CN113195356B - 一种退磁和特征测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对静止的船体(4)进行退磁和磁性特征测量、以及用于模拟磁场的设备(2)，包括：退磁线圈组件(8)、磁场传感器组件(10)和模拟线圈组件(12a，12b，12c)，设备(2)可以在所述船体(4)的一侧以水平方式布置成与所述船体(4)相邻，退磁线圈(8)和模拟线圈(12a，12b，12c)的横截面区域在船体(4)的纵向方向布置，其表面法线水平定向。退磁线圈(8)产生交变磁场；模拟线圈(12a，12b，12c)产生在全部三个维度上的静止的模拟磁场。
Description
本发明涉及一种用于对静止船体进行退磁和磁性特征测量、以及模拟磁场的装置，包括退磁线圈组件，磁场传感器组件和模拟线圈组件。
船用退磁设备是被熟知的，特别是用于军事用途，例如，为了使所述船只更难被具有磁性雷管的磁性水雷找到，所述退磁设备降低了船体的磁化。除退磁功能外，为了得到船只所需要的退磁状态，在进行特征测量时装配此类设备——可以模拟与自然环境磁场不同的地球磁场。进一步地，所述设备通常具有特征测量功能，通过该功能可以记录和分析出船体的磁性特征。至于船只，通过借助于诸如用于上述磁性水雷中的磁场传感器，所述特征提供了对于船体的可检测性的测量，或者，所述特征用于对船只的退磁设备进行调整。
在本领域的现有技术中，退磁设备被熟知之处在于，船只穿过一个或多个退磁线圈，退磁线圈主要在竖直方向上产生较强的磁场。退磁线圈固定在锚定在地面的支撑结构的水平位置大约8-12m的深度，因此，其各自的表面法线相对于地球的中心以竖直方向来定向。通过缓慢穿过该设备，由线圈产生的并且具有恒定振幅的交变场被转换为振幅可增可减的交变磁场，从而引起退磁。
为了模拟磁场，一组模拟线圈以相同的方式嵌入锚定在地面上的结构之中，所述模拟线圈还产生主要以竖直方向定向并且具有所需的场强度的静止磁场。在退磁过程中，模拟线圈系统和退磁线圈系统同时法向运行。
特征测量常常通过磁场感应线来实现，船只穿过感应线的动作形成了反应船只磁化的二维磁场图。
此类设备可以被船只穿过，相对价格低廉，但是所述设备的特征在于操作上的劣势。除了因为相对于地球磁场的设备的定向的位置上的限制，还有两点是特别不利的：因为船只必须以不同方向重复穿过该设备，所以特征测量过程所需要大量时间；对于该模拟，只能产生相对于船体纵向方向的横向场和竖直场能够。这表示，例如，事实上由于地球磁场向量的自然迁移，该设备在上方设置时不再与地球磁场对准，这就是为什么退磁和特征测量结果的质量会退化。另一个严重的劣势是，因为船只与退磁线圈的距离根据水平线而变化，所以退磁场取决于潮差。如果潮差超过2m，就会对该设备的使用产生相当大的限制。
例如专利WO2013/038377中，笼状设备被熟知，其中，船只以静止状态布置在由线圈组成的笼子的内部。大多数情况下，所述设备实现为长方体形式，并且能够作为整体容纳船只。由于笼子内部可以为了模拟磁场而产生所有三个维度上的同类磁场，因而所述设备相对于地球磁场的定向是任意的。退磁场在船体的纵向方向产生，因而特别有效。
就上述类型的设备而言，设备尺寸导致的高造价是不利的；特别地，具有较高的上部构造的船只需要非常大的设备。进一步地，由于退磁量大，所需要的退磁功率也大，并且由于船体布置在线圈内部的纵向方向上，所以只产生纵向场以用于退磁。
因此，本发明的目的是提出一种与现有设备相比在更低的产量和操作成本下提供更高退磁效率的退磁设备。
所述目的通过以下事实得到——关于进入设备的船只——设备能够在船体的纵向方向上在一侧水平地布置成与船体相邻，退磁线圈组件至少具有两个退磁线圈，所述退磁线圈的横截面区域在船体的纵向方向上相邻布置，所述退磁线圈的表面法线以水平方式来定向，由此能够在退磁线圈的外侧产生在船体的纵向方向上行进的交变磁场。除了在其中产生交变磁场的至少两个退磁线圈这一方案以外，还可以使用单个退磁线圈，所述退磁线圈的长度扩展到船体的全长，从而不再产生交变磁场。
