Вертолетная система электромагнитной разведки
Изобретение относится к аэроэлектромагнитной разведке. Сущность: система содержит устройство генераторной петли, которое соединено с вертолетом и буксируется им. Устройство генераторной петли снабжено передатчиком для генерации первичного электромагнитного поля. С устройством генераторной петли соединена гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением, приспособленная для буксировки. Гондола снабжена приемником, предназначенным для приема первичного электромагнитного поля и вторичного результирующего электромагнитного поля, которое возникает в результате взаимодействия первичного поля с подземными проводящими объектами, над которыми перемещается вертолет. Гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением связана с вертолетом и приспособлена для буксировки этим вертолетом так, чтобы положение приемника по отношению к передатчику оставалось практически постоянным. Технический результат: устойчивая геометрическая конфигурация частей системы. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам аэроэлектромагнитной разведки (транспортируемым летательными аппаратами).
Уровень техники
Известны различные системы аэроэлектромагнитной разведки, которые обычно используются для обнаружения подземных месторождений минералов таких, как, например, сульфиды, которые могут содержать медь, цинк и никель в концентрациях, обеспечивающих достаточную рентабельность добычи. В патенте ZA 98/11489 описывается, например, система разведки, включающая летательный аппарат, приспособленный для буксирования вертолетом, и буксируемую гондолу с высоким аэродинамическим сопротивлением, которая соединена с летательным аппаратом и буксируется им под углом примерно 14°.
На летательном аппарате установлен передатчик (излучатель), содержащий генераторную (возбуждающую) петлю и необходимую электронную аппаратуру для излучения первичного электромагнитного поля для разведки территории, над которой пролетает вертолет. Приемник, содержащий трехкомпонентную приемную катушку и необходимую электронную аппаратуру, смонтирован в буксируемой гондоле и обеспечивает прием и запись поля, являющегося результатом взаимодействия первичного поля с подстилающей поверхностью. Результирующее поле представляет собой суммирование первичного поля передатчика с вторичным полем, излучаемым подземными образованиями (рудными телами). Из принятого сигнала результирующего поля может быть выделен сигнал, относящийся к вторичному полю, и его обработка позволяет сделать выводы в отношении природы подземных рудных тел.
Система, описанная в патенте ZA 98/11489, имеет преимущество в том, что приемник удален на достаточное расстояние от передатчика, в результате чего компонента первичного поля в результирующем поле существенно ослабляется. Хорошо известно, что для обеспечения достаточной точности измерения результирующего поля необходимо, чтобы положение приемника в буксируемой гондоле, имеющей высокое лобовое сопротивление, относительно передатчика в летательном аппарате менялось как можно меньше (в идеале оставалось постоянным). Однако, поскольку в вышеописанной системе летательный аппарат просто буксирует гондолу, содержащую приемник, то относительное положение может значительно изменяться, в особенности при изменениях скорости полета, которые оказывают наибольшее негативное влияние на точность такой системы. Например, если скорость полета уменьшается, то лобовое сопротивление буксируемой гондолы также уменьшается, и поэтому она будет буксироваться под углом, который будет больше, чем 14°. Это приведет к соответствующему изменению амплитуд первичного и вторичного полей на входе приемника, что негативно сказывается на точности получаемых данных.
Хотя небольшие изменения первичного поля могут быть эффективно скомпенсированы электронными средствами или путем соответствующей обработки сигнала, однако в случае больших изменений возникают проблемы, поскольку приемная катушка приемника и электронная аппаратура должны иметь идеальную линейную характеристику для сигналов с переменной амплитудой, чего на практике добиться трудно. Значительное изменение амплитуды вторичного поля от земной поверхности приводит к неправильной расшифровке данных, поскольку для определения характеристик хорошо проводящих объектов, находящихся под земной поверхностью, необходимо знать точное пространственное положение передатчика, приемника и земной поверхности. Это следует из законов физики, определяющих магнитные поля и электромагнитную индукцию. Кроме того, если падение воздушной скорости значительно, то гондола с приемником может снизиться настолько, что возникает опасность столкновения с земной поверхностью, над которой пролетает вертолет, особенно, если летательный аппарат буксируется на небольшой высоте.
