CN110979685B - 一种用于无人机播种的点播系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无人机播种的点播系统，包括燃烧室、混合器和燃料罐，所述燃料罐通过混合器与燃烧室连接，所述混合器包含混合器本体和稳压室，混合器本体的两端分别设有燃气进口和空气进气口，燃气进口与稳压室进口连通；稳压室出口通过燃气管与空气进气口连通，在燃气‑空气混合室内安装有旋转轴，旋转轴上安装有混合桨叶，混合气出气口通过混合气微调阀与真空泵连接，燃烧室内安装有高压点火头，燃烧室的出口与发射管连接，发射管与种子输送装置连接，种子输送装置将种子输送到发射管内，燃烧室产生高压气体，将种子喷射入泥土中。本发明的一种用于无人机播种的点播系统，通过高压气体将种子射入到土地中，能够用于深层播种农作物。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于无人机播种的点播系统，属于农业机械领域。
背景技术
随着多旋翼无人机技术的发展，人们开始探索多旋翼无人机在农业方面的应用。例如，国内外企业纷纷研发出各种各样的播种无人机，但是现有的播种无人机只能用于浅层播种农作物，例如播种水稻、油菜籽等，而无法用于深层播种农作物。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于无人机播种的点播系统，通过高压气体将种子射入到土地中，能够用于深层播种农作物。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的用于无人机播种的点播系统，包括燃烧室、混合器和燃料罐，所述燃料罐通过混合器与燃烧室连接，所述混合器包含混合器本体和稳压室，混合器本体的两端分别设有燃气进口和空气进气口，燃气进口与稳压室进口连通，在稳压室进口处设有电磁阀，电磁阀的底部安装有电磁阀复位弹簧，在电磁阀外侧套有电磁阀线圈，通过电磁阀线圈控制电磁阀的上下移动；在稳压阀内安装有杠杆座，在杠杆座上，杠杆的一端连接有杠杆塞，杠杆塞位于稳压室进口处，杠杆的另一端与连杆连接，连杆与压力膜连接，压力膜上方安装有稳压室盖，在压力膜与稳压室盖之间安装有压力膜复位弹簧，压力膜和稳压室盖固定安装在混合器本体上；稳压室出口通过燃气管与空气进气口连通，空气进气口与燃气-空气混合室连通，在燃气-空气混合室内安装有旋转轴，旋转轴上安装有混合桨叶，燃气-空气混合室设有混合气出气口，混合气出气口通过混合气微调阀与真空泵连接，真空泵的出口与燃烧室连接，燃烧室内安装有高压点火头，燃烧室的出口与发射管连接，发射管与种子输送装置连接，种子输送装置将种子输送到发射管内，燃烧室产生高压气体，将种子喷射入泥土中。
作为优选，所述燃料罐内的气体为丁烷。
作为优选，所述发射管为可折叠管。
作为优选，所述发射管包含直管和折叠管，所述直管的一端与三通阀的一端连接，三通阀第二端与燃烧室连接，三通阀第三端与种子输送装置连接；所述折叠管安装在安装座上，安装座铰接在直管上，在安装座上安装有连接座，连接座与折叠装置连接；所述折叠装置包含壳体，所述壳体上设有两对轴承，在两对轴承上分别套有第一蜗轮杆和第二蜗轮杆，第一蜗轮杆和第二蜗轮杆的中部设有相互啮合的蜗轮，在第一蜗杆的中心有螺纹通孔，在螺纹通孔内安装有带螺纹的滑杆，滑杆的端部与连接座连接，所述第二蜗轮杆的一端与升降电机连接；通过升降电机带动第二蜗轮杆转动，第二蜗轮杆从而带动第一蜗轮杆转动，通过螺纹带动滑杆上下移动，从而带动发射管折叠。
作为优选，所述种子输送装置包含种子仓、转轮和输送管，所述种子仓底部为漏斗状，所述转轮均布有四个运输仓，在转轮的两侧设有圆弧形挡板，在转轮的下方设有倾斜状的运输管，运输管与发射管连通。