根据本发明，退磁线圈布置在栈桥或码头岸壁处，例如，其以表面法线水平定向的方式来布置。因此，船体不是从下方退磁的，而是通过在船只的纵向侧磁场线进入而退磁的。退磁线圈沿着船只的纵向一侧布置，因此可以产生在船体的纵向方向上行进的交变磁场。如果提供了两个或更多退磁线圈，则不再要求沿着退磁线圈组件的船只通道，而且可以将其替换为交变磁场，所述交变磁场穿过静止的船体。
除了系泊(静止)的船体的优势外，优势还在于：紧凑的退磁线圈组件使退磁时间变短，相比较之下，成本降低。以一种简单的方式，退磁线圈组件可以固定或整合到栈桥或码头岸壁上。
在进一步的实施例中，行进的交变磁场具有相对于船体的纵向方向的水平横向分量和/或纵向分量。在后者的情形下，行进至少需要三个退磁线圈。
除了对退磁过程特别有效的交变磁场的纵向分量，根据本发明的设备可以用于产生交变磁场的水平横向分量。交变磁场的水平横向分量和纵向分量使得退磁效率提高。
在有益的实施例中，模拟线圈组件具有模拟线圈，模拟线圈的横截面区域在船体的纵向方向上相邻布置，其表面法线以水平方式来定向，由此能够在模拟线圈的外侧产生静止的模拟磁场，静止的模拟磁场包括相对于船体的纵向方向的竖直分量、横向分量和纵向分量。
模拟线圈组件包括与退磁线圈相同定向的模拟线圈。因而，可以以非常灵活的方式模拟具有所有三个维度上的磁场分量的所需的静止的磁场结构，并且，不论设备的几何定向如何，地球磁场例如可以被抵消。在更优选的实施例中，模拟线圈组件至少具有五个模拟线圈，至少两个用于产生模拟磁场的竖直分量的具有相互抵消作用的模拟线圈，至少一个用于产生模拟磁场的横向分量的模拟线圈，和至少两个用于产生模拟磁场的纵向分量的具有相互抵消作用的模拟线圈。
在船体的纵向方向上相邻布置的两个相互抵消运行的模拟线圈产生模拟磁场的纵向分量；两个在竖直方向上向上布置的模拟线圈产生模拟磁场的竖直分量。为了产生模拟磁场的横向分量，只需要一个模拟线圈。
为了测量磁性特征，磁场传感器组件具有磁场传感器，这些磁场传感器例如布置在退磁线圈和/或模拟线圈的各自的横截面区域的平面之中。
为了分析位于相应线圈所在位置的船只的已经存在的磁场，磁场传感器更优选地布置在退磁线圈和/或模拟线圈的各自的横截面区域的平面之中。
在优选的实施例中，根据本发明的设备固定或整合到非磁性的栈桥和/或码头岸壁上。
为了更有效地退磁以及更精确地模拟磁场，两个根据本发明的设备以水平的方式布置在船体纵向方向上的相对两侧。
在上述实施例中，每个栈桥或码头岸壁上的一个根据本发明的设备可以布置在栈桥或码头岸壁上，船体以静止的方式位于两个具有根据本发明的设备的栈桥之间或者栈桥与码头岸壁之间。
为了给在浸没位置的船只退磁，该设备可以安装在高度可调的栈桥上，或者可以以高度可调的方式安装在固定的栈桥或码头岸壁上，使得这样线圈可以彻底浸没在水中。
退磁系统还可以整合到实现为非磁性的浮动船坞或干船坞中，其包括全部电气/电子设备，诸如电流发生器、电流源发生器和信号处理系统。对于宽度大的船只，为了增加退磁场的强度，如果第三退磁线圈组件整合到船坞的底部，这将会是一个优势。
以下说明书和附图中以实例描述了本发明更优选的实施例，从中可以得出进一步的有益特征。
附图说明
以下附图中：
图1是根据本发明的设备的平面示意图。
图2是根据本发明的第一增强设备的平面示意图。
图3是根据本发明中图1的设备的三维示意图。
图4是具有磁场传感器的退磁线圈组件的侧视示意图。
图5是模拟线圈组件的侧视示意图。
图6a，图6b，图6c示出了模拟磁场的各个磁场分量的产生。
图7示出了行进的交变磁场的纵向分量的产生。
图8展示了行进的交变磁场的水平横向分量的产生。
具体实施方式
图1是根据本发明的设备2与静止的船体4的位置关系示意图。通过将船体4锚定和系泊在栈桥6处，根据本发明的设备2的位置可以采用如下方式：所述设备以水平方式在一侧布置为与船体4相邻。因此，为了模拟磁场，在退磁过程期间和磁性特征测量期间，船体4保持为静止状态，而不是移动经过设备2。根据本发明的设备2由具有磁场传感器10的退磁线圈组件8和模拟线圈组件12a，12b，12c组成，设备2固定或整合到栈桥6上。具有磁场传感器10的退磁线圈组件8和模拟线圈组件12a，12b，12c可以以任意方式固定或组装在栈桥6上，但它们通常布置为使得它们的横截面区域和表面法线以水平的方式来定向(在附图层上)。
