一種氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)及其作業(yè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)及其作業(yè)方法，包括安裝在無人直升機(jī)上的氣助風(fēng)筒裝置、支撐架、蓄電池、電動隔膜泵、藥箱和分布有噴頭的可折疊噴桿。所述的可折疊噴桿分為中間主噴桿和兩側(cè)的第一幅噴桿和第二幅噴桿。無人機(jī)形成的下洗氣流通過錐形管道結(jié)構(gòu)加速，高速氣流流過豎直扁柱型風(fēng)管，再進(jìn)入水平扁錐型風(fēng)管；高速氣流在噴桿幅寬上形成風(fēng)速向下均勻分布的風(fēng)幕，風(fēng)幕對噴頭霧化的霧滴起到加速、夾帶和二次霧化作用。本發(fā)明通過增加噴桿的工作幅寬，在無人直升機(jī)載藥液量不變的情況下，提高施藥速率，縮短作業(yè)時間，提高施藥效率，降低無人直升機(jī)的功率消耗。
【專利說明】一種氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)及其作業(yè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)用航空植保領(lǐng)域，尤其涉及一種農(nóng)林業(yè)植保的氣助式大幅寬施藥無人植保機(jī)及其作業(yè)方法，以提高施藥效率，增加霧滴防漂性能和均勻沉積性能。
【背景技術(shù)】
[0002]植保遙控?zé)o人直升機(jī)主要是針對大面積森林或農(nóng)田的糧食或經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行施藥作業(yè)，具有高速旋轉(zhuǎn)旋翼產(chǎn)生的高速下洗氣流能對噴頭噴射出的霧滴實現(xiàn)二次霧化，提高對霧滴的夾帶能力，以提高藥液的穿透性，對病蟲草害防治效果良好等諸多優(yōu)點，并且可以遠(yuǎn)距離遙控操作，使遙操作人員避免了暴露于農(nóng)藥霧滴中，提高了施藥安全性。遙控?zé)o人直升機(jī)己成為農(nóng)林業(yè)植保的趨勢。
[0003]無人直升機(jī)施藥時，需穩(wěn)定在距離作物3-5米的高空上平穩(wěn)低速飛行并噴灑農(nóng)藥，其施藥裝置主要是在機(jī)身偏下方布置的具有一定幅寬的噴桿上安裝有霧化噴頭。在其實際作業(yè)時，無人直升機(jī)的旋翼長度決定了旋翼高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的下洗氣流的作用范圍，當(dāng)噴藥幅寬超過旋翼長度時，下洗氣流不僅對霧滴的二次霧化和夾帶作用消失，此時的霧滴容易受自然氣流的影響出現(xiàn)飄失現(xiàn)象，而且下洗氣流形成的氣流場容易產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)將氣流場外部的霧滴吸入。因此植保無人直升機(jī)的作業(yè)幅寬受到了限制，從而限制了其作業(yè)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有植保直升機(jī)受工作幅寬小，施藥效率低的問題，本發(fā)明提供了一種能實現(xiàn)大幅寬施藥作業(yè)的氣助式植保無人直升機(jī)及其作業(yè)方法，提高作業(yè)效率和施藥效果。
[0005]本發(fā)明的一種氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)所采用的技術(shù)方案:包括安裝在無人直升機(jī)上的氣助風(fēng)筒裝置、支撐架、蓄電池、電動隔膜泵、藥箱和分布有噴頭的可折疊噴桿。所述的可折疊噴桿分為中間主噴桿和兩側(cè)的第一幅噴桿和第二幅噴桿。所述的支撐架安裝在無人直升機(jī)的起落架上，蓄電池、電動隔膜泵、藥箱與中間主噴桿固定在支撐架上；藥箱通過藥液軟管依次與電動隔膜泵和可折疊噴桿的各噴頭連接。蓄電池為電動隔膜泵提供電源。所述的無人直升機(jī)還包括遙控裝置，可通過控制通道控制電動隔膜泵的開關(guān)。
