RU194376U1

RU194376U1 - Drone sprayer

Info

Publication number: RU194376U1
Application number: RU2019119746U
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Куцеев; Андрей Александрович Меркулов; Дмитрий Александрович Дмитриев
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2019-12-09

Abstract

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям устройств для внесения жидких средств защиты растений беспилотными летательными аппаратами вертикального взлета и посадки.Для упрощения конструкции в беспилотном летающем опрыскивателе, включающем беспилотный летающий аппарат вертикального взлета и посадки 1, содержащий моторы 2, несущие винты 3, раму 4, опрыскивающее оборудование 5, состоящее из резервуара 6 для жидкости, расположенного в верхней части рамы 4, электромагнитного клапана 21, форсунок 9, по периметру рамы 4 закреплены лучи 10 трубчатого профиля, на консольных участках которых распложены моторы 2 и несущие винты 3, согласно полезной модели, рама 4 имеет пластину 11 и пластину 12, между которыми расположены стойки 13, выполненные в виде телескопических труб, внутри которых расположены пружины 16, а резервуар 6 для жидкости выполнен из эластичного материала и размещен между пластиной 11 и пластиной 12, при этом лучи 10 трубчатого профиля с одной стороны соединены с резервуаром 6 для жидкости, а с другой стороны - с форсунками 9.Применение полезной модели позволит: упростить конструкцию беспилотного летающего опрыскивателя, увеличить время полета беспилотного летающего опрыскивателя при прочих равных условиях.The utility model relates to the field of agricultural engineering, in particular to the design of devices for introducing liquid plant protection products by unmanned aerial vehicles of vertical take-off and landing. screws 3, frame 4, spraying equipment 5, consisting of a reservoir 6 for the liquid located in the upper part of the frame 4, the electromagnetic valve 21, nozzles 9, along the perimeter of the frame 4 there are fixed beams 10 of a tubular profile, on the cantilever sections of which motors 2 and rotors 3 are located, according to a utility model, the frame 4 has a plate 11 and a plate 12, between which there are racks 13 made in the form of telescopic pipes, inside which the springs 16 are located, and the fluid reservoir 6 is made of elastic material and is placed between the plate 11 and the plate 12, while the beams 10 of the tubular profile are connected on one side to the fluid reservoir 6 and, on the other hand, to nozzles 9. The use of a utility model will allow: to simplify the design of an unmanned flying sprayer, to increase the flight time of an unmanned flying sprayer, ceteris paribus.

Description

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям устройств для внесения жидких средств защиты растений беспилотными летательными аппаратами вертикального взлета и посадки.The utility model relates to the field of agricultural engineering, in particular to the design of devices for introducing liquid plant protection products by unmanned aerial vehicles of vertical take-off and landing.

Известен беспилотный летающий опрыскиватель, включающий беспилотный летающий аппарат (БПЛА) вертикального взлета и посадки, а также опрыскивающее оборудование, содержащее резервуар для жидкости, насосный агрегат, штангу с форсунками, трубопроводы, соединяющие насосный агрегат со штангой и форсунками (www.agro-fly.com).An unmanned flying sprayer is known, including an unmanned aerial vehicle (UAV) of vertical take-off and landing, as well as spraying equipment containing a liquid reservoir, a pump unit, a rod with nozzles, and pipelines connecting the pump unit with a rod and nozzles (www.agro-fly. com).

Недостатками известного беспилотного летающего опрыскивателя являются сложность конструкции, ее значительный вес и материалоемкость.The disadvantages of the known unmanned flying sprayer are the complexity of the design, its significant weight and material consumption.

Указанные недостатки обусловлены, тем, что известный опрыскиватель включает штангу с форсунками и насосный агрегат, причем форсунки соединены с резервуаром для жидкости трубопроводами. Наличие штанги, насосного агрегата и трубопроводов, усложняет конструкцию известного беспилотного летающего опрыскивателя, а также увеличивает его вес и материалоемкость.These disadvantages are due to the fact that the known sprayer includes a boom with nozzles and a pump unit, the nozzles being connected to the liquid reservoir by pipelines. The presence of a rod, a pumping unit and pipelines complicates the design of the known unmanned flying sprayer, and also increases its weight and material consumption.

