[實用新型]一種航空電磁發射線圈的機電一體化柔性軟連接裝置

有效

• 申請號: 201922373713.3
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN211577445U
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 張一鳴;崔龍飛;王旭紅;姜含;申明仁
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01V3/10
• 分類號: G01V3/10;G01V3/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

本實用新型針對飛行平臺載重量有限的情況，提出了一種航空電磁發射線圈的機電一體化柔性軟連接裝置，包括金屬導電直管和固定處兩大部分，其中固定處包括筒套、連接拐臂、限位保護套、旋轉軸腕和軟連接導線。導電直管通過固定處組成正多邊形，構成發射線圈的整體結構。整體連接關系采用筒套嵌套軟連接線連接，軟連接線與金屬導電直管之間采用限位保護套、旋轉軸腕和連接拐臂進行固定。固定處包括兩部分，一部分為電直管與筒套連接，另一部分為連接拐臂、旋轉軸腕與限位保護套。本實用新型具有重量輕、易彎折、無托架支撐的特點，極大地減輕了電磁發射線圈的重量，在飛行平臺額定載荷下，實現電磁發射線圈輸出磁矩的最大化。

技術領域

本實用新型涉及航空電磁勘探技術領域，尤其涉及一種無托架、易彎折、高硬度的航空電磁發射線圈的機電一體化柔性軟連接裝置。

背景技術

當前，隨著我國經濟的快速發展，人們對于礦產資源的需要不斷增加。國內地形條件相對優良的地區，礦產資源的勘探已經基本完成。然而，我國2/3國土為山地、沙漠、水域等，地面物探方法難以實施。航空物探具有快速、經濟、無需地面人員的特點，是礦產、水資源快速探測最有效的手段。為了解決此問題，對于地質條件惡劣區域的礦產資源勘探，人們逐漸的將目光轉向航空電磁勘探法 (AEM)。

AEM又分為頻率域航空電磁法(AFEM)和時間域航空電磁法(ATEM)。 ATEM的實現通過飛行平臺搭載產生瞬變電磁場的航空電磁發射裝置，離地面一定高度進行飛行作業。航空電磁發射裝置通過電磁線圈向空中及地下發射半正弦磁場(又稱一次磁場)，當深層地下存在良導體時，激發其產生感應電流，感應電流將會產生感應磁場(又稱二次磁場)。在半正弦電流產生期間，接收裝置接收來自空中一次磁場及地下良導體產生的二次磁場，由于二次磁場表征地下良導體的特性參數及其分布情況。所以，通過分析接收裝置接收的磁場數據，可以得到地下良導體的特性參數(介電常數、電導率和磁導率等)及其狀態特性分布情況。

為了滿足礦產資源勘探深度的不斷增加，需要不斷加大航空電磁發射線圈的發射磁矩。然而，受限于飛行平臺的載重量，電磁線圈的重量不能無限增大。所以，在確保發射電流不變的前提下，減小電磁線圈的重量不但可以提高電磁線圈所圍成的面積，增大發射磁矩；而且使飛行平臺的輸出功率得到充分利用，提高了電磁發射裝置的效率。目前，國外都采用銅材做電磁線圈，導致線圈本身發軟、硬度較差、必須配有托架對線圈自身進行支撐。由于銅材本身具有密度大、質量重的特點，再加上托架重量，極大地加重了整個電磁發射裝置的重量，降低了整個電磁勘探系統的效率。原因是：過重的電磁線圈使飛行平臺的載重量已經接近了額定值，而電磁發射裝置所消耗的功率卻遠小于飛行平臺所能提供的額定功率，飛行平臺的輸出功率沒有得到充分利用。因此，研發重量輕、機電一體結構的發射線圈是航空電磁勘探領域提高發射磁矩和能量效率的一個關鍵技術問題。

實用新型內容

針對國外航空電磁線圈裝置的弊端，本實用新型提出了一種適用于電磁發射線圈的機電一體化柔性軟連接裝置，具有無托架、易彎折、輕材質、高硬度的特點。該裝置的電磁線圈不僅自身起到傳導電流的作用，而且具有支撐自身的作用，在相同的評價指標下，極大地減輕了電磁線圈的重量，實現了電磁線圈的機電一體化結構。為了解決電磁線圈在起升、降落和運行過程中的受力不平衡問題，提出在金屬導電管之間采用軟連接部件，并給出了金屬導電管之間的最佳連接方式。對比國外采用的傳統銅導電材質另加托架支撐的方案，在同等的性能指標下，電磁線圈的重量得到明顯減輕，發射磁矩和電磁發射裝備的效率得到提高。

電磁線圈的最優方案應該為圓環形，但是高硬度的金屬導電材質其加工成圓環形的難度過大，所以本實用新型采用正多邊形替代圓環形的方案，如電磁線圈簡易圖1所示。

有益效果

與現有的國外技術相比，本實用新型的創新點包含以下5點：