RU2201603C1 - Facility for aerogeophysical survey ( variants ) - Google Patents

Facility for aerogeophysical survey ( variants ) Download PDF

Info

Publication number
RU2201603C1
RU2201603C1 RU2002113576/28A RU2002113576A RU2201603C1 RU 2201603 C1 RU2201603 C1 RU 2201603C1 RU 2002113576/28 A RU2002113576/28 A RU 2002113576/28A RU 2002113576 A RU2002113576 A RU 2002113576A RU 2201603 C1 RU2201603 C1 RU 2201603C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
probe
receiving antenna
antenna
movement
hardware unit
Prior art date
Application number
RU2002113576/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.М. Тригубович
С.Д. Саленко
А.Д. Обуховский
К.А. Шатилов
Original Assignee
Государственное федеральное унитарное предприятие Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья
Общество с ограниченной ответственностью "Сибгеотех"
Новосибирский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное федеральное унитарное предприятие Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья, Общество с ограниченной ответственностью "Сибгеотех", Новосибирский государственный технический университет filed Critical Государственное федеральное унитарное предприятие Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья
Priority to RU2002113576/28A priority Critical patent/RU2201603C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2201603C1 publication Critical patent/RU2201603C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: geophysical, distance, search methods realized with use of aircraft. SUBSTANCE: task of invention consists in design of facility for aerogeophysical investigations with high-motion stability that ensures execution of electromagnetic study with high productivity with simultaneous provision for high resolution and depth of investigations. Facility includes aircraft towing electromagnetic system positioned horizontally under it and incorporating hardware unit, emitting antenna and receiving antenna. Electromagnetic system comes in the form of sonde that incorporates bearing case made of several rectilinear sections forming polygon in which turns of emitting antenna and hardware unit are located. Receiving antenna is put on rigged companion element coupled to bearing case of sonde on side opposite to direction of movement. In correspondence with another variant receiving antenna is mounted on platform placed in internal space of sonde for taking it outside on flexible companion element by means of remotely operated mechanism to side opposite to direction of movement. EFFECT: raised functional efficiency of facility. 24 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическим, дистанционным, поисковым методам, осуществляемым с помощью летательных аппаратов, и может быть использовано для проведения поисково-оценочных исследований на широкий спектр полезных ископаемых, в том числе на черные, цветные и благородные металлы, алмазы, для прогнозирования залежей углеводородов по эпигенезу в верхней части разреза, обнаружения в недрах техногенных объектов различного назначения, обследования наземных и подземных инженерных сооружений, с целью выявления потенциально опасных зон и предотвращения техногенных аварий и катастроф. The invention relates to geophysical, remote, prospecting methods carried out using aircraft, and can be used to conduct search and assessment studies on a wide range of minerals, including ferrous, non-ferrous and noble metals, diamonds, for predicting hydrocarbon deposits by epigenesis in the upper part of the section, detection in the bowels of technogenic objects for various purposes, inspection of ground and underground engineering structures, in order to identify potentially dangerous n and to prevent industrial accidents and disasters.

Известно устройство для аэроэлектроразведки, включающее носитель аэроэлектромагнитной системы, самолет или вертолет, с установленными на нем генераторным устройством и генераторной антенной, а также буксируемую за летательным аппаратом гондолу, несущую приемное устройство, включающее измерительную аппаратуру и приемную антенну (патент США 4492924, G 01 V 3/165). К недостаткам таких конструкций следует отнести ограниченные функциональные возможности за счет того, что при генерации электромагнитного поля в индукторе, размещенном на фюзеляже самолета, значительная мощность источника тока затрачивается на возбуждение вихревого поля в металлической конструкции фюзеляжа авианосителя, что снижает глубинность исследований. Удаленность источника поля от объекта исследований уменьшает разрешающую способность электроразведки. A device for aerial reconnaissance is known, including a carrier for an aeroelectromagnetic system, an airplane or a helicopter with a generator device and a generator antenna mounted on it, as well as a gondola towed behind the aircraft, carrying a receiving device including measuring equipment and a receiving antenna (US patent 4492924, G 01 V 3/165). The disadvantages of such designs include limited functionality due to the fact that when generating an electromagnetic field in an inductor located on the aircraft fuselage, a significant power source is used to excite a vortex field in the metal structure of the aircraft carrier fuselage, which reduces the depth of research. The remoteness of the field source from the object of research reduces the resolution of electrical exploration.