Увеличение веса известного беспилотного летающего опрыскивателя снижает грузоподъемность БПЛА, что приводит к необходимости уменьшать количество рабочего раствора, заливаемой в резервуар для жидкости, что, как следствие, снижает время полета в процессе выполнения технологического процесса обработки растений при прочих равных условиях. Следовательно, увеличение веса беспилотного летающего опрыскивателя, уменьшает потенциально возможную грузоподъемность, что как следствие ограничивает производительность беспилотного летающего опрыскивателя.Increasing the weight of a known unmanned flying sprayer reduces the UAV's carrying capacity, which leads to the need to reduce the amount of working solution poured into the liquid tank, which, as a result, reduces the flight time during the processing of plants, all other things being equal. Therefore, increasing the weight of the unmanned flying sprayer reduces the potential load capacity, which consequently limits the performance of the unmanned flying sprayer.

Кроме этого известный беспилотный летающий опрыскиватель имеет одинаковое лобовое сопротивление при заполненном резервуаре для жидкости и в случае, когда в этом резервуаре нет рабочего раствора. Поэтому у известного беспилотного летающего опрыскивателя значительное лобовое сопротивление при полете с резервуаром, не заполненным рабочим раствором.In addition, the known unmanned flying sprayer has the same drag when the fluid reservoir is full and when there is no working solution in this reservoir. Therefore, the well-known unmanned flying sprayer has significant drag when flying with a tank not filled with a working solution.

Известен беспилотный летающий опрыскиватель, включающий беспилотный летающий аппарат (БПЛА) вертикального взлета и посадки, имеющий сегментированные плечи с шарнирами, которые складываются для уменьшения габаритных размеров, и полезную нагрузку в виде резервуара с жидкостью, насосного агрегата, форсунок, трубопроводов, соединяющих насосный агрегат с форсунками для распыления жидкости из резервуара (Международная заявка №РСТ/CN2015/080528, 01.06.2015 г.; патент на изобретение US 2017043870 А1, 16.02.2017).Known unmanned flying sprayer, including unmanned aerial vehicle (UAV) vertical take-off and landing, having segmented shoulders with hinges that fold to reduce overall dimensions, and a payload in the form of a reservoir with liquid, a pumping unit, nozzles, pipelines connecting the pumping unit with nozzles for spraying liquid from a reservoir (International Application No. PCT / CN2015 / 080528, 06/01/2015; patent for invention US 2017043870 A1, 02.16.2017).

Указанные недостатки обусловлены следующим. Известный опрыскиватель включает насосный агрегат и трубопроводы, соединяющие резервуар с жидкостью с форсунками. Наличие в конструкции насосного агрегата и трубопроводов увеличивает вес, материалоемкость и усложняет конструкцию известного беспилотного летающего опрыскивателя.These disadvantages are due to the following. Known sprayer includes a pumping unit and pipelines connecting the tank with a liquid with nozzles. The presence in the design of the pumping unit and pipelines increases the weight, material consumption and complicates the design of the known unmanned flying sprayer.

Увеличение веса известного беспилотного летающего опрыскивателя снижает грузоподъемность БПЛА, что приводит к необходимости уменьшать количество жидкости, заливаемой в резервуар, и как следствие снижает время полета в процессе выполнения технологического процесса обработки растений при прочих равных условиях. Таким образом, увеличение веса беспилотного летающего опрыскивателя, уменьшает его потенциально возможную грузоподъемность, а значит, ограничивает производительность беспилотного летающего опрыскивателя.The increase in weight of the known unmanned flying sprayer reduces the UAV's carrying capacity, which leads to the need to reduce the amount of liquid poured into the tank, and as a result reduces the flight time during the process of processing plants, all other things being equal. Thus, increasing the weight of an unmanned flying sprayer reduces its potential load capacity, and therefore limits the performance of an unmanned flying sprayer.