[0006]所述的氣助風(fēng)筒裝置包括集流支撐架和集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒。無人直升機(jī)兩側(cè)各設(shè)有一個集流支撐架和一個集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒；所述集流支撐架的一端固定于無人直升機(jī)的同側(cè)機(jī)身的上部，另一端固定在中間主噴桿之上；所述的集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒由依次連接的集流腔、氣流連接部、豎直扁柱型風(fēng)管、氣流過渡部和水平扁錐型風(fēng)管構(gòu)成；每側(cè)集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒的集流腔固定在與其對應(yīng)一側(cè)的集流支撐架上；所述的氣流連接部、豎直扁柱型風(fēng)管、氣流過渡部和水平扁錐型風(fēng)管依次由內(nèi)向外水平固定于對應(yīng)一側(cè)的可折疊噴桿上；所述的豎直扁柱型風(fēng)管和水平扁錐型風(fēng)管的下部均勻分布有出風(fēng)口且出風(fēng)口分別對應(yīng)位于所述的每個噴頭的正上方。
[0007]所述的集流腔呈圓錐臺形狀，大開口位于上方，且大開口位于旋翼正下方并與旋翼垂直距離30cm - 100cm，集流腔用于收集旋翼高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的部分高速下洗氣流。所述的豎直扁柱型風(fēng)管的橫斷面采用橢圓形狀，橫斷面的橢圓長軸與地面垂直布置，減小迎風(fēng)面積，以降低對下洗氣流的阻擋，豎直扁柱型風(fēng)管內(nèi)部等距離橫斷面布置有橢圓短軸方向拉緊的繩索，使其充滿氣流時能保持豎直扁柱外形。所述的水平扁錐型風(fēng)管的橫斷面采用橢圓形狀，橫斷面的橢圓長軸與地面水平布置，水平扁錐型風(fēng)管內(nèi)部等距離橫斷面布置有橢圓短軸方向拉緊的繩索，使其充滿氣流時能保持水平扁錐外形，以減小無人直升機(jī)在平飛時的風(fēng)阻，水平扁錐型風(fēng)管尾部逐漸變細(xì)，以利于出風(fēng)口的風(fēng)速均勻。所述的可折疊噴桿分為五段，每側(cè)第一噴桿向機(jī)尾方向90度折疊后布置在機(jī)身方向，第二噴桿可180度向機(jī)尾方向折疊后仍布置在機(jī)身方向。
[0008]所述的集流腔收集無人直升機(jī)旋翼形成的部分下洗氣流并通過其錐形管道結(jié)構(gòu)加速，形成的高速氣流經(jīng)氣流連接部流過豎直扁柱型風(fēng)管，再經(jīng)過氣流過渡部進(jìn)入水平扁錐型風(fēng)管；集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒內(nèi)的高速氣流從出風(fēng)口吹出，在噴桿幅寬上形成風(fēng)速向下均勻分布的風(fēng)幕，風(fēng)幕對噴頭霧化的霧滴起到加速、夾帶和二次霧化作用。
[0009]本發(fā)明的一種氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)的作業(yè)方法，包括如下步驟:
[0010]I )將植保無人直升機(jī)運輸至作業(yè)區(qū)后，手動展開折疊噴桿至直線型并鎖緊，此時固定在噴桿上的集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒處于完全收縮狀態(tài)；
[0011]2)啟動植保無人直升機(jī)，高速轉(zhuǎn)動的旋翼產(chǎn)生的高速下洗氣流經(jīng)集流腔收集后，在集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒內(nèi)沖入高速氣流，使集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒膨脹，并在其下方形成風(fēng)幕，遙控植保無人直升機(jī)至工作區(qū)域，穩(wěn)定在合適的工作高度后，遙控啟動電動隔膜泵，開始施藥工作，遙控植保無人直升機(jī)遍歷整個噴霧區(qū)域；
[0012]3)待田間施藥作業(yè)完成后，遙控關(guān)閉電動隔膜泵，并將植保無人直升機(jī)遙控落地，關(guān)閉植保無人直升機(jī)引擎，集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒收縮，手動將噴桿折疊并鎖緊。
[0013]本發(fā)明一種氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)的有益效果是:
[0014]I)通過集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒形成的均勻向下的風(fēng)幕，使得無人直升機(jī)大幅寬噴桿成為可能，增加噴桿的工作幅寬，在無人直升機(jī)載藥液量不變的情況下，提高施藥速率，縮短作業(yè)時間，提高施藥效率，降低無人直升機(jī)的功率消耗。
[0015]2)均勻向下的大幅寬風(fēng)幕能提高對霧滴加速、二次霧化和夾帶能力，減少農(nóng)藥在空中的飄移損失量。
[0016]3)通過集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒對旋轉(zhuǎn)旋翼在機(jī)身周圍產(chǎn)生的高速下洗氣流的收集，實現(xiàn)能量的再利用，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明工作狀態(tài)時的機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝示意圖正視圖。
[0018]圖2為本發(fā)明工作狀態(tài)時的機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝示意圖側(cè)視圖。
[0019]圖3為本發(fā)明工作狀態(tài)時的機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝示意圖仰視圖。
[0020]圖4為本發(fā)明工作狀態(tài)時的集流腔圖。
[0021]圖5為本發(fā)明非工作狀態(tài)時的機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝示意圖。
[0022]圖中:1、無人直升機(jī)2、支撐架3、蓄電池4、電動隔膜泵5、藥箱、6、中間主噴桿7、集流支撐架8、集流腔9、氣流連接部10、豎直扁柱型風(fēng)管11、氣流過渡部12、水平扁錐型風(fēng)管13、桁架14、噴頭15、旋翼16、藥液軟管17、出風(fēng)口 18、起落架19、第一幅噴桿20、第二幅噴桿
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0024]圖1、2、3為導(dǎo)流氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)三視圖。
[0025]所述的支撐架(2 )固定到無人直升機(jī)(I)的起落架(18 )上，蓄電池(3 )、電動隔膜泵(4 )、藥箱(5 )與中間主噴桿(6 )固定在支撐架(2 )上；藥箱(5 )通過藥液軟管(16 )依次連接至電動隔膜泵(4)、中間主噴桿(6)、第一幅噴桿(19)、第二幅噴桿(20)，最后經(jīng)各噴桿到達(dá)各個噴頭(14)。蓄電池(3)接入電動隔膜泵(4)。所述的無人直升機(jī)(I)還包括遙控裝置，可通過控制通道控制電動隔膜泵(4)的開關(guān)。
[0026]所述的氣助風(fēng)筒裝置包括集流支撐架(7)和集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒。無人直升機(jī)(I)兩側(cè)各設(shè)有一個集流支撐架(7)和一個集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒；所述的集流支撐架(7)的一端固定于無人直升機(jī)(I)的兩側(cè)機(jī)身的上部，另一端固定在中間主噴桿之上。所述的集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒的集流腔(8)固定在所在側(cè)的集流支撐架(7)上。所述的各側(cè)集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒的其他部分水平固定于所在側(cè)噴桿上。
[0027]本實施例中，工作狀態(tài)下展開的噴桿幅寬為12m，非工作狀態(tài)時噴桿可折疊，此時幅寬為4m。其中支撐架(2)、可折疊噴桿、集流支撐架(7)、桁架(13)、起落架(18)擬采用碳纖維或輕質(zhì)合金材料。
[0028]圖4為集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒。所述的集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒由依次連接的集流腔(8)、氣流連接部
