用於飛機的包括姿態校正裝置的機載平臺和相關聯的拖曳掛接組件的製作方法

2023-04-30 23:13:26 2

技術領域

本發明涉及一種機載平臺，或者更廣泛地，涉及用於飛機的被拖曳設備，該設備由飛機通過拖曳線纜拉動。

本發明更具體地涉及包括測量元件支承結構的被拖曳設備，用於在勘探自然資源或甚至識別地下空洞的領域採集有價值的信息。

背景技術：

地球物理測繪領域目前迅速擴大以便獲得對地下環境、特別是水文的演變的更好了解。在沙漠地區找水是尤其日益增長的關注問題。這樣的發現例如包括巖溶網絡的檢測或識別。

這對於尋找位於中等深度、即在小於300米的深度處的礦產資源或者甚至識別石油或天然氣礦層同樣正確。

其它要求最近變成測繪領域的研究主題。這些要求涉及例如檢測地下空洞以用於儲存資源或甚至廢棄物。

為了提供地球物理測繪數據，一種技術——根據一高度簡化的原理——是測量底土的電阻率的垂直和水平的變化。為此目的，使用空中發射天線例如環或線圈來朝向待研究的地面、更具體地底土發射電脈衝。因此，創建了主磁場。主磁場的突然中斷產生了強度隨存在於底土的地層的電導率增加而增大的渦流。進而，這些感應電流產生二次磁場。這個場由接收天線、諸如線圈或環進行測量，然後被分析以確定該地層的電阻率。

為了現場輸送這樣的測量元件，某些建造商或運營商已經為飛機配備了環繞飛機的電磁天線。這種天線包括發射和/或接收電磁波的一個或多個環。天線構造成將電導體從飛機的前部——通過使導體維持在與駕駛艙成一距離的延伸裝置，從而延長了天線的周長——延伸到機翼的尖端和到機身的後部。因此，天線有必要具有菱形/斜方形外觀，其對角線由機翼和飛機的機身限定。因此，有必要使用具有大翼展的飛機以便承載足夠大的天線來採集地形信息，例如龐巴迪Dash-7型的四引擎飛機。因為天線的姿態大致是承載該天線的飛機的姿態，必要的是——除非使用複雜的計算以考慮天線相對於地面的迎角——採集數據時保持飛機完全水平。為了維持這種大致水平的姿態，飛機需要以相對高的速度行進。低於該速度，飛機有陡峭的迎角，即如同在著陸狀態的「抬頭」飛行。現在，高的速度對所取得的測量數據的質量有不利的影響。此外，形成環繞飛機的天線的一個或多個電導體在飛行過程中變形，拍動或甚至產生移動和/或振動使飛機的飛行不良或甚至危險，到被迫進行計劃外或緊急著陸的程度。此外，必須依靠大型飛機導致高的運行和維護成本，該成本也通過環繞飛機的天線的複雜性和冗長的裝配過程而惡化。

在試圖克服這些缺點時，大致圓形、或至少分段圓形的天線已被設計成直升機承載，並且因此由直升機現場運送。這種天線的最終表面積可以比環繞飛機的天線的最終表面積明顯更大，因為天線的尺寸不再直接依賴於飛機的尺寸。因此，能夠構造一個或多個同心且共面的天線，其與長度大致相同的多個拉條的遠端配合，其近端連結在一起並連接到直升機的絞車，然後承載這樣構成的結構。一個或多個電纜將天線連接到飛機的機載計算機。因為天線的周長更大，一個地點的掃描因而被優化，需要比由天線環繞的飛機更少的次數。此外，該測量數據可以在低速下採集。然而，這樣的解決方案確實引起若干缺點，對所採集的測量數據進行處理的質量產生不利的影響，並且使運行和維護成本居高。具體地，安裝這樣的結構仍然是一個複雜的過程，需要一個龐大的組裝區。與飛機相比，直升機還具有較低的範圍，同時具有高的燃料消耗。掃描大型地點因此仍然是艱苦和不完善的過程。此外，一個主要的缺點在於這樣的事實，該「具有拉條(多個)的天線(多個)」結構趨於擺動，其重複發生且不可預測的振蕩導致測量設備的姿態波動。在試圖校正或減少所採集的測量數據的處理中的必然擺動現象時，多個傳感器通常沿承載結構的圓周定位。然而，儘管增加了處理的複雜性，處理所採集的測量數據所得出的數據或地圖可能被證明是不可靠的和不可用的。

此外，被反射並由形式為盤旋飛機或直升機的飛機承載的接收天線拾取的電磁波被再次反射離開拉條或離開機身、離開機翼結構或轉動葉片——取決於所使用的飛機。這些後續的反射對所採集的測量數據的相關性具有強烈的負面影響。

目前並不存在有效和經濟的解決方案，其允許以穩定和確定的姿態空中運送大圍天線、即表面積大於幾百甚至幾千平方米的天線。

本發明糾正了已知解決方案中存在的大部分缺點。

技術實現要素：

受到由小飛機——輕型且經濟，尤其是與被電磁環圍繞的飛機相比——拖曳廣告橫幅的技術的啟發，本發明涉及一種被拖曳結構，其包括飛機、拖曳線纜和被拖曳設備，所述飛機通過所述拖曳線纜拉動所述設備。

完全掌握在輕型飛機起飛後連接廣告橫幅的技術。然而，廣告橫幅的通常幾十平方米的尺寸比用於採集地球物理數據的天線的支承結構的尺寸小很多。此外，廣告橫幅在大致豎直的平面被拖曳，可能在飛行過程中發生波動。到目前為止，這種技術教導從未考慮過在空中測量採集的領域使用。這一教導實際上不被認可，或者甚至被認為是不適合且不能用於拖曳大型天線，而且該天線要在測量活動過程中維持穩定的、特別是水平的姿態。本發明使得可以通過提供一種拖曳連接裝置來克服這些偏見，該拖曳連接裝置具有自動姿態校正結構並具有特定且配合特別好的公空中連接件和母空中連接件。被拖曳的測量元件和飛機之間的電連接也可以通過空中連接件來實現。