Известный беспилотный летающий опрыскиватель имеет одинаковое лобовое сопротивление при заполненном резервуаре для жидкости и, в случае, когда в этом резервуаре нет рабочего раствора. Поэтому у известного беспилотного летающего опрыскивателя значительное лобовое сопротивление во время полета с резервуаром, не заполненным рабочим раствором.The well-known unmanned flying sprayer has the same drag when the liquid tank is full and, in the case when there is no working solution in this tank. Therefore, the known unmanned flying sprayer has significant drag during flight with a tank not filled with a working solution.

Наиболее близким по достигаемому эффекту к заявленному беспилотному летающему опрыскивателю является беспилотный летающий опрыскиватель, включающий беспилотный летающий аппарат (БПЛА) вертикального взлета и посадки, содержащий моторы и несущие винты и раму, выполненную с возможностью образования силового каркаса, по периметру которой закреплены балки трубчатого профиля, на консольных участках которых распложены моторы и несущие винты, а также опрыскивающее оборудование, содержащее резервуар для жидкости, насосный агрегат, гидравлический клапан, электромагнитный клапан, форсунки с соплами, трубопроводы содержащий резервуар для жидкости, электромагнитный клапан, насосный агрегат, трубопроводы, соединяющие последовательно резервуар для жидкости, электромагнитный клапан, насосный агрегат с гидравлическим клапаном (Патент на изобретение CN №108725797, А01М 7/00; В64С 27/08; B64D 1/18, 02.11.2018 - прототип).The closest effect to the claimed unmanned flying sprayer is an unmanned flying sprayer, including an unmanned aerial vehicle (UAV) of vertical take-off and landing, containing motors and rotors and a frame made with the possibility of forming a power frame, along the perimeter of which tubular profile beams are fixed, on cantilever sections of which motors and rotors are located, as well as spraying equipment containing a liquid reservoir, a pump unit, hydraulic ESK valve, solenoid valve, nozzles with nozzles, pipelines containing a fluid reservoir, solenoid valve, pump unit, pipelines connecting a fluid reservoir in series, solenoid valve, pump aggregate with a hydraulic valve (CN Patent No. 108725797, А01М 7/00 ; B64C 27/08; B64D 1/18, 02/02/2018 - prototype).

Недостатками известного беспилотного летающего опрыскивателя, принятого за прототип, являются сложность конструкции, ее значительный вес и материалоемкость.The disadvantages of the known unmanned flying sprayer, adopted as a prototype, are the complexity of the design, its significant weight and material consumption.

Указанные недостатки обусловлены следующим. Известный опрыскиватель включает насосный агрегат и трубопроводы, соединяющие резервуар с жидкостью с форсунками. Наличие в конструкции насосного агрегата, включающего насос и электропривод, и трубопроводов увеличивает вес, материалоемкость и усложняет конструкцию известного беспилотного летающего опрыскивателя. Кроме этого насос включает сложные в изготовлении узлы и детали.These disadvantages are due to the following. Known sprayer includes a pumping unit and pipelines connecting the tank with a liquid with nozzles. The presence in the design of the pumping unit, including the pump and the electric drive, and pipelines increases the weight, material consumption and complicates the design of the known unmanned flying sprayer. In addition, the pump includes components and parts that are difficult to manufacture.

Наличие электропривода насоса увеличивает расход электроэнергии электробатарей беспилотного летающего опрыскивателя.The presence of an electric drive of the pump increases the power consumption of the electric batteries of an unmanned flying sprayer.

Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции беспилотного летающего опрыскивателя и увеличение времени полета беспилотного летающего опрыскивателя при прочих равных условиях.The technical result of the utility model is to simplify the design of an unmanned flying sprayer and to increase the flight time of an unmanned flying sprayer, ceteris paribus.

Технический результат достигается тем, что в беспилотном летающем опрыскивателе вертикального взлета и посадки, содержащем моторы, несущие винты, раму, опрыскивающее оборудование, состоящее из резервуара для жидкости, расположенного в верхней части рамы, электромагнитного клапана, форсунок, по периметру рамы закреплены лучи трубчатого профиля, на консольных участках которых распложены моторы и несущие винты, согласно полезной модели, рама имеет две пластины, между которыми расположены стойки, выполненные в виде телескопических труб, внутри которых расположены пружины, а резервуар для жидкости выполнен из эластичного материала и размещен между пластинами,The technical result is achieved by the fact that in an unmanned flying vertical-take-off and landing sprayer containing motors, rotors, a frame, spraying equipment consisting of a fluid reservoir located in the upper part of the frame, an electromagnetic valve, nozzles, and tubular profile rays are fixed around the frame , on cantilever sections of which motors and rotors are located, according to a utility model, the frame has two plates, between which there are racks made in the form of telescopic pipes, in utri which springs are arranged, and the liquid reservoir is made of elastic material and placed between the plates,

