CN106199741B - 一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统 - Google Patents

一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统 Download PDF

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Abstract

一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统，属于时间域航空瞬变电磁勘探系统领域，解决了目前直升机平台吊舱式时间域瞬变电磁勘探系统存在的结构重量大、运输体积大等问题，它包含接收传感器、发射补偿线圈、发射线圈、悬索、平衡翼和磁力计，接收传感器、发射补偿线圈和发射线圈由内向外依次排列，接收传感器、发射补偿线圈和发射线圈之间通过多根放射状排列的绳索连接，发射线圈包含支撑环、信号电缆和尼龙粘扣，发射线圈的支撑环由多节充气支撑管依次首尾连接构成，信号电缆沿发射线圈的支撑环的周向铺设两周或多周，信号电缆通过尼龙粘扣来与发射线圈的支撑环连接，接收传感器设置在防护壳内；本发明用于地质勘探。

Description

一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁 勘探系统
技术领域
本发明属于时间域航空瞬变电磁勘探系统领域，具体涉及一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统。
背景技术
目前，直升机平台吊舱式时间域瞬变电磁勘探系统飞行速度一般为75~80公里/小时，探测深度可达500米，多线圈、高分辨率和高精度等是直升机平台勘探系统的进一步发展方向；目前吊舱式勘探系统的主要结构采用玻璃钢管或木质桁架结构，存在支撑结构重量占比较大、运输体积大等问题，还存在工作状态及起飞及着陆过程中产生的振动对接收传感器的影响较大的问题，影响该系统的应用和发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前直升机平台吊舱式时间域瞬变电磁勘探系统存在的上述问题，提供了一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统，其技术方案如下：
一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统，它包含接收传感器、发射补偿线圈、发射线圈、悬索、平衡翼和磁力计，接收传感器、发射补偿线圈和发射线圈由内向外依次排列，接收传感器、发射补偿线圈和发射线圈之间通过多根放射状排列的绳索连接，在接收传感器的中心位置设置有一个集线盘，每根绳索的一端与集线盘连接，另一端与发射线圈连接，接收传感器和发射补偿线圈与每根绳索的对应位置连接；悬索包含一根主悬索和三组副悬索，接收传感器、发射补偿线圈和发射线圈分别通过一组副悬索与主悬索连接，主悬索与直升机连接；在发射线圈上设置有平衡翼；在主悬索上设置有磁力计；
发射线圈包含支撑环、信号电缆和尼龙粘扣，发射线圈的支撑环由多节充气支撑管依次首尾连接构成，在每节充气支撑管的两端均设置有端盖，在每个端盖上均设置有插接管，相邻的两个插接管通过弯头连接，为了安装方便，弯头由沿轴线平均分割的两部分拼合构成，弯头的两部分均与对应的插接管通过螺栓来连接；每节充气支撑管的管壁由内侧的气密层和外侧的承力层构成，气密层采用高模量聚乙烯薄膜，可以保证密封性，承力层采用玻璃纤维一体化编织，整体结构轻且耐压能力高，通过高压充气提升整体结构刚度；信号电缆沿发射线圈的支撑环的周向铺设两周或多周，信号电缆通过尼龙粘扣来与发射线圈的支撑环连接，信号电缆还通过卡具与端盖连接，使信号电缆发挥结构功能需要的预张力，每个卡具包含由螺栓连接的两个弧形卡板，其中一个弧形卡板与端盖固定连接；信号电缆的两端与直升机装载的信号电源连接；
发射补偿线圈的结构与发射线圈相同，由于发射补偿线圈的直径较小，发射补偿线圈的支撑环采用玻璃钢材质；
接收传感器设置在防护壳内，防护壳是圆环形的，采用玻璃钢模压成型，或采用其它屏蔽性弱的材质制成，为了便于对壳内部件进行拆装等操作，防护壳由上壳体和下壳体通过螺栓连接构成；在防护壳内部设置有多个壳内支撑环，壳内支撑环采用尼龙或塑料材质，壳内支撑环的外径与防护壳的内径吻合，多个壳内支撑环沿防护壳的周向均匀分布，每个壳内支撑环的轴心线方向与对应的防护壳的切线方向一致，每个壳内支撑环由两个半环连接构成，在其中一个半环上设置有榫头，在其中另一个半环上设置有与榫头对应的榫眼，两个半环榫接，每个壳内支撑环的两个半环分别与防护壳的上壳体和下壳体通过螺栓连接；在每个壳内支撑环内设置有四个吊耳，每个吊耳分别通过螺杆和螺母与壳内支撑环连接，吊耳与螺杆固定连接，在每个壳内支撑环上设置有与四根螺杆一一对应的沉头螺孔，螺杆和螺母在沉头螺孔内螺接；每个壳内支撑环内的四个吊耳中的两个相邻吊耳之间通过一根橡筋连接，其余两个相邻吊耳之间通过一根橡筋连接，接收传感器通过每个壳内支撑环内的两根橡筋来交叉夹持；
