植保無人機噴灑二相流場室內(nèi)模擬測試平臺及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)林業(yè)航空機械技術領域，具體涉及一種模擬測試設備及相應的測試方法。
【背景技術】
[0002]在航空噴灑作業(yè)中，植保無人機的飛行高度和飛行速度是影響噴灑質(zhì)量的重要因素。不同的機型對應不同作業(yè)參數(shù)，田間試驗雖然更接近實際情況，但影響霧滴沉積分布的因素在野外是無法控制的。在野外，風速和風向的時刻變化會導致飛行姿態(tài)的變化，使得獲得一個準確的數(shù)據(jù)相當困難，這些不定因素使重復試驗之間存在相當大的差異。為了測定不同施藥方法或不同機型噴頭對霧滴沉積飄移性能影響，需要設計一種適用的實驗室測試方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種通用的植保無人機噴灑二相流場室內(nèi)模擬測試平臺，同時給出相應的模擬測試方法，為研宄植保無人機農(nóng)藥噴灑氣液兩相流場及噴灑分布提供測試手段，以便使航空植保得以科學發(fā)展。
[0004]本發(fā)明提供的技術方案為:
[0005]一種植保無人機噴灑二相流場室內(nèi)模擬測試平臺，其特征在于，包括控制臺、模擬設備以及霧滴分布檢測和/或風場檢測器材；
[0006]所述模擬設備設有架在空中的橫梁導軌、沿橫梁導軌移動的導軌電車、懸吊在導軌電車下方的升降機構、風場模擬和噴霧系統(tǒng)以及控制導軌電車、升降機構、風場模擬和噴霧系統(tǒng)運行的伺服控制系統(tǒng)，所述伺服控制系統(tǒng)通過有線或無線的方式與控制臺通信連接;
[0007]所述升降機構包括伸縮桿和懸掛在伸縮桿下端部的安裝臺板，所述風場模擬和噴霧系統(tǒng)安裝在所述安裝臺板上:
[0008]風場模擬和噴霧系統(tǒng)的風場模擬模塊包括旋翼以及旋翼驅動電機，所述旋翼安裝在一空心轉軸上，位于安裝臺板下方；空心轉軸上端穿過安裝臺板，與安裝臺板上的旋翼驅動電機連接；
[0009]風場模擬和噴霧系統(tǒng)的噴霧模塊包括藥箱、液泵系統(tǒng)、噴桿、噴頭以及一空心管套，所述藥箱、液泵系統(tǒng)固定在所述安裝臺板上，所述空心管套的上端部與安裝臺板固定連接，管套下部從所述空心轉軸中部空腔穿過伸出，噴桿固定連接在空心管套下部，液泵系統(tǒng)的輸出管路從空心管套中穿過與噴桿連接，使藥液從安裝在噴桿上的噴頭灑出。
[0010]進一步的技術方案還包括:
[0011]所述安裝臺板的上表面設有固定所述空心轉軸的軸承座，所述軸承座包括座體以及安裝在座體內(nèi)的滾動軸承，空心轉軸從該滾動軸承中間穿過，與該軸承內(nèi)圈連接，空心轉軸從該軸承伸出的上端部通過齒輪與所述旋翼驅動電機的動力輸出軸進行動力傳遞，覆蓋齒輪的齒輪蓋固定在所述軸承座的座體上，而所述空心管套的上端部則固定在所述齒輪蓋上。
[0012]所述旋翼的槳葉通過安裝座固定在空心轉軸的側面，所述安裝座包括一安裝底板，空心轉軸在對應的位置設有連接安裝底板的安裝平面；所述安裝底板上開有至少兩個同心的弧形長孔，并設有與弧形長孔適配的限位螺釘或螺栓副，通過限位螺釘或螺栓副將平面底板和空心轉軸的安裝平面鎖緊。使用時，可通過轉動安裝座調(diào)節(jié)旋翼槳葉的迎風角度(槳距角)。
[0013]所述空心轉軸的下部固定安裝有一矩形管套，旋翼安裝座固定連接在所述矩形管套周側的安裝平面上。
[0014]所述安裝底板與空心轉軸的連接面設有一中心軸，安裝平面上設有插入所述中心軸的中心孔，所述弧形長孔的圓心落在所述中心軸的軸心上。