Краткое изложение сущности изобретения
В изобретении предлагается система аэроэлектромагнитной разведки, содержащая:
устройство генераторной петли, прикрепленное к буксировочному летательному аппарату с возможностью буксировки этим аппаратом;
передающее средство, размещаемое в устройстве генераторной петли для генерации первичного электромагнитного поля;
гондолу с высоким аэродинамическим сопротивлением, прикрепленную к устройству генераторной петли и приспособленную для буксировки этим устройством;
приемное средство, размещенное в гондоле с высоким аэродинамическим сопротивлением и предназначенное для приема первичного электромагнитного поля и вторичного результирующего электромагнитного поля, которое возникает в результате взаимодействия первичного поля с подземными проводящими объектами, над которыми пролетает буксировочный летательный аппарат,
причем гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением также соединена с буксировочным летательным аппаратом и приспособлена для буксировки этим аппаратом так, чтобы положение приемного средства по отношению к передающему средству оставалось практически постоянным.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением снабжена тормозным парашютом для ее удерживания в основном на одной линии с устройством генераторной петли.
В типичном варианте устройство генераторной петли содержит:
центральную часть, с которой шарнирно соединен несущий узел для установки передающего средства;
звездообразную часть, содержащую группу спиц, отходящих радиально от центральной части; и
по меньшей мере одну рамку генераторной петли, охватывающую спицы.
Будет удобным прикрепить устройство генераторной петли к буксировочному летательному аппарату с помощью буксировочного узла, содержащего несколько буксировочных канатов, которые прикреплены к разнесенным точкам крепления на устройстве генераторной петли и которые сходятся в одном месте, соединяемом, в свою очередь, с буксировочным летательным аппаратом посредством дополнительного буксировочного каната.
В одном варианте осуществления изобретения при использовании системы устройство генераторной петли находится в одной горизонтальной плоскости с буксировочным канатом, проходящим между гондолой с высоким аэродинамическим сопротивлением и периферийной точкой устройства генераторной петли.
В другом варианте осуществления изобретения при использовании системы устройство генераторной петли находится в одной по существу вертикальной плоскости с буксировочным узлом, соединяющим устройство генераторной петли с гондолой с высоким аэродинамическим сопротивлением.
Гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением предпочтительно содержит:
корпус, в котором размещается приемное средство;
жесткий наконечник, отходящий от корпуса, для приема буксировочного каната, соединяющего гондолу с высоким аэродинамическим сопротивлением с устройством генераторной петли; и
узел вилки, отходящей от корпуса, для приема буксировочного каната, соединяющего гондолу с высоким аэродинамическим сопротивлением с буксировочным летательным аппаратом.
Будет удобным, если к гондоле будет прикреплен тормозной парашют с высоким аэродинамическим сопротивлением - либо к ее корпусу, в котором размещается приемное средство, либо к узлу вилки.
Предпочтительно, если гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением будет дополнительно снабжена крылом.
В типичном варианте в качестве буксировочного летательного аппарата используется вертолет.
Краткое описание чертежей
В нижеприведенном описании раскрываются варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид в перспективе системы аэроэлектромагнитной разведки в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
на фиг.2 - вид в перспективе системы аэроэлектромагнитной разведки в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
на фиг.3 - вид в плане предлагаемого в изобретении устройства генераторной петли;
на фиг.4 - вид сбоку предлагаемого в изобретении устройства генераторной петли;
на фиг.5 - вид спереди передатчика, установленного на опорной стойке устройства генераторной петли;
на фиг.6 - вид в плане передатчика, представленного на фиг.5;
на фиг.7 - вид сбоку передатчика, представленного на фиг.5 и 6; и
на фиг.8 - более подробный вид сбоку гондолы с высоким аэродинамическим сопротивлением для предлагаемой в изобретении системы разведки.
Варианты осуществления изобретения
На фиг.1 представлен общий вид системы 10 аэроэлектромагнитной разведки, которая содержит устройство 12 генераторной петли, которое соединено с вертолетом 14 и буксируется им. Устройство генераторной петли 12 соединено с вертолетом с помощью буксировочного узла 16, содержащего три буксировочных каната (троса), которые присоединены к точкам крепления, разнесенным на устройстве 12 генераторной петли. Три каната объединяются в точке 18, которая в свою очередь соединяется с буксировочным летательным аппаратом 14 с помощью дополнительного буксировочного каната 20.
