CN103661946A - 一种旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置，主要用于对喷嘴喷洒出的农药雾滴群进行定向输送和二次雾化。导流防漂移装置对称布置在旋翼无人机机体两侧的主喷杆端部，该装置包括锥形进口、垂直喷杆、导叶段、喷嘴部件和出口扩散段五部分，旋翼下洗气流通过锥形进口形成高速气流，通过导叶段的整流作用，高速气流在导叶段出口形成均匀的风送气流，在出口扩散段内，风送气流与农药雾滴群形成气液两相流，提高了农药雾滴群沿风送气流运动方向的沉积速度和液滴碰撞、融合的时间，实现无人机喷雾的定向输送和二次雾化功能。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种农业航空旋翼无人机喷雾系统用辅助装置，属于航空植保机械装备技术领域，具体的说，是一种用于旋翼无人机喷雾系统的导流防漂移装置。
背景技术
旋翼无人机喷雾技术是一种高效、先进的现代农业植保技术，其已被广泛应用于播种、施肥、灭虫和灾害防治等领域。在以往植保喷雾机械领域，经常采用的导流防漂移技术包括专用防漂移喷嘴、喷雾模型预测、风幕技术和罩盖式挡板技术等，这些技术已广泛应用于地面喷雾和固定翼飞机喷雾系统。与其他喷雾系统相比，旋翼无人机喷雾系统具有独特的流场特征，此外，无人机系统对于喷雾辅助设备的重量载荷、空间和结构具有一定的限制，无人机系统用装置应具有轻量化和适用性强的特点，因而以往的导流防漂移技术很难满足现有无人机喷雾系统的要求。经检索，目前，国内外关于无人机喷雾导流防漂移装置的研究还很少，还未见有类似的发明专利报道。
发明内容
本发明所解决的技术问题：在旋翼无人机喷雾系统作业过程，其会受到飞行器、温度和环境气流等因素的影响，因而容易产生很严重的喷雾漂移现象，降低了靶标区植株的喷洒浓度，难以产生预计的喷洒效果，同时喷雾漂移还会对周围环境产生不利影响。为了提高旋翼无人机喷雾的防漂移性能和准确性，本发明提供了一种导流防漂移装置，该装置利用主旋翼的下洗气流能量解决上述问题。将该装置对称设置在旋翼无人机主垂直喷杆端部，通过装置的锥形进口和导叶段将旋翼无人机下洗气流转化为导叶出口的风送气流，装置中喷嘴下方额气液混合区域实现了对喷嘴雾滴群的定向输送和二次雾化功能。该装置是一种轻巧的薄壁结构式、无耗能和适用性强的喷雾辅助装置，可有效提高旋翼无人机喷雾系统的防漂移性能和精确性。
该导流防漂移装置的技术方案是：导流防漂移装置包括垂直喷杆1、锥形进口2、导叶段3、喷嘴部件4和出口扩散段5，锥形进口2为渐缩轴对称薄壁管结构，其外壁与垂直喷杆轴线夹角为α1，其沿垂直喷杆轴线方向长度为L1。导叶段3外壁呈渐缩轴对称结构，其外壁与垂直喷杆1轴线夹角为α2，其沿垂直喷杆轴线方向长度为L2。出口扩散段5呈轴对称结构，其外壁与垂直喷杆轴线夹角为α3，其沿垂直喷杆1轴线方向长度为L3。锥形进口2、导叶段3和出口扩散段5安装在垂直喷杆1、喷嘴部件4外侧，并沿垂直喷杆轴线方向依次固定相联，导叶段3内壁与垂直喷杆1固定联接，喷嘴部件4安装在垂直喷杆1顶端。导叶段3内采用直叶片或弯曲叶片两种型式，可实现对风送气流的环量分布的调整。该装置中的α1为40°至60°之间。α2为5°至15°之间。α3为10°至30°之间。L1∶L2为1至1.5之间，L2∶L3为0.8至1.4之间。
使用时，旋翼无人机喷雾系统的主喷杆7横向固定在无人机支撑架8上，导流防漂移装置6在无人机机体两侧呈对称布置，并垂直固定在主喷杆端部，该装置位于主旋翼10下方所产生的旋翼下洗气流中。旋翼无人机喷雾作业时，主旋翼10所产生的旋翼下洗气流流向锥形进口2，在锥形进口2内部逐渐形成高速气流，该高速气流进入导叶段3内部，通过导叶段3的整流功能，成为更为均匀、稳定的风送气流，该风送气流在出口扩散段5内与喷嘴部件4喷洒的雾滴群形成了具有定向输送特性的气液两相流动，即增加雾滴群朝向靶标区域的运动速度，同时增加了雾滴群内部液滴的碰撞与融合过程，从而改善喷雾作业的防漂移性能和均匀度指标。
