CN106516095B - 一种测风向风速专用无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测风向风速专用无人机，包括无人机主体、风向风速测量仪器(11)、风削弱单元，所述无人机主体包括中心盘(1)、机轴(2)、桨叶(3)、电机(4)以及螺旋桨套环(5)；所述风削弱单元包括两根窄板(7)、两个弧板(8)、竖支架(9)、螺旋桨罩(10)、挡风模块(15)、螺旋伸缩杆(16)。本发明能够将多旋翼无人机桨叶所造成的风对测风向风速仪造成的影响降到最小，从而将误差控制在可忽略的范围，提高测量仪器测得数据的精确性。

Description

一种测风向风速专用无人机
技术领域
本发明涉及一种测风向风速专用无人机，属于无人机领域。
背景技术
气象要素包含气温、气压、风、湿度、云、降水等等，而对于气象海洋工作者，风向风速尤为重要，太阳辐射是全球气候变化的根本原因，某种意义上，风是导致全球气候变化的重要原因。风的存在对热量进行了输送，对水气进行的转移，从而影响气候。
目前测风主要有气象站的多普勒雷达，以及各种固定式测风装备。这些设备要么只能测得大范围平均风向风速，要么只能测得某一固定点的风向风速。对于气象海洋工作者来说，某一区域三维空间里的风向风速对研究有非常大的帮助。
近年来，无人机、无人船发展迅速，无人船可以长航时，但缺点是只能测得二维平面；科研工作者目前使用的垂直风速测量方法还是探空气球。但探空气球无法回收，成本较高，不适宜大范围使用。无人机在气象监测领域应用非常广泛，基于多旋翼平台的风速风向测量无人机，可解决监测成本高，操作不灵活的问题；多旋翼无人机可以实现垂直方向上的风数据测量，也可以实现小区域多频率的数据测量。
但通过无人机进行风速风向的测量有一个技术需要克服，那就是多旋翼无人机自身桨叶的转动所带来的风；虽然桨叶在无人机上方形成的风比较微小，但科研工作是精确严谨的，任何微小的误差都会导致结果的出错。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种测风向风速专用无人机，其能够将多旋翼无人机桨叶所造成的风对测风向风速仪造成的影响降到最小，从而将误差控制在可忽略的范围，提高测量仪器测得数据的精确性。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种测风向风速专用无人机，包括无人机主体、风向风速测量仪器(11)、风削弱单元，所述无人机主体包括中心盘(1)、机轴(2)、桨叶(3)、电机(4)以及螺旋桨套环(5)，所述机轴(2)一端与中心盘(1)固定，另一端与电机(4)以及螺旋桨套环(5)固定，所述桨叶(3)安装在电机(4)上，且所述桨叶(3)位于螺旋桨套环(5)内，同时螺旋桨套环(5)与桨叶(3)并不接触；所述风削弱单元包括两根窄板(7)、两个弧板(8)、竖支架(9)、螺旋桨罩(10)、挡风模块(15)、螺旋伸缩杆(16)；两根窄板(7)交叉成X形状，其交叉点固定在机轴(2)上，而两个弧板(8)分别与两根窄板(7)交叉开口端相固定连接；所述竖支架(9)固定安装在弧板(8)上，且所述螺旋桨套环(5)位于竖支架(9)内，而螺旋桨罩(10)套装在竖支架(9)上；所述挡风模块(15)通过螺旋伸缩杆(16)安装在中心盘(1)上，而所述风向风速测量仪器(11)安装在挡风模块(15)上。
优选的：所述挡风模块(15)包括底圆盘(13)、中间凸盘(14)和上方圆台(12)；所述底圆盘(13)与螺旋伸缩杆(16)相固定，而所述上方圆台(12)、中间凸盘(14)、底圆盘(13)由上到下依次设置，而所述风向风速测量仪器(11)安装在上方圆台(12)上。
优选的：所述底圆盘(13)高于螺旋桨罩(10)。
优选的：搭载平台为四旋翼无人机或者六旋翼无人机。
优选的：所述四旋翼无人机的轴距为580-620mm，所述四旋翼无人机载重1.5kg以上。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
本发明能够将多旋翼无人机桨叶所造成的风对测风向风速仪造成的影响降到最小，从而将误差控制在可忽略的范围，提高测量仪器测得数据的精确性，能够为气象海洋科研工作者提供一种新型有效高效的测风向风速方式。。
