CN105707043A - 一种两轮自平衡遥控电动植保车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两轮自平衡遥控电动植保车，包括：两轮平衡车；车架；喷洒架；第一配重药箱；第二配重药箱，其与第一配重药箱对称设置；缓冲药箱，与第二配重药箱同侧；其中，缓冲药箱分别与第一配重药箱和第二配重药箱连通；通过角度倾斜测量仪测量植保车偏转角度并控制第一调配机构和第二调配机构，调配两个配重药箱和缓冲药箱内盛装液体量，实现植保车配重自平衡调节，还提供了一种两轮自平衡遥控电动植保车控制方法，通过控制发动机转速，精准调节喷灌流量和药箱内盛装液体量，实现过程简单、准确及时。

Description

一种两轮自平衡遥控电动植保车及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动植保车领域，尤其涉及一种两轮自平衡电动植保车及其控制方法。

背景技术

从世界植保技术发展来看，今后相当长时间化学防治是防治农作物病、虫、草及鼠害的主要方法，传统人工植保作业越来越不适合我国中国城镇化建设，农村劳动力急剧减少的步伐，目前在公知的技术中地面植保器械都以四轮或三轮车为主，未见一种两轮自平衡遥控植保车。而两轮自平衡遥控植保车的转弯半径为零，能避免植保机械在转弯过程中对作物的伤害，同时能减少农药对植保人员的伤害。

农药喷洒正向精准施药方向发展，利用单片机控制的灌溉系统，因此急需一种设备能够实现定向施药，平衡调节性能好，施药均匀性好，喷灌方向全程可控，且能够精准调节喷灌流量。

发明内容

本发明设计开发了一种两轮自平衡遥控电动植保车，克服了以上缺陷，本发明的一个目的是通过调配两个配重药箱和缓冲药箱内盛装液体量，实现植保车配重自平衡调节，从而调节喷洒架调节角度。

本发明另一个目的是，通过精确控制电机转速实现药箱内盛装液体量的精准控制。

本发明还有一个目的是，通过精确控制电机转速和喷嘴的出口截面积实现喷灌流量的精细调节。

本发明提供的技术方案为：

一种两轮自平衡遥控电动植保车，包括：

两轮平衡车；

车架，其可旋转地设置在所述两轮平衡车顶部；

喷洒架，其设置在所述车架顶部，并包括等间距设置的联排喷嘴；

第一配重药箱，其设置在所述车架一侧，并与所述喷洒架连通；

第二配重药箱，其与所述第一配重药箱对称设置，并与所述喷洒架连通；

缓冲药箱，其设置在所述车架上，与所述第二配重药箱同侧；

其中，所述缓冲药箱分别与所述第一配重药箱和所述第二配重药箱连通；

第一调配机构，其设置在所述第一配重药箱内部，并能够沿箱体内部上下滑动；

第二调配机构，其设置在所述第二配重药箱内部，并能够沿箱体内部上下滑动；

角度倾斜测量仪，其设置在所述两轮平衡车中心位置，用于检测植保车倾斜方向及倾斜角度。

优选的是，所述第一调配机构，包括：

第一丝杠轴，其外表面设置有半球面滚珠滚道；

第一空心杆，其内部中空，并且设置有内螺纹，套设在所述第一丝杠轴上；

第一驱动电机，其驱动所述第一丝杠轴旋转；

第一活塞，其设置在所述第一空心杆底部；

所述第二调配机构，包括：

第二丝杠轴，其外表面设置有半球面滚珠滚道；

第二空心杆，其内部中空，并且设置有内螺纹，套设在所述第二丝杠轴上；

第二驱动电机，其驱动所述第二丝杠轴旋转；

第二活塞，其设置在所述第二空心杆底部。

优选的是，丝杠轴和空心杆之间设置有滚珠，用于减小传动摩擦阻力。

优选的是，所述丝杠轴导程为3mm-5mm。

优选的是，还包括：

第一联结阀，其设置在缓冲药箱与第一配重药箱连通处；

第二联结阀，其设置在缓冲药箱与第二配重药箱连通处；

第三联结阀，其设置在第一配重药箱与喷洒架连通处；

第四联接阀，其设置在第二配重药箱与喷洒架连通处。

优选的是，还包括系统控制模块，其连接所述角度倾斜测量仪，所述系统控制模块用于接收所述角度倾斜测量仪检测到的角度信号，控制所述第一调配机构和第二调配机构运动方向和速度以及联结阀的开启和关闭。

