[实用新型]一种航空电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置

说明书

本实用新型针对飞行平台载重量有限的情况，提出了一种航空电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置，包括金属导电直管和固定处两大部分，其中固定处包括筒套、连接拐臂、限位保护套、旋转轴腕和软连接导线。导电直管通过固定处组成正多边形，构成发射线圈的整体结构。整体连接关系采用筒套嵌套软连接线连接，软连接线与金属导电直管之间采用限位保护套、旋转轴腕和连接拐臂进行固定。固定处包括两部分，一部分为电直管与筒套连接，另一部分为连接拐臂、旋转轴腕与限位保护套。本实用新型具有重量轻、易弯折、无托架支撑的特点，极大地减轻了电磁发射线圈的重量，在飞行平台额定载荷下，实现电磁发射线圈输出磁矩的最大化。

技术领域

本实用新型涉及航空电磁勘探技术领域，尤其涉及一种无托架、易弯折、高硬度的航空电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置。

背景技术

当前，随着我国经济的快速发展，人们对于矿产资源的需要不断增加。国内地形条件相对优良的地区，矿产资源的勘探已经基本完成。然而，我国2/3国土为山地、沙漠、水域等，地面物探方法难以实施。航空物探具有快速、经济、无需地面人员的特点，是矿产、水资源快速探测最有效的手段。为了解决此问题，对于地质条件恶劣区域的矿产资源勘探，人们逐渐的将目光转向航空电磁勘探法 (AEM)。

AEM又分为频率域航空电磁法(AFEM)和时间域航空电磁法(ATEM)。 ATEM的实现通过飞行平台搭载产生瞬变电磁场的航空电磁发射装置，离地面一定高度进行飞行作业。航空电磁发射装置通过电磁线圈向空中及地下发射半正弦磁场(又称一次磁场)，当深层地下存在良导体时，激发其产生感应电流，感应电流将会产生感应磁场(又称二次磁场)。在半正弦电流产生期间，接收装置接收来自空中一次磁场及地下良导体产生的二次磁场，由于二次磁场表征地下良导体的特性参数及其分布情况。所以，通过分析接收装置接收的磁场数据，可以得到地下良导体的特性参数(介电常数、电导率和磁导率等)及其状态特性分布情况。

为了满足矿产资源勘探深度的不断增加，需要不断加大航空电磁发射线圈的发射磁矩。然而，受限于飞行平台的载重量，电磁线圈的重量不能无限增大。所以，在确保发射电流不变的前提下，减小电磁线圈的重量不但可以提高电磁线圈所围成的面积，增大发射磁矩；而且使飞行平台的输出功率得到充分利用，提高了电磁发射装置的效率。目前，国外都采用铜材做电磁线圈，导致线圈本身发软、硬度较差、必须配有托架对线圈自身进行支撑。由于铜材本身具有密度大、质量重的特点，再加上托架重量，极大地加重了整个电磁发射装置的重量，降低了整个电磁勘探系统的效率。原因是：过重的电磁线圈使飞行平台的载重量已经接近了额定值，而电磁发射装置所消耗的功率却远小于飞行平台所能提供的额定功率，飞行平台的输出功率没有得到充分利用。因此，研发重量轻、机电一体结构的发射线圈是航空电磁勘探领域提高发射磁矩和能量效率的一个关键技术问题。

实用新型内容

针对国外航空电磁线圈装置的弊端，本实用新型提出了一种适用于电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置，具有无托架、易弯折、轻材质、高硬度的特点。该装置的电磁线圈不仅自身起到传导电流的作用，而且具有支撑自身的作用，在相同的评价指标下，极大地减轻了电磁线圈的重量，实现了电磁线圈的机电一体化结构。为了解决电磁线圈在起升、降落和运行过程中的受力不平衡问题，提出在金属导电管之间采用软连接部件，并给出了金属导电管之间的最佳连接方式。对比国外采用的传统铜导电材质另加托架支撑的方案，在同等的性能指标下，电磁线圈的重量得到明显减轻，发射磁矩和电磁发射装备的效率得到提高。

电磁线圈的最优方案应该为圆环形，但是高硬度的金属导电材质其加工成圆环形的难度过大，所以本实用新型采用正多边形替代圆环形的方案，如电磁线圈简易图1所示。

有益效果

与现有的国外技术相比，本实用新型的创新点包含以下5点：