一种可快速拆装的航空大尺寸磁传感器线圈减振吊舱装置的制作方法

1.本发明涉及地球物理航空电磁勘探领域，属于一种可快速拆装的航空大尺寸磁传感器线圈减振吊舱装置，主要用于减少航空吊舱式大尺寸电磁接收系统在飞行过程中结构振动噪声对磁传感器线圈的影响，可应用于航空吊舱式电磁探测装备系统。


背景技术：

2.航空电磁勘探系统是一种基于地下介质或目标体的电性差异来实现地质结构或资源探测的一种机载地球物理勘探装备。该系统具有成本低、效率高、通行性好等特点，可用于地表植被、湖泊沼泽、沙漠等覆盖区的资源探测靶区优选与资源储量快速评价。
3.高灵敏度磁场传感器是航空电磁勘探系统的核心部件之一，通常通过设计大尺寸线圈来进行研制，并将其安装固定在一个圆形或多边形的吊舱结构内，用于接收经空气传播的一次场信号和在一次场激励下地下介质感应产生的二次场信号。航空电磁勘探系统通常搭载在固定翼飞机、直升机等飞行平台上，为减少航空平台动力及电子设备对高灵敏度磁传感器线圈信号接收的影响，通过采用悬吊方式将磁传感器线圈以一定的距离悬吊在航空平台下方进行勘查作业。
4.在飞行作业过程中，机身振动、飞机速度不均匀以及大气气流变化等原因均会导致吊舱产生一定的机械振动，对磁传感器线圈接收到的磁场信号有较大影响。在该应用条件下，一方面应设计研制具有较强刚性的传感器吊舱结构，提高吊舱结构力学稳定性，另一方面应考虑设计减振装置来减少吊舱结构振动对内置磁传感器线圈信号接收的影响，抑制吊舱结构的运动噪声，保障航空电磁数据质量。
5.但现有的航空电磁系统在吊舱的减振结构设计上并未进行优化，而将磁传感器线圈直接通过硬连接的方式固定在对应的支撑装置上，未考虑吊舱振动对磁传感器线圈的影响，仅通过在吊舱内固定支撑装置中填充海绵等较软实物对磁传感器线圈进行保护和固定支撑，减振效果较差且不便于安装，影响野外作业效率。此外，现有的航空电磁系统吊舱结构多为半盖型，需要使用较多的半盖和铆钉，不仅安装不便，整体强度不够大，且无法支持太大尺寸的接收线圈，受限于磁传感器噪声模型的基本理论，小尺寸接收线圈无法实现大尺寸线圈的高磁场探测灵敏度，进而影响航空电磁探测系统的技术水平和作业性能。
6.综上，现有技术存在如下技术缺陷：
7.(1)现有航空电磁接收系统的吊舱结构无法支持大尺寸磁传感器接收线圈，而小尺寸磁传感器接收线圈的探测灵敏度较低，会影响航空电磁探测系统的整体作业性能；
8.(2)接收线圈与吊舱支撑固定装置之间硬连接，使飞行过程中产生的振动通过硬连接装置直接传递给接收线圈，产生较大的运动噪声，不符合航空电磁方法对噪声抑制的要求；或仅通过在吊舱内填充海绵等软实物的方式来固定接收线圈，可起到一定程度的固定支撑及减振作用，但减振效果很有限，不符合航空电磁方法对系统振动噪声的要求。
9.(3)现有航空电磁接收系统的吊舱结构多为半盖型，需要使用较多的半盖和铆钉来将上下两个多边形半盖结构进行固定，安装不便，无法实现快速拆装，影响野外作业效
率，且不便于携带运输。


