一种大深度航空电磁探测线圈的软连接装置

1.本实用新型涉及航空地球物理探测技术领域，尤其涉及到一种重量轻、转动灵活、稳定性强的大深度航空电磁探测线圈的软连接装置。


背景技术：

2.当今，人们对矿场资源的需求随着经济的发展而不断增加。国内对一些地貌环境较好区域的探测已基本完成，但这仅仅只是我国国土的一小部分，大部分的地区如原始森林、沙漠、石山等环境都比较恶劣、难以人工进行地面勘察。为解决国内现有硬支架系统动态噪声影响严重、发射磁矩小、近地表分辨率低、勘探深度浅等问题，打破国外关键技术的封锁，自主研发大磁矩、多脉冲发射、高精度的航空电磁勘测系统，实现地球深部结构资源快速高效勘测显得尤为重要。
3.直升机吊舱式航空电磁勘测的工作过程为直升机装载电磁发射线圈装置，飞行到一定的高度，通过电磁发射线圈给定时间间隔和形状的脉冲电流，向空中及地底发射较强的一次电磁场，如果地底下存有矿场资源时，就会激发产生二次电磁场，接收线圈在发射断开期间和发射期间，接收机同步采集空中与地面天然磁场信号以及二次磁场，考虑到二次电磁场不同方向、不同时间衰减的特性，搭载着地下资源的信息(如磁导率、电介质)，所以可以根据二次电磁场对数据进行反演计算，得出地下资源分布的情况。为达到发射磁矩大，噪声低，勘测大深度的目的，就需要不断加大发射线圈的磁矩，但此时线圈整体的重量会显著增加，并且飞机承载情况有和续航能力有限，使得发射线圈的重量不能无限增大，所以就必须在控制线圈重量的同时，增大线圈的面积，提高发射的磁矩。
4.当前，国外采用的是铜材质围成的发射线圈，这就使得线圈质地偏软，极易散架，必须在外装有固定的支撑架，对线圈进行支撑。并且铜的密度大，加上固定支撑架的重量，使得整个发射线圈沉重，降低了勘测的效率。国内采用硬支架设计理念，设计的探测系统笨重，发射磁矩小，更为严重的是系统动态噪声与发射基频相当，导致观测信号受动态噪声严重干扰，未开展实质性生产飞行。因此，针对目前国外核心技术垄断的不利局面，攻克大磁矩多脉冲发射技术、大深度高分辨多参数综合观测技术、多维数据可视化综合解释等，自主研发出性能优越直升机吊舱式航空电磁测量系统。