Наиболее близким к патентуемому является устройство (заявка РСТ WO 9932905, G 01 V 3/165), представляющее собой систему для аэрогеофизической разведки, содержащую летательный аппарат-буксировщик (ЛА) и буксируемый летательный аппарат (БЛА), включающий фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение (БЛА крепится к буксировщику с помощью первого буксирного троса), излучающую антенну, расположенную на буксируемом летательном аппарате приемную антенну, которая может быть смонтирована непосредственно на БЛА или в капсуле, прикрепленной посредством второго буксирного троса к БЛА. Кроме того, БЛА содержит средства для создания винтомоторной тяги, а также устройство, служащее для питания излучающей антенны. Причем излучающая антенна включает несколько элементов, смонтированных в обтекаемой профилированной секции, представляющей собой крыло для создания подъемной силы. Первый буксировочный трос крепится к БЛА в разнесенных точках, которые находятся вдоль линии, расположенной под прямым углом к направлению полета БЛА. Приемная антенна монтируется в капсуле, расположенной либо в хвостовой части БЛА, либо буксируемой посредством второго троса под практически постоянным углом ниже горизонтальной плоскости, в которой находится БЛА. При этом капсула приемной антенны крепится к БЛА в центре его тяжести. Система включает также минимум два ограничительных троса, которые присоединяются к передней и задней частям фюзеляжа БЛА в соответствующих, разнесенных местах, и ограничивают повороты БЛА вверх и вниз относительно ЛА-буксировщика. К недостаткам данной конструкции следует отнести недостаточную устойчивость при взлете, посадке, за счет использования подвески БЛА за тросы, лежащие в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси аппарата, а также недостаточную устойчивость в движении, особенно при вертикальных порывах ветра, за счет применения профилированных крыльев и секций, что соответственно снижает производительность геофизических работ. Кроме того, контур (конфигурация) излучающей антенны, используемый в данном техническом решении, ограничивает возможности устройства по разрешающей способности и глубинности исследований. Closest to the patented is a device (PCT application WO 9932905, G 01 V 3/165), which is an airborne geophysical reconnaissance system comprising a towing aircraft (LA) and a towed aircraft (UAV) including a fuselage, a wing, a vertical and horizontal tail (UAV is attached to the towing vehicle using the first tow rope), a radiating antenna located on a towed aircraft receiving antenna, which can be mounted directly on the UAV or in a capsule attached in the middle the second tow rope to the UAV. In addition, the UAV contains means for creating propeller thrust, as well as a device that serves to power the emitting antenna. Moreover, the radiating antenna includes several elements mounted in a streamlined profiled section, which is a wing to create lift. The first tow rope is attached to the UAV at spaced points that are along a line located at right angles to the direction of flight of the UAV. The receiving antenna is mounted in a capsule located either in the tail of the UAV or towed by the second cable at an almost constant angle below the horizontal plane in which the UAV is located. In this case, the receiving antenna capsule is attached to the UAV at its center of gravity. The system also includes at least two restrictive cables that connect to the front and rear parts of the fuselage of the UAV in appropriate, spaced places, and limit the rotation of the UAV up and down relative to the aircraft towing. The disadvantages of this design include insufficient stability during takeoff, landing, due to the use of UAV suspension for cables lying in one plane perpendicular to the longitudinal axis of the device, as well as insufficient stability in movement, especially with vertical gusts of wind, due to the use of profiled wings and sections, which accordingly reduces the productivity of geophysical work. In addition, the loop (configuration) of the emitting antenna used in this technical solution limits the capabilities of the device in terms of resolution and depth of research.

Задачей изобретения является создание устройства для аэрогеофизической разведки с повышенной устойчивостью в движении, обеспечивающего проведение электромагнитных исследований с высокой производительностью при одновременном обеспечении высокой разрешающей способности и глубинности исследований. The objective of the invention is to provide a device for airborne geophysical reconnaissance with increased stability in motion, providing electromagnetic research with high performance while ensuring high resolution and depth of research.

Поставленная задача решается тем, что устройстве для аэрогеофизической разведки, содержащем летательный аппарат, буксирующий горизонтально расположенную под ним электромагнитную систему, включающую аппаратурный блок, излучающую антенну, приемную антенну, согласно изобретению электромагнитная система выполнена в виде зонда, включающего несущий корпус выполненный из нескольких прямолинейных секций, образующих многоугольник, с расположенными на нем витками излучающей антенны, аппаратурным блоком, прикрепленным к несущему корпусу, и приемной антенной, установленной на жестком выносном элементе, связанным с несущим корпусом зонда со стороны, противоположной направлению движения. The problem is solved in that the device for airborne geophysical reconnaissance, comprising an aircraft towing an electromagnetic system horizontally located below it, including a hardware unit, a radiating antenna, a receiving antenna, according to the invention, the electromagnetic system is made in the form of a probe comprising a bearing body made of several straight sections forming a polygon, with coils of a radiating antenna located on it, a hardware unit attached to the supporting body, and riemnoy antenna installed on the hard detail view related to the carrier of the probe housing on the side opposite the direction of movement.

В другом варианте изобретения электромагнитная система выполнена в виде зонда, включающего несущий корпус, выполненный из нескольких прямолинейных секций, образующих многоугольник, с расположенными на нем витками излучающей антенны, блоком питания, аппаратурным блоком и приемной антенной, при этом приемная антенна установлена на платформе, расположенной во внутреннем пространстве зонда, с возможностью выноса ее на гибком выносном элементе, в сторону, противоположную направлению движения, с помощью телеуправляемого механизма, например телеуправляемой лебедки с тросом-кабелем, в оконечной части которого установлена капсула приемной антенны. In another embodiment of the invention, the electromagnetic system is made in the form of a probe comprising a supporting body made of several rectilinear sections forming a polygon, with coils of a radiating antenna located on it, a power supply unit, an apparatus unit and a receiving antenna, while the receiving antenna is mounted on a platform located in the internal space of the probe, with the possibility of carrying it out on a flexible remote element, in the direction opposite to the direction of movement, using a telecontrol mechanism, for example p remote-controlled winch with a cable-cable, in the end of which a receiving antenna capsule is installed.

Кроме того, корпус зонда может быть выполнен в виде образующих правильный многоугольник, например шестиугольник, разъемных секций с круглым поперечным сечением. In addition, the probe body can be made in the form of a regular polygon, for example a hexagon, of detachable sections with a circular cross section.

Поставленная задача решается также тем, что приемная антенна установлена в оконечной части жесткого выносного элемента, шарнирно связанного с несущим корпусом зонда со стороны, противоположной направлению движения, и может быть выполнена в виде расположенных во взаимно ортогональных плоскостях трех контуров, один из которых расположен в плоскости, параллельной плоскости излучающей антенны, а один из двух других - в плоскости, пересекающей ось симметрии излучающей антенны. The problem is also solved by the fact that the receiving antenna is installed in the end of the rigid remote element, pivotally connected to the bearing body of the probe from the side opposite to the direction of movement, and can be made in the form of three loops located in mutually orthogonal planes, one of which is located in the plane parallel to the plane of the radiating antenna, and one of the other two in the plane crossing the axis of symmetry of the radiating antenna.