技术实现要素：

10.本发明针对大尺寸的航空吊舱式磁传感器应用问题，设计出一种可实现大尺寸磁传感器快速安装、拆卸及传感器减振的吊舱装置，可以有效减少航空吊舱式电磁系统在飞行过程中结构振动噪声对磁传感器线圈的影响，在提高航空电磁系统的技术水平和勘探能力的同时，提高系统结构稳定性和操作简便性。
11.本发明的技术方案为：一种可快速拆装的航空大尺寸磁传感器线圈减振吊舱装置，该减振吊舱包括包括多段直管、多段弯管、绳缆定位保护环和螺钉；所述直管、弯管交替串接形成总体的多边形吊舱结构；
12.所述绳缆定位保护环设置在弯管上，为环形结构，设置有环形凹槽，用于固定吊缆，采用尼龙材料制成；
13.减振吊舱采用分段式可拆装套管结构，所述直管和弯管两端设计套接结构，直管左侧末端的口径大于弯管右侧，使得弯管右侧末端可以嵌入直管左侧末端中，弯管左侧的口径大于直管右侧末端，使得直管右侧末端可以嵌入弯管左侧末端中，直管和弯管左右两侧末端均预留有铆钉孔和含有内置螺纹紧固铝条，如此通过筒状套接安装结合铆钉加固的方式可将多根直管和弯管组装成完整的多边形磁传感器线圈吊舱装置。
14.进一步的，直管和弯管构成的管状吊舱结构是磁传感器线圈的主要刚性支撑，采用玻璃纤维制成。
15.进一步的，整个吊舱结构为正多边形，所述弯管的内角呈钝角形状，其内角的角度与多边形的边数有关，满足多边形内角和公式，弯管内角为180*(n
‑
2)/n，其中n为正多边形的边数。
16.进一步的，管状吊舱结构内部的减振装置包括半圆弧状减振支架、半圆弧状减振海绵、橡皮筋及橡皮筋固定卡环；所述半圆弧状减振支架即直管右侧减振支架、直管左侧减振支架和弯管右侧减振支架；半圆弧状减振海绵包括直管右侧减振海绵、直管左侧减振海绵和弯管右侧减振海绵；
17.进一步的，半圆弧状减振支架和与之配套的半圆弧状减振海绵形状互补，半圆弧状减振海绵扣在对应的减振支架上方，对减振支架起固定作用，二者组合整体呈圆柱形，置于管状吊舱内。
18.进一步的，螺钉用于固定直管和弯管，采用无磁材料制成。
19.进一步的，橡皮筋固定卡环为大半圆弧形状，其端面两侧安装有多个凸起部件，橡皮筋固定卡环固定于半圆弧状减振支架内壁，两组橡皮筋相互交叉固定在橡皮筋固定卡环的凸起部件上，呈x型，用于支撑磁传感器线圈，同时起减振作用。
20.进一步的，所述绳缆定位保护环、减振吊舱装置套管以及内部的减振支撑槽选用非金属材料代替，包括聚甲醛，abs，peek，pvc之一。
21.有益效果：
22.(1)本发明涉及的减振吊舱装置适用于大尺寸传感器接收线圈，有效改善小型接收线圈的低灵敏度问题，提高航空电磁系统的整体性能；
23.(2)本发明涉及的吊舱装置由分段式套管构成，可实现快速拆装，结构稳定性强，
且便于携带运输，为实现野外高效作业提供了技术前提；
24.(3)本发明涉及的减振吊舱装置及内部支撑固定方法，可有效减少振动噪声对磁传感器线圈接收信号的影响，改善航空电磁数据质量，提高航空电磁系统的技术水平和勘探能力。
附图说明
25.图1为磁传感器减振吊舱的整体结构示意图；
26.图2为直管与弯管装备示意图；
27.图3(a)为直管减振组件装配整体示意图；
28.图3(b)为直管减振组件装配拆分示意图；
29.图3(c)为直管减振组件装配内部结构示意图；
30.图4(a)为弯管减振组件装配整体示意图；
31.图4(b)为弯管减振组件装配拆分及内部结构示意图；
32.图5为橡皮筋固定卡环示意图；
33.图6航空电磁测深系统工作示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
35.通常情况下，对于直径约小于1.5米的圆形或多边形航空传感器线圈吊舱，可预先将其制造成形，并将传感器线圈、减振结构和吊舱结构预先集成安装。该小尺寸磁传感器吊舱可装载于多数的货运车辆上，用于设备运输与野外施工。