技术实现要素：

5.针对国外现有的航空电磁探测线圈装置的弊端，本实用新型提出了一种大深度航空电磁探测线圈的软连接装置，具有重量轻、转动灵活、稳定性强的特点。该软连接装置的电磁线圈具有两大特点，一个是用于传导电流，另一个是作为线圈的支撑作用，在考核指标不变的情况下，极大程度减少了电磁探测线圈的重量。为解决电磁探测线圈在升降和飞行中不平稳，振动大，受力不均匀的问题，提出在金属导电管道之间，采用软连接自动调节方式。相比于国外采用的铜材质作为发射线圈，其重量显著降低，发射的效率、磁矩都得到了提升。
6.电磁探测线圈的最优形状是圆形，但考虑到将线圈加工成圆环管难度太高，所以本实用新型采用多根金属导电管道围成正多边形替代圆形的方案，并且正多边形边数越多越接近圆形，如本实例采用的电磁线圈简易图1所示。
7.具体技术方案如下：
8.一种大深度航空电磁探测线圈的软连接装置，包括多根金属导电管道、铜套、限位卡座、轮毂、球座、万向滚珠、自动调节臂杆、软连接导线和分离支架十个部分，其中所述的铜套上设有导线卡槽、定位孔和导电管道卡槽；所述的限位卡座上设有限位平台、紧固孔和弧面；所述的轮毂上设有限位卡槽、定位螺丝孔、圆柱孔、第一固定孔，第二固定孔，第三固定孔、内弧面和绳槽；所述的球座上设有圆柱、球座限位平台、半球槽和限位环；所述的自动调节臂杆上设有第一贯穿孔、第二贯穿孔、第三贯穿孔和凹面；所述的分离支架上设有曲面和通孔；多个铜套、多个限位卡座、两个轮毂、两个球座、两个万向滚珠、一个自动调节臂杆和多条软连接导线组建成连接器，多扎金属导电管道为一组，一组内的金属导电管道之间用分离支架分隔，两组金属导电管道之间通过连接器相连，组建成正多边形电磁探测发射线圈的整体结构；所述连接器的具体连接方式如下：两个轮毂之间通过自动调节臂杆和多条软连接导线相连，轮毂与软连接导线之间通过铜套和限位卡座连接；轮毂与自动调节臂杆之间通过球座和万向滚珠连接；所述铜套与金属导电管道之间的连接关系为：金属导电管道与铜套上的导电管道卡槽采用嵌套后填充高粘度物质，再对铜套、金属导电管道同时进行压接，使其紧密贴合，最后用螺丝与定位孔定位连接。
9.所述的轮毂、铜套以及限位卡座之间连接关系为：轮毂上的限位卡槽与限位卡座上的限位平台啮合，使内弧面和弧面形成圆形通孔供导电管道卡槽贯穿，并使用螺丝依次通过限位卡座上的紧固孔、铜套上的定位孔以及内弧面上的定位螺丝孔将铜套、限位卡座与轮毂固定连接。
10.软连接导线一端与一个铜套上的导线卡槽相连。
11.所述的轮毂与自动调节臂杆的连接关系为：
12.自动调节臂杆的凹面置于球座的半球槽上，且两者之间含有一个万向滚珠，球座另一侧的圆柱嵌入轮毂中心处的圆柱孔，且使球座上的球座限位平台与轮毂紧密贴合，球座上的限位环卡住万向滚珠防止万向滚珠脱落，自动调节臂杆上的第一贯穿孔、第二贯穿孔、第三贯穿孔分别通过绳索和轮毂上的第一固定孔、第二固定孔、第三固定孔对应相连，实现轮毂与自动调节臂杆的连接，同时保证自动调节臂杆和轮毂之间存在调节角度。
13.进一步的，轮毂上设有第一限位孔、第二限位孔、第三限位孔，连接器的两个轮毂之间通过绳索进行限位连接，一侧轮毂上的第二限位孔、第三限位孔、第一限位孔分别与另一侧轮毂上的第二限位孔、第三限位孔、第一限位孔用绳索进行限位连接，限位距离可根据实际需要进行调整，轮毂上还设有绳槽用于安装绳索进行吊装。
14.分离支架和金属导电管道之间的连接关系为：多扎金属导电管道的中间位置，放置一个分离支架，每扎金属导电管道分别与分离支架上的曲面进行贴合，之后用绳索穿过分离支架上的通孔进行固定连接。
15.有益效果：
16.本实用新型型大深度航空电磁探测线圈的软连接装置，能实现角度自调，使线圈整体受力均匀，有效解决了探测线圈在升降和飞行过程中不平稳、动态噪声大的问题；采用
正多边行替代圆形，解决了加工的难度、提升了发射效率和发射磁矩；采用金属导电管道作为探测线圈的骨架，实现支撑作用的同时，提升了传导电流的能力以及减轻了探测线圈的重量。
附图说明
17.图1、12边形电磁探测线圈简图；
18.图2a、金属导电管道正面图；