优选的是，所述角度倾斜测量仪为惯性陀螺仪。

优选的是，所述第一配重药箱、第二配重药箱和缓冲药箱内设置有液位传感器。

本发明还可以由一种两轮自平衡遥控电动植保车控制方法进一步实施，包括：

步骤一：角度倾斜测量仪测量植保车倾斜角度α，并判定植保车倾斜方向；

步骤二：当植保车向左或向右倾斜时，第二调配机构向下运动，第二驱动电机转数为，

$w_{\mathrm{\δ}}=\frac{n\mathrm{\π}\·R^2\·v_{ca}}{P_h\·S}$

其中其为联排喷嘴出口截面积，L_p为喷嘴长度，N_m为联排喷嘴间距，v_ca为植保车行进速度，P_h为丝杠轴导程，S为配重药箱截面积；h为喷洒架距地面高度；

当植保车向第一配重药箱一侧倾斜时，第三联结阀和第二联结阀关闭，第一联结阀和第四联结阀开启，第一调配机构向下运动，第一配重药箱内盛装液体进入缓冲药箱，以使植保车左右轮轴获得的力矩平衡，第一驱动电机转数为，

$w_{\mathrm{\λ}}=\frac{3L\·sin\mathrm{\α}}{4p_h\·t_{\mathrm{\λ}}}\·\ln \frac{F_{p}rI}{GJ}+w_{\mathrm{\δ}}$

当植保车向第二配重箱一侧倾斜时，第三联结阀和第二联结阀关闭，第一联结阀和第四联结阀开启，第一调配机构向上运动，缓冲药箱内盛装液体进入第一配重药箱，以使植保车左右轮轴获得的力矩平衡，第一驱动电机转数为，

${w_{\mathrm{\λ}}}^{\′}=\frac{3L\·sin\mathrm{\α}}{4p_h\·t_{\mathrm{\λ}}}\·\ln \frac{F_{p}rI}{GJ}-w_{\mathrm{\δ}}$

其中，L为喷洒架长度；P_h为丝杠轴导程，t_λ为根据电机参数推算出的时间常数，其数值为0.58s，F_p为丝杠轴对电机的反方向作用力，r为丝杠轴直径，I为电机轴承与丝杠轴之间连接轴的长度，G连接轴材料的剪切模量，J为电机轴的截面惯性矩；

实时检测第一配重药箱内液位T₁，第二配重药箱内液位T₂和缓冲药箱内液位T_h，

当且T_h＞0时，第一连接阀和第四联结阀关闭，第二连接阀和第三连接阀开启，第二调速机构向上运动，吸取缓冲药箱内盛装液体,第一调配机构向下运动，实现喷洒作业。

优选的是，还包括前倾和后倾车速平衡调整过程，包括：

当植保车向前或向后倾斜角度α时，车架向其相反方向旋转，旋转角度为β，以使平衡车重心向相反方向移动，避免倾倒；

其中，

其中h为车架高度，ω为车架旋转角速度，g为重力加速度；

同时喷洒架绕其轴线旋转，旋转角度为α，使联排喷嘴喷洒方向始终垂直于地面，第一联结阀和第二联结阀关闭，第三联结阀和第四联结阀开启，第一驱动电机和第二驱动电机转数为，

${w_{\mathrm{\δ}}}^{\′}=\frac{n\mathrm{\π}\·R^2\sin \mathrm{\α}\·{v_{ca}}^2}{2P_h\·S\·\sqrt{2gh}}$

其中，g为重力加速度，n为联排喷嘴数量。

本发明所述的有益效果

1.本发明所述的两轮自平衡遥控植保车的转弯半径为零，能避免植保机械在转弯过程中对作物的伤害，同时能减少农药对植保人员的伤害。

2.本发明所述的两轮自平衡遥控植保车是通过调配两个配重药箱和缓冲药箱内盛装液体量，实现植保车配重自平衡调节，从而调节喷洒架调节角度，实现过程简单、准确及时，响应时间短。