при этом лучи трубчатого профиля с одной стороны соединены с резервуаром для жидкости, а с другой стороны - с форсунками.while the rays of the tubular profile on the one hand are connected to the reservoir for the liquid, and on the other hand, to the nozzles.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведен схематично беспилотный летающий опрыскиватель, в аксонометрии; на фиг. 2 схематично показан фрагмент стойки беспилотного летающего опрыскивателя; на фиг. 3 приведен схематично беспилотный летающий опрыскиватель при незаполненном рабочим раствором резервуаре для жидкости, вид спереди; на фиг.4 – то же, когда резервуар для жидкости заполнен, вид спереди.The essence of the utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a schematic unmanned flying sprayer, in a perspective view; in FIG. 2 schematically shows a fragment of a rack of an unmanned flying sprayer; in FIG. Figure 3 shows a schematic of an unmanned flying sprayer with an empty tank for a liquid tank, front view; figure 4 is the same when the fluid reservoir is full, front view.

На графических материалах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания сущности технического решения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.For clarity, only those details are presented that are necessary for understanding the essence of the technical solution, and the accompanying elements, well known to specialists in this field, are not presented.

Беспилотный летающий опрыскиватель включает беспилотный летающий аппарат 1 вертикального взлета и посадки, содержащий моторы 2, несущие винты 3, раму 4, опрыскивающее оборудование 5 (фиг. 1). Опрыскивающее оборудование 5 содержит резервуар 6 для жидкости, имеющий горловину 7 с расположенным в ней обратным клапаном 8, и форсунки 9. Для предотвращения повторного опрыскивания уже обработанной поверхности растений, форсунки 9 расположены не под всеми несущими винтами 3, образуют ряд в виде дугу (фиг. 1). Резервуар 6 для жидкости расположен в верхней части рамы 4. По периметру рамы 4 закреплены лучи 10 трубчатого профиля, на консольных участках которых распложены моторы 2 и несущие винты 3. Рама 4 имеет пластины 11 и 12, между которыми расположены стойки 13. Стойки 13 выполнены в виде телескопических труб, состоящих из входящих одна в одну секций 14. Каждая секция 14 имеет перегородку 15 и внутри нее расположена пружина 16 (фиг. 2). Пружина 16 закреплена к перегородкам 15 двух смежных секций 14. Смежные секции 14 соединены стопорным элементом 17, выполненным со скосом, и закрепленным на плоской пружине 18, обеспечивающей блокирующее положение стопорного элемента 17 в отверстии 19 (фиг. 2). Секции 14 стоек 13 снизу входят в стаканы 20, в которых также закреплены пружины 16.An unmanned flying sprayer includes an unmanned flying device 1 vertical take-off and landing, containing motors 2, rotors 3, frame 4, spraying equipment 5 (Fig. 1). The spraying equipment 5 contains a fluid reservoir 6 having a neck 7 with a check valve 8 located therein and nozzles 9. To prevent repeated spraying of the treated surface of the plants, the nozzles 9 are not located under all of the rotors 3 and form a series in the form of an arc (Fig. . one). A reservoir 6 for liquid is located in the upper part of the frame 4. Beams 10 of the tubular profile are fixed along the perimeter of the frame 4, on the cantilever sections of which there are motors 2 and rotors 3. The frame 4 has plates 11 and 12, between which there are racks 13. Racks 13 are made in the form of telescopic pipes, consisting of one in one sections 14. Each section 14 has a partition 15 and a spring 16 is located inside it (Fig. 2). The spring 16 is fixed to the partitions 15 of two adjacent sections 14. The adjacent sections 14 are connected by a locking element 17, made with a bevel, and mounted on a flat spring 18, which ensures the locking position of the locking element 17 in the hole 19 (Fig. 2). The sections 14 of the uprights 13 from below enter the glasses 20, in which the springs 16 are also fixed.