在由本發明提供的許多優點中，可以舉出以下：

-非常大尺寸的天線——例如測量數百或數千平方米——可以在輕型飛機起飛後連接到輕型飛機；

-被拖曳設備、天線或更廣泛地由被拖曳設備承載的任何測量傳感器可以在空中連接過程中自動聯接到拖曳飛機的機載計算機；

-一個或多個測量傳感器可以很簡單地布置在支承結構上，該支承結構容易包裝和展開，從而大大限制了根據本發明的被拖曳設備的組裝和處理成本，即在所需硬體和人員方面比現有技術的過程便宜了十到二十倍；

-一個被拖曳設備，和因此可能由該設備承載的任何測量傳感器，可以在根據本發明的被拖曳設備連接到由飛行中的飛機拉動的拖曳線纜時馬上電連接並自動連接到飛機的機載計算機；

-具有大致豎直姿態的被拖曳設備，例如廣告橫幅，可以電連接到飛機以控制展示或用於採集由存在於被拖曳設備上的傳感器遞送的測量數據，特別是在水文勘探方面；

-輕型飛機是優選的，其在能量消耗方面很經濟並具有大的動作半徑，以使掃描一個地點的時間最小化，而同時最小化這一任務的成本；

-例如進行水文勘探時或甚至用於對巖崩建模時，寶貴的高精度測量數據可通過在懸崖附近維持豎直的電磁環網採集；

-例如勘探自然資源或甚至識別地下空洞時，寶貴的高精度測量數據可通過維持水平的電磁環採集；

-可以藉助於根據本發明的被拖曳設備的姿態校正結構的作用來避免所採集的原始數據的任何改變或者用於校正現有技術測量傳感器的波動姿態的任何複雜計算；

-可藉助於一個或多個測量傳感器、特別是發射和接收電磁波的天線遠離飛機的事實避免飛機對根據本發明的被拖曳設備所採集的數據的任何負面影響，飛機在其後面幾十米拉動被拖曳設備；

-已知方案的主要缺點之一(其中，運輸機與空中天線相互作用或相互幹擾，因此對飛機的多個測量的能力產生不利影響並因此導致配備有不同傳感器的飛機需要多次飛過)可以如下來避免：通過允許被拖曳設備同時承載多個傳感器，由此增加單次飛行過程中採集的測量數據的質量、數量和種類，從而縮減拖曳飛機的行程，並因此降低涉及掃描關注地點的任務的時間和成本。

為此，本發明涉及一種被拖曳設備，包括：

-母連接件，其設計成與用於飛機的拖曳線纜的遠端的公連接件配合，

-牽引杆，其連結到母連接件，

-柔性支承結構，其在展開時是大致平面的，所述支承結構包括與牽引杆配合的緊固元件。

為了進行地球物理測量活動，特別是或者更一般地自動控制被拖曳支承結構的姿態，這種被拖曳設備還包括定位在母連接件與牽引杆之間的姿態校正結構，當被拖曳設備正在被飛機拖曳時，所述姿態校正結構自動地使支承結構保持在確定的姿態。

當根據本發明的設備用於沿巖石表面進行地球物理測量或甚至用於進行廣告活動時，確定的姿態可以是大致豎直的。在這種情況下，姿態校正結構可以包括校正杆，其通過多個共面的牽引拉條連結到牽引杆，所述牽引拉條的各近端連接到校正杆並且各遠端連接到牽引杆，牽引拉條的各長度及其到所述杆的各連接點關於所述杆共同的中線軸向對稱。

作為替代，特別是用於承載水平測量傳感器，所述支承結構的確定的姿態可以是大致水平的。然後姿態校正結構可以有利地包括校正杆，其每一端：

-通過具有相同的第一長度的第一牽引拉條與牽引杆的兩端配合，

-通過具有相同的第二長度的第二牽引拉條與牽引杆的中間部分配合。

無論確定的姿態如何，該姿態校正結構可以布置成使得校正杆通過具有聯接到校正杆的遠端的連接拉條連結到母連接件，拉條的近端聯結在一起並一起連接到連接線纜的遠端，該連接線纜的近端連結至母連接件。

根據本發明的姿態校正結構還允許調節支承結構相對於拖曳線纜的相對高度。例如，連接拉條的各個長度可相互確定以使得在飛機拖曳被拖曳設備時校正杆自動地豎直定位，並隨後保持豎直。此外，連接拉條的各個長度可以進一步被確定以限定支承結構的縱向軸線相對於連接線纜的遠端的縱向軸線的相對高度。

為了使根據本發明的被拖曳設備的組裝和維護輕鬆，校正杆可以包括具有開口的中空管狀結構。連接拉條也可以包括相同的線，該線經所述開口連結到校正杆，以這種方式形成的連接拉條的各個長度通過使線打結或通過行程限制元件來確定。牽引杆也可以包括具有開口的中空管狀結構。因此牽引拉條可包括相同的線，該線經所述開口連接到杆上，以這種方式形成的牽引拉條的各個長度通過使線打結或通過行程限制元件來確定。

為了在飛行過程中有利於平坦的姿態和抑制支承結構的拍動，支承結構可以由微穿孔氣動緩衝織物構成。支承結構還可包括定位在牽引杆的對面的緩衝元件，該緩衝元件具有微穿孔結構。

為了進行測量活動，例如地球物理測量活動，所述支承結構可承載測量元件，該測量元件包括設計成用於發射電磁信號的一個或多個環的形式的天線。所述支承結構還可承載包括一個或多個傳感器或探針的測量元件。