磁力计设置在吊舱内，在吊舱的首端设置有头锥，在吊舱的尾端设置有X型尾翼，避免前进飞行过程中出现的旋转。
本发明的有益效果为：引入充气压力的抗压缩的承载作用，通过充气管的气承刚度替代玻璃钢管的材料刚度，实现航空瞬变电磁系统大型电缆支撑环的轻量化，且运输方便，在工作状态及起飞及着陆过程中产生的振动对接收传感器的影响很小，能在直升机的有限承载范围内实现多线圈、高分辨率和高精度。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是接收传感器、发射补偿线圈和发射线圈的连接示意图；
图3是发射线圈的结构示意图；
图4是两节充气支撑管的连接结构示意图；
图5是图4的分解示意图；
图6是一个端盖的示意图；
图7是接收传感器的连接结构示意图；
图8是壳内支撑环的结构示意图；
图9是图8中设置了接收传感器的状态示意图。
具体实施方式
参照图1至图9，一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统，它包含接收传感器1、发射补偿线圈2、发射线圈3、悬索4、平衡翼5和磁力计，接收传感器1、发射补偿线圈2和发射线圈3由内向外依次排列，接收传感器1、发射补偿线圈2和发射线圈3之间通过多根放射状排列的绳索7连接，在接收传感器1的中心位置设置有一个集线盘8，每根绳索7的一端与集线盘8连接，另一端与发射线圈3连接，接收传感器1和发射补偿线圈2与每根绳索7的对应位置连接；悬索4包含一根主悬索4-1和三组副悬索4-2，接收传感器1、发射补偿线圈2和发射线圈3分别通过一组副悬索4-2与主悬索4-1连接，主悬索4-1与直升机连接；在发射线圈3上设置有平衡翼5；在主悬索4-1上设置有磁力计；
发射线圈3包含支撑环3-1、信号电缆3-2和尼龙粘扣3-3，发射线圈3的支撑环3-1由多节充气支撑管3-1-1依次首尾连接构成，在每节充气支撑管3-1-1的两端均设置有端盖3-1-2，在每个端盖3-1-2上均设置有插接管3-1-3，相邻的两个插接管3-1-3通过弯头3-1-4连接，为了安装方便，弯头3-1-4由沿轴线平均分割的两部分拼合构成，弯头3-1-4的两部分均与对应的插接管3-1-3通过螺栓来连接；每节充气支撑管3-1-1的管壁由内侧的气密层和外侧的承力层构成，气密层采用高模量聚乙烯薄膜，可以保证密封性，承力层采用玻璃纤维一体化编织，整体结构轻且耐压能力高，通过高压充气提升整体结构刚度；信号电缆3-2沿发射线圈3的支撑环3-1的周向铺设两周或多周，信号电缆3-2通过尼龙粘扣3-3来与发射线圈3的支撑环3-1连接，信号电缆3-2还通过卡具3-4与端盖3-1-2连接，使信号电缆3-2发挥结构功能需要的预张力，每个卡具3-4包含由螺栓连接的两个弧形卡板，其中一个弧形卡板与端盖3-1-2固定连接；信号电缆3-2的两端与直升机装载的信号电源连接；
发射补偿线圈2的结构与发射线圈3相同，由于发射补偿线圈2的直径较小，发射补偿线圈2的支撑环3-1采用玻璃钢材质；
接收传感器1设置在防护壳1-1内，防护壳1-1是圆环形的，采用玻璃钢模压成型，或采用其它屏蔽性弱的材质制成，为了便于对壳内部件进行拆装等操作，防护壳1-1由上壳体和下壳体通过螺栓连接构成；在防护壳1-1内部设置有多个壳内支撑环1-2，壳内支撑环1-2采用尼龙或塑料材质，壳内支撑环1-2的外径与防护壳1-1的内径吻合，多个壳内支撑环1-2沿防护壳1-1的周向均匀分布，每个壳内支撑环1-2的轴心线方向与对应的防护壳1-1的切线方向一致，每个壳内支撑环1-2由两个半环连接构成，在其中一个半环上设置有榫头1-2-1，在其中另一个半环上设置有与榫头1-2-1对应的榫眼1-2-2，两个半环榫接，每个壳内支撑环1-2的两个半环分别与防护壳1-1的上壳体和下壳体通过螺栓连接；在每个壳内支撑环1-2内设置有四个吊耳1-3，每个吊耳1-3分别通过螺杆1-3-1和螺母1-3-2与壳内支撑环1-2连接，吊耳1-3与螺杆1-3-1固定连接，在每个壳内支撑环1-2上设置有与四根螺杆1-3-1一一对应的沉头螺孔1-2-3，螺杆1-3-1和螺母1-3-2在沉头螺孔1-2-3内螺接；每个壳内支撑环1-2内的四个吊耳1-3中的两个相邻吊耳1-3之间通过一根橡筋1-4连接，其余两个相邻吊耳1-3之间通过一根橡筋1-4连接，接收传感器1通过每个壳内支撑环1-2内的两根橡筋1-4来交叉夹持；
磁力计设置在吊舱6内，在吊舱6的首端设置有头锥6-1，在吊舱6的尾端设置有X型尾翼6-2，避免前进飞行过程中出现的旋转。
为减小飞行过程中的冲击和振动，吊舱6与主悬索4-1的连接处设置弹力绳6-3。