(9)、豎直扁柱型風(fēng)管(10)、氣流過渡部(11)和水平扁錐型風(fēng)管(12)構(gòu)成。所述的集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒將無人直升機(jī)(I)旋翼形成的部分下洗氣流經(jīng)集流腔(8)收集并通過錐形管道加速，形成的高速氣流經(jīng)氣流連接部(9)流過豎直扁柱型風(fēng)管(10)，再經(jīng)過氣流過渡部(11)進(jìn)入水平扁錐型風(fēng)管(12)，在豎直扁柱型風(fēng)管(11)和水平扁錐型風(fēng)管(12)的下部均勻分布有出風(fēng)口( 17)，故集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒內(nèi)的高速氣流從出風(fēng)口( 17)吹出，在噴桿幅寬上形成風(fēng)速向下均勻分布的風(fēng)幕，風(fēng)幕對噴頭霧化的霧滴起到加速、夾帶和二次霧化作用。所述的集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒由輕質(zhì)滌綸、聚脂纖維或麥拉等人造材料織成。所述的集流腔(8)呈圓錐臺形狀，大開口位于上方，且大開口位于旋翼正下方并與旋翼垂直距離30cm - 100cm，集流腔用于收集旋翼高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的部分高速下洗氣流。所述的豎直扁柱型風(fēng)管(10)的橫斷面采用橢圓形狀，橫斷面的橢圓長軸與地面垂直布置，減小迎風(fēng)面積，以降低對下洗氣流的阻擋，豎直扁柱型風(fēng)管(10)內(nèi)部等距離橫斷面布置有橢圓短軸方向拉緊的繩索，使其充滿氣流時能保持豎直扁柱外形。所述的水平扁錐型風(fēng)管(12)的橫斷面采用橢圓形狀，橫斷面的橢圓長軸與地面水平布置，水平扁錐型風(fēng)管(12)內(nèi)部等距離橫斷面布置有橢圓短軸方向拉緊的繩索，使其充滿氣流時能保持水平扁錐外形，以減小無人直升機(jī)(I)在平飛時的風(fēng)阻，水平扁錐型風(fēng)管(12)尾部逐漸變細(xì)，以利于出風(fēng)口的風(fēng)速均勻。
[0029]圖5為氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)非工作狀態(tài)時的噴桿折疊狀態(tài)，所述的可折疊噴桿分為五段，則單側(cè)第一噴桿(19)向機(jī)身方向90度折疊后布置在機(jī)身方向，第二噴桿
(20)可180度折疊后仍布置在機(jī)身方向，這樣可以減少機(jī)體的橫向尺寸，便于運輸。優(yōu)選的，所述集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒的出風(fēng)口( 17)布置在噴頭(14)的正上方。
[0030]本發(fā)明的一種氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)的作業(yè)方法，包括如下步驟:[0031]I )將植保無人直升機(jī)(I)運輸至作業(yè)區(qū)后，手動展開可折疊噴桿至直線型并鎖緊，此時固定在噴桿上的集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒處于完全收縮狀態(tài)；
[0032]2)啟動植保無人直升機(jī)(I)，高速轉(zhuǎn)動的旋翼(15)產(chǎn)生的高速下洗氣流經(jīng)集流腔(8)收集后，在集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒內(nèi)沖入高速氣流，使集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒膨脹，并在其下方形成風(fēng)幕，遙控植保無(I)人直升機(jī)至工作區(qū)域，穩(wěn)定在合適的工作高度后，遙控啟動電動隔膜泵
(4),開始施藥工作，遙控植保無人直升機(jī)(I)遍歷整個噴霧區(qū)域。
[0033]3 )待田間施藥作業(yè)完成后，遙控關(guān)閉電動隔膜泵(4 )，并將植保無人直升機(jī)(I)遙控落地，關(guān)閉植保無人直升機(jī)引擎，集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒收縮，手動將噴桿折疊并鎖緊。
【權(quán)利要求】