為了提供拖曳飛機和由被拖曳設備承載的測量元件之間的有線電通信，測量元件可以被連接到有線通信總線，該總線的近端與一個或多個電接頭形式的母連接件配合。

為了通過被拖曳設備採集測量數據，支承結構可承載用於接收電磁信號的天線。替代地或附加地，姿態校正結構可以承載用於接收電磁信號的天線。

為了提供飛機和由被拖曳設備承載的用於接收電磁信號的天線之間的電通信，天線可連接到有線通信總線，該總線的近端包括一個或多個電接頭並與母連接件配合。

為了承載這樣的有線通信總線，連接線纜可環繞所述通信總線的近端。作為替代，連接線纜可以由纖維結構構成，通信總線的近端與線纜的纖維一起編織。

為了將被拖曳設備與拖曳線纜的鉤部連接，母連接件可以具有中空錐形結構。母連接件的錐形結構的外壁還可包括設計成接受連接線纜的近端的端部或頭部的套筒，所述近端布置成封閉的環的形式。

作為替代，母連接件可包括具有兩個板的V形構件和設計成接受連接線纜的近端的端部或頭部的套筒，所述近端布置成封閉的環的形式，並且所述板被連接到套筒。

為了提供電連接，電接頭可從V形構件的板的內壁伸出，該內壁是電介質/介電的(dielectric)。

此外，母連接件還可以包括用於連接張緊線纜的元件。

替代地或附加地，母連接件可以包括從錐形結構的內壁伸出的電接頭，該內壁是電介質。

為了使用根據本發明的被拖曳設備，本文提供了用於飛機的拖曳線纜，其具有包括公連接件的遠端，公連接件具有設計成與被拖曳設備的母連接件配合的支柱。

為了確保飛機和根據本發明的被拖曳設備之間的電通信，支柱可以是錐形的，包括從錐體的介電外壁伸出的電接頭，其中所述電接頭包括由拖曳線纜承載的通信總線的遠端。電接頭可以包括分開的同心的環。

根據第二實施例，根據本發明的公拖曳線纜連接件還可包括活動地安裝在拖曳線纜的遠端的鉤部。踵部可以固定地安裝在拖曳線纜的遠端。通過這樣的布置，支柱可以是包括兩個板的V形構件，V形構件的頂點連接到鉤部使得踵部在拖曳線纜的牽引下能在構件內滑動，直到其抵靠所述構件的內部頂點。

根據第三實施例，公連接件可以包括活動地安裝在拖曳線纜的遠端上的鉤部和固定地安裝在拖曳線纜的遠端的踵部。支柱可以由包括兩個板的V形構件構成，所述V形構件的外部頂點形成鉤部，使踵部能在拖曳線纜的牽引下在構件內滑動，直到其抵靠構件的內部頂點。

根據這最後兩個實施例，為了實現電連接，所述構件可包括從構件的板的介電外壁伸出的電接頭，其中電接頭包括由拖曳線纜承載的通信總線的遠端。

為了在將被拖曳設備連接到飛機的階段期間防止機械故障或電子故障的任何風險，根據本發明的拖曳線纜的公連接件可以包括連接緩衝器。當被拖曳設備和拖曳線纜的配合的連接件相互接合時，該元件吸收拖曳線纜的一部分牽引力。

根據第二和第三實施例，這樣的連接緩衝器可以包括具有固定地安裝在公連接件的踵部上的缸的氣動或液壓致動器。活塞則可固定地安裝在公連接件的鉤部上。

為了控制和/或調節致動器的吸震能力並減小飛行中的被拖曳設備的重量，致動器的缸可以用流體預先填充。缸體還可以包括一個或多個開口，壓縮流體在活塞的作用下經該開口排出。

本發明還涉及任何被拖曳結構，其包括飛機、拖曳線纜和被拖曳設備，其中所述飛機通過拖曳線纜拉動所述被拖曳設備，所述拖曳線纜的公連接件與所述被拖曳設備的母連接件配合，並且公和母連接件是根據本發明的公和母連接件。

飛機還可包括用於產生和解釋/翻譯電磁信號的計算機，所述信號通過通信總線傳送並通過由被拖曳設備承載的測量元件發射和接收。

最後，本發明涉及特定連接區域，其允許根據本發明的被拖曳設備在飛行中連接到飛機。當被拖曳設備的連接線纜的近端形成封閉的環、該環的頭部連接到被拖曳設備的母連接件時，這種連接區域包括定位成三角形的三個柱。形成三角形的底邊的兩個柱包括用於接收連接線纜的近側部分的各個繩股的連接部或引導部。在三角形的頂點處的柱則接收牽引線纜的近端。