Claims (3)

1.一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统，它包含接收传感器(1)、发射补偿线圈(2)、发射线圈(3)、悬索(4)、平衡翼(5)和磁力计，接收传感器(1)、发射补偿线圈(2)和发射线圈(3)由内向外依次排列，接收传感器(1)、发射补偿线圈(2)和发射线圈(3)之间通过多根放射状排列的绳索(7)连接，在接收传感器(1)的中心位置设置有一个集线盘(8)，每根绳索(7)的一端与集线盘(8)连接，另一端与发射线圈(3)连接，接收传感器(1)和发射补偿线圈(2)与每根绳索(7)的对应位置连接；悬索(4)包含一根主悬索(4-1)和三组副悬索(4-2)，接收传感器(1)、发射补偿线圈(2)和发射线圈(3)分别通过一组副悬索(4-2)与主悬索(4-1)连接；在发射线圈(3)上设置有平衡翼(5)；在主悬索(4-1)上设置有磁力计；
其特征在于发射线圈(3)包含支撑环(3-1)、信号电缆(3-2)和尼龙粘扣(3-3)，发射线圈(3)的支撑环(3-1)由多节充气支撑管(3-1-1)依次首尾连接构成，在每节充气支撑管(3-1-1)的两端均设置有端盖(3-1-2)，在每个端盖(3-1-2)上均设置有插接管(3-1-3)，相邻的两个插接管(3-1-3)通过弯头(3-1-4)连接，为了安装方便，弯头(3-1-4)由沿轴线平均分割的两部分拼合构成，弯头(3-1-4)的两部分均与对应的插接管(3-1-3)通过螺栓来连接；信号电缆(3-2)沿发射线圈(3)的支撑环(3-1)的周向铺设两周或多周，信号电缆(3-2)通过尼龙粘扣(3-3)来与发射线圈(3)的支撑环(3-1)连接，信号电缆(3-2)还通过卡具(3-4)与端盖(3-1-2)连接，每个卡具(3-4)包含由螺栓连接的两个弧形卡板，其中一个弧形卡板与端盖(3-1-2)固定连接；
接收传感器(1)设置在防护壳(1-1)内，防护壳(1-1)是圆环形的，防护壳(1-1)由上壳体和下壳体通过螺栓连接构成；在防护壳(1-1)内部设置有多个壳内支撑环(1-2)，壳内支撑环(1-2)的外径与防护壳(1-1)的内径吻合，多个壳内支撑环(1-2)沿防护壳(1-1)的周向均匀分布，每个壳内支撑环(1-2)的轴心线方向与对应的防护壳(1-1)的切线方向一致，每个壳内支撑环(1-2)由两个半环连接构成，在其中一个半环上设置有榫头(1-2-1)，在其中另一个半环上设置有与榫头(1-2-1)对应的榫眼(1-2-2)，两个半环榫接，每个壳内支撑环(1-2)的两个半环分别与防护壳(1-1)的上壳体和下壳体通过螺栓连接；在每个壳内支撑环(1-2)内设置有四个吊耳(1-3)，每个吊耳(1-3)分别通过螺杆(1-3-1)和螺母(1-3-2)与壳内支撑环(1-2)连接，吊耳(1-3)与螺杆(1-3-1)固定连接，在每个壳内支撑环(1-2)上设置有与四根螺杆(1-3-1)一一对应的沉头螺孔(1-2-3)，螺杆(1-3-1)和螺母(1-3-2)在沉头螺孔(1-2-3)内螺接；每个壳内支撑环(1-2)内的四个吊耳(1-3)中的两个相邻吊耳(1-3)之间通过一根橡筋(1-4)连接，其余两个相邻吊耳(1-3)之间通过一根橡筋(1-4)连接，接收传感器(1)通过每个壳内支撑环(1-2)内的两根橡筋(1-4)来交叉夹持。
2.如权利要求1所述一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统，其特征在于磁力计设置在吊舱(6)内，在吊舱(6)的首端设置有头锥(6-1)，在吊舱(6)的尾端设置有X型尾翼(6-2)。
3.如权利要求1所述一种基于轻质充气管支撑结构的吊舱式时间域航空瞬变电磁勘探系统，其特征在于吊舱(6)与主悬索(4-1)连接处设置弹力绳(6-3)。
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Address before: 150000 Harbin, Nangang, West District, large straight street, No. 92

Applicant before: Harbin Institute of Technology

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