3.本发明所述的两轮自平衡遥控植保车控制方法通过精确控制电机转速实现药箱内盛装液体量的精准控制，控制策略简易有效。

4.本发明所述的两轮自平衡遥控植保车通过精确控制电机转速和喷嘴的出口截面积实现喷灌流量的精细调节，本系统中模型参数可针对不同的情况进行灵活调整，拓宽了模型的适用面，具有较强的市场推广性。

附图说明

图1为本发明所述的两轮自平衡遥控电动植保车的结构示意图。

图2为本发明所述的联排喷嘴示意图。

图3为本发明所述的第一配重药箱、第二配重药箱、缓冲药箱、喷洒架连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供的一种两轮自平衡遥控电动植保车，包括：两轮平衡车100、车架200、喷洒架300、第一配重药箱400、第二配重药箱500和缓冲药箱600。

两轮平衡车100，其上端设置有车架200；其中车架200能够旋转，旋转轴为两车轮中心连线。

喷洒架300，其设置在车架200顶部，并包括等间距设置的联排喷嘴310，喷洒架300一端设置有转角电机，通过控制转角电机旋转角度使喷洒架300绕自身轴线旋转，以调整联排喷嘴喷洒方向；植保车主要用于农药喷洒和农田灌溉，用多个喷洒头能够增加喷洒面积，减少喷洒次数。喷洒使用的是高压力喷头，在喷洒效果和效果方面增加了许多。

如图2所示，联排喷嘴310顶部设置有紧固环311，底部设置有喷嘴312，内部设置有流量调节片用于调节联排喷嘴的流量，流量调节片的数量为两个，包括上流量调节片和下流量调节片，并且为相同大小的金属圆片，其中心有半圆形定位孔，旋转过程中上流量调节片和下流量调节片之间会产生扇形圆孔，上流量调节片和下流量调节片之间的相对位置决定扇形圆孔的大小，以实现联排喷嘴310的流量调节。

如图3所示，第一配重药箱400，其设置在车架200一侧，并与喷洒架300通过管道连通，第一配重药箱400与喷洒架300连通处设置有第三联结阀630；

第二配重药箱500，其与第一配重药箱400对称设置，并与喷洒架300通过管道连通，第二配重药箱500与喷洒架300连通处设置有第四联结阀640；

缓冲药箱600，其设置在车架200上，与第二配重药箱500同侧；

缓冲药箱600分别与第一配重药箱400和第二配重药箱500连通；缓冲药箱600与第一配重药箱400连通处设置有第一联结阀610；缓冲药箱600与所述第二配重药箱500连通处设置有第二联结阀620。

第一配重药箱400内设置有第一调配机构，其包括：

第一丝杠轴，其外表面设置有半球面滚珠滚道；

第一空心杆，其内部中空，并且设置有内螺纹，套设在第一丝杠轴上；

第一驱动电机，其设置在第一丝杠轴顶部，以驱动第一丝杠轴旋转；

第一活塞，其设置在第一空心杆底部；

第一丝杠轴和第一空心杆之间设置有滚珠，用于减小摩擦阻力。

工作过程中，第一驱动电机驱动第一丝杠轴旋转，第一空心杆内部设置有螺纹，第一丝杠轴沿第一空心杆上下滑动，实现第一丝杠轴和第一空心杆组成的伸缩杆的长度变化，推动第一活塞向上或向下滑动。

第二配重药箱500内部设置有第二调配机构，包括：

第二丝杠轴，其外表面设置有半球面滚珠滚道；

第二空心杆，其内部中空，并且设置有内螺纹，套设在所述第二丝杠轴上；

第二驱动电机，其驱动所述第二丝杠轴旋转；

第二活塞，其设置在所述第二空心杆底部；

第二丝杠轴和第二空心杆之间设置有滚珠，用于减小摩擦阻力。

第二调配机构与第一调配机构工作过程相同。

作为一种优选，丝杠轴导程为3mm-5mm。

角度倾斜测量其设置在所述两轮平衡车中心位置，用于检测植保车倾斜方向及倾斜角度，作为一种优选，角度倾斜测量仪采用惯性陀螺仪，能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号，响应时间快；