附圖說明

其它特徵和優點將通過閱讀以下涉及通過非限制性說明的方式給出的示例性實施例以及通過學習附圖而更加顯而易見，在附圖中：

-圖1a和1b示出了根據本發明的使用拖曳線纜拉動分別處於水平和豎直姿態的被拖曳設備的飛機；

-圖2示出了根據本發明的被拖曳設備，其設計成具有在飛行期間大致水平的穩定的姿態；

-圖3a和3b分別示出了在起飛階段和隨後在飛行階段中根據本發明的設備的姿態校正結構，該姿態校正結構設計成在測量活動期間維持大致水平的姿態；

-圖3c示出了根據本發明的被拖曳設備在水平姿態的簡化側視圖；

-圖4示出了根據本發明的被拖曳設備，其包含姿態校正結構以使設備的支承結構保持豎直；

-圖5示出了根據本發明的被拖曳設備的連接區域；

-圖6a和6b分別以俯視圖和仰視圖示出根據本發明的被拖曳設備的母連接件的第一實施例；

-圖7a和7b示出了根據本發明的拖曳線纜的公連接件的第一實施例；

-圖7c和7d示出了根據本發明的拖曳線纜的公連接件的第一實施例的替代形式，該公連接件包括連接緩衝器並設計成與圖6a和6b中示例性地示出的母連接件配合；

-圖6c示出根據本發明的被拖曳設備的母連接件的第二實施例；

-圖7e示出了根據本發明的拖曳線纜的公連接件的第二實施例，該公連接件包括連接緩衝器並設計成與圖6c中示例性地示出的母連接件配合；

-圖8示出了根據本發明的在被拖曳設備已經聯接到拖曳線纜之後公連接件和母連接件之間的配合。

具體實施方式

圖1a簡化示出了根據本發明的被拖曳結構，其中飛機P——例如設置成拖曳廣告橫幅的飛機——通過幾十米長的拖曳線纜60拉動根據本發明的第一實施例的被拖曳設備1。這種設備主要包括支承結構30，該支承結構在展開後是大致平坦的，承載著測量傳感器31，例如發射電磁波的天線。為了採集相關地球物理測量數據，這樣的被拖曳設備1包括設計成使支承結構30保持大致恆定和水平的姿態的姿態校正結構10。這樣的結構10將根據優選實施例結合圖3a至3c更詳細地說明。

同樣，圖1b簡化示出了根據本發明的被拖曳結構，其中飛機P——例如設置成拖曳廣告橫幅的飛機——通過幾十米長的拖曳線纜60拉動根據本發明的第二實施例的被拖曳設備1。與前一被拖曳設備相似，根據圖1b的設備主要包括支承結構30，該支承結構在展開後是大致平坦的，承載著測量傳感器31，例如發射電磁波的天線。例如為了沿著懸崖採集相關的地球物理測量數據，這樣的被拖曳設備1包括設計成使支承結構30保持大致恆定和豎直的姿態的姿態校正結構10。這樣的結構10將根據優選實施例結合圖4更詳細地說明。

根據本發明的被拖曳結構的這兩個實施例避免了飛機P對通過存在於支承結構30上的測量元件31所採集的測量數據產生任何相互作用或影響，因為該支承結構被拖曳在飛機後面幾十米遠。

圖2是根據本發明的被拖曳設備1的更詳細的視圖。

被拖曳設備包括設計成與用於飛機的拖曳線纜的遠端的公連接件(或鉤子)配合的母連接件40，公連接件在圖2中未示出。

這種被拖曳設備1包括展開時大致平坦的柔性支承結構30。結構30可以包括織物，或甚至織物的組件，該織物可以是微穿孔的。這種類型的材料特別用來形成特定被拖曳廣告橫幅的主體。考慮到被拖曳的支承結構30的表面面積可能高達幾百平方米，這樣的織物可以被選擇成具有特定數量的特徵，其中非詳盡地包括高度防撕裂和配置成在飛行過程中抑制支承結構30振蕩/拍動的結構。優選地，可以使用具有空氣動力緩衝功能的織物。下面描述的支承結構30的構型是大致四邊形、具體是矩形。然而，該結構30同樣可以具有其它平坦幾何形狀，例如圓盤、三角形等。

參照圖2，支承結構30形成平坦的矩形，長度為40至60米和寬度為15至25米，其近側部分30p附接到牽引杆20。牽引杆的長度大致是支承結構30的近側部分30p的前緣的寬度。例如，所述近側部分可包括一系列開口，該開口優選地例如通過金屬孔眼加強。牽引杆20可以是中空的圓柱形結構，優選具有卵形的橫截面，該橫截面雙凸且對稱以便顯示出錐形的尾緣。尾緣可以包括與支承結構30c的近側部分中的開口對齊的開口。緊固件21，例如繩索或線纜，將牽引杆錨定到支承結構30的近側部分30p。作為替代，牽引杆可以是實心的，並包括伸出的環，緊固件接合到所述環中。連接件21也可以包括相同的線，將牽引杆中的開口束緊到支承結構的近側部分30p的開口。根據第三實施例，支承結構的近側部分30p包括設計成容納牽引杆20的套筒。可以設想牽引杆與支承結構30的近側部分之間的任何其它連結方式。當根據本發明的被拖曳設備被存儲或打包時，支承結構30可以被捲起、摺疊、收攏以減小體積。在支承結構30的近側部分30p具有彎曲的或V形的前緣的情況下，牽引杆20可同樣具有彎曲的或V形的形狀。作為替代，所述牽引杆可以大致維持直線圓柱體的形式。在這種情況下，緊固件21提供支承結構30與牽引杆20之間的連接，使得支承結構30的縱向軸線與牽引杆20的中線重合。

為了使根據本發明的被拖曳設備1在該被拖曳設備已經通過設置有對應於公連接件的鉤子的連接線纜連接到飛機之後保持在穩定的和預定的姿態，該被拖曳設備可包括連結到牽引杆20並插入母連接件40的姿態校正結構10。將具體結合圖3a至3c和圖4更詳細地討論這種姿態校正結構的構造。校正結構10可包括大致圓柱形的校正杆11，其結構可以與牽引杆的結構相同或相似。姿態校正結構10藉助於多個牽引拉條12a、12b通過線纜連接方式被連結到牽引杆20。校正杆11自身可以由一個或多個連接拉條13a的線纜連接部被連結到母連接件40。根據結合圖2所述的示例，接收電磁波的天線可被定位在牽引拉條12a和12b的網狀結構內。該天線也可以通過任何其它方式附接到校正結構10。作為替代，其可以如天線31一樣由支承結構30承載。支承結構可以另外承載多個發射和/或接收天線31a、31b或者甚至其它測量傳感器32諸如高度計或無線電高度計以完成測量活動。傳感器31、32可以通過任何方式例如通過縫合、粘接、壓接等固定到支承結構30的上表面和下表面。天線31也可以是在形成支承結構30的非導電纖維之間編織導電纖維的結果。可替代地，天線可以由導電金屬例如鋁的一個或多個條帶粘結到支承結構30而形成。這樣的條帶——優選地厚度小——降低了該結構的重量。