Устройство генераторной петли 12 включает передатчик 22, который подвешен по вертикали ниже центральной точки устройства 12, и рамку 24 генераторной петли, которая на фиг.1 находится в горизонтальной плоскости.
К устройству 12 генераторной петли в точке 27 крепления присоединена гондола 26 с высоким аэродинамическим сопротивлением (гондола приемника) с помощью буксировочного каната 28, и, кроме того, она присоединена к буксировочному летательному аппарату 14 с помощью буксировочного каната 30 через узел вилки 34. Узел вилки 34 предназначен для уменьшения перемещений указанной гондолы 26 по углам крена, тангажа и вращения.
Расстояние между вертолетом 14 и узлом вилки 34 равно примерно 65 м. Длина буксировочного каната 20 обычно равна примерно 40 м, а расстояние между центром рамки 24 генераторной петли и приемными катушками равно примерно 30 м. Однако это расстояние может варьироваться в пределах от 20 м до 60 м в зависимости от типа проводимой разведки. В этом случае длина буксировочного каната 30 будет меньше или больше, чем 65 м, причем длина выбирается таким образом, чтобы стабилизировать, насколько это возможно, положение передатчика и приемника друг относительно друга при изменении скорости вертолета 14 в диапазоне скоростей, на которых проводится разведка.
Гондола 26 с высоким аэродинамическим сопротивлением оснащена тормозным элементом (парашютом) 36 для удерживания катушек приемника и передатчика во время полета на постоянном расстоянии друг от друга, насколько это возможно, и для обеспечения хорошей устойчивости указанной гондолы 26 по углам рыскания, тангажа и вращения.
Как было указано выше, устройство 12 генераторной петли снабжено передатчиком 22, а также вспомогательной силовой установкой (ВСУ) для излучения первичного электромагнитного поля.
Гондола 26 с высоким аэродинамическим сопротивлением снабжена трехкомпонентной приемной катушкой 38, показанной лишь схематично, для приема первичного поля, создаваемого катушкой 24, и наведенного вторичного поля, создаваемого подземными хорошо проводящими объектами, над которыми проходит буксировочный летательный аппарат 14.
На фиг.2 представлен другой вариант 40 осуществления изобретения, в котором устройство 12 генераторной петли находится практически в вертикальной плоскости, в отличие от горизонтальной плоскости, показанной на фиг.1. Устройство 12 генераторной петли поворачивается после взлета буксировочного летательного аппарата 14 с помощью электромеханических средств на угол 90° по отношению к земной поверхности. Устройство 12 генераторной петли соединено с гондолой 26 с помощью буксировочного узла 42. Буксировочный узел 42 содержит шесть буксировочных канатов, которые присоединены к точкам крепления на устройстве 12 генераторной петли и объединяются в точке 44, в которой буксировочный узел 42 соединяется с гондолой 26 с помощью буксировочного каната 46.
На фиг.3 и 4 можно видеть, что в состав устройства 12 генераторной петли больших размеров входит звездообразная часть 48, содержащая радиальные элементы каркаса или спицы 50А - 50F, обычно изготовленные из фибергласа или из композиционного материала на основе углеродного волокна. Рамка 24 генераторной петли охватывает элементы или спицы 50А-50F.
Кроме того, имеется усиливающий трос 52, состоящий из шести отрезков, электрически изолированных друг от друга, которые проходят между элементами или спицами 50А-50F для укрепления устройства 12.
Две траверсы 54 и 56, которые обычно изготавливаются из фибергласа или из материала Kevlar™, расположены друг напротив друга и прикреплены к спицам 50А и 50F, и 50С и 50D соответственно. На этих траверсах 54 и 56, а также на центральной части располагаются три точки 58, 59 и 60 крепления трех буксировочных канатов буксировочного узла 16 в варианте осуществления изобретения, схема которого представлена на фиг.1. В варианте, представленном на фиг.2, в котором устройство 12 генераторной петли расположено по существу вертикально, точки крепления для буксировочного узла 16 обозначены на фиг.3 позициями 62, 59 и 64.