[0015]所述安裝臺板的下方亦設有一固定空心轉軸的滾動軸承，空心轉軸從該軸承中間穿過，與該軸承內(nèi)圈連接，該軸承通過軸承套筒固定在安裝臺板下方。
[0016]所述伸縮桿優(yōu)選采用電動缸驅動的剪叉式伸縮機構，有較高的穩(wěn)定性及承載能力。
[0017]所述噴頭優(yōu)選采用旋轉式噴頭。
[0018]一種用于如上所述平臺的單旋翼無人機噴灑二相流場模擬測試方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0019]一)通過控制臺給模擬設備伺服控制系統(tǒng)上電，降下安裝臺板，安裝待測的無人機旋翼，調(diào)整噴頭的間距、傾角，調(diào)試噴霧模塊；
[0020]二)在室內(nèi)相應位置布置霧滴分布檢測和/或風場檢測器材；
[0021]三)通過控制臺升起安裝臺板至指定高度；
[0022]四)通過控制臺啟動旋翼驅動電機，使旋翼旋轉達到指定的轉速；
[0023]五)通過控制臺驅動軌道電車在軌道上行駛，當電車達到預設速度后，啟動噴霧模塊，使噴頭在旋翼形成的風場中完成噴灑；
[0024]六)整理分析霧滴分布檢測和/或風場檢測器材采集或顯示的信息，完成模擬和測試。
[0025]目前農(nóng)林業(yè)使用的無人機中，單旋翼無人機質(zhì)量大、轉速高，直接使用單旋翼無人機在室內(nèi)試驗風險比較大，所以設計了上述平臺進行室內(nèi)模擬，而多旋翼無人機質(zhì)量小，直接將多旋翼小型植保無人機固定于安裝臺板上，即可進行小型多旋翼無人機的氣液兩相流場檢測。
[0026]一種用于如上所述平臺的多旋翼無人機噴灑二相流場模擬測試方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0027]一)通過控制臺給伺服控制系統(tǒng)上電，降下安裝臺板，將空心桿套管、噴桿取下，將待測的多旋翼無人機固定連接在安裝臺板下方，調(diào)整多旋翼無人機噴頭的間距、傾角，調(diào)試多旋翼無人機噴霧系統(tǒng)；
[0028]二)在室內(nèi)相應位置布置霧滴分布檢測和/或風場檢測器材；
[0029]三)通過控制臺升起安裝臺板至指定高度；
[0030]四)通過多旋翼無人機的遙控手柄啟動無人機，使其旋翼達到預定的轉速；
[0031]五)通過控制臺驅動軌道電車在軌道上行駛，當電車達到預設速度后，通過遙控手柄啟動多旋翼無人機的噴霧系統(tǒng)進行噴灑；
[0032]六)整理分析霧滴分布檢測和/或風場檢測器材采集或顯示的信息，完成模擬和測試。
[0033]本發(fā)明的有益效果:
[0034]植保無人機噴灑農(nóng)藥時，將直接受到植保無人機旋冀產(chǎn)生螺旋向下的渦流風場作用，農(nóng)藥的實際噴灑作業(yè)中直升機的飛行高度低(一般在1m以下)，向下的風場對農(nóng)藥噴灑效果影響大。本發(fā)明模擬測試平臺用于模擬植保無人機低空中作業(yè)，可進行不同機型無人機在不同作業(yè)高度、飛行速度和不同噴灑濃度的室內(nèi)施藥試驗，便于研宄無人機低空噴藥二相流場及噴灑分布，優(yōu)化無人機作業(yè)參數(shù)，為無人機植保作業(yè)指定相應的規(guī)程。且由于模擬設備工作時處于固定的位置高度、飛行速度，可以形成相對穩(wěn)定的風場，在重復試驗中，能夠得到穩(wěn)定、可信的測試數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明平臺的整體結構示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明單旋翼風場模擬的軌道電車、升降機構、旋翼和噴桿的立體結構示意圖；
[0037]圖3為圖2的主視結構示意圖；
[0038]圖4為圖2的側視結構示意圖；