При этом аппаратурный блок размещен в контейнере и является энергетически автономным. At the same time, the hardware unit is located in the container and is energetically autonomous.

Кроме того, указанный контейнер и жесткий выносной элемент, с установленной в его оконечной части приемной антенной, шарнирно прикреплены к расположенным перпендикулярно направлению движения противолежащим друг другу секциям несущего корпуса зонда, при этом контейнер расположен во внутреннем пространстве зонда. In addition, the indicated container and the rigid remote element, with the receiving antenna installed in its end part, are pivotally attached to the opposite sections of the bearing body of the probe located perpendicular to the motion of the probe, the container being located in the inner space of the probe.

Средства буксировки зонда выполнены в виде тросов, два из которых связаны с передней и задней стенками контейнера в точках, лежащих в вертикальной плоскости симметрии зонда, два других закреплены в оконечных частях перпендикулярной направлению движения секции несущего корпуса зонда, расположенной со стороны, противоположной направлению движения, а два других закреплены в оконечной части жесткого выносного элемента. Means of towing the probe are made in the form of cables, two of which are connected to the front and rear walls of the container at points lying in the vertical plane of symmetry of the probe, the other two are fixed in the terminal parts perpendicular to the direction of movement of the section of the bearing body of the probe located on the side opposite to the direction of movement, and the other two are fixed at the end of the rigid extension element.

В другом варианте изобретения средства для буксировки зонда прикреплены к несущему корпусу зонда в оконечных частях, перпендикулярных направлению движения секциях зонда, и к расположенной во внутреннем пространстве зонда задней стенке аппаратурного контейнера в точке, лежащей в вертикальной плоскости симметрии зонда. In another embodiment of the invention, the means for towing the probe are attached to the supporting body of the probe in the terminal parts perpendicular to the direction of movement of the probe sections, and to the rear wall of the instrument container located in the interior of the probe at a point lying in the vertical plane of symmetry of the probe.

Аппаратурный блок включает блок питания, связанный с коммутатором импульсов тока и антенными усилителями. The hardware unit includes a power supply connected to the current pulse commutator and antenna amplifiers.

При этом блок питания включает сменные аккумуляторные батареи с емкостью, достаточной для поддержания работоспособности устройства в течение всего полета, а также может быть выполнен в виде ветроэнергетической установки и буферного накопителя электричества. In this case, the power supply unit includes replaceable batteries with a capacity sufficient to maintain the operability of the device throughout the flight, and can also be made in the form of a wind power installation and a buffer storage of electricity.

Кроме того, несущий корпус зонда и приемная антенна могут быть дополнительно снабжены средствами их позиционирования и видеоконтрольным устройством. In addition, the carrying case of the probe and the receiving antenna can be additionally equipped with means for their positioning and a video monitoring device.

На фиг. 1 схематически представлен общий вид устройства согласно изобретению с жестким выносным элементом; на фиг.2 - то же, с гибким выносным элементом; на фиг.3 - структурная схема устройства. In FIG. 1 schematically shows a General view of the device according to the invention with a rigid remote element; figure 2 is the same with a flexible remote element; figure 3 is a structural diagram of a device.

Устройство для аэрогеофизической разведки согласно изобретению (фиг.1) содержит несущий корпус 1 в виде шестиугольника, образованного разъемными между собой прямолинейными секциями 2-7, на которых уложены витки излучающей антенны 8. На секции 2, располагаемой в процессе работы перпендикулярно направлению движения, укреплен аппаратурный контейнер 9. The device for airborne geophysical reconnaissance according to the invention (Fig. 1) comprises a supporting body 1 in the form of a hexagon formed by detachable rectilinear sections 2-7, on which coils of the radiating antenna 8 are laid. On the section 2, which is arranged perpendicular to the direction of movement during operation, is strengthened hardware container 9.

На секции 5, параллельной секции 2, укреплена выносная штанга 10, в оконечной части которой установлена приемная антенна 11. С помощью средств буксировки, тросового "паука" 12 и троса подвески 13 зонд закрепляется в нижней части фюзеляжа летательного аппарата 14. Тросовый паук 12 состоит из троса-кабеля 15 и пяти (или четырех - в другом варианте изобретения) синтетических, например полиэфирных, тросов 16, каждый из которых крепится к зонду, как показано на фиг.1 и 2. При этом длина тросов 15 и 16 выбирается из соображений обеспечения оптимального, с точки зрения устойчивости зонда, положения верхней точки тросового паука 12. В другом варианте изобретения устройство содержит закрепленную к контейнеру 9 платформу 17 с установленной на ней телеуправляемой лебедкой 18, в оконечной части троса-кабеля 19 которой расположена капсула 20 приемной антенны (фиг.2). On section 5, parallel to section 2, an extension rod 10 is fixed, in the end of which a receiving antenna is installed 11. Using towing means, a cable spider 12 and a suspension cable 13, the probe is mounted in the lower part of the fuselage of the aircraft 14. The cable spider 12 consists of of cable cable 15 and five (or four in another embodiment of the invention) synthetic, for example polyester, cables 16, each of which is attached to the probe, as shown in figures 1 and 2. The length of the cables 15 and 16 is selected for reasons ensure optimal from the point of view the stability of the probe, the position of the upper point of the cable spider 12. In another embodiment of the invention, the device comprises a platform 17 fixed to the container 9 with a remote-controlled winch 18 installed on it, in the end of the cable-cable 19 of which there is a capsule 20 of the receiving antenna (Fig. 2).

