适应性磁耦合系统技术方案

本发明专利技术公开了一种系统，其包括牵引车、至少一个拖车和在所述牵引车和拖车之间且与其接触的蒙皮。所述牵引车和拖车中的一个设置在所述蒙皮之上的非倒置位置中，且另一个设置在所述蒙皮之下的倒置位置中。该牵引车包括一个或更多个磁体，而该牵引车包括磁耦合到该拖车上的每个相对磁体的一个或更多个磁体。例如，所述牵引车和拖车可具有处于一对一关系的相互相对的永久磁体。可替换地，该拖车上的每个永久磁体可以与该牵引车上的一个或更多个电永久磁体相对。在所述牵引车上的磁体和拖车上的磁体之间的磁耦合产生吸引力。该系统进一步包括用于当所述牵引车和拖车沿具有变化厚度的蒙皮的一部分移动时将该吸引力保持在一定范围内的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适应性磁耦合系统
本公开一般涉及用于穿过表面承载有效载荷的系统，这样有效载荷包括(但不限于)无损评估(NDE)中使用的传感器和其他类型的工具。特别是，本公开涉及用于通过具有有限访问的长隧道状通道和区域承载诸如NDE传感器等工具的远程操作系统。
技术介绍
结构的无损检验涉及彻底检查结构，而不伤害结构或要求结构的显著拆卸。无损检验对其中要求结构的外部和/或内部的彻底检验的许多应用是有利的。例如，无损检验通常用于飞行器制造业，以检验飞行器结构的对该结构的任何类型的内部或外部损害。常规无损检验的结构之中的是复合结构。因此，经常需要检验复合结构，以确保无缺陷，如裂纹、空隙或孔，所述缺陷会不利地影响该复合结构的性能。各种类型的传感器可用于执行无损检验。一个或更多个传感器可在要检查的结构之上移动，且接收关于该结构的数据，其中内部缺陷可以根据所述数据识别。由传感器获取的数据通常由处理元件处理，并且所处理的数据可以经由显示器呈现给用户。对要求检验的结构特征的可访问性是在选择无损检验设备中的一个考虑事项。对要求检验的结构特征的访问可被这样限制，使得技术人员进行的手动检验不可能。具有受限访问的结构的示例是翼结构的内部接头。更具体地，当附接翼的最后部分时创建的由闭合接头产生的粘合线说明结构的受限访问特征。结构的受限访问特征，如闭合接头，都难以全面检验。具有受限访问的结构的另一示例是飞行器复合水平稳定器的内部结构。超声NDE传感器能够用于检验水平稳定器内部竖直支撑元件或腹板，所谓的“翼梁”，以及每个翼梁与顶蒙皮和底蒙皮之间的圆角接合区域。对于此类型的检验，NDE传感器需要放置与正在检验的区域中的表面接触。执行该检验的主要挑战之一是在水平稳定器已经被构造之后，必须检验感兴趣区域，这使得要检验的大多数区域难以访问。在难以访问空间内的特征的检验中使用的磁耦合系统是已知的。这样的一个系统包括在蒙皮或面板的一个表面上行驶的牵引电动机供电的“牵引车”，该牵引车磁耦合到在同一蒙皮或面板的另一表面上行驶的一个或更多个无源“拖车”。在蒙皮或面板的相对表面上行驶的车辆可被倒置。用这种类型的磁耦合系统，牵引车沿所希望的路径拉动拖车(一个或更多个)。在前述已知的磁耦合系统中，耦合磁体布置在牵引车和拖车上的多个南北对中，优选足够接近彼此，以提供吸引力，其等于至少倒置车辆的重量加安全裕度。磁体对在内部车辆和外部车辆之间产生正交力和切向(剪切)力。这些磁体不接触蒙皮或面板，而是保持在离与相应车辆接触的表面的恒定距离处。耦合磁体的每对相对磁极之间的分隔量确定了在与该表面正交的方向上的附接力的量和在切线方向上的剪切力的量。由于磁耦合系统中的吸引力与分隔距离的平方成反比，磁极之间相对小的距离变化将产生大的吸引力变化。当其中安装了磁耦合系统(包括至少一个倒置车辆)的蒙皮或面板的厚度从要检验的结构的一端到另一端变化很大时，就会出现问题。磁力必须足够，以保持倒置车辆(一个或更多)与蒙皮表面接触，但其不应该如此大，使得为驱动电动机形成太多的摩擦和滚动阻力来需要克服。另外，车轮上太多的力会损坏蒙皮表面。为了满足这些约束，需要将磁体分离距离设置在相当紧密的公差内。需要一种随车辆从结构的一端移动到另一端能够主动控制耦合磁体之间的吸引力，从而自动适应该结构的中间面板的可变厚度的系统。
技术实现思路