作为一种优选，还包括系统控制模块，其连接所述角度倾斜测量仪，所述系统控制模块用于接收所述角度倾斜测量仪检测到的角度信号，控制所述第一调配机构和第二调配机构运动方向和速度以及联结阀的开启和关闭，所述系统控制模块还包括无线传输模块，用于植保车的遥感控制。

作为一种优选，第一配重药箱400、第二配重药箱500和缓冲药箱600内设置有液位传感器。

实施以两轮自平衡遥控电动植保车工作过程为例，作进一步说明

首先，角度倾斜测量仪测量植保车倾斜角度α，并判定植保车倾斜方向；

当植保车向第一配重药箱400一侧倾斜时，第三联结阀630和第二联结阀620关闭，第一联结阀610和第四联结阀640开启，第一调配机构向下运动，第一配重药箱400内盛装液体进入缓冲药箱600，以使植保车左右轮轴获得的力矩平衡；

当植保车向第二配重箱500一侧倾斜时，第三联结阀630和第二联结阀620关闭，第一联结阀610和第四联结阀640开启，第一调配机构向上运动，缓冲药箱600内盛装液体进入第一配重药箱400，以使植保车左右轮轴获得的力矩平衡；

植保车左右倾斜过程中，第二调配机构向下运动，第二配重药箱500连接喷洒架300实现喷洒作业；

当植保车前倾或后倾时，转角电机开启，喷洒架300绕其轴线旋转，旋转角度为α，使联排喷嘴310喷洒方向始终垂直于地面，第一联结阀610和第二联结阀620关闭，第三联结阀630和第四联结阀640开启，第一驱动电机413和第二驱动电机向下运动，第一配重药箱400和第二配重药箱500连通喷洒架300，经联排喷最210，实现喷洒作业。

在另一实施例中，还包括药液平衡控制，实时检测第一配重药箱400、第二配重药箱500和缓冲药箱600内液位，当第二配重药箱500内药液低于阈值时，第一连接阀610和第四联结阀640关闭，第二连接阀620和第三连接阀630开启，第二调速机构向上运动，吸取缓冲药箱600内盛装液体,第一调配机构向下运动，实现喷洒作业。

一种两轮自平衡遥控电动植保车控制方法，包括：

步骤一：角度倾斜测量仪测量植保车倾斜角度α，并判定植保车倾斜方向；

步骤二：当植保车向左或向右倾斜时，第二调配机构向下运动，第二驱动电机转数为，

其单位为r/min；

其中其为联排喷嘴出口截面积，其单位为m；L_p为喷嘴长度其单位为m；N_m为联排喷嘴间距，其单位为m；v_ca为植保车行进速度，其单位为m/s；P_h为丝杠轴导程，其单位为mm；S为配重药箱截面积，其单位为m²；h为喷洒架距地面高度，其单位为m；

当植保车向第一配重药箱400一侧倾斜时，第三联结阀630和第二联结阀620关闭，第一联结阀610和第四联结阀640开启，第一调配机构向下运动，第一配重药箱400内盛装液体进入缓冲药箱600，以使植保车左右轮轴获得的力矩平衡，第一驱动电机400转数为，

其单位为r/min；

当植保车向第二配重箱500一侧倾斜时，第三联结阀630和第二联结阀620关闭，第一联结阀610和第四联结阀640开启，第一调配机构向上运动，缓冲药箱600内盛装液体进入第一配重药箱400，以使植保车左右轮轴获得的力矩平衡，第一驱动电机400转数为，

其单位为r/min；

其中，L为喷洒架长度，其单位为m；P_h为丝杠轴导程，其单位为m；t_λ为根据电机参数推算出的时间常数，其数值为0.58s，F_p为丝杠轴对电机的反方向作用力，单位为N；r为丝杠轴直径，其单位为mm；I为电机轴承与丝杠轴之间连接轴的长度，其单位为mm；G连接轴材料的剪切模量，其单位为N/m²；J为电机轴的截面惯性矩，单位为m⁴。

步骤三：实时检测第一配重药箱400内液位T₁，第二配重药箱500内液位T₂和缓冲药箱600内液位T_h，

当且T_h＞0时，第一连接阀610和第四联结阀640关闭，第二连接阀620和第三连接阀630开启，第二调速机构向上运动，吸取缓冲药箱600内盛装液体,第一调配机构向下运动，实现喷洒作业；