Для определения взаимного расположения элементов конструкции в пространстве устройство снабжено средствами позиционирования 21, например спутниковыми приемниками GPS. Кроме того, для повышения технологичности, а также для контроля и обеспечения неразрушающей эксплуатационной нагрузки при маневрировании вблизи поверхности земли зонд может быть снабжен видеоконтрольным устройством 22, передающим изображение зонда на борт ЛА 14. To determine the relative position of structural elements in space, the device is equipped with positioning means 21, for example satellite GPS receivers. In addition, to improve manufacturability, as well as to control and ensure a non-destructive operational load when maneuvering near the surface of the earth, the probe can be equipped with a video monitoring device 22 that transmits the image of the probe on board the aircraft 14.

Структурная схема устройства для аэрогеофизической разведки (фиг.3) включает бортовой измерительный комплекс 23, включающий бортовой компьютер 24, связанный с приемником 25 сигналов GPS и многоканальным АЦП 26, а также радиовысотомер 27. Входы АЦП 26 тросом-кабелем 15 связаны аппаратурным блоком 28, расположенным в контейнере 9. Аппаратурный блок 28 в общем случае содержит блок питания 29, коммутатор тока 30, связанный с излучающей антенной 8, и антенные усилители 31, связанные с приемной антенной 11. В обоих вариантах устройства согласно изобретению в качестве источника напряжения для блока питания 29 могут быть использованы расположенные в контейнере 9 сменные аккумуляторные батареи с емкостью, достаточной для поддержания работоспособности устройства в течение всего исследовательского полета, или ветроэнергетическая установка 32 (фиг. 2), включающая ветряной привод, связанный с электрическим генератором тока и буферным накопителем электричества, например аккумуляторным блоком (не показаны). The structural diagram of the device for airborne geophysical reconnaissance (Fig. 3) includes an on-board measuring complex 23, including an on-board computer 24, connected to a GPS receiver 25 and a multi-channel ADC 26, as well as a radio altimeter 27. The ADC inputs 26 are connected by a cable-cable 15 to the hardware unit 28, located in the container 9. The hardware unit 28 generally comprises a power supply 29, a current switch 30 connected to the radiating antenna 8, and antenna amplifiers 31 connected to the receiving antenna 11. In both versions of the device according to the invention, As a voltage source for the power supply unit 29, replaceable batteries located in the container 9 can be used with a capacity sufficient to maintain the operability of the device during the entire research flight, or a wind power installation 32 (Fig. 2), including a wind drive connected to an electric current generator and a buffer storage of electricity, such as a battery pack (not shown).

Для повышения технологичности и безопасности работ, уменьшения нагрузок при посадке зонд может быть снабжен амортизаторами 33. Для транспортировки корпус 1 зонда расчленяется по фланцевым стыкам 34 (фиг.2). To improve manufacturability and safety of work, reduce loads during landing, the probe can be equipped with shock absorbers 33. For transportation, the probe body 1 is dismembered along flange joints 34 (Fig. 2).

Поперечное сечение секций 2-7 круглое, что уменьшает пульсации подъемной силы при вертикальных порывах ветра. Витки излучающей антенны 8 укладываются по наружной поверхности секций 2-7 в специально предусмотренные пазы и крепятся резиновыми жгутами. The cross section of sections 2-7 is round, which reduces the ripple of the lifting force with vertical gusts of wind. The turns of the radiating antenna 8 are stacked on the outer surface of the sections 2-7 in specially provided grooves and are fastened with rubber bands.

Для уменьшения отношения сигнал-помеха в конструкции устройства согласно изобретению используются в основном стеклопластик, влагостойкая фанера и пенопласт. To reduce the signal-to-noise ratio, the construction of the device according to the invention mainly uses fiberglass, moisture-proof plywood and foam.

Контейнер 9 выполнен из фанеры, покрытой влагозащитным покрытием, и крепится к несущему корпусу 1 шарнирно в двух точках при помощи соединения "ухо-вилка", что позволяет значительно снизить нагрузки на стыковочные узлы по сравнению с жестким креплением. Размещение аппаратурного контейнера 9 в передней части зонда смещает центр масс зонда вперед, что позволяет обойтись без дополнительных средств обеспечения устойчивости в полете (например, вертикального или горизонтального оперения). The container 9 is made of plywood, covered with a moisture-proof coating, and is attached to the supporting body 1 pivotally at two points using the “ear-plug” connection, which can significantly reduce the load on the docking nodes in comparison with a rigid mount. Placing the instrument container 9 in front of the probe shifts the center of mass of the probe forward, which eliminates the need for additional means of ensuring stability in flight (for example, vertical or horizontal tail).

В варианте изобретения с использованием жесткого выносного элемента, штанги 10, приемная антенна 11 может быть выполнена, например, в виде трех контуров, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, одна из которых параллельна плоскости излучающей антенны 8, две другие - перпендикулярны ей, при этом одна из них совпадает с плоскостью, пересекающей ось симметрии излучающей антенны 8. In an embodiment of the invention, using a rigid remote element, the rod 10, the receiving antenna 11 can be made, for example, in the form of three contours located in mutually perpendicular planes, one of which is parallel to the plane of the radiating antenna 8, the other two are perpendicular to it, while one of which coincides with the plane crossing the axis of symmetry of the radiating antenna 8.

Конструктивно приемная антенна 11 может быть выполнена, в частности, на каркасе в форме тетраэдра, выполненным также из стеклопластика с внутренним подкреплением. Витки приемной антенны 11 располагаются в специально предусмотренных пазах и фиксируются резиновыми жгутами. Structurally, the receiving antenna 11 can be made, in particular, on a frame in the form of a tetrahedron, also made of fiberglass with internal reinforcement. The turns of the receiving antenna 11 are located in specially provided grooves and are fixed with rubber bands.