[0039]圖5為圖2的俯視結構示意圖；
[0040]圖6為本發(fā)明風場模擬和噴霧系統(tǒng)的立體結構示意圖一；
[0041]圖7為圖6的主視結構示意圖；
[0042]圖8為圖6的俯視結構示意圖；
[0043]圖9為圖8A-A向剖面結構示意圖；
[0044]圖10為圖9的局部放大結構示意圖；
[0045]圖11為本發(fā)明風場模擬和噴霧系統(tǒng)的立體結構示意圖二 ；
[0046]圖12為圖11局部放大結構示意圖；
[0047]圖13為旋翼安裝座在安裝平臺上的仰視結構示意圖；
[0048]圖14為安裝座和矩形管套的立體結構示意圖；
[0049]圖15為本發(fā)明多旋翼風場模擬實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0050]為了進一步查明本發(fā)明的技術目的和技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的介紹。
[0051]如圖1至圖10所示，一種植保無人機噴灑二相流場室內(nèi)模擬測試平臺，包括控制臺4、模擬設備以及霧滴分布檢測和風場檢測器材等。
[0052]所述控制臺4設有顯示和輸入裝置，設置在實驗室內(nèi)人員方便操控的位置，并預安裝有相應的操作軟件。
[0053]所述模擬設備設有橫梁導軌3、導軌電車1、升降機構2、風場模擬和噴霧系統(tǒng)以及控制導軌電車1、升降機構2、風場模擬和噴霧系統(tǒng)5運行的伺服控制系統(tǒng)，所述伺服控制系統(tǒng)安裝在導軌電車I或升降機構2上，通過有線或無線的方式與控制臺4通信連接，接收控制信號并反饋數(shù)據(jù)。
[0054]所述橫梁導軌3采用工字型導軌，架設在實驗室的半空中。導軌電車I采用交流伺服電機1-4作為動力源，通過齒輪組1-3減速將動力傳遞給輪邊齒輪帶動車輪1-1滾動。
[0055]所述升降機構2包括固定在導軌電車I車體1-2下方的固定臺板2-1、安裝風場模擬和噴霧系統(tǒng)5等裝置的安裝臺板2-3，以及連接固定臺板2-1和安裝臺板2-3的剪叉式伸縮桿2-2。
[0056]風場模擬和噴霧系統(tǒng)5的風場模擬模塊包括一副單旋翼5-1以及旋翼驅動電機5-9ο所述單旋翼5-1設置于安裝臺板2-3的下方，旋翼槳葉通過安裝座5-18固定在空心轉軸5-13下部的矩形管套5-20上。所述矩形管套5-20套在空心轉軸上并焊接固定，其外側設有固定安裝座5-18的安裝平面。所述安裝座5-18包括一安裝底板5-17，所述安裝底板5-17上設有兩個中心對稱的弧形長孔5-18，如圖12所示，并設有與弧形長孔5-18適配的限位螺釘或螺栓副5-19，矩形管套5-20對應弧形長孔5-18的位置設有圓形螺孔或相同的弧形長孔；安裝底板5-17與矩形管套5-20接觸的內(nèi)側面設有一轉動中心軸，矩形管套5-20安裝平面上設有插入所述轉動中心軸的中心孔，所述弧形長孔5-18的對稱中心落在所述轉動中心軸的軸心上；安裝底板5-17的外側面設有固定槳葉的支架。
[0057]安裝旋翼時，調(diào)整好安裝座5-17與矩形管套5-20的相對角度(即槳葉安裝的角度)，將穿過弧形長孔5-18與矩形管套5-20連接的限位螺釘或螺栓副5-19擰緊，從而鎖緊平面底板5-17和矩形管套5-20。
[0058]空心轉軸5-13上端穿過安裝臺板2-3，通過軸承座5_12固定在臺板上，所述軸承座5-12包括座體以及安裝在座體內(nèi)的滾動軸承，所述空心轉軸5-13從該滾動軸承中間穿過，與該軸承內(nèi)圈連接，空心轉軸5-13從該軸承伸出的上端部通過齒輪5-8、齒輪5-11與所述旋翼驅動電機5-9的動力輸出軸進行動力傳遞。覆蓋