本文所公开的系统通过提供一种随车辆从结构的一端移动到另一端主动控制耦合磁体之间的吸引力，从而自动适应中间结构的可变厚度的系统，解决了上述需要且实现其他优点。例如，在由复合材料组成的飞行器水平稳定器中，蒙皮厚度从该结构的一端到另一端变化很大。刚好保持倒置车辆附接在该水平稳定器的内侧(较厚)端处的磁体分隔设置将在另一(较薄)端处生成太多力，从而有可能损坏该复合材料。为了解决此问题，本文所公开的系统主动调节在用于耦合有源“牵引车”到无源“拖车”的磁体之间的吸引力的大小。随着该系统在可变厚度的蒙皮之上移动，传感器数据由控制系统使用，以确定车辆之间的合适吸引力，从而启用该磁耦合系统以自动适应可变蒙皮厚度。根据本文启示的一个方面，提供了一种系统，该系统包括牵引车、拖车和在该牵引车和拖车之间且与其接触的蒙皮，牵引车和拖车之一设置在蒙皮之上的非倒置位置中，且牵引车和拖车中的另一个设置在蒙皮之下的倒置位置中，其中该拖车包括一个或更多个磁体(每个磁体具有两个磁极)，该牵引车包括相应的一个或更多个磁体，所述相应的一个或更多个磁体磁耦合到该拖车上的每个相对磁极,并且在牵引车和拖车上的磁极之间的磁耦合产生吸引力，该系统进一步包括用于在随该牵引车和该拖车沿具有变化厚度的蒙皮的一部分移动时保持该吸引在一个范围内的装置。另一方面是一种系统，该系统包括牵引车、拖车和在该牵引车和该拖车之间且与其接触的蒙皮，该牵引车和该拖车之一设置在该蒙皮之上的非倒置位置中，且该牵引车和该拖车中的另一个设置在该蒙皮之下的倒置位置中，其中:该拖车包括车架和由该车架支撑的至少一个磁体，且该牵引车包括车架、可滑动安装到该车架的滑架、由该滑架承载的至少一个磁体、耦合到该滑架的变速器和用于经由该变速器驱动该滑架的滑动位移的电动机，所述磁体被磁耦合以产生吸引力，该系统进一步包括:用于确定与该吸引力的大小具有已知关系的变量的当前值的装置，以及控制器，该控制器经编程以控制该电动机，以使该滑架位移保持该吸引力的大小在一个范围内的量，该位移量是该变量的当前值的函数。进一步方面是一种用于通过沿车辆行驶路径具有可变厚度的中间蒙皮磁耦合牵引车上的第一磁体的磁极到拖车上的第二磁体的磁极的方法，其包括:放置所述牵引车和所述拖车中的一个在非倒置位置中且车轮与所述蒙皮的顶表面接触；放置所述牵引车和所述拖车中的另一个在倒置位置中，且车轮与所述蒙皮的底表面接触，并且所述第一磁体和第二磁体彼此磁耦合；沿所述车辆行驶路径驱动所述牵引车，其中所述拖车磁耦合到所述牵引车；以及在所述牵引车沿所述车辆行驶路径行驶时，调节所述第一磁体的竖直位置，所述调节被选择以在所述蒙皮厚度沿所述车辆行驶路径改变时保持所述第一磁体和第二磁体之间的吸引力在一个范围内。这样的方法可进一步包括安装工具或传感器在所述拖车上。又一方面是一种用于通过沿车辆行驶路径具有可变厚度的中间蒙皮磁耦合牵引车上电永久磁体阵列到拖车上的永久磁体的方法，其包括:放置所述牵引车和所述拖车中的一个在非倒置位置中且车轮与所述蒙皮的顶表面接触；放置所述牵引车和所述拖车中的另一个在倒置位置中，且车轮与所述蒙皮的底表面接触，并且所述永久磁体的磁极和至少一个电永久磁体的磁极磁耦合；沿所述车辆行驶路径驱动所述牵引车，其中所述拖车磁耦合到所述牵引车；以及随着所述牵引车沿车辆行驶路径行驶，调节处于有源状态的所述阵列的电永久磁体的数量。对所述阵列中的处于有源状态的电永久磁体数量的调节使得当所述蒙皮厚度沿所述车辆行驶路径改变时保持吸引力在一个范围内。这样的方法可进一步包括安装工具或传感器在所述拖车上。进一步方面是一种表面车辆(surface vehicle),其包括:车架；相对于该车架可旋转的多个车轮；相对于该车架可旋转的主动轮；耦合到该主动轮的第一变速器；用于经由第一变速器驱动该主动轮旋转的第一电动机；可滑动安装到该车架的滑架；由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括牵引车(12)、第一拖车(14)和在所述牵引车(12)和所述第一拖车(14)之间且与所述牵引车(12)和所述第一拖车(14)接触的蒙皮，所述牵引车和所述第一拖车(14)中的一个设置在所述蒙皮之上的非倒置位置中，且所述牵引车和所述第一拖车(14)中的另一个设置在所述蒙皮之下的倒置位置中，其中所述第一拖车(14)包括第一磁极，所述牵引车包括一个或更多个磁极，其磁耦合到所述第一拖车(14)上的所述第一磁极，并且在所述第一拖车(14)上的所述第一磁极和所述牵引车上的所述一个或更多个磁极之间的所述磁耦合产生第一吸引力，所述系统进一步包括当所述牵引车(12)和第一拖车(14)沿具有变化厚度的所述蒙皮的第一部分移动时用于保持所述第一吸引力在第一范围内的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.07 US 13/313,2671.