Описанное взаимное расположение контуров приемной антенны 11 и излучающей антенны 8 обеспечивает отсутствие индуцированных электромагнитных сигналов при движении устройства над однородной геологической средой и четкое выделение сигнала при появлении в зоне исследования геологической неоднородности. The described mutual arrangement of the loops of the receiving antenna 11 and the radiating antenna 8 ensures the absence of induced electromagnetic signals when the device moves over a homogeneous geological environment and a clear signal separation when a geological heterogeneity appears in the study area.

Устройство согласно изобретению работает следующим образом. The device according to the invention operates as follows.

Несущий корпус 1 с установленными на нем элементами конструкции устройства с помощью средств буксировки, тросового паука 12 и троса подвески 13 крепится к фюзеляжу летательного аппарата (ЛА) 14 так, что верхняя точка тросового паука 12 выносится вверх и вперед относительно центра масс зонда. При проведении работ расстояние зонда от исследуемой поверхности составляет 20-50 метров. Во время предполетной подготовки производится настройка длительности и частоты следования коммутатора тока 30 и подается питание на его управляющие цепи, которые работают на холостом ходу во время подлета к объекту исследования. По достижении объекта (зоны) исследования дистанционно с борта ЛА 14 включается питание силовых цепей, амплитуда тока в максимуме достигает 3000 ампер. По законам электромагнитной индукции после выключения тока в излучающей антенне 8 в исследуемой среде возникают вторичные токи, по скорости затухания которых судят о присутствии в среде поискового объекта. Изменяющиеся в пространстве и во времени вторичные токи индуцируют сигналы в приемной антенне 11, после чего на бортовой измерительный комплекс 23 начинает поступать импульсный сигнал, пропорциональный ЭДС излучающей антенны 8. Этот сигнал представляет собой меру вторичных токов в среде и одновременно может использоваться для синхронизации бортовой аппаратуры. По переднему фронту импульсов тока в излучателе 8 включаются соответствующие каналы многоканального АЦП 26, которые записывают сигналы первичного поля и показания высотомера 27. По заднему фронту импульса включаются другие каналы АЦП 26, которые регистрируют сигналы с приемных антенн 11. Принятая информация поступает в бортовой компьютер 24. Сигналы с приемников GPS 25 и 21 также записываются и ассоциируются с соответствующими им записями электромагнитного поля для привязки их к местности. The bearing body 1 with the structural elements of the device mounted on it by means of towing, cable spider 12 and suspension cable 13 is attached to the fuselage of the aircraft (LA) 14 so that the top point of the cable spider 12 is carried up and forward relative to the center of mass of the probe. During work, the distance of the probe from the test surface is 20-50 meters. During preflight preparation, the duration and frequency of the current switch 30 are adjusted and power is supplied to its control circuits, which idle during the approach to the object of study. Upon reaching the object (zone) of the study, the power circuits are switched on remotely from the aircraft LA 14, the current amplitude reaches a maximum of 3000 amperes. According to the laws of electromagnetic induction, after the current is turned off in the emitting antenna 8, secondary currents arise in the medium under study, according to the attenuation rate of which they judge the presence of a search object in the medium. The secondary currents varying in space and time induce signals in the receiving antenna 11, after which a pulse signal proportional to the emf of the radiating antenna 8 starts to arrive on the on-board measurement complex 23. This signal is a measure of the secondary currents in the medium and can simultaneously be used to synchronize the on-board equipment . On the leading edge of the current pulses in the emitter 8, the corresponding channels of the multi-channel ADC 26 are turned on, which record the signals of the primary field and the readings of the altimeter 27. On the trailing edge of the pulse, other channels of the ADC 26 are turned on, which record the signals from the receiving antennas 11. The received information is transmitted to the on-board computer 24 Signals from GPS receivers 25 and 21 are also recorded and associated with their corresponding electromagnetic field records to link them to the terrain.

В другом варианте изобретения (фиг.2) при достижении аэрогеофизическим устройством объекта (зоны) исследования дистанционно с борта ЛА 14 подают управляющий сигнал на лебедку 18, по которому разматывается гибкий элемент - трос-кабель 19. При этом капсула 20 приемной антенны выносится тросом-кабелем 19 на необходимое (заданное) расстояние от излучающей антенны 8, чем обеспечивается за счет увеличения разноса между излучающей антенной 8 и приемной антенной (не показана) повышение разрешающей способности устройства. Далее, как и в первом варианте изобретения, с борта ЛА 14 включают питание силовых цепей и устанавливают необходимую амплитуду и длительность токовых импульсов в излучающей антенне 8. In another embodiment of the invention (FIG. 2), upon reaching the object (zone) of the study by the airborne geophysical device remotely from the aircraft LA 14, a control signal is supplied to the winch 18, through which the flexible element is unwound - cable-cable 19. In this case, the capsule 20 of the receiving antenna is carried out by the cable- cable 19 to the required (predetermined) distance from the radiating antenna 8, which is achieved by increasing the separation between the radiating antenna 8 and the receiving antenna (not shown) increasing the resolution of the device. Further, as in the first embodiment of the invention, from the aircraft LA 14 turn on the power of the power circuits and set the necessary amplitude and duration of the current pulses in the radiating antenna 8.