Спицы 50А-50F отходят от центральной опорной стойки 66, обычно представляющей собой трубку, также изготовленную из фибергласа или из композиционного материала на основе углеродного волокна. Стойка 66 предназначена для придания жесткости устройству 12 генераторной петли с помощью двенадцати элементов связи 68А, 68В, 68С, 68D, 68Е, 68F, 68G и 68Н, а также еще четырех элементов (не показаны), отходящих от стойки 66 к точкам спиц 50А и 50F, лежащим примерно на середине их длины.
С нижней частью центральной опорной стойки 66 шарнирно соединены опоры 70 и 72, обычно представляющие собой трубки, изготовленные из композиционного материала на основе фибергласа. Опоры 70 и 72 вместе с третьей опорой (не показана) образуют треножник, обеспечивающий смягчение ударов при посадке и удерживающий устройство 12 генераторной петли примерно в горизонтальном положении, когда устройство находится на земле.
На фиг.5, 6 и 7 показан несущий узел 74, шарнирно соединенный с центральной опорной стойкой 66 посредством устанавливаемого в ней шарнирного пальца 76. Несущий узел 74 содержит платформу 76, которая подвешена на шарнирном пальце 76 с помощью двух держателей 78А и 78В, которые охватывают стойку 66 с обеих сторон. Платформа 76 предназначена для размещения передатчика 22, генератора 80, подающего энергию, необходимую для работы передатчика 22, и других электронных компонентов, а также двигателя 82 внутреннего сгорания мощностью 15 кВт для привода генератора 80 и соответствующего бака 84 с топливом для этого двигателя 82.
На фиг.5 показана точка 59 крепления, в которой центральные канаты 16В буксировочного узла 16 прикрепляются к центральной опорной стойке 66. Точка крепления содержит шарнирный палец 86, который соединен со стойкой 66 и к которому крепятся центральные канаты 16В. Разнесенные буксировочные канаты 16В расположены по обеим сторонам центральной опорной стойки 66 таким образом, что они соединяются в точке, которая выше примерно на 1 м элемента связи 68D, в результате чего центральные буксировочные канаты могут свободно поворачиваться, не задевая элемент связи 68D, по мере того как весь буксировочный узел 16 поворачивается в процессе полета, и воздушная скорость изменяется в процессе разведки. В этой рабочей конфигурации внешние буксировочные канаты буксировочного узла 16 обеспечивают дополнительную устойчивость устройства 12 генераторной петли по углу вращения.
Стабилизация устройства 12 генераторной петли по углу тангажа, когда оно находится в полете в горизонтальном положении, как показано на фиг.1, обеспечивается натяжением буксировочного каната 28 в точке 27 крепления. Дополнительная стабилизация по углам тангажа и вращения обеспечивается весом передатчика 22, который зафиксирован в положении, находящемся примерно на 2 м ниже буксировочной точки 59. В процессе полета гондола 26 приемника будет выравниваться с плоскостью устройства 12 генераторной петли. В такой конфигурации устойчивость по углу рыскания также обеспечивается натяжением буксировочного каната 28 в точке 27 крепления.
Как можно видеть на фиг.5, 6 и 7, передатчик 22 может поворачиваться из первого положения, в котором он находится возле опорной стойки 66, как показано на фиг.1 и 5 и сплошной линией на фиг.7, во второе положение, в котором он практически перпендикулярен опорной стойке 66, как показано на фиг.7 пунктирными линиями 86. Таким образом, для варианта, представленного на фиг.2, устройство 12 генераторной петли может быть переведено из положения в горизонтальной плоскости при нахождении на земле в вертикальное положение в полете. Такая конфигурация является оптимальной для обнаружения круто падающих хорошо проводящих объектов (рудных тел) под земной поверхностью, в то время как конфигурация с горизонтальной генераторной петлей является оптимальной для обнаружения горизонтальных объектов и для воздушного электромагнитного сканирования.
Из рассмотрения фиг.2, 4 и 7 ясно, что когда передатчик 22, который весит примерно 50 кг при весе устройства генераторной петли примерно 100 кг, поворачивается после взлета в положение 86, показанное на фиг.7, то это действие заставляет устройство 12 генераторной петли поворачиваться в вертикальное положение.
Как показано на фиг.4, буксировочный узел 16 присоединяется в центральной точке 59 примерно в центре тяжести устройства 12 генераторной петли. Когда устройство 12 генераторной петли поднимается в воздух, то оно остается практически в горизонтальном положении, если сравнительно тяжелый передатчик остается во взлетном положении, то есть примерно на 2 м ниже центра узла буксировочной точки 59 по вертикали.
