž elementa čvrstoće, pri čemu, drugo, treće i četvrto optičko vlakno se ne pružaju preko planarne površine prvog i drugog kraja elementa čvrstoće i pri čemu izvor svetlosti prenosi svetlost na prvi kraj drugog, trećeg i četvrtog optičkog vlakna.

18. Metoda navedena u bilo kom od zahteva 15 do 17, pri čemu, izvor svetlosti je svetlosna dioda (LED).

19. Metoda navedena u bilo kom od zahteva 15 do 18, pri čemu, korak izazivanja uređaja za prenošenje svetlosti da prenosi svetlost obuhvata povezivanja uređaja za prenošenje svetlosti, koji ima rupu uređaja za prenošenje svetlosti, sa prvim krajem elementa čvrstoće guranjem rupe uređaja za prenošenje svetlosti preko prvog kraja elementa čvrstoće.

20. Metoda navedena u bilo kom od zahteva 15 do 19, pri čemu, korak detekcije prisustva svetlosti obuhvata povezivanja uređaja za detekciju svetlosti koji ima rupu za detekciju svetlosti sa drugim krajem elementa čvrstoće guranjem rupe za detekciju svetlosti preko drugog kraja elementa čvrstoće.