Как показали расчеты и аэродинамические и экспериментальные исследования, проведенные авторами, конструкция устройства согласно изобретению оптимальна для обеспечения горизонтального положения зонда на расчетной скорости полета и устойчивости его движения на внешней подвеске под ЛА. Взаимное положение центра масс зонда, его аэродинамического фокуса и тросового паука оптимизировано за счет того, что массивный аппаратурный контейнер вынесен в переднюю (по направлению полета) часть, относительно центра зонда, а верхняя точка тросового паука выносится вверх и вперед относительно центра масс зонда, при этом в одном из вариантов изобретения приемная антенна для создания дополнительного стабилизирующего момента расположена с противоположной направлению полета стороны зонда. За счет выполнения излучающей антенны в виде многоугольника обеспечивается максимально возможная площадь проекции зонда на исследуемую поверхность и соответственно значительный магнитный момент зонда. As shown by calculations and aerodynamic and experimental studies conducted by the authors, the design of the device according to the invention is optimal for ensuring the horizontal position of the probe at the estimated flight speed and the stability of its movement on the external suspension under the aircraft. The relative position of the center of mass of the probe, its aerodynamic focus and the cable spider is optimized due to the fact that the massive instrument container is placed in the front (in the direction of flight) part, relative to the center of the probe, and the upper point of the cable spider is moved up and forward relative to the center of mass of the probe, in one embodiment of the invention, the receiving antenna for creating an additional stabilizing moment is located on the opposite side of the flight direction of the probe. Due to the implementation of the radiating antenna in the form of a polygon, the maximum possible projection area of the probe on the surface under study and, accordingly, a significant magnetic moment of the probe are provided.

В целом вся совокупность конструктивных признаков устройства для аэрогеофизической разведки согласно изобретению позволяет проведение электромагнитных исследований с высокой разрешающей способностью и глубинностью в труднодоступной, в том числе горной местности, на широкий спектр полезных ископаемых. Устройство может быть использовано при решении задач геокартирования до глубин 200 метров, а также для решения подчиненных прикладных задач определения параметров зоны малых скоростей для высокоточной сейсморазведки, решения задач гидрогеологии, инженерной геологии и предупреждения потенциально опасных процессов и явлений в технолитосфере. In general, the whole set of design features of the device for airborne geophysical exploration according to the invention allows conducting electromagnetic studies with high resolution and depth in hard-to-reach, including mountainous, terrain for a wide range of minerals. The device can be used to solve geo-mapping tasks to depths of 200 meters, as well as to solve subordinate applied problems of determining low-speed zone parameters for high-precision seismic surveying, solving hydrogeology, engineering geology problems and preventing potentially dangerous processes and phenomena in the technolithosphere.

Claims (24)