Резервуар 6 для жидкости выполнен из эластичного материала и размещен между пластинами 11 и 12 (фиг. 3 и фиг. 4). Лучи 10 трубчатого профиля с одной стороны соединены с резервуаром 6 для жидкости через электромагнитный клапан 21, а с другой стороны с форсунками 9, расположенными под несущими винтами 3. На раме закреплен блок управления 22, управляющий работой электромагнитного клапана 21 и опоры 23. Пластина 12 имеет ручку 24.The reservoir 6 for the liquid is made of elastic material and is placed between the plates 11 and 12 (Fig. 3 and Fig. 4). The beams 10 of the tubular profile on the one hand are connected to the reservoir 6 for the liquid through the solenoid valve 21, and on the other hand to the nozzles 9 located under the rotors 3. A control unit 22 is mounted on the frame, which controls the operation of the solenoid valve 21 and supports 23. Plate 12 has a handle 24.

Беспилотный летающий опрыскиватель работает следующим образом. Предварительно резервуар 6 для жидкости заполняют рабочим раствором (фиг. 1). Для этого рабочий раствор подают в резервуар 6 для жидкости под давлением через горловину 7 и клапан 8. Поскольку резервуар 6 для жидкости выполнен из эластичного материала, то заполняясь рабочим раствором и увеличиваясь в объеме, он давит на пластины 11 и 12, раздвигая их относительно друг друга. При этом происходит растяжение пружин 16, размещенных в секциях 14 стоек 13. После заполнения рабочим раствором резервуара 6 для жидкости обратный клапан 8 предотвращает вытекание рабочего раствора через горловину 7, а каждая секция 14 оказывается выдвинутой из смежной с ней секции 14 и зафиксированной относительно ее стопорным элементом 17, находящимся в отверстии 19 (фиг. 2). При этом пружины 16 секций 14 находятся в растянутом состоянии, а стойки 13 при полном заполнении рабочим раствором резервуара 6 для жидкости имеют наибольшую длину.Unmanned flying sprayer operates as follows. Previously, the reservoir 6 for the liquid is filled with a working solution (Fig. 1). To do this, the working solution is fed into the reservoir 6 for liquid under pressure through the neck 7 and valve 8. Since the reservoir 6 for the fluid is made of elastic material, then filling with the working solution and increasing in volume, it presses on the plates 11 and 12, pushing them apart friend. When this occurs, the springs 16 are placed, located in the sections 14 of the racks 13. After filling with the working solution of the fluid reservoir 6, the check valve 8 prevents the working solution from flowing out through the neck 7, and each section 14 is pulled out of the adjacent section 14 and fixed relative to its stop an element 17 located in the hole 19 (Fig. 2). In this case, the springs 16 of the sections 14 are in a stretched state, and the racks 13 when fully filled with a working solution of the reservoir 6 for the liquid have the greatest length.