步骤四：当植保车前倾或后倾时，喷洒架300绕其轴线旋转，旋转角度为α，使联排喷嘴310喷洒方向始终垂直于地面，第一联结阀610和第二联结阀620关闭，第三联结阀630和第四联结阀640开启，第一驱动电机和第二驱动电机转数为，

${w_{\mathrm{\δ}}}^{\′}=\frac{n\mathrm{\π}\·R^2\sin \mathrm{\α}\·{v_{ca}}^2}{2P_h\·S\·\sqrt{2gh}}$

其中，g为重力加速度，n为联排喷嘴数量。

通过调配两个配重药箱和缓冲药箱内盛装液体量，实现植保车配重自平衡调节，从而调节喷洒架调节角度，实现过程简单、准确及时，响应时间短。采用控制模块精确控制电机转速实现药箱内盛装液体量的精准控制，控制策略简易有效。

所述步骤四还包括前倾和后倾车速平衡调整过程，包括：

当植保车向前或向后倾斜角度α时，车架200向其相反方向旋转，旋转角度为β，以使平衡车重心向相反方向移动，避免倾倒；

其中，

其中h为车架高度，其单位为m；ω为车架旋转角速度，其单位为弧度/秒；g为重力加速度其单位为m/s²；

在另一实施例中，植保车车在启动过程中往往会产生很大的冲击电流，一方面会对其它电路造成电磁干扰；另一方面由于电池内阻造成电池两端的电压下降，甚至会低于稳压电路所需要的最低电压值，产生单片机复位现象。为了克服启动冲击电流的影响，可以在电源中增加容值较大的电解滤波电容，也可以采用缓启动的方式控制电机。在启动时，驱动电路输出电压有一个渐变工程，使得电机启动速度略为降低从而减小启动冲击电流的幅度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种两轮自平衡遥控电动植保车，其特征在于，包括：

两轮平衡车；

车架，其可旋转地设置在所述两轮平衡车顶部；

喷洒架，其设置在所述车架顶部，并包括等间距设置的联排喷嘴；

第一配重药箱，其设置在所述车架一侧，并与所述喷洒架连通；

第二配重药箱，其与所述第一配重药箱对称设置，并与所述喷洒架连通；

缓冲药箱，其设置在所述车架上，与所述第二配重药箱同侧；

其中，所述缓冲药箱分别与所述第一配重药箱和所述第二配重药箱连通；

第一调配机构，其设置在所述第一配重药箱内部，并能够沿箱体内部上下滑动；

第二调配机构，其设置在所述第二配重药箱内部，并能够沿箱体内部上下滑动；

角度倾斜测量仪，其设置在所述两轮平衡车中心位置，用于检测植保车倾斜方向及倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的两轮自平衡遥控电动植保车，其特征在于，所述第一调配机构，包括：

第一丝杠轴，其外表面设置有半球面滚珠滚道；

第一空心杆，其内部中空，并且设置有内螺纹，套设在所述第一丝杠轴上；

第一驱动电机，其驱动所述第一丝杠轴旋转；

第一活塞，其设置在所述第一空心杆底部；

所述第二调配机构，包括：

第二丝杠轴，其外表面设置有半球面滚珠滚道；

第二空心杆，其内部中空，并且设置有内螺纹，套设在所述第二丝杠轴上；

第二驱动电机，其驱动所述第二丝杠轴旋转；

第二活塞，其设置在所述第二空心杆底部。

3.根据权利要求2所述的两轮自平衡遥控电动植保车，其特征在于，丝杠轴和空心杆之间设置有滚珠，用于减小传动摩擦阻力。

4.根据权利要求2或3所述的两轮自平衡遥控电动植保车，其特征在于，所述丝杠轴导程为3mm-5mm。

5.根据权利要求1所述的两轮自平衡遥控电动植保车，其特征在于，还包括：

第一联结阀，其设置在缓冲药箱与第一配重药箱连通处；

第二联结阀，其设置在缓冲药箱与第二配重药箱连通处；

第三联结阀，其设置在第一配重药箱与喷洒架连通处；

第四联接阀，其设置在第二配重药箱与喷洒架连通处。

6.根据权利要求1所述的两轮自平衡遥控电动植保车，其特征在于，还包括系统控制模块，其连接所述角度倾斜测量仪，所述系统控制模块用于接收所述角度倾斜测量仪检测到的角度信号，控制所述第一调配机构和第二调配机构运动方向和速度以及联结阀的开启和关闭。