1. Устройство для аэрогеофизической разведки, содержащее летательный аппарат, буксирующий расположенную под ним электромагнитную систему, включающую аппаратурный блок, излучающую антенну, приемную антенну, отличающееся тем, что электромагнитная система выполнена в виде зонда, включающего несущий корпус, выполненный из нескольких прямолинейных секций, образующих многоугольник, с расположенными на нем витками излучающей антенны, аппаратурным блоком, прикрепленным к несущему корпусу, и приемной антенной, установленной на жестком выносном элементе, связанном с несущим корпусом со стороны, противоположной направлению движения. 1. A device for airborne geophysical reconnaissance, comprising an aircraft towing an electromagnetic system located beneath it, including a hardware unit, a radiating antenna, a receiving antenna, characterized in that the electromagnetic system is made in the form of a probe comprising a bearing body made of several straight sections, forming polygon, with coils of a radiating antenna located on it, a hardware unit attached to the supporting body, and a receiving antenna mounted on a rigid remote th element connected with the bearing body from the side opposite to the direction of movement. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что несущий корпус зонда выполнен в виде разъемных секций с круглым поперечным сечением. 2. The device according to p. 1, characterized in that the bearing housing of the probe is made in the form of detachable sections with a circular cross section. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что несущий корпус зонда выполнен в виде правильного многоугольника, например шестиугольника. 3. The device according to claim 1, characterized in that the carrying case of the probe is made in the form of a regular polygon, for example a hexagon. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемная антенна установлена в оконечной части жесткого выносного элемента, связанного с несущим корпусом зонда со стороны, противоположной направлению движения. 4. The device according to p. 1, characterized in that the receiving antenna is installed in the end part of the rigid remote element associated with the bearing housing of the probe from the side opposite to the direction of movement. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемная антенна выполнена в виде расположенных во взаимно ортогональных плоскостях трех контуров, один из которых расположен в плоскости, параллельной плоскости излучающей антенны, а один из двух других - в плоскости, пересекающей ось симметрии излучающей антенны. 5. The device according to claim 1, characterized in that the receiving antenna is made in the form of three loops located in mutually orthogonal planes, one of which is located in a plane parallel to the plane of the radiating antenna, and one of the other two is in a plane intersecting the symmetry axis of the radiating antennas. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что аппаратурный блок размещен в контейнере и является энергетически автономным. 6. The device according to p. 1, characterized in that the hardware unit is located in the container and is energetically autonomous. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что контейнер и жесткий выносной элемент с установленной в его оконечной части приемной антенной шарнирно прикреплены к расположенным перпендикулярно направлению движения противолежащим друг другу секциям несущего корпуса зонда, при этом контейнер расположен во внутреннем пространстве зонда. 7. The device according to p. 6, characterized in that the container and the rigid remote element with a receiving antenna installed in its end part are pivotally attached to opposite sections of the bearing housing of the probe perpendicular to each other, while the container is located in the inner space of the probe. 8. Устройство по п. 6 или 7, отличающееся тем, что средства буксировки зонда выполнены в виде тросов, два из которых связаны с передней и задней стенками контейнера в точках, лежащих в вертикальной плоскости симметрии зонда, два других закреплены в оконечных частях перпендикулярной направлению движения секции несущего корпуса зонда, расположенной со стороны, противоположной направлению движения, а два других закреплены в оконечной части жесткого выносного элемента. 8. The device according to claim 6 or 7, characterized in that the towing means of the probe are made in the form of cables, two of which are connected to the front and rear walls of the container at points lying in the vertical plane of symmetry of the probe, the other two are fixed in the terminal parts perpendicular to the direction the movement of the section of the bearing housing of the probe located on the side opposite to the direction of movement, and the other two are fixed in the end part of the rigid remote element. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что аппаратурный блок включает блок питания, связанный с коммутатором импульсов тока и антенными усилителями. 9. The device according to p. 1, characterized in that the hardware unit includes a power supply connected to the switch of current pulses and antenna amplifiers. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что блок питания включает сменные аккумуляторные батареи с емкостью, достаточной для поддержания работоспособности устройства в течение всего полета. 10. The device according to p. 9, characterized in that the power supply includes replaceable batteries with a capacity sufficient to maintain the operability of the device throughout the flight. 11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что блок питания выполнен в виде ветроэнергетической установки. 11. The device according to p. 9, characterized in that the power supply is made in the form of a wind power installation. 12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что несущий корпус зонда и приемная антенна снабжены средствами их позиционирования. 12. The device according to p. 1, characterized in that the carrying case of the probe and the receiving antenna are equipped with means for their positioning. 13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зонд снабжен видеоконтрольным устройством. 13. The device according to p. 1, characterized in that the probe is equipped with a video monitoring device. 14. Устройство для аэрогеофизической разведки, содержащее летательный аппарат, буксирующий расположенную под ним электромагнитную систему, включающую блок питания, питающий излучающую антенну, приемную антенну, отличающееся тем, что электромагнитная система выполнена в виде зонда, включающего несущий корпус, выполненный из нескольких прямолинейных секций, образующих многоугольник, с расположенными на нем витками излучающей антенны, блоком питания, аппаратурным блоком и приемной антенной, при этом приемная антенна установлена на платформе, расположенной во внутреннем пространстве зонда, с возможностью выноса ее на гибком элементе в сторону, противоположную направлению движения, с помощью телеуправляемого механизма. 14. A device for airborne geophysical reconnaissance, comprising an aircraft towing an electromagnetic system located beneath it, including a power supply unit, a radiating antenna, a receiving antenna, characterized in that the electromagnetic system is made in the form of a probe comprising a bearing body made of several straight sections, forming a polygon, with coils of a radiating antenna located on it, a power supply unit, a hardware unit and a receiving antenna, while the receiving antenna is mounted on a platform a form located in the inner space of the probe, with the possibility of carrying it on a flexible element in the direction opposite to the direction of movement, using a telecontrol mechanism. 15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что несущий корпус зонда выполнен в виде разъемных секций с круглым поперечным сечением. 15. The device according to p. 14, characterized in that the carrying case of the probe is made in the form of detachable sections with a circular cross section. 16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что несущий корпус зонда выполнен в виде правильного многоугольника, например шестиугольника. 16. The device according to p. 14, characterized in that the carrying case of the probe is made in the form of a regular polygon, for example a hexagon. 17. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что телеуправляемый механизм выполнен в виде лебедки с трос-кабелем, в оконечной части которого установлена капсула приемной антенны. 17. The device according to p. 14, characterized in that the telecontrol mechanism is made in the form of a winch with a cable cable, in the end of which a receiving antenna capsule is installed. 18. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что аппаратурный блок размещен в контейнере, прикрепленном к расположенной перпендикулярно направлению движения секции несущего корпуса зонда, при этом контейнер расположен во внутреннем пространстве зонда. 18. The device according to p. 14, characterized in that the hardware unit is placed in a container attached to the perpendicular to the direction of movement of the section of the bearing housing of the probe, while the container is located in the inner space of the probe. 19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что средства буксировки зонда прикреплены к несущему корпусу зонда в оконечных частях, перпендикулярных направлению движения секций зонда, и к расположенной во внутреннем пространстве зонда задней стенке аппаратурного контейнера в точке, лежащей в вертикальной плоскости симметрии зонда. 19. The device according to p. 18, characterized in that the towing means of the probe are attached to the supporting body of the probe in the terminal parts perpendicular to the direction of movement of the probe sections, and to the rear wall of the instrument container located in the interior of the probe at a point lying in the vertical plane of symmetry of the probe . 20. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что аппаратурный блок включает блок питания, связанный с коммутатором импульсов тока и антенными усилителями. 20. The device according to p. 14, characterized in that the hardware unit includes a power supply connected to the switch of current pulses and antenna amplifiers. 21. Устройство по любому из пп. 14-20, отличающееся тем, что блок питания включает сменные аккумуляторные батареи с емкостью, достаточной для поддержания работоспособности устройства в течение всего полета. 21. The device according to any one of paragraphs. 14-20, characterized in that the power supply includes replaceable batteries with a capacity sufficient to maintain the operability of the device throughout the flight. 22. Устройство по любому из пп. 14-20, отличающееся тем, что блок питания выполнен в виде ветроэнергетической установки и буферного накопителя электричества. 22. The device according to any one of paragraphs. 14-20, characterized in that the power supply is made in the form of a wind power installation and a buffer storage of electricity. 23. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что несущий корпус зонда и приемная антенна снабжены средствами их позиционирования. 23. The device according to p. 14, characterized in that the carrying case of the probe and the receiving antenna are equipped with means for their positioning. 24. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что зонд снабжен видеоконтрольным устройством. 24. The device according to p. 14, characterized in that the probe is equipped with a video monitoring device.
RU2002113576/28A 2002-05-27 2002-05-27 Facility for aerogeophysical survey ( variants ) RU2201603C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002113576/28A RU2201603C1 (en) 2002-05-27 2002-05-27 Facility for aerogeophysical survey ( variants )

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002113576/28A RU2201603C1 (en) 2002-05-27 2002-05-27 Facility for aerogeophysical survey ( variants )