Беспилотный летающий опрыскиватель с резервуаром 6, наполненным рабочим раствором, начинает перемещаться по заданной траектории над обрабатываемым полем. При этом из блока управления 22 поступает команда в электромагнитный клапан 21, он открывается и рабочий раствор под действием предварительного давления, созданного пружиной 16, размещенной в стакане 20 каждой стойки 13, поступает внутри лучей 10 к форсункам 9 (фиг. 4), а затем наносится на поверхность поля или в хлебостой. В процессе вытекания рабочего раствора из резервуара 6 пружины 16 стаканов 20 стоек 13 сжимаются, и при этом перемещают смежные расположенные сверху секции 14, которые входят внутрь стаканов 20 (фиг. 2). При этом торцовые поверхности стаканов 20, давят на стопорные элементы 17 и они за счет плоских пружин 18 перемещаются в отверстиях 19. При этом стопорные элементы 17, за счет воздействия пружины 16 секции 14, давят на стенки отверстий 19 секции 14, и продолжают за счет пружин 18 перемещаться до полного выхода из отверстий 19. После этого начинается сжатие следующей пружины 16 и процесс повторяется. Это позволяет обеспечивать силу сжатия пластиной 11 и пластиной 12 резервуара 6 и, как следствие, одинаковое давление на рабочий раствор, как при заполненном резервуаре 6, так и в последующем по мере уменьшения раствора в резервуаре 6 до полного его опорожнения.An unmanned flying sprayer with a reservoir 6 filled with a working solution begins to move along a predetermined path above the field to be treated. At the same time, a command is sent to the electromagnetic valve 21 from the control unit 22, it opens and the working solution under the action of the preliminary pressure created by the spring 16, placed in the glass 20 of each rack 13, enters inside the beams 10 to the nozzles 9 (Fig. 4), and then It is applied on the surface of the field or in the bread stand. In the process of leakage of the working solution from the reservoir 6, the springs 16 of the cups 20 of the struts 13 are compressed, and at the same time, the adjacent sections 14 located on top, which enter the cups 20, are moved (Fig. 2). In this case, the end surfaces of the glasses 20 are pressed against the locking elements 17 and they are moved through the openings 19 due to the flat springs 18. In this case, the locking elements 17, due to the action of the spring 16 of the section 14, press on the walls of the holes 19 of the section 14, and continue due to the springs 18 move until they fully exit the holes 19. After that, the compression of the next spring 16 begins and the process is repeated. This allows you to provide the compression force by the plate 11 and the plate 12 of the tank 6 and, as a consequence, the same pressure on the working solution, both when the tank 6 is full, and subsequently as the solution in the tank 6 decreases until it is completely empty.

После расхода рабочего раствора пластина 11 и пластина 12 с помощью пружин 16 сжимают полый резервуар 6 для жидкости (фиг. 3), а беспилотный летающий опрыскиватель возвращается к месту очередной заправки, имея уменьшенную площадью своего поперечного сечения, а значит уменьшенное лобовое сопротивление. Уменьшенное лобовое сопротивление беспилотного летающего опрыскивателя экономит расход электроэнергии электробатарей. Кроме того, работа пружин 16, вместо электропривода, присутствующего у аналога и прототипа, также экономит электроэнергию электробатарей, что увеличивает время полета беспилотного летающего опрыскивателя. Снижение веса опрыскивающего оборудования также увеличивает время полета беспилотного летающего опрыскивателя при прочих равных условиях.After the working solution is consumed, the plate 11 and the plate 12 compress the hollow fluid reservoir 6 with the help of springs 16 (Fig. 3), and the unmanned flying sprayer returns to the place of the next refueling, having a reduced cross-sectional area, which means reduced drag. The reduced drag of an unmanned flying sprayer saves power consumption of electric batteries. In addition, the operation of the springs 16, instead of the electric drive present in the analogue and prototype, also saves the electric power of electric batteries, which increases the flight time of an unmanned flying sprayer. Reducing the weight of spraying equipment also increases the flight time of an unmanned flying sprayer, ceteris paribus.

В сжатом положении полого резервуара 6 для жидкости беспилотный летающий опрыскиватель имеет уменьшенный габаритный размер по высоте, облегчает его транспортировку к месту работы и хранение.In the compressed position of the hollow tank 6 for liquid unmanned flying sprayer has a reduced overall size in height, facilitates its transportation to the place of work and storage.

Применение полезной модели позволит: упростить конструкцию беспилотного летающего опрыскивателя, увеличить время полета беспилотного летающего опрыскивателя при прочих равных условиях.Application of the utility model will allow: to simplify the design of an unmanned flying sprayer, to increase the flight time of an unmanned flying sprayer, ceteris paribus.

Claims

An unmanned flying vertical-take-off and landing sprayer containing motors, rotors, a frame, spraying equipment, consisting of a liquid reservoir located in the upper part of the frame, an electromagnetic valve, nozzles, tubular profile beams fixed to the frame perimeter, on the console sections of which motors are located and rotors, characterized in that the frame has two plates, between which there are racks made in the form of telescopic pipes, inside which springs are located, and a reservoir for liquid is made of an elastic material and placed between the plates, the rays of the tubular profile with one side connected to a reservoir for liquid, and on the other side - with the nozzles.