7.根据权利要求1所述的两轮自平衡遥控电动植保车，其特征在于，所述角度倾斜测量仪为惯性陀螺仪。

8.根据权利要求1所述的两轮自平衡遥控电动植保车，其特征在于，所述第一配重药箱、第二配重药箱和缓冲药箱内设置有液位传感器。

9.一种两轮自平衡遥控电动植保车控制方法，其特征在于，包括：

步骤一：角度倾斜测量仪测量植保车倾斜角度α，并判定植保车倾斜方向；

步骤二：当植保车向左或向右倾斜时，第二调配机构向下运动，第二驱动电机转数为，

$w_{\mathrm{\δ}}=\frac{n\mathrm{\π}\·R^2\·v_{ca}}{P_h\·S}$

其中，其为联排喷嘴出口截面积，其单位为m；L_p为喷嘴长度，N_m为联排喷嘴间距，v_ca为植保车行进速度，P_h为丝杠轴导程，S为配重药箱截面积；h为喷洒架距地面高度；

当植保车向第一配重药箱一侧倾斜时，第三联结阀和第二联结阀关闭，第一联结阀和第四联结阀开启，第一调配机构向下运动，第一配重药箱内盛装液体进入缓冲药箱，以使植保车左右轮轴获得的力矩平衡，第一驱动电机转数为，

$w_{\mathrm{\λ}}=\frac{3L\·sin\mathrm{\α}}{4p_h\·t_{\mathrm{\λ}}}\·\ln \frac{F_{p}rI}{GJ}+w_{\mathrm{\δ}}$

当植保车向第二配重箱一侧倾斜时，第三联结阀和第二联结阀关闭，第一联结阀和第四联结阀开启，第一调配机构向上运动，缓冲药箱内盛装液体进入第一配重药箱，以使植保车左右轮轴获得的力矩平衡，第一驱动电机转数为，

${w_{\mathrm{\λ}}}^{\′}=\frac{3L\·sin\mathrm{\α}}{4p_h\·t_{\mathrm{\λ}}}\·\ln \frac{F_{p}rI}{GJ}-w_{\mathrm{\δ}}$

其中，L为喷洒架长度；P_h为丝杠轴导程，t_λ为根据电机参数推算出的时间常数，其数值为0.58s，F_p为丝杠轴对电机的反方向作用力，r为丝杠轴直径，I为电机轴承与丝杠轴之间连接轴的长度，G连接轴材料的剪切模量，J为电机轴的截面惯性矩；

实时检测第一配重药箱内液位T₁，第二配重药箱内液位T₂和缓冲药箱内液位T_h，

当且T_h＞0时，第一连接阀和第四联结阀关闭，第二连接阀和第三连接阀开启，第二调速机构向上运动，吸取缓冲药箱内盛装液体,第一调配机构向下运动，实现喷洒作业。

10.根据权利要求9所述的两轮自平衡遥控电动植保车控制方法，其特征在于，还包括前倾和后倾车速平衡调整过程，包括：

当植保车向前或向后倾斜角度α时，车架向其相反方向旋转，旋转角度为β，以使平衡车重心向相反方向移动，避免倾倒；

其中，

其中h为车架高度，ω为车架旋转角速度，g为重力加速度；

同时喷洒架绕其轴线旋转，旋转角度为α，使联排喷嘴喷洒方向始终垂直于地面，第一联结阀和第二联结阀关闭，第三联结阀和第四联结阀开启，第一驱动电机和第二驱动电机转数为，

${w_{\mathrm{\δ}}}^{\′}=\frac{n\mathrm{\π}\·R^2\sin \mathrm{\α}\·{v_{ca}}^2}{2P_h\·S\·\sqrt{2gh}}$

其中，g为重力加速度，n为联排喷嘴数量。