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2201603C1 true RU2201603C1 (en) 2003-03-27

Family

ID=20255725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002113576/28A RU2201603C1 (en) 2002-05-27 2002-05-27 Facility for aerogeophysical survey ( variants )

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2201603C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004046761A1 (en) * 2002-11-20 2004-06-03 Edward Beverly Morrison Airbone electromagnetic time domain system, computer product and method
RU2529584C2 (en) * 2009-10-23 2014-09-27 Геотек Айрборне Лимитед Towed assembly for aircraft with fixed wing for geophysical mapping
RU2557354C1 (en) * 2014-04-17 2015-07-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Сибирский Научно-Исследовательский Институт Геологии, Геофизики И Минерального Сырья" Apparatus and method for aerophysical survey
RU169215U1 (en) * 2016-10-07 2017-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Air-based device for geomonitoring the activation of dangerous geodynamic processes in the upper part of a geological section
RU171413U1 (en) * 2016-12-29 2017-05-30 Михаил Михайлович Задериголова Air-based device for geomonitoring the activation of dangerous geodynamic processes in the upper part of a geological section
RU2652655C1 (en) * 2017-04-24 2018-04-28 Закрытое акционерное общество "Аэрогеофизическая разведка" Method of aerial electrical exploration and device for its implementation
RU2736956C1 (en) * 2020-01-09 2020-11-23 Общество с ограниченной ответственностью "Геоинформационные технологии - Сибирь" Aeroelectric prospecting method using lightweight unmanned aerial vehicle
CN112114369A (en) * 2020-08-12 2020-12-22 北京工业大学 Aviation electromagnetism carrying structure based on flexible connection
RU2805015C1 (en) * 2022-11-10 2023-10-10 Публичное акционерное общество "Газпром нефть" Method of conducting geological exploration using unmanned aerial vehicles

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004046761A1 (en) * 2002-11-20 2004-06-03 Edward Beverly Morrison Airbone electromagnetic time domain system, computer product and method
US7157914B2 (en) 2002-11-20 2007-01-02 Edward Beverly Morrison Airborne electromagnetic time domain system, computer product and method
CN1327247C (en) * 2002-11-20 2007-07-18 爱德华·贝弗莉·莫里森 Airborne electromagnetic time domain system, computer product and method
USRE42217E1 (en) 2002-11-20 2011-03-15 Geotech Airborne Limited Airborne electromagnetic time domain system
RU2529584C2 (en) * 2009-10-23 2014-09-27 Геотек Айрборне Лимитед Towed assembly for aircraft with fixed wing for geophysical mapping
RU2557354C1 (en) * 2014-04-17 2015-07-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Сибирский Научно-Исследовательский Институт Геологии, Геофизики И Минерального Сырья" Apparatus and method for aerophysical survey
RU169215U1 (en) * 2016-10-07 2017-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Air-based device for geomonitoring the activation of dangerous geodynamic processes in the upper part of a geological section
RU171413U1 (en) * 2016-12-29 2017-05-30 Михаил Михайлович Задериголова Air-based device for geomonitoring the activation of dangerous geodynamic processes in the upper part of a geological section
RU2652655C1 (en) * 2017-04-24 2018-04-28 Закрытое акционерное общество "Аэрогеофизическая разведка" Method of aerial electrical exploration and device for its implementation
RU2736956C1 (en) * 2020-01-09 2020-11-23 Общество с ограниченной ответственностью "Геоинформационные технологии - Сибирь" Aeroelectric prospecting method using lightweight unmanned aerial vehicle
CN112114369A (en) * 2020-08-12 2020-12-22 北京工业大学 Aviation electromagnetism carrying structure based on flexible connection
CN112114369B (en) * 2020-08-12 2023-09-01 北京工业大学 Aviation electromagnetism carries on structure based on flexible soft connection
RU2805015C1 (en) * 2022-11-10 2023-10-10 Публичное акционерное общество "Газпром нефть" Method of conducting geological exploration using unmanned aerial vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7948237B2 (en) Large airborne time-domain electromagnetic transmitter coil system and apparatus
EP2491433B1 (en) Tow assembly for fixed wing aircraft for geophysical surveying
EP3227728B1 (en) A system and method for sea bed surveying
RU2454684C2 (en) System for time domain airborne electromagnetic survey, comprising towed airborne electromagnetic survey apparatus
RU2358294C2 (en) Helicopter system for electromagnetic survey
AU2005291731A1 (en) Unmanned airborne vehicle for geophysical surveying
US7646201B2 (en) Airborne electromagnetic (EM) survey system
KR101584424B1 (en) Electromagnetic exploration device Based on airship
CN105452905B (en) For cancelling the bucking circuit in magnetic field
US9612354B2 (en) Geophysical survey system using hybrid aircraft
US10845498B2 (en) Drone-based electromagnetics for early detection of shallow drilling hazards
EP2761333A1 (en) Underwater node for seismic surveys
RU2201603C1 (en) Facility for aerogeophysical survey ( variants )
US6809520B1 (en) Compact, autonomous robotic detection and identification sensor system of unexploded ordnance site remediation
US8674701B2 (en) Airborne electromagnetic transmitter coil system
US20150241590A1 (en) Multiple receivers for airborne electromagnetic surveying
Anderson et al. Geophysical surveying with georanger uav
WO2018007640A2 (en) Method and system for electromagnetic detection and inspection of an area for metallic interference masses
RU2557354C1 (en) Apparatus and method for aerophysical survey
AU2012204041B2 (en) Airborne electromagnetic (EM) survey system
CN117169974A (en) Full-trailing ocean controllable source electromagnetic detection system and application method thereof
KR20150104061A (en) Electromagnetic exploration device Based on airship
MXPA00005946A (en) Airborne electromagnetic system