图2是根据本发明的第一增强设备5的示意图，其由两个根据本发明的设备2组成，这两个设备2以水平方式在一侧布置为在船体4的相对两侧与船体4相邻。
在所述第一增强设备5中，船体4位于两个栈桥6之间，两个栈桥6包括各自的设备2。
图3以三维图示出了根据本发明的图1的设备2的示意图。具有布置在退磁线圈8的各自的线圈平面中的四个磁场传感器10的四个退磁线圈8彼此相邻地位于在船体4的径向方向上的平面中。总共五个模拟线圈12a，12b，12c布置在栈桥6的相对一侧的平面中。
图4示出了具有四个退磁线圈8的退磁线圈组件的平面的示意图，，每个退磁线圈8在当前情况下具有三个磁场传感器10。为了产生行进交变磁场，至少需要两个退磁线圈8。每个退磁线圈8至少包括两个用于测量特征的磁场传感器10。
图5示出了至少由五个模拟线圈12a，12b，12c所组成的模拟线圈组件的示意图。
图6a，6b，6c示出了所述线圈对形成静止模拟磁场的影响。
图6a示出了模拟线圈12a。为了形成模拟磁场的竖直向分量20a，模拟线圈12a以竖直的方式相邻布置。
图6b示出了静止的模拟磁场的横向分量20b，其由模拟线圈12b产生。
图6c示出了由模拟线圈12c组成的线圈对，所述线圈对产生静止的模拟磁场的纵向分量20c。
图7示出示了行进的退磁交变场(交变磁场的纵向分量30a)的产生，所述退磁交变场纵向定向，并且在线圈平面的外侧通过两个彼此相邻的具有相互抵消作用的退磁线圈8而产生。
交变磁场的纵向分量30a的场幅度的最大值位于上方线中的线圈的左侧区域、中间线中的线圈的中间区域、以及下方线中的线圈的右侧区域。通过与各退磁线圈8的相应的电流控制和所产生的激发，交变磁场的纵向分量30a的最大值在退磁线圈组件的纵向方向上迁移，因此在纵向方向上经过船体4。
图8示出了线圈平面的外侧的行进的退磁交变场(交变磁场的水平横向分量30b)通过相邻布置的若干等同运行的退磁线圈的产生。
在下方线中，交变磁场的水平横向分量30b的场幅度的最大值位于线圈的左侧区域。如下方的线中所示，交变磁场的水平横向分量30b的最大值在退磁线圈组件的纵向方向上向右侧迁移，因此，通过与各自的退磁线圈8相应的电流控制和所产生的激发，在纵向方向上经过船体4。
附图说明
2 设备
4 船体
5 增强设备
6 栈桥
8 退磁线圈组件
10 磁场传感器
12a/b/c 模拟线圈
20a 竖直分量
20b 横向分量
20c 纵向分量
30a 交变磁场的纵向分量
30b 交变磁场的横向分量
Claims (13)
1.一种用于对静止的船体(4)进行退磁和磁性特征测量、以及用于模拟磁场(20a，20b，20c)的设备(2)，包括退磁线圈组件(8)、磁场传感器组件(10)和模拟线圈组件(12a，12b，12c)，其特征在于，
所述设备(2)在所述船体(4)的纵向方向的一侧水平地布置为与所述船体(4)相邻，
所述退磁线圈组件(8)具有单个退磁线圈(8)，所述退磁线圈的横截面区域至少扩展到所述船体(4)的全长，且所述退磁线圈的表面法线正交地定向于所述船体(4)的纵向方向，由此能够在所述退磁线圈(8)的外侧产生静止的交变磁场；或者，所述退磁线圈组件至少具有两个退磁线圈(8)，所述退磁线圈的各自的横截面区域在所述船体(4)的纵向方向上相互相邻布置，且所述退磁线圈的各自的表面法线正交地定向于所述船体(4)的纵向方向，由此能够在所述退磁线圈(8)的外侧产生在所述船体(4)的纵向方向上行进的交变磁场(30a，30b)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述行进的交变磁场(30a，30b)相对于所述船体(4)的纵向方向具有水平横向分量(30b)和纵向分量(30a)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述模拟线圈组件(12a，12b，12c)