19.图2b、金属导电管道端点局部图；
20.图3、铜套示意图；
21.图4、限位卡座图；
22.图5、轮毂示意图；
23.图6、球座示意图；
24.图7、万向滚珠示意图；
25.图8a、自动调节臂杆正面图；
26.图8b、自动调节臂杆端点局部图；
27.图9、三扎线圈连接器立体图；
28.图10、三扎线圈分离支架示意图；
29.图11a、三匝线圈软连接器正视图；
30.图11b、三匝线圈软连接器俯视图；
31.图11c、三匝线圈软连接器侧视图。
32.其中，2、金属导电管道，3、铜套，3-1、导线卡槽，3-2、定位孔，3-3、导电管道卡槽，4、限位卡座，4-1、限位平台，4-2、紧固孔，4-3、弧面，5、轮毂，5-1、限位卡槽，5-2、定位螺丝孔，5-3、圆柱孔，5-4、第一固定孔，5-5、第二固定孔，5-6、第三固定孔，5-7、第一限位孔，5-8、第二限位孔，5-9、第三限位孔，5-10、内弧面，5-11、绳槽，6、球座，6-1、圆柱，6-2、限位平台， 6-3、半球槽，6-4、限位环，7、万向滚珠，8、自动调节臂杆，8-1、第一贯穿孔，8-2、第二贯穿孔，8-3、第三贯穿孔，8-4、凹面，9、软连接导线，10、分离支架，10-1、曲面，10-2、通孔。
具体实施方式
33.一种大深度航空电磁探测线圈的软连接装置，包括金属导电管道、分离支架、铜套、自动调节臂杆、万向滚珠、球座、轮毂、限位卡座和软连接导线十个部分，其中铜套、自动调节臂杆、万向滚珠、球座、轮毂、限位卡座和软连接导构成连接器，所述的铜套上设有导线卡槽、定位孔；所述的限位卡座上设有限位平台、紧固孔和弧面；所述的轮毂上设有限位卡槽、定位螺丝孔、圆柱孔、第一固定孔、第固定孔、第三固定孔、第一限位孔、第二限位孔、第三限位孔、内弧面和绳槽；所述的球座上设有圆柱、限位平台、半球槽和限位环；所述的自动调节臂杆上设有第一贯穿孔、第二贯穿孔、第三贯穿孔和凹面；所述的分离支架上设有曲面和通孔；连接器通过组装将软连接导线进行固定，多根金属导电管道通过连接器进行连接固定组建成正多边形，组成的形状可以是十、十二、十四边形。
34.实施选用的是一种合金材质，
±
15度旋转角，最优匝数设置为三扎进行说明，但不对本实用新型构成限制，所用的材质可以选择其它类型的金属，旋转的角度可以扩大至
±
30度，扎数按照实际的需要进行选择。附图5以三扎线圈为例进行说明，图中有三个内弧面用于放置三个铜套，当线圈匝数变化时，内弧面的数量也应根据所用铜套的数量作出相应的变化。
35.具体连接方式：多根金属导电管道(如图1)组成正多边形构成探测线圈的整体结构，两两金属导电管道通过连接器进行连接。所述的连接器的连接关系包括压接、定位、限位、吊装四大部分。首先将万向滚珠嵌入球座中，再把球座嵌入轮毂中，自动调节臂杆两侧紧贴万向滚珠，再用绳索穿过轮毂上的第一固定孔和自动调节臂杆一侧上的第一贯穿孔进行固定，用绳索穿过第二固定孔和自动调节臂杆一侧上的第二贯穿孔进行固定，用绳索穿过第三固定孔和自动调节臂杆一侧上的第三贯穿孔进行固定，之后用绳索穿过连接器两侧轮毂上的第一限位孔、第二限位孔、第三限位孔进行限位，之后将铜套放入轮毂，再安装限位卡座，铜套、轮毂和限位卡座之间通过螺丝进行固定。
36.压接部分为：将金属管道和铜套一端填充高粘度物质，再用相应的仪器进行压接形成一体；铜套另一端与软连接导线之间同样采用嵌套填充高粘度物质，再用相应的压接仪器进行压接形成一体。
37.定位部分为：铜套上的定位孔与金属导电管道和限位卡座上的紧固孔使用螺丝进行定位固定。
38.限位部分为：自动调节臂杆上的第一贯穿孔、第二贯穿孔、第三贯穿孔和轮毂上的第一固定孔、第二固定孔、第三固定孔通过绳索进行限位，通过调节这部分的绳长可以控制旋转的角度；连接器上的第一限位孔、第二限位孔、第三限位孔通过绳索进行限位，这部分的长度可根据实际需要进行调节。
39.吊装部分为，轮毂上的绳槽用于装配绳子进行吊装。该连接方式的优点是：导电性能好，安装方便，连接处不易弯折，能自动调节角度使线圈稳定在一个水平面上，有利于减小线圈的震动。