Если теперь медленно повернуть передатчик 22 с помощью электромеханических средств (не показаны) на угол примерно 94° так, чтобы его центр тяжести совместился с плоскостью композитных трубок 50А-50F, составляющих каркас генераторной петли, это заставит устройство 12 генераторной петли повернуться в вертикальное положение. Это происходит под действием силы тяжести передатчика, который теперь располагается примерно на 1,7 м ниже по вертикали точки 59 крепления и центра тяжести устройства 12 генераторной петли. Несущий узел 74 устроен таким образом, что он может поворачиваться внутрь сектора между парой соседних спиц 50А-50F и не прижимается ни к одной из спиц так, что он может быть повернут на требуемый угол 94°, чтобы оказаться в плоскости, в которой располагаются спицы.
Если теперь вертолет будет двигаться в направлении вперед, то гондола 26 с высоким аэродинамическим сопротивлением займет ее положение непосредственно за устройством генераторной петли, и по мере увеличения скорости движения в переднем направлении она туго натянет канат 46 и буксировочный узел 42. Это обеспечивает поддержание практически постоянного расстояния между катушками передатчика и приемника и неизменность их взаимного положения во всем диапазоне рабочих скоростей.
После завершения рабочего полета система приводится в посадочное положение после снижения до нуля скорости в переднем направлении и затем после медленного поворота передатчика 22 назад на угол 94° для перевода в его исходное взлетное положение, как показано на фиг.5. Устройство 12 генераторной петли при этом повернется снова в горизонтальное положение для обеспечения посадки.
На фиг.8 показано, что буксировочный канат 28 соединяется в точке 92 с длинной трубкой 98, а буксировочный канат 30 соединяется в точке 94 с узлом вилки 34. Узел вилки 34 соединяется с гондолой 26 с помощью узла подшипников 96. Гондола 26 снабжена крылом 105, передняя кромка которого соединяется с вилкой 34 в точках 107, а задняя кромка крыла соединяется с опорными стойками 106. В полете на гондолу 26 действуют следующие силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, подъемная сила крыла 105, которая направлена в основном вверх, аэродинамическая сила и сила тяжести, действующие на вилку 34, сила лобового сопротивления тормозного парашюта 36, направленная по горизонтали назад, сила натяжения буксировочного каната 28, направленная по горизонтали вперед, и сила натяжения буксировочного каната 30, действующая под углом.
Вертикальная компонента наклонной силы натяжения буксировочного каната 30 вместе с вертикальной компонентой подъемной силы крыла 105 и вилки 34 точно уравновешивают вес гондолы 26. Из фиг.8 понятно, что чем длиннее будет трубка 98, тем лучше будет устойчивость гондолы 26 в полете по углам рыскания и тангажа. Аналогично более длинная вилка 34 будет улучшать устойчивость гондолы 26 по углу вращения.
Дополнительная устойчивость по углам рыскания и тангажа обеспечивается тормозным парашютом 36 и длинной трубкой 98. Назначением длинной трубки 98, кроме смещения нейтральной точки гондолы как можно дальше назад, является балансировка гондолы 26 таким образом, чтобы ее центр тяжести находился в точке 101, через которую проходят оси подшипников 96 вилки и которая является центром приемных катушек 38. Такое устройство обеспечивает оптимальную устойчивость в полете гондолы и приемных катушек по углам рыскания, тангажа и вращения.
Тормозной парашют 36 создает горизонтальную силу, направленную назад, которая действует в точке 102 и обеспечивает стабилизацию по углам рыскания и тангажа. Использование длинной узкой трубки 98 совсем немного смещает вперед нейтральную точку гондолы по сравнению с тем смещением, которое бы имело место при использовании только обтекаемой оболочки гондолы без балансировочной трубки. Для обтекаемого тела вращения, которым является оболочка гондолы, нейтральная точка обычно имеет значительное смещение вперед по отношению к центру 101 тяжести тела, что приводит к возникновению силы, дестабилизирующей гондолу 26 в полете. Чем дальше назад смещается нейтральная точка по отношению к центру тяжести и к оси подшипников 96 гондолы 26, тем лучше будет устойчивость гондолы по углам рыскания и тангажа.