根據圖2，支承結構30、更具體地其遠端30d可承載例如形式為一個或多個三角形的一個或多個尾部30a。這些尾部30a可以通過任何方式如縫合或緊固件被固定到遠端30d。作為替代，支承結構30的遠端和尾部可以由單一元件構成。優選地，尾部30a可以包括或由一個或多個微穿孔織物或具有空氣動力緩衝特性的任何其它材料構成。被拖曳設備在尾部30a的作用下擺動較少。根據一個優選實施例，由其製成支承結構30的主要織物是特別輕的。該織物的單位表面面積的質量可以為大約50g/m2至80g/m2。該織物還可以是微穿孔的，穿孔大約為0.20mm至0.40mm。類似的織物構造可以用於尾部30a。其單位表面面積的質量可以類似於主要織物的單位表面面積的質量。該織物可以是微穿孔的，穿孔例如大約為0.30mm至0.50mm。被拖曳設備的重量相對於它的尺寸特別小。這尤其在飛越人口密集區域時提供了安全邊際/裕度(margin of safety)，並且不以任何方式損害飛機的飛行能力。

圖3a、3b和3c更詳細地示出了根據本發明的被拖曳設備的姿態校正結構10的優選實施例。圖3a示出了當被拖曳設備在地面上、等待被附接到飛機P時的結構。圖3b和3c——分別是透視圖和縱向剖面圖——示出了被拖曳設備1正在被飛機P拖曳時的同一結構。通過這些圖3a至3c示出的布置使得支承結構30以及因此被承載的一個或多個傳感器(在這些圖中未示出)採取穩定和水平的姿態。

根據本實施例，支承結構為大致矩形，其近側部分30p具有大致直線的前緣。這個前緣被連接到大致圓柱形的牽引杆20，牽引杆的長度大致等於前緣的長度。根據圖3a，將牽引杆錨定到支承結構30的緊固件21有利地由將兩個結構20和30束緊在一起的單個線構成，線的端部被分別繫緊到牽引杆20的兩個端部20i。牽引杆可以成形為例如具有卵形的橫截面以允許其在空氣中更容易地移動。姿態校正結構10可包括配置成類似於牽引杆的配置的校正杆11。這種校正杆11可以是圓柱形的，並且其橫截面可以成形為允許其在空氣中更容易地移動。每個端部11i通過具有相同的第一長度L12a的第一牽引拉條12a連接到牽引杆20的兩個端部20i。校正杆11的每個端部11i還通過具有相同的第二長度L12b的第二牽引拉條12b連接到牽引杆20的中間部分20c。第一長度L12a由標記在拉條12a上的符號「/」示意性地指出。同樣地，第二長度L12b由標記在拉條12b上的符號「//」示意性地指出。

校正杆11通過多個連接拉條被連結到母連接件(在圖3a、3b和3c中未示出)。例如，結合圖3a至3c，提供了五個連接拉條13a、13b、13c、13d和13e，具有各自的遠端13ad、13bd、13cd、13dd和13ed，所述遠端連接到校正杆11；在本示例中，所述遠端沿著杆、即從其端部11i向其中間部分11c分布。連接拉條的近端13ap、13bp、13cp、13dp和13ep自身優選地在點14d聯結在一起並一起連接到連接線纜14的遠端14d，其近端14p承載母連接件。連接拉條13a、13b、13c、13d和13e的各自的長度L13a、L13b、L13c、L13d和L13e相互確定，使得所述校正杆11被自動地垂直定位，當被拖曳設備在被飛機拖曳時則保持豎直，如圖3b和3c所示。為了有利於校正杆的豎直定位，校正杆可包括配重。因此，端部11i中的一個可以比第二端部更重。如果校正杆11是中空的，配重也可以被可移動地安裝在所述杆內部，以便它在下端11i附近自動地定位自身。根據本發明布置的連接拉條允許顯著減少配重。

此外，連接拉條的各個長度L13a、L13b、L13c、L13d和L13e被確定成提供支承結構30的縱向軸線相對於連接線纜14的遠端14d的給定的相對高度A30，如圖3c中的側視圖所示。因此，可以將支承結構30保持在由通過被拖曳設備的運動產生的相關的風形成的翼面中。因此，支承結構的高度被良好地穩定住。

具體地，如果連接拉條的長度使得拉條關於杆11的中線對稱，則高度A30是零。相反，如圖3c所示，如果長度L13a、L13b、L13c、L13d和L13e使得拉條13a最短且拉條13b、13c、13d和13e長度逐漸增大，那麼結構30的高度比連接線纜14的高度低。支承結構30的縱向軸線的相對高度可以因此被相對於連接線纜14的遠端14d調節，而杆11保持大致豎直。

考慮到連接拉條的相應長度L13a、L13b、L13c、L13d和L13e以及牽引拉條的那些長度L12a和L12b，在飛機P的牽引下，校正杆11自動地立起來成豎直位置，並且牽引杆也自動地將其自身定位成水平位置，相對於連接線纜、因此相對於拖曳線纜、並最終相對於飛機P具有給定的相對高度A30的姿態。

類似緊固件21，連接拉條和/或牽引拉條可以包括不同的線或線纜。它們還可包括單個連接線13和/或單個牽引線12，這些線通過杆中製成的開口連結到校正杆和/或牽引杆20，所述杆具有中空的管狀結構或甚至包含伸出的緊固點(或環)。連接拉條13a、13b、13c、13d、13e的各個長度L13a、L13b、L13c、L13d、L13e和/或牽引拉條12a和12b的長度L12a和L12b可通過使線13和12打結或通過使用定位在線上的行程限制元件而被精確地確定。根據結合圖3a至3c所述的示例，牽引杆的長度在二十米的數量級。校正杆可以較短，例如為大約四至六米。所有其它尺寸可根據待拖曳的支承結構30的大小進行調整。