一种系统，其包括牵引车(12)、第一拖车(14)和在所述牵引车(12)和所述第一拖车(14)之间且与所述牵引车(12)和所述第一拖车(14)接触的蒙皮，所述牵引车和所述第一拖车(14)中的一个设置在所述蒙皮之上的非倒置位置中，且所述牵引车和所述第一拖车(14)中的另一个设置在所述蒙皮之下的倒置位置中，其中所述第一拖车(14)包括第一磁极，所述牵引车包括一个或更多个磁极，其磁耦合到所述第一拖车(14)上的所述第一磁极，并且在所述第一拖车(14)上的所述第一磁极和所述牵引车上的所述一个或更多个磁极之间的所述磁耦合产生第一吸引力，所述系统进一步包括当所述牵引车(12)和第一拖车(14)沿具有变化厚度的所述蒙皮的第一部分移动时用于保持所述第一吸引力在第一范围内的装置。2.如权利要求1所述的系统，其进一步包括与所述蒙皮接触的第二拖车(16)，和连接到所述蒙皮的腹板，所述蒙皮在所述牵引车(12)和所述第二拖车(16)之间且与所述牵引车(12)和所述第二拖车(16)接触，并且所述腹板在所述第一拖车(14)和所述第二拖车(16)之间且与所述第一拖车(14)和所述第二拖车(16)接触，其中所述第二拖车(16)包括第一磁极和第二磁极，所述第一拖车(14)进一步包括第二磁极，该第二磁极磁耦合到所述第二拖车(16)上的所述第二磁极，并且所述牵引车(12)包括一个或更多个附加磁极，该一个或更多个附加磁极磁耦合到所述第二拖车(16)上的所述第一磁极，在所述第二拖车(16)上的所述第一磁极和所述牵引车(12)上的所述一个或更多个附加磁极之间的所述磁耦合产生第二吸引力，所述系统进一步包括当所述牵引车(12)和所述第二拖车(16)沿具有变化厚度的所述蒙皮的第二部分移动时用于保持所述第二吸引力在第二范围内的装置。3.如权利要求1所述的系统，其中当所述牵引车(12)上的两个或更多磁极磁耦合到所述第一拖车(14)上的所述第一磁极时，所述牵引车(12)上的所述磁极是电永久磁体的磁极，其具有的磁性与 所述第一拖车(14)上的所述第一磁极的磁性相反。4.如权利要求1所述的系统，其进一步包括用于确定所述蒙皮的所述第一部分的厚度的装置。5.如权利要求1所述的系统，其进一步包括由所述第一拖车(14)承载的无损检验传感器。6.一种系统，其包括牵引车(12)、第一拖车(14)和在所述牵引车(12)和所述第一拖车(14)之间且与所述牵引车(12)和所述第一拖车(14)接触的蒙皮，所述牵引车(12)和所述第一拖车(14)中的一个设置在所述蒙皮之上的非倒置位置中，且所述牵引车(12)和所述第一拖车(14)中的另一个设置在所述蒙皮之下的倒置位置中，其中: 所述第一拖车(14)包括车架和由所述车架支撑的第一磁体，并且 所述牵引车(12)包括车架、可滑动安装到所述车架的第一滑架、由所述第一滑架承载的第二磁体、耦合到所述第一滑架的第一变速器和用于经由所述第一变速器驱动所述第一滑架的滑动位移的第一电动机，所述第一磁体和第二磁体具有相反的磁极，所述相反的磁极被磁耦合以产生第一吸引力，所述系统进一步包括: 用于确定第一变量的当前值的设备，所述第一变量与所述第一吸引力的大小具有已知关系，和 控制器，其经编程以控制所述第一电动机，以使所述第一滑架位移保持所述第一吸引力的大小在第一范围内的量，所述位移量是所述第一变量的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·特洛伊，S·W·李，D·J·莱特，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US