作为优选，所述运输管上安装有光电计数器，光电计数器与控制器信号连接，控制器与高压点火头信号连接。通过触发光电计数器计数，同时，计数信号作为高压点火头点火信号，当高压点火头点火时，种子正好位于发射管内，通过气体膨胀，将种子射入泥土中。
本发明以丁烷燃料为动力，利用空气-燃料混合气在密封空间内爆炸所产生的气压来发射种子。丁烷气体的能量密度比压缩空气大，能解决压缩空气续航能力短的问题，爆炸所产生的高压气体能够将种子射入地里几十厘米的深度。利用丁烷燃料在有限密闭空间内爆炸所产生的高压气体来发射种子，利用丁烷气体能量密度大的特点来提高播种系统的续航能力。每一颗种子发射出去的动能都由燃烧室内每爆炸一次所产生的能量提供，使得种子能够射进地里一定深度，解决深层播种的问题。
利用丁烷为动力来源可以大大降低碳排放量，原因如下；制备压缩空气时首先要利用内燃机将化石燃料的能量转化为机械能，然后将机械能转化为压缩空气的内能，在发射种子的时候，压缩空气的能量转化为种子的动能，这样一个过程中，每个环节都有能量损失，所以使得该方法的能量利用效率低。而直接用丁烷为燃料来发射种子，可以避免了上述过程中的能量损失，提高能量的利用效率，因而大大降低碳排放。
在本发明中，混合器主体由铝合金铸造而成；燃气微调阀由黄铜制成，旋转阀体，能够改变混合气出气口的通道大小，从而达到调节流量的作用；混合浆由黄铜制成，能够在气流的冲击下旋转，使得混合气在燃气-空气混合室内形成涡流，从而达到将气体混合均匀的目的；混合气出气口外表面有防滑纹路，能够防止管路滑落；空气进气口由铝合金浇筑而成；衬套由黄铜制成，与混合浆套在空气-燃气混合室内的中心转轴上，能够让相邻两个混合浆工作时互不影响；旋塞阀7由黄铜制成，起调节进入燃气进入混合室的量；电磁阀阀体由304钢制成，由电磁阀驱动，阀体下端与稳压室进气口处套有橡胶套，能够在断电时起到很好的密封作用；燃气进气口外表面有防滑纹路，能够防止燃气管脱落；电磁阀、电磁阀盖由黄铜制成；旋塞阀阀盖由黄铜制成；旋塞阀由黄铜制成，起调节燃气-空气混合比的作用；稳压室盖由四个螺丝固定在混合器本体上；杠杆塞与燃气进气口接触处套有橡胶塞，其余整体由铝合金浇筑而成。
在本发明中，在控制系统程序的控制下，在电磁线圈将电磁阀被吸起(在断电状态时，电磁阀在电磁阀复位弹簧作用下将电磁阀上端顶在稳压室入口处，使得燃气通道为关闭状态)，高压燃气流进稳压室，当稳压室内的压力达到一定值时，稳压室内的压力膜向上运动，从而带动连杆向上运动。连杆下端套在杠杆塞的左端，当连杆向上运动时，使得杠杆塞的右端升高，由于杠杆作用，杠杆塞的左端向下运动，从而阻止燃气进入稳压室。当稳压室内的气压降低时，压力膜在压力膜复位弹簧的作用下向下运动，从而使得气体重新进入到稳压室。燃气经稳压室调压后，能够将高压气体转化为稳定的低压气体，此时，低压气体从稳压室出来后，经过旋塞阀，旋塞阀可以调节燃气进入混合室的燃气量。燃气经旋塞阀调节后，从燃气管流进空气进气口。混合气出气口连接气泵的进气口，当气泵工作时，外部空气经过空气进气口，在空气进气口的喉管处加速成高速气体(喉管中间的狭缝口利用伯努利定理使得空气流速提高)，混合着从燃气管流出的燃气流进燃气-空气混合室。高速流动的燃气和空气流进混合室后，会撞击混合器内的燃气混合浆，使得燃气混合浆旋转，旋转的燃气混合浆能够让空气和燃气在燃气-空气混合室内形成多个旋涡，从而使得空气和燃气混合得更均匀。在燃气-空气混合室内混合均匀的混合气会在真空泵的作用下流进混合气出气口并在混合气出气管内由混合气微调阀调节成合适大小的气流量，随后便流进真空泵，由真空泵将混合气送到燃烧室。
有益效果：本发明的用于无人机播种的点播系统，具有以下优点：
1、本发明的播种无人机，可以实现深层播种农作物，大大提高播种效率，填补了国内外无人机播种在深层播种方面的空白；