附图说明
图1为多旋翼无人机螺旋桨外套俯视图；
图2为风削弱单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种测风向风速专用无人机，如图1所示，为一种四轴无人机，图中以四周无人机为例，但不代表只适用于四轴无人机。所述无人机包括中心盘1、机轴2、桨叶3、电机4以及螺旋桨套环5，所述机轴2一端与中心盘1固定，另一端与电机4以及螺旋桨套环5固定，所述桨叶3安装在电机4上，且所述桨叶3位于螺旋桨套环5内，同时螺旋桨套环5与桨叶3并不接触，只是在桨叶外围挡住部分因桨叶造成的误差风。多旋翼无人机主体为一款可以实现长航时的多轴无人机，包括多旋翼无人机必须的飞行控制系统、GPS模块、锂电池组、机架、电机、电调。中心盘1上搭载着四旋翼无人机的GPS、飞控、数传、电源等仪器，考虑到这些在本发明中并无变化，所以图中没有示出。锂电池组可以使用12000mah，这种型号电池容量既能保证足够的续航又不影响载重。
如图2所示，所述移动气象站包括风向风速测量仪器11、风削弱单元，风削弱单元够将多旋翼无人机桨叶所造成的风对测风向风速仪造成的影响降到最小，从而将误差控制在可忽略的范围，提高测量仪器测得数据的精确性。所述风削弱单元包括两根窄板7、两个弧板8、竖支架9、螺旋桨罩10、挡风模块15、螺旋伸缩杆16；两根窄板7交叉成X形状，其交叉点固定在机轴2上，位于电机4的下方。而两个弧板8分别与两根窄板7交叉开口端相固定连接，窄板7与弧板8连为一体，为方便说明将其分开。所述竖支架9固定安装在弧板8上，且所述螺旋桨套环5位于竖支架9内，而螺旋桨罩10套装在竖支架9上，螺旋桨罩10的功能是将桨叶3产生的风挡在下方，其与桨叶有一定距离，这样可以保证空气流动而不至于影响飞行。由此可见，螺旋桨套环5是为了削弱桨叶3产生的四周误差风，而螺旋桨罩10是为了削弱桨叶3产生的上方误差风。所述挡风模块15通过螺旋伸缩杆16安装在中心盘1上，而所述风向风速测量仪器11安装在挡风模块15上。
所述挡风模块15包括底圆盘13、中间凸盘14和上方圆台12；中心盘1下方是机架6，上方是螺旋伸缩杆16，可用于调整高度。而螺旋伸缩杆上方固定底圆盘13，所述底圆盘13高度略高于螺旋桨罩10，这样因桨叶产生的误差风就完全不会到达测量仪器处影响测量结果了。所述上方圆台12、中间凸盘14、底圆盘13由上到下依次设置，而所述风向风速测量仪器11安装在上方圆台12上，风速风向测量仪器包括风向计、风速计、无线数据传输设备。中间凸盘14是一个拱起，将上方圆台12抬升一定高度，这样是为了避免底圆盘13和螺旋桨罩10将来自下方有一定倾角的真实风也挡住，测风仪器11离底圆盘有一定距离，这样才能保证仪器测得的风是准确的。测风仪器11安装在上方圆台12上，所述测风仪器可以选择超声波测风仪、三杯式风速计，也可以使用其它测风仪器。
风削弱单元主要是对多旋翼无人机自身桨叶产生的误差风进行削弱，以保证风速风向测量装置测得的数据足够精确。所述风测量装置分为两个部分，即螺旋桨套环和测风装置下板。所述螺旋桨套环罩即固定在螺旋桨外围，但不与螺旋桨接触。因为多旋翼无人机桨叶所残生的误差风本身就说上风小，下风较大，通过螺旋桨套环罩，已经可以进一步削弱上风。所述测风装下板式固定在测风装置下边，所述下板采用质轻材料；优选的，所述下板呈圆形，可以在不影响所测风速为真是风速的情况下最大成都的削弱螺旋桨的误差风。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种测风向风速专用无人机，其特征在于：包括无人机主体、风向风速测量仪器(11)、风削弱单元，所述无人机主体包括中心盘(1)、机轴(2)、桨叶(3)、电机(4)以及螺旋桨套环(5)，所述机轴(2)一端与中心盘(1)固定，另一端与电机(4)以及螺旋桨套环(5)固定，所述桨叶(3)安装在电机(4)上，且所述桨叶(3)位于螺旋桨套环(5)内，同时螺旋桨套环(5)与桨叶(3)并不接触；所述风削弱单元包括两根窄板(7)、两个弧板(8)、竖支架(9)、螺旋桨罩(10)、挡风模块(15)、螺旋伸缩杆(16)；两根窄板(7)交叉成X形状，其交叉点固定在机轴(2)上，而两个弧板(8)分别与两根窄板(7)交叉开口端相固定连接；所述竖支架(9)固定安装在弧板(8)上，且所述螺旋桨套环(5)位于竖支架(9)内，而螺旋桨罩(10)套装在竖支架(9)上；所述挡风模块(15)通过螺旋伸缩杆(16)安装在中心盘(1)上，而所述风向风速测量仪器(11)安装在挡风模块(15)上。