Приемные катушки 38 размещаются в центре 101 тяжести гондолы, что позволяет уменьшить их вращение в поле Земли в полете в условиях турбулентности и соответственно снизить уровень шумов.
Тормозной парашют 36 изготавливается из сетчатой ткани с большими ячейками (порами), что позволяет уменьшить турбулентность, создаваемую парашютом при его буксировке. Пористая сетка создает очень небольшие турбулентные вихри за парашютом вместо одного большого вихря, который создается обычным большим непористым тормозным средством. В результате на заднюю часть гондолы действует сила, создаваемая в основном нетурбулентным потоком. Необходимо понимать, что могут применяться и другие тормозные средства, в которых используются структуры из пористой сетки или струнные структуры, для обеспечения силы сопротивления, которая была бы как можно более постоянной и однородной. Это вместе с эластичными стропами 104 тормозного парашюта уменьшает механическую вибрацию, которая передается от парашюта 36 на гондолу 26. Эта вибрация в конечном счете передается, хотя и с существенно уменьшенной амплитудой, на приемные катушки через систему их подвески, что приводит к увеличению системных шумов. Шум возникает в результате угловых перемещений (вибраций) приемных катушек в магнитном поле Земли, которое гораздо сильнее измеряемых электромагнитных полей.
Следует понимать, что тормозной парашют может быть прикреплен непосредственно к узлу подшипников 96 вилки с помощью другой обращенной назад вилки или с помощью двух канатов, отходящих назад от узла подшипников 96 к точке соединения эластичных строп 104 тормозного парашюта. В этом случае аэродинамические силы, действующие на тормозной парашют 36, будут передаваться непосредственно на узел подшипников 96 вилки. Такой вариант точки прикрепления тормозного парашюта приводит к тому, что угол тангажа гондолы 26 с высоким аэродинамическим сопротивлением вместе с находящимися в ней приемными катушками 38 всегда будет соответствовать углу тангажа генераторной петли при изменении воздушной скорости в достаточно широком диапазоне. В первом варианте расположения точки прикрепления тормозного парашюта на задней части оболочки гондолы при увеличении или уменьшении воздушной скорости направление воздушного потока, обтекающего парашют, будет несколько отличаться в связи с изменением угла установки указанной гондолы и генераторной петли. Это будет происходить потому, что в этом случае тормозной парашют прикреплен на некотором расстоянии от оси вращения подшипникового узла вилки и поэтому при увеличении или уменьшении воздушной скорости на гондолу будет действовать момент тангажа, в результате чего установка гондолы по углу тангажа будет несколько отличаться от установки по углу тангажа генераторной петли. Это будет приводить к изменению связи между генераторной петлей и приемной катушкой, что является потенциальным источником шумов в системе.
Таким образом, сочетание всех этих конструктивных особенностей гондолы 26 приводит к уменьшению ее перемещений по углам рыскания, тангажа и вращения во время полета. Это приводит к уменьшению вращения приемных катушек в магнитном поле Земли и поддерживает взаимное положение катушек передатчика и приемника практически неизменным. Эти особенности обеспечивают уменьшение шумов системы, и в результате существенно улучшается качество расшифровки полученных данных разведки.
Назначением крыла 105 является повышение подъемной силы гондолы 26 приемника. Оно дает возможность уменьшения размера тормозного парашюта и/или возможность работы предлагаемой в изобретении вертолетной системы электромагнитной разведки на пониженных воздушных скоростях. Это объясняется тем, что в этом случае требуется меньшая сила торможения на малых воздушных скоростях для поддержания натяжения буксировочных канатов 28 и 30 и соответственно для поддержания взаимного положения передатчика и приемника практически неизменным. При уменьшении воздушной скорости лобовое сопротивление устройства 12 генераторной петли и тормозного парашюта 36 будет уменьшаться. Это приводит к вращению буксировочных канатов 20, 28 и 30 в направлении против часовой стрелки, если смотреть на чертеж, в результате чего увеличивается угол атаки крыла 105. Подъемная сила, действующая на гондолу приемника, увеличивается на этих пониженных воздушных скоростях по сравнению с ситуацией, когда указанного вращения не происходит.