圖4示出了根據本發明的用於校正被拖曳設備的姿態的結構10的第二優選實施例。圖4示出被拖曳結構，其中支承結構30以及因而被承載的一個或多個傳感器(圖4中未示出)具有穩定和豎直的姿態。根據本實施例，支承結構30是大致矩形並且其近側部分30p具有大致直線的前緣。這個前緣包括其中插入一大致圓柱形的牽引杆20的橫套筒，該橫套筒的長度大致等於所述前緣的長度。作為替代，如結合圖3a所描述的示例中，牽引杆20可以通過緊固件21連接到前緣30p，有利地包括使兩個元件20和30「束緊」到一起的單個線。線的端部被分別繫緊到牽引杆20的端部20i。牽引杆可以成形為、即可具有卵形橫截面，改善其空氣動力特性。

姿態校正結構10包括校正杆11，其構造類似於牽引杆20的構造。該結構可以是圓柱形並且其橫截面可以成形為用於改善空氣動力特性。校正杆11藉助於多個共面的牽引拉條12a、12b、12c、12d、12e、12e'、12d'、12c、12b'、12a'經套筒30p中形成的適合的開口連結到牽引杆20。拉條的各自的遠端連接到校正杆11並且各自的近端連接到牽引杆20。牽引拉條的各個長度以及它們連接在杆11和20上的相應的點關於各杆共用的中線M軸向對稱。因此，牽引拉條12a、12b、12c、12d和12e的長度L12a、L12b、L12c、L12d和L12e分別等於牽引拉條12a'、12b'、12c'、12d'和12e'的長度L12a'、L12b'、L12c'、L12d'和L12e'。根據優選的結構示例，牽引杆20和校正杆11各自長度為二十米和五米。因此杆20和11被對齊並且平行。

類似於結合圖3a、3b和3c所述的實施例，校正杆11通過多個連接拉條連結到母連接件(圖4中未示出)。例如，結合圖4，提供了五個連接拉條13a、13b、13c、13d和13e，其遠端13ad、13bd、13cd、13dd和13ed沿校正杆11連接在其端部11i之間。連接拉條的近端13ap、13bp、13cp、13dp和13ep優選在點14d聯結在一起並一起連接到連接線纜14的遠端14d，其近端14p承載母連接件。連接拉條13a、13b、13c、13d和13e的各個長度L13a、L13b、L13c、L13d、L13e相互確定，使得當被拖曳設備被飛機P拉動時校正杆11自動地豎直定位並且然後保持豎直，如圖4所示。另外，連接拉條的各個長度L13a、L13b、L13c、L13d和L13e被確定成用於限定支承結構30的縱向軸線、即中線M相對於連接線纜14的遠端14d的給定的相對高度A30，如圖4的側視圖所示。

具體地，如果連接拉條的長度被確定用於實現關於杆11的中線M的對稱，則高度A30將為零。相反，如圖4所示，如果長度L13a、L13b、L13c、L13d和L13e使得拉條13a為最短並且拉條13b、13c、13d和13e的長度逐漸增大，那麼支承結構30的平均高度、即中線M的高度比連接線纜14的高度低。可因此這樣調整支承結構30的縱向軸線相對於連接線纜14的遠端14d的相對高度，同時保持所述杆11大致豎直。

考慮到連接拉條的各個長度L13a、L13b、L13c、L13d和L13e以及牽引拉條的那些長度L12a、L12b、L12c、L12d、L12e、L12e'、L12d'、L12c、L12b'、L12a'，在飛機P的牽引下，校正杆11自動地立起來成豎直位置。牽引杆也自動地將其自身定位成豎直位置，相對於連接線纜、因此相對於拖曳線纜、並最終相對於飛機P具有給定的相對高度A30的姿態。如圖4中示例性示出，天線34或更一般地測量傳感器可被附接到牽引拉條。

圖5示意性示出了根據本發明的用於被拖曳設備1的特定連接區域。為了簡單起見，僅示出連接線纜14的近端14p。該近端包括從點14f延伸的閉環。環路14p的端部或頭部承載連接件40。如以舉例的方式並在圖6a中詳細示出，這些元件可以有利地包括中空的錐形結構43，其外壁43e包括套筒44，設計成接受連接線纜14的近端14p的端部或頭部。作為替代，此母連接件可以根據圖6c所示的第二示例配置，由此套筒44接收具有優選梯形的兩個側板43a和43b的V形構件43。這樣的母連接件40被設計成容納一鉤子，例如結合圖7e所示的公連接件50的鉤部或刺58a，或者更一般地，被飛機拉動的拖曳線纜的公連接件。這樣的配合將在後面結合圖8詳細說明。連接方向D在圖5中由箭頭指示。為了執行連接階段，本發明提供了連接區域，三個柱71、72和73以三角形定位在連接區域中。因此前兩個柱形成虛擬三角形的底邊。它們用於在連接線纜14的近端展開閉環的繩股14p。柱71和72因此包括可去除的導向件或緊固件以保持所述繩股14p。柱73，在三角形的頂點，接收張緊線纜73a，其遠端連結到連接件40。在虛擬三角形的底邊後面，連接電纜14被攤開在地面上，可以盤繞。支承結構30(在圖5中未示出)可以收攏以減小體積。校正杆和牽引杆擱置在地面上。在連接時，繩股14p自身與柱71和72自動分離。優選地至少在其端部之一裝配有可移除的緊固件，張緊線纜73a與柱73分離和/或與母連接件40分離。作為替代，柱73可以包括可移除的緊固件，使其自身與張緊線纜73a分離。被拖曳設備1因而起飛，由拖曳線纜拉動。姿態校正結構採用其工作配置，被拖曳設備的支承結構被展開。