本发明的有益效果：本发明所提供的导流防漂移装置具有结构简单、质量轻巧、运行可靠和适用性强的特点，同时无需提供额外的动力设备，解决了旋翼无人机喷雾过程中的雾滴群漂移问题，可适用于不同喷洒量和载重要求的旋翼无人机喷雾系统。
附图说明
图1是旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置结构图。
图2是旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置的安装示意图。
图中：1—垂直喷杆，2—锥形进口，3—导叶段，4—喷嘴部件，5—出口扩散段，6—导流防漂移装置，7—主喷杆，8—无人机支撑架，9—无人机机体，10—主旋翼。
具体实施方式
旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置结构包括垂直喷杆1、锥形进口2、导叶段3、喷嘴部件4、出口扩散段5。锥形进口2、导叶段3和出口扩散段5沿垂直喷杆1的轴线方向依次联接，导叶段3具有直叶片和弯曲叶片两种类型可供设计、安装时选择，其内部流动空间形成了旋翼下洗气流的流动通道。垂直喷杆1外壁和导叶段3内壁之间固定联接，喷嘴部件4固定安装在垂直喷杆1的顶端，药液通过垂直喷杆1和喷嘴部件4喷洒在出口扩散段5内，并与导叶段3出口的风送气流形成气液两相流。
使用该装置时，将该导流防漂移装置6安装在旋翼无人机上：主喷杆7横向固定在无人机支撑架8上，导流防漂移装置6在无人机机体9两侧呈对称布置，并垂直固定安装在主喷杆7的端部。
Claims (6)
1.一种旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置，包括垂直喷杆（1）、锥形进口（2）、导叶段（3）、喷嘴部件（4）和出口扩散段（5），其特征在于：锥形进口沿垂直喷杆轴线方向为渐缩轴对称薄壁管结构，其外壁与垂直喷杆轴线夹角为α1，其沿垂直喷杆轴线方向长度为L1；导叶段外壁呈渐缩轴对称结构，其外壁与垂直喷杆轴线夹角为α2，其沿垂直喷杆轴线方向长度为L2；出口扩散段呈扩张式轴对称结构，其外壁与垂直喷杆轴线夹角为α3，其沿垂直喷杆轴线方向长度为L3；锥形进口（2）、导叶段（3）和出口扩散段（5）安装在垂直喷杆（1）、喷嘴部件（4）外侧，并沿垂直喷杆（1）轴线方向依次固定相联，导叶段（3）内壁与垂直喷杆（1）固定联接，喷嘴部件（4）安装在垂直喷杆（1）顶端。
2.根据权利要求1所述的旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置，其特征在于：导叶段（3）内采用直叶片或弯曲叶片两种型式。
3.根据权利要求1所述的旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置，其特征在于，锥形进口（2）外壁与垂直喷杆（1）轴线方向夹角α1为40°至60°之间。
4.根据权利要求1所述的旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置，其特征在于，导叶段（3）外壁与垂直喷杆（1）轴线方向夹角α2为5°至15°之间。
5.根据权利要求1所述的旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置，其特征在于，出口扩散段（5）外壁与垂直喷杆（1）轴线方向夹角α3为10°至30°之间。
6.根据权利要求1所述的旋翼无人机喷雾用导流防漂移装置，其特征在于，锥形进口（2）与导叶段（3）沿垂直喷杆（1）轴线方向的长度比值L1∶L2为1至1.5之间，导叶段（3）与出口扩散段（5）沿垂直喷杆（1）轴线方向的长度比值L2∶L3为0.8至1.4之间。
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