Поэтому крыло 105 дает возможность системе работать на меньших воздушных скоростях, поддерживая в то же время постоянство геометрии расположения передатчика относительно приемника. Если же воздушная скорость существенно превышает номинальную скорость разведки, угол атаки крыла 105 будет уменьшаться и даже может стать немного отрицательным. В результате подъемная сила крыла 105 уменьшается до нуля или даже может стать немного отрицательной. Однако это уменьшение подъемной силы лишь немного влияет на взаимное положение передатчика и приемника при условии, что увеличившееся лобовое сопротивление тормозного парашюта 36 и буксировочного каната 30 на более высоких воздушных скоростях является достаточным для поддержания натяжения буксировочных канатов 28 и 30.
На фиг.8 показано, что крыло 105 является сплошным, однако очевидно, что для снижения веса оно может быть складывающимся надувным элементом подобно крылу параплана или сверхлегкого летательного аппарата. В этом случае опорные стойки 106 задних кромок могут быть изготовлены из тонких канатов, а не из жестких элементов, как показано на фиг.8. Также следует понимать, что крыло может быть размещено и в других местах фюзеляжа приемной гондолы. Например, оно может быть установлено на подшипниковом узле вилки и отходить в сторону от вилки. В другом варианте крыло может быть размещено на фюзеляже гондолы приемника сразу за подшипниковым узлом вилки или непосредственно над ним. Крыло, аналогичное описанному в настоящей заявке, используется на гондоле приемника с высоким аэродинамическим сопротивлением, описанной в патенте СА 941446, выданном Viano Ronka.
Главное достоинство предлагаемой в настоящем изобретении системы заключается в том, что фиксированная геометрия трех частей дает возможность стабилизировать положение передающих катушек на устройстве передатчика относительно приемных катушек в гондоле с высоким аэродинамическим сопротивлением в рабочем диапазоне воздушных скоростей системы аэроэлектромагнитной разведки. В частности, гондола 26 устроена и размещена в системе таким образом, чтобы в основном обеспечивалось ее выравнивание с устройством 12 генераторной петли. В результате облегчается точная количественная интерпретация полученных электромагнитных данных разведки.
Кроме того, тормозной парашют 36 также важен для системы, поскольку он обеспечивает стабилизацию гондолы 26, в результате чего существенно уменьшается вращение приемных катушек 38 в магнитном поле Земли, которое является основным источником помех и шумов в системе.
Другое достоинство, которое связано с двумя предыдущими, заключается в том, что буксировочный канат 30 не позволяет гондоле 26 приемника опускаться слишком низко при значительном уменьшении воздушной скорости, что не устранено в системе, описанной в патенте ZA 98/11489. Таким образом, если тормозной парашют имеет достаточно большие размеры так, что его лобовое сопротивление для значительно уменьшенных воздушных скоростей превышает горизонтальную составляющую силы буксирования, которая направлена вперед и обеспечивается буксировочными канатами 30 и 28, то будет обеспечиваться хорошая устойчивость геометрии трех частей системы (передатчик, приемник и вертолет). И, наконец, крыло 105 создает дополнительную подъемную силу на пониженных воздушных скоростях, которые используются, например, при разведке территории с большими холмами. В результате обеспечивается возможность поддержания устойчивой геометрии системы на этих пониженных воздушных скоростях. В результате существенно снижается вероятность того, что гондола приемника столкнется с земной поверхностью при выполнении разведки на обычной высоте полета порядка 40 м над земной поверхностью, на которой имеются холмы.