2、在本发明中，测得播种无人机样机的平均发射频率可达到每0.7秒一发，预测到后期进行优化实验时，发射频率预计可达到每秒3发的频率。如果在一块地上，利用多架该播种无人机来对一块地进行播种时，可以更大程度地提高播种速度。
3、本发明的播种无人机也可以大大提高山区土地的利用率，将该播种系统搭载在无人机上，可以在地形复杂或机器难以到达的土地上进行播种。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本播种无人机的燃烧室供气系统流程图。
图3为种子输送装置的结构示意图。
图4为混合器的结构示意图。
图5为图4中垂面的剖视示意图。
图6为空气进气口水平面的剖视示意图。
图7为折叠装置的结构示意图。
附图中：1-高压点火头、2-燃烧室、3-燃烧室进气管、4-种子仓、5-运输仓、6-圆弧形挡板、7-转轮、8-竖直挡板、9-运输管、10-发射管、13-燃料罐、14-真空泵、31-混合器本体、32-混合气微调阀、33-混合桨叶、34-混合气出气口、35-空气进气口、36-衬套、37-旋塞阀、38-电磁阀、39-燃气进气口、310-电磁阀线圈、311-电磁阀复位弹簧、312-电磁阀弹簧固定盖、313-旋塞阀固定盖、314-旋塞阀密封圈、315-燃气管、316-稳压室盖、317-压力膜复位弹簧、318-压力膜、319-连杆、320-杠杆塞、321-稳压室、322-燃气-空气混合室、101第二蜗轮杆、102升降电机、103连接杆、104连接座、105直管、106滑杆、107第一蜗轮杆、108-安装板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至图7所示，本发明的用于无人机播种的点播系统，包括燃烧室2、混合器和燃料罐13，燃料罐内的气体为丁烷，所述燃料罐通过混合器与燃烧室2连接，所述混合器包含混合器本体31和稳压室321，混合器本体31的两端分别设有燃气进口和空气进气口35，燃气进口与稳压室321进口连通，在稳压室321进口处设有电磁阀38，电磁阀38的底部安装有电磁阀复位弹簧311，电磁阀复位弹簧311通过电磁阀弹簧固定盖312安装在混合器本体内，在电磁阀38外侧套有电磁阀线圈310，通过电磁阀线圈310控制电磁阀38的上下移动；在稳压阀内安装有杠杆座，在杠杆座上，杠杆的一端连接有杠杆塞320，杠杆塞320位于稳压室321进口处，杠杆的另一端与连杆319连接，连杆319与压力膜318连接，压力膜318上方安装有稳压室盖，在压力膜318与稳压室盖之间安装有压力膜复位弹簧317，压力膜318和稳压室盖316固定安装在混合器本体31上；稳压室321出口通过燃气管315与空气进气口35连通，空气进气口35与燃气-空气混合室322连通，在燃气-空气混合室322内安装有旋转轴，旋转轴上安装有混合桨叶33，相邻的混合桨叶33通过衬套36隔开，燃气-空气混合室322设有混合气出气口34，混合气出气口34通过混合气微调阀32与真空泵14连接，真空泵14的出口与燃烧室进气管3连接，燃烧室2内安装有高压点火头1，燃烧室2的出口与发射管10连接，发射管10上与种子输送装置连接，种子输送装置将种子输送到发射管10内，燃烧室2产生高压气体，将种子喷射入泥土中。
在本发明中，所述发射管10为可折叠管，所述发射管10包含直管105和折叠管，所述直管105的一端与三通阀的一端连接，三通阀第二端与燃烧室2连接，三通阀第三端与种子输送装置连接；所述折叠管安装在安装座上，安装座铰接在直管105上，在安装座上安装有连接座104，连接座104与折叠装置连接；所述折叠装置包含壳体，所述壳体上设有两对轴承，在两对轴承上分别套有第一蜗轮杆107和第二蜗轮杆101，第一蜗轮杆107和第二蜗轮杆101的中部设有相互啮合的蜗轮，在第一蜗杆的中心有螺纹通孔，在螺纹通孔内安装有带螺纹的滑杆106，滑杆106的端部通过连接杆103与连接座104连接，所述第二蜗轮杆101的一端与升降电机102连接；通过升降电机102带动第二蜗轮杆101转动，第二蜗轮杆101从而带动第一蜗轮杆107转动，通过螺纹带动滑杆106上下移动，从而带动发射管10折叠。