的模拟线圈(12a，12b，12c)的各自的截面区域在所述船体(4)的纵向方向上相互相邻布置，并且其各自的表面法线以水平方式定向，由此能够在所述模拟线圈(12a，12b，12c)的外侧产生静止的模拟磁场(20a，20b，20c)，所述静止的模拟磁场(20a，20b，20c)相对于所述船体(4)的纵向方向包括竖直分量(20a)、横向分量(20b)和纵向分量(20c)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述模拟线圈组件(12a，12b，12c)具有至少五个模拟线圈(12a，12b，12c)，其中，至少两个相对的模拟线圈(12a)用于产生所述模拟磁场(20a，20b，20c)的竖直分量(20a)，至少一个模拟线圈(12b)用于产生所述模拟磁场(20a，20b，20c)的横向分量(20b)，并且，至少两个具有相互抵消作用的模拟线圈(12c)用于产生所述模拟磁场(20a，20b，20c)的纵向分量(20c)。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述磁场传感器组件(10)具有磁场传感器(10)，所述磁场传感器(10)布置在退磁线圈(8)和/或模拟线圈的各自的横截面区域的平面之中。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的设备(2)的用途，其特征在于，所述设备固定至非磁性的栈桥(6)上或者固定至码头岸壁上。
7.根据权利要求6所述的设备(2)的用途，其特征在于，所述设备以高度可调的方式被固定。
8.一种用于对静止的船体(4)进行退磁和磁性特征测量、以及用于模拟磁场(20a，20b，20c)的第一增强设备(5)，其特征在于，具有两个根据权利要求1-5中任一项所述的设备(2)，其中，两个所述设备(2)能够在所述船体(4)的纵向方向上以水平方式布置在所述船体(4)的相对两侧。
9.一种根据权利要求8所述的第一增强设备的用途，其特征在于，所述第一增强设备固定在非磁性的浮动船坞或干船坞中。
10.一种用于对静止的船体(4)进行退磁和磁性特征测量、以及用于模拟磁场(20a，20b，20c)的第二增强设备，其特征在于，具有三个根据权利要求1-5中任一项所述的设备(2)，其中，所述三个设备(2)中的两个设备(2)能够在所述船体(4)的纵向方向上以水平方式布置在所述船体(4)的相对两侧，并且，所述三个设备(2)中除前述两个设备(2)之外的剩余一个设备(2)能够在所述船体(4)的纵向方向上以垂直方式布置在所述船体(4)的下方。
11.一种根据权利要求10所述的第二增强设备的用途，其特征在于，所述第二增强设备固定在非磁性的浮动船坞或干船坞中。
12.一种用于对静止的船体(4)进行退磁和磁性特征测量、以及用于模拟磁场(20a，20b，20c)的第三增强设备，其特征在于，具有一个根据权利要求1-5中任一项所述的设备，或者具有在所述船体(4)的纵向方向上以水平方式布置在其相对两侧的两个根据权利要求1-5中任一项所述的设备，以及附加的退磁线圈组件；其中，所述附加的退磁线圈组件布置在所述船体(4)的下方并且具有单个退磁线圈(8)，所述附加的退磁线圈组件的退磁线圈的横截面区域至少扩展到所述船体(4)的全长，且所述退磁线圈的表面法线正交地定向于所述船体(4)的纵向方向，由此能够在所述退磁线圈(8)的外侧产生静止的交变磁场；或者，所述附加的退磁线圈组件至少具有两个退磁线圈(8)，所述附加的退磁线圈组件的退磁线圈的各自的横截面区域在所述船体(4)的纵向方向上相互相邻布置，且所述退磁线圈的各自的表面法线以水平的方式正交地定向于所述船体(4)的纵向方向，由此能够在所述退磁线圈(8)的外侧产生在所述船体(4)的纵向方向上行进的交变磁场(30a，30b)。
13.一种根据权利要求12所述的第三增强设备的用途，其特征在于，所述第三增强设备固定在非磁性的浮动船坞或干船坞中。
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