根據本發明的被拖曳設備可在許多應用中使用。例如，出於廣告目的或展示對象，可能有必要以穩定和確定的姿態拖曳被動的支承結構。對於這些相同的應用，尤其是對於採集地球物理測量數據，有源元件、即需要電源和通信通道的元件可以通過支承結構或者甚至由姿態校正結構承載，如圖2所示。活動和通信的元件，例如顯示器、揚聲器或傳感器，可以設置有其自己的電源。作為替代，它們可以與遠程源例如光伏電池配合，同樣由支承結構30承載。有源元件可以使用無線協議彼此通信或與飛機通信。考慮到可通過由支承結構承載的天線31發射任何電磁輻射，可能的是，這樣的無線協議可以是無關緊要的。可以提供一個或多個通信和電源總線以承載功率、從飛機向被拖曳設備傳遞訊息和測量數據，反之亦然。因此，可以從飛機P機載計算機向由支承結構30承載的有源元件31、32發送請求。相反，這種總線允許所述計算機採集並隨後處理由有源元件取得的測量數據。沿支承結構延伸或甚至沿著一部分拉條延伸的總線沒有技術困難。電線或導體可通過任何元件固定：縫合、粘接、編結等。另一方面，考慮到來自將被拖曳設備通過拖曳線纜連接到飛行中的飛機上的階段的應力和機械力的幅值，建立飛機和被拖曳設備之間的電連接是一件複雜的事情。本發明克服了這些技術困難。

在這方面，圖6a、6b或6c示出了母連接件40，其提供與公連接件的例如後面參照圖7a至7e以示例方式示出的物理和機械兩種連接，以及電連接。在這方面，並根據結合圖6a和6b所述的第一實施例，連接件40的中空錐形結構43的內壁43i由一種或多種介電材料製成。它包括多個伸出的電接頭41、42。這些接頭可以優選地沿著從錐形結構43的基底朝向頂點的列定位。如圖6b所示，該圖是元件40的從下方觀察的視圖(和/或剖視圖)，每一個接頭41、42被連接到電接頭或電線33、35的遠端，該組電線形成電通信總線。電線33、35隨後被連接線纜14引導。線纜可環繞所述通信總線33、35。作為替代，連接線纜14可以包括纖維結構。通信總線33、35的近端因此可以與線纜14的纖維交織。可以例如將與接頭41關聯的第一組導體33設置到下行線路，即從飛機機載計算機到發射天線通信。這則被稱為下行總線。同樣，與接頭42關聯的第二組導體35專用於上行線路，即從由被拖曳設備承載的接收天線到飛機的機載計算機的通信。這則被稱為上行總線或上行通信總線。

圖7a和7b示出了用於飛機的由拖曳線纜60承載的公連接件50的第一實施例。該公連接件50被設計成與根據本發明的被拖曳設備1的母連接件40相配合，如圖8中以示例方式示出。公連接件50可包括優選具有錐形的支柱50h，其連接到拖曳線纜60的遠端60d。優選地，線纜60的遠端60d連接到錐體的基底。這兩個元件可通過任何方式被壓接或固定到一起，使得錐體50h被牢固地安裝在線纜60的遠端60d上，並能承受在拉動被拖曳設備時涉及的牽引力之後的連接力。在被拖曳設備包括與飛機通信的有源元件的情況下，拖曳線纜60、因此支柱50h被設計成承載一個或多個通信總線53和/或54。這種總線包括容納在元件60和50中的一個或多個電導體。作為替代，導體53和/或54可以由線纜60引導，導體簡單地沿線纜附接。優選地，拖曳線纜包括直線形式的芯，其目的是承受牽引的張力，還包括圍繞所述芯和電導體的護套。上行總線53和/或下行總線因此可以可靠地承載。所述總線53和54通過母連接件40和公連接件50分別連接到如結合圖6b所述的通信總線33和35。為此，支柱50h包括從支柱50h的介電外壁伸出的電接頭51和/或52。電接頭體現由拖曳線纜承載的通信總線或多個總線的遠端。優選地，電接頭51和52由分開的同心環構成。無論錐形支柱50h在被插入母連接件40時的取向如何，這樣的布置保證了母連接件的接頭41和42與支柱50h的接頭51和52之間的可靠的配合，如圖8所示。

考慮一個被拖曳結構，類似結合圖1a或1b描述的那個。如圖5以示例方式示出，在將被拖曳設備1連接到飛機P的階段過程中，飛機P的地面速度接近150km/h。雖然通常飛機P急劇拉起以降低地面速度，但該地面速度仍然超過100km/h。當連接線纜14在屬於拖曳線纜60的公連接件50後收緊、進入屬於被拖曳設備1的母連接件40時，機械應力非常強並且被傳遞到整個被拖曳結構，這具有引起機械故障的風險。特別設計成用於採集地球物理測量數據的被拖曳設備的異常尺寸加劇了這一現象，這種尺寸達到幾百或甚至幾千平方米。

因此本發明提供了包括連接緩衝器的公連接件，其目的是伴隨連接運動同時對其進行緩衝。被拖曳結構的機械部件或零件，即，非詳盡地，線纜、拉條、杆因此免於故障。作為替代或附加地，被拖曳設備的連接線纜14包括連接緩衝器。