1.一種氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)，其特征在于包括安裝在無人直升機(jī)上的氣助風(fēng)筒裝置、支撐架、蓄電池、電動隔膜泵、藥箱和分布有噴頭的可折疊噴桿； 所述的可折疊噴桿分為中間主噴桿和兩側(cè)的第一幅噴桿和第二幅噴桿；所述的支撐架安裝在無人直升機(jī)的起落架上，蓄電池、電動隔膜泵、藥箱與中間主噴桿固定在支撐架上；藥箱通過藥液軟管依次與電動隔膜泵和可折疊噴桿的各噴頭連接；蓄電池為電動隔膜泵提供電源；所述的無人直升機(jī)還包括遙控裝置，通過控制通道控制電動隔膜泵的開關(guān)； 所述的氣助風(fēng)筒裝置包括集流支撐架和集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒；無人直升機(jī)兩側(cè)各設(shè)有一個集流支撐架和一個集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒；所述集流支撐架的一端固定于無人直升機(jī)的同側(cè)機(jī)身的上部，另一端固定在中間主噴桿之上；所述的集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒由依次連接的集流腔、氣流連接部、豎直扁柱型風(fēng)管、氣流過渡部和水平扁錐型風(fēng)管構(gòu)成；每側(cè)集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒的集流腔固定在與其對應(yīng)一側(cè)的集流支撐架上；所述的氣流連接部、豎直扁柱型風(fēng)管、氣流過渡部和水平扁錐型風(fēng)管依次由內(nèi)向外水平固定于對應(yīng)一側(cè)的可折疊噴桿上；所述的豎直扁柱型風(fēng)管和水平扁錐型風(fēng)管的下部均勻分布有出風(fēng)口且出風(fēng)口分別對應(yīng)位于所述的每個噴頭的正上方； 所述的集流腔呈圓錐臺形狀，大開口位于上方，且大開口位于旋翼正下方并與旋翼垂直距離30cm - 100cm，集流腔用于收集旋翼高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的部分高速下洗氣流；所述的豎直扁柱型風(fēng)管的橫斷面和水平扁錐型風(fēng)管均采用橢圓形狀，豎直扁柱型風(fēng)管橫斷面的橢圓長軸與地面垂直布置，水平扁錐型風(fēng)管橫斷面的橢圓長軸與地面水平布置，水平扁錐型風(fēng)管尾部逐漸變細(xì)；所述豎直扁柱型風(fēng)管和水平扁錐型風(fēng)管內(nèi)部等距離橫斷面布置有橢圓短軸方向拉緊的繩索；所述的可折疊噴桿分為五段，每側(cè)第一噴桿向機(jī)尾方向90度折疊后布置在機(jī)身一側(cè)，第二噴桿可180度向機(jī)尾方向折疊后仍布置在機(jī)身一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氣助式大幅寬植保無人直升機(jī)的作業(yè)方法，其特征在于，包括以下步驟: I )將植保無人直升機(jī)運輸至作業(yè)區(qū)后，手動展開折疊噴桿至直線型并鎖緊，此時固定在噴桿上的集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒處于完全收縮狀態(tài)； 2)啟動植保無人直升機(jī)，高速轉(zhuǎn)動的旋翼產(chǎn)生的高速下洗氣流經(jīng)集流腔收集后，在集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒內(nèi)沖入高速氣流，使集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒膨脹，并在其下方形成風(fēng)幕，遙控植保無人直升機(jī)至工作區(qū)域，穩(wěn)定在合適的工作高度后，遙控啟動電動隔膜泵，開始施藥工作，遙控植保無人直升機(jī)遍歷整個噴霧區(qū)域； 3)待田間施藥作業(yè)完成后，遙控關(guān)閉電動隔膜泵，并將植保無人直升機(jī)遙控落地，關(guān)閉植保無人直升機(jī)引擎，集風(fēng)導(dǎo)流風(fēng)筒收縮，手動將噴桿折疊并鎖緊。
【文檔編號】B64D1/18GK103910061SQ201410158111
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】劉雪美, 苑進(jìn), 左文龍 申請人:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)