Таким образом, ясно, что основным отличием настоящего изобретения по сравнению с изобретением, описанным в патенте ZA 98/11489, является наличие дополнительного буксировочного каната 30, который обеспечивает следующие улучшения системы. Во-первых, он обеспечивает высокую устойчивость геометрической конфигурации частей системы, прежде всего взаимного положения передающей и приемной катушек, но также и их положения относительно буксирующего вертолета. Это является результатом соединения указанных трех частей системы с помощью трех практически прямолинейных буксировочных канатов и действия на них аэродинамических сил и сил тяжести таким образом, что геометрическая конфигурация частей системы поддерживается практически неизменной. На большое устройство генераторной петли действуют следующие силы: сила тяжести, направленная вниз и имеющая достаточно высокую величину, тянущая сила буксировочного каната, направленная вперед и вверх, и сила лобового сопротивления, направленная по горизонтали назад и имеющая значительно меньшую величину. На буксируемую гондолу приемника действуют следующие силы: сила лобового сопротивления, направленная по горизонтали назад и имеющая значительную величину, тянущая сила буксировочного каната, направленная по горизонтали вперед вдоль буксировочного каната и имеющая значительно меньшую величину, сила, направленная вперед и вверх по направлению к вертолету и имеющая достаточно большую величину, сила небольшой величины, действующая на крыло в основном вверх, и сила тяжести гондолы, действующая вертикально вниз и имеющая значительно большую величину. На вертолет действуют следующие силы: сила тяжести, в основном генераторной петли и ее устройства, но также и гондолы приемника, направленная вниз и имеющая большую величину, и сила лобового сопротивления генераторной петли и гондолы приемника, направленная горизонтально назад и имеющая относительно небольшую величину. Анализ указанных сил показывает, что они действуют в достаточно широком диапазоне рабочих воздушных скоростей таким образом, что относительное положение приемника, передатчика и вертолета поддерживается практически постоянным. Эта устойчивая геометрическая конфигурация является безусловным достоинством для разведки месторождений минеральных ископаемых, поскольку взаимное положение передатчика, приемника и земной поверхности должно быть известно как можно более точно для оптимизации процесса разведки.
1. Система аэроэлектромагнитной разведки, содержащая
устройство генераторной петли, прикрепленное к буксировочному летательному аппарату и приспособленное для буксировки этим аппаратом,
передающее средство, размещаемое в устройстве генераторной петли для генерации первичного электромагнитного поля,
приемное средство, предназначенное для приема первичного электромагнитного поля и вторичного результирующего электромагнитного поля, которое возникает в результате взаимодействия первичного поля с подземными проводящими объектами, над которыми перемещается буксировочный летательный аппарат, и
гондолу с высоким аэродинамическим сопротивлением, прикрепленную к устройству генераторной петли и буксировочному летательному аппарату с возможностью буксировки ими и содержащую корпус для размещения приемного средства, жесткий наконечник, отходящий от корпуса и обеспечивающий присоединение гондолы к устройству генераторной петли, и узел вилки, отходящей от корпуса и обеспечивающей присоединение гондолы к буксировочному летательному аппарату,
при этом обеспечивается поддержание по существу постоянного пространственного и углового расположения приемного средства по отношению к передающему средству в диапазоне воздушных скоростей проведения электромагнитной разведки.
2. Система аэроэлектромагнитной разведки по п.1, в которой гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением оснащена тормозным парашютом для ее удерживания в основном на одной линии с устройством генераторной петли.
3. Система аэроэлектромагнитной разведки по п.2, в которой тормозной парашют имеет высокое лобовое сопротивление и присоединяется либо к корпусу, в котором размещается приемное средство, либо к узлу вилки.
4. Система аэроэлектромагнитной разведки по любому из предыдущих пунктов, в которой гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением дополнительно снабжена крылом.
5. Система аэроэлектромагнитной разведки по п.1, в которой устройство генераторной петли содержит
центральную часть, с которой шарнирно соединен несущий узел для установки передающего средства,
звездообразную часть, содержащую группу спиц, отходящих радиально от центральной части, и
по меньшей мере одну рамку генераторной петли, охватывающую спицы.
6. Система аэроэлектромагнитной разведки по п.1, в которой устройство генераторной петли прикреплено к буксировочному летательному аппарату посредством буксировочного узла, содержащего несколько буксировочных канатов, прикрепленных к разнесенным точкам крепления на устройстве генераторной петли и объединенных в одном месте, соединяемом, в свою очередь, с буксировочным летательным аппаратом посредством дополнительного буксировочного каната.
7. Система аэроэлектромагнитной разведки по п.1, при использовании которой устройство генераторной петли находится в одной горизонтальной плоскости с буксировочным канатом, проходящим между гондолой с высоким аэродинамическим сопротивлением и периферийной точкой устройства генераторной петли.
8. Система аэроэлектромагнитной разведки по п.1, при использовании которой устройство генераторной петли находится в одной по существу вертикальной плоскости с буксировочным узлом, соединяющим устройство генераторной петли с гондолой с высоким аэродинамическим сопротивлением.
9. Система аэроэлектромагнитной разведки по п.1, в которой в качестве буксировочного летательного аппарата используется вертолет.