2.根据权利要求1所述的测风向风速专用无人机，其特征在于：所述挡风模块(15)包括底圆盘(13)、中间凸盘(14)和上方圆台(12)；所述底圆盘(13)与螺旋伸缩杆(16)相固定，而所述上方圆台(12)、中间凸盘(14)、底圆盘(13)由上到下依次设置，而所述风向风速测量仪器(11)安装在上方圆台(12)上。
3.根据权利要求2所述的测风向风速专用无人机，其特征在于：所述底圆盘(13)高于螺旋桨罩(10)。
4.根据权利要求1所述的测风向风速专用无人机，其特征在于：搭载平台为四旋翼无人机或者六旋翼无人机。
5.根据权利要求4所述的测风向风速专用无人机，其特征在于：所述四旋翼无人机的轴距为580-620mm，所述四旋翼无人机载重1.5kg以上。
6.根据权利要求1所述的测风向风速专用无人机，其特征在于：还包括飞行控制系统、GPS模块、锂电池组、电调。
7.根据权利要求6所述的测风向风速专用无人机，其特征在于：所示锂电池组为12000mah的锂电池组。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109178300A (zh) * 2018-10-18 2019-01-11 南京信息工程大学 一种基于多旋翼无人机平台的测风装置
CN110673228B (zh) * 2019-08-30 2020-09-01 北京航空航天大学 一种仿蒲公英结构的下投式探空仪

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7047804B1 (en) * 1999-05-05 2006-05-23 Lawrence Lloyd L Apparent wind indicator
CN103076462A (zh) * 2013-01-08 2013-05-01 华南农业大学 一种多方向风速测量装置
CN204264448U (zh) * 2014-11-07 2015-04-15 甘肃中茂环保科技有限公司 小型飞行环境监测仪
CN204776055U (zh) * 2015-06-04 2015-11-18 东莞中寰智能航空科技有限公司 新型无人机
CN205060018U (zh) * 2015-04-28 2016-03-02 南昌航空大学 一种环境监测用无人机
CN105891908A (zh) * 2016-04-19 2016-08-24 华南农业大学 一种适用于无人机的机载气象站装置及其使用方法
CN206569263U (zh) * 2016-12-21 2017-10-20 南京信息工程大学 一种测风向风速专用无人机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7047804B1 (en) * 1999-05-05 2006-05-23 Lawrence Lloyd L Apparent wind indicator
CN103076462A (zh) * 2013-01-08 2013-05-01 华南农业大学 一种多方向风速测量装置
CN204264448U (zh) * 2014-11-07 2015-04-15 甘肃中茂环保科技有限公司 小型飞行环境监测仪
CN205060018U (zh) * 2015-04-28 2016-03-02 南昌航空大学 一种环境监测用无人机
CN204776055U (zh) * 2015-06-04 2015-11-18 东莞中寰智能航空科技有限公司 新型无人机
CN105891908A (zh) * 2016-04-19 2016-08-24 华南农业大学 一种适用于无人机的机载气象站装置及其使用方法
CN206569263U (zh) * 2016-12-21 2017-10-20 南京信息工程大学 一种测风向风速专用无人机

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