36.本发明针对直径约大于1.5米吊舱式航空大尺寸磁传感器的设计与应用，提出一种可快速拆装的航空大尺寸磁传感器线圈减振吊舱装置，该减振吊舱装置包括直管1、弯管2、绳缆定位保护环3、螺钉4、紧固铝条5、直管右侧减震海绵6、直管右侧减震支架7、直管左侧减震海绵8、直管左侧减震支架9、橡皮筋固定卡环10、橡皮筋11。
37.大尺寸磁传感器减振吊舱的整体结构示意图如图1所示，主要包括多段直管1、多段弯管2、绳缆定位保护环3和螺钉4；所述直管1、弯管2交替串接形成总体的多边形吊舱结构；
38.直管1和弯管2构成的管状吊舱结构是磁传感器线圈的主要刚性支撑，采用玻璃纤维制成。
39.绳缆定位保护环3设置在弯管2的左右两侧上，为环形结构，设置有环形凹槽，用于固定吊缆，采用尼龙材料制成。螺钉4用于固定直管1和弯管2，采用无磁材料制成。
40.为实现快速安装与拆卸，减振吊舱采用分段式可拆装套管结构，直管1和弯管2两端设计套接结构，如图2直管与弯管装备图所示，直管1左侧末端的口径略大于弯管2右侧，使得弯管2右侧末端可以嵌入直管1左侧末端中，弯管2左侧的口径略大于直管1右侧末端，使得直管1右侧末端可以嵌入弯管2左侧末端中；即每个直管1和弯管2都是一端口径大，另
一端口径小，它们之间大小相互间套。可选的，根据其他实施例，也可以采用所有弯管两端口径大，直管两端口径小，或大小反过来的方案。
41.直管1和弯管2左右两侧末端均预留有铆钉孔和含有内置螺纹紧固铝条5(由于直管和弯管主体材料是玻璃纤维，该材料硬度不足以直接对螺钉进行对接，也容易受螺钉的磨损而损坏，因此需要在大口径直管或弯管的管壁上埋设金属铆钉孔，用于保护该螺钉孔，该金属铆钉孔为无螺纹通孔；同样也需要在小口径直管或弯管的管壁内部安装一根具有螺纹孔金属条，作用相当于固定在管壁上的螺冒，其与穿过无螺纹通孔的螺钉/铆钉进行对接，最终将两根套接在一起的管子进行固定，防止滑出)，如此通过筒状套接安装结合铆钉加固的方式可将多根直管1和弯管2组装成完整的多边形磁传感器线圈吊舱装置，本发明的安装和拆卸过程相对于传统多边形半盖结构而言更快，无需使用较多的铆接进行对接。拆卸过程和安装过程是反操作，操作效率相对于安装过程更高。
42.所述弯管的内角呈钝角形状，其内角的角度与多边形的边数有关，满足多边形内角和公式，弯管内角为180*(n
‑
2)/n，其中n为正多边形的边数。
43.如图3(a)
‑
(c)直管减振组件装配图和图4(a)
‑
(b)弯管减振组件装配图所示，管状吊舱结构内部的减振装置主要包括半圆弧状减振支架(直管右侧减振支架7、直管左侧减振支架9和弯管右侧减振支架14)、半圆弧状减振海绵(直管右侧减振海绵6、直管左侧减振海绵8和弯管右侧减振海绵13)、橡皮筋11及橡皮筋固定卡环10；在本发明的实施例中，弯管左侧是大口径，弯管左侧是对接直管右侧的，直管右侧是小口径。直管右侧是套接进入弯管左侧的。弯管左侧基本被直管右侧占满。直管右侧已经安装有支架和海棉，相当于弯管左侧共用了直管右侧的减振支架和海绵；
44.半圆弧状减振支架和与之配套的半圆弧状减振海绵形状互补，半圆弧状减振海绵(直管右侧减振海绵6、直管左侧减振海绵8和弯管右侧减振海绵13)扣在对应的减振支架(直管右侧减振支架7、直管左侧减振支架9和弯管右侧减振支架14)上方，对减振支架起固定作用，二者组合整体呈圆柱形，置于管状吊舱内。
45.橡皮筋固定卡环10为大半圆弧形状，其端面两侧安装有多个凸起部件，例如螺钉，橡皮筋固定卡环10固定于半圆弧状减振支架内壁，两组橡皮筋11相互交叉固定在橡皮筋固定卡环10的凸起部件上，呈x型(图5)，用于支撑磁传感器线圈12，同时起减振作用。
46.根据本发明的实施例，所述绳缆定位保护环、减振吊舱装置套管以及内部的减振支撑槽可选用强度合适或更佳的其他非金属材料代替，如聚甲醛，abs，peek，pvc等。
47.图6为本发明的航空电磁测深系统工作示意图，其中，飞机下方悬吊有本发明的磁传感器线圈减振吊舱装置。
48.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。