圖7c和7d描述了公連接件的第一示例性實施例，與先前結合圖7a和7b所述實施例相似。公連接件50的形式可以為錐形支柱50h。錐體包括縱向內部通道，該通道在錐體50h的頂點和基底具有開口。錐體因此可以安裝成能夠沿拖曳線纜60移動。拖曳線纜的遠端60d可通過軸向螺旋彈簧55或執行同等功能的任何其他元件連結到錐體50h的基底。彈簧55被約束在加寬或具有端部止擋部的線纜60的遠端和定位成抵靠錐形基底的環56之間。連接之後，當錐體50h配合被拖曳設備的母連接件40時，彈簧55壓縮，從而吸收連接負載或拉動被拖曳設備的拉力的一部分。在被拖曳設備包括與拖曳飛機通信的有源元件的情況下，拖曳線纜60和因此支柱50h設計成承載連接到同心導電接頭51和52的一個或多個通信總線53、54，如先前結合圖7a和7b所述。

本文提供第二示例性實施例用於由拖曳線纜的遠端60d承載的公連接件50，其包含連接緩衝器。

這種布置結合圖7e進行描述。公連接件50包括鉤部或刺58a，其安裝成能夠沿著拖曳線纜60的遠側部分移動。線纜60的遠端60d被固定到或內置到踵部58b。鉤部58a被連接到或包括具有優選為梯形的兩個板50a和50b的支柱50h，其形成V形件，該V形件的頂點背離線纜60的遠端60d並連結到鉤部58a或形成鉤部的一部分。包括板50a和50b的支柱50h因此是中空的，允許踵部58b在拖曳線纜60的牽引下在其中滑動，直到踵部58b接觸支柱50h的內部頂點。為了當公連接件50配合被拖曳設備的連接件40時減慢踵部58b的行進並因此吸收被拖曳設備的連接力，鉤部58a通過氣動或液壓致動器連結到踵部58b。其缸55a優選連接到踵部58b。然後致動器的活塞55b連接到鉤部58a。當踵部58b朝向鉤部58a移動時，活塞壓縮容納在缸55a中的氣體或流體。在一個實施例中，該缸被充填有水，足以提供所需的吸收作用。致動器的缸可包含一個或多個小的開口或閥，使得在活塞55b在缸55a中行進期間排出被壓縮的水。水可用任何其它流體來替代。但是，水確實具有被排出時不出現任何汙染風險的優點。在行程的結尾，缸55a的腔室是空的，因而降低了連接件50的重量。缸55a將被重新填充以用於下次連接被拖曳設備。

類似於先前結合圖6a至6d所述的連接件50，結合圖7e所述的元件50還可以包括電接頭51和52，形成穿過拖曳線纜延伸的通信總線的遠端。這些接頭可定位在板50a和50b的外壁50e上。在這種情況下，外壁50e優選是電介質/介電的。

為了與這種結合圖7e所述的公連接件50配合，本發明提供了母連接件40的第二實施例，例如結合圖6c所述的元件40。母連接件40總的與結合圖6a和6b所述的那些相似。但是，它們在構件43的構造上不同。該構件構造成大致類似於圖7e所述的包括元件50的板50a和50b的構件。兩個板43a和43b，或至少其外壁43e連接到套筒44。所述套筒連接到牽引線纜14的近端14p。因此通過板43a和43b形成V形件，其頂點也可以連接到套筒44，該V形件設計成接收鉤部58a，隨後接收公連接件50的板50a和50b。套筒44和構件43可以是整體的，或者作為替代，它們可以通過任何方法，例如通過縫合、粘接、焊接被連接。如果連接件40和50也應確保電連接，板43a和43b的內壁43i可包括具有用於接觸先前所述連接件50的接頭51、52的相應觸片的電接頭。踵部58b在板50a和50b內的動作引起所述板的遠側部分分開，進而產生抵靠母連接件40的電接頭42、42的接觸力。連接線纜14——其近端14p連接至套筒44——進而施加一導致板43a和43b的遠端更靠近彼此移動的力。這則確保了元件40和50的電接頭之間的電連接。

通過飛機經拖曳線纜對被拖曳設備的牽引因此使連接件50牢固地保持在母連接件40內。此外，連接件40和50可設置有用於在被拖曳設備已連接之後鎖定它們的相互配合的裝置。

此外，如結合圖6a、6b、6c、7a和7b例舉的母連接件40和公連接件50的實現機械和/或電連接的能力可以甚至當被拖曳設備不具有姿態校正結構時使用以用於通過飛機拖曳被拖曳設備。這對於結合圖7c、7d和7e例舉的用於拖曳無源的被拖曳設備、即不要求電連接和/或不具有姿態校正結構的拖曳線纜的公連接件的連接緩衝能力同樣正確。

根據本發明的被拖曳結構因而包括飛機P、拖曳線纜60和被拖曳設備1，飛機通過拖曳線纜拉動被拖曳設備。這種被拖曳結構已通過與地球物理測繪領域相關的優選應用進行描述。根據本發明的被拖曳設備的支承結構的尺寸達到一迄今為止無以倫比的空中表面積以用於承載傳感器，該傳感器在一個、同一個採集飛行期間使得可以通過測量感應電磁場的振幅和相位(使用FDEM或頻域電磁感應)以及通過測量感應電磁脈衝的衰減時間(使用TDEM或時域電磁感應)在頻域取得底土電磁讀數。被檢測的底土地層的深度被關聯到所承載的發射及接收天線的尺寸。因而本發明使得可以對例如山區中的極扭曲地形進行準確且實用的勘探。

然而，根據本發明的被拖曳設備可以是完全無源的，即在拖曳飛機P與被拖曳設備1之間不需要任何電連接。在有源配置中，即被拖曳設備1需要與飛機P上機載的計算機進行電氣通信的配置中，根據本發明的被拖曳結構可以在所有其它的應用，例如在地理信息、空中廣告或空中監視中使用。

所述飛機可以是輕型飛機。

所述被拖曳結構可替代地包括直升機或能夠拉動被拖曳設備的任何其它飛行實體。