在本发明中，在燃气管315上安装有旋塞阀37，旋塞阀37通过旋塞阀固定盖313和旋塞阀密封圈314安装在混合器本体31内，用于调节燃气的流量，在混合气出气口34上，设有混合气微调阀32，用于调节混合气体的流量。
在本发明中，所述种子输送装置包含种子仓4、转轮7和输送管，所述种子仓4底部为漏斗状，所述转轮7均布有四个运输仓5，在转轮7的两侧设有圆弧形挡板6，在转轮7的下方设有倾斜状的运输管9，运输管9的端部设有种子入口，在种子入口处安装有竖直挡板8，运输管9与发射管10连通，所述运输管9上安装有光电计数器，光电计数器与控制器信号连接，控制器与高压点火头1信号连接。
本发明在使用时，丁烷通过燃气进气口39进入到稳压室321，经过稳压室321调压后，与空气在燃气-空气混合室322混合后，通过真空泵14送入到燃烧室22，在燃烧室22通过高压点火头11点火，产生高压气体；同时，第一电机转动，带动转轮7转动，运输仓5运动到下方时，种子掉入到发射管10内，高压气体压缩空气将种子射入地里实现深层播种，从而实现点播的目的。
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 (6)
1.一种用于无人机播种的点播系统，其特征在于：包括燃烧室、混合器和燃料罐，所述燃料罐通过混合器与燃烧室连接，所述混合器包含混合器本体和稳压室，混合器本体的两端分别设有燃气进口和空气进气口，燃气进口与稳压室进口连通，在稳压室进口处设有电磁阀，电磁阀的底部安装有电磁阀复位弹簧，在电磁阀外侧套有电磁阀线圈，通过电磁阀线圈控制电磁阀的上下移动；在稳压阀内安装有杠杆座，在杠杆座上，杠杆的一端连接有杠杆塞，杠杆塞位于稳压室进口处，杠杆的另一端与连杆连接，连杆与压力膜连接，压力膜上方安装有稳压室盖，在压力膜与稳压室盖之间安装有压力膜复位弹簧，压力膜和稳压室盖固定安装在混合器本体上；稳压室出口通过燃气管与空气进气口连通，空气进气口与混合器本体形成的燃气-空气混合室连通，在燃气-空气混合室内安装有旋转轴，旋转轴上安装有混合桨叶，燃气-空气混合室设有混合气出气口，混合气出气口通过混合气微调阀与真空泵连接，真空泵的出口与燃烧室连接，燃烧室内安装有高压点火头，燃烧室的出口与发射管连接，发射管与种子输送装置连接，种子输送装置将种子输送到发射管内，燃烧室产生高压气体，将种子喷射入泥土中。
2.根据权利要求1所述的用于无人机播种的点播系统，其特征在于：所述燃料罐内的气体为丁烷。
3.根据权利要求1所述的用于无人机播种的点播系统，其特征在于：所述发射管为可折叠管。
4.根据权利要求3所述的用于无人机播种的点播系统，其特征在于：所述发射管包含直管和折叠管，所述直管的一端与三通阀的一端连接，三通阀第二端与燃烧室连接，三通阀第三端与种子输送装置连接；所述折叠管安装在安装座上，安装座铰接在直管上，在安装座上安装有连接座，连接座与折叠装置连接；所述折叠装置包含壳体，所述壳体上设有两对轴承，在两对轴承上分别套有第一蜗轮杆和第二蜗轮杆，第一蜗轮杆和第二蜗轮杆的中部设有相互啮合的蜗轮，在第一蜗杆的中心有螺纹通孔，在螺纹通孔内安装有带螺纹的滑杆，滑杆的端部与连接座连接，所述第二蜗轮杆的一端与升降电机连接；通过升降电机带动第二蜗轮杆转动，第二蜗轮杆从而带动第一蜗轮杆转动，通过螺纹带动滑杆上下移动，从而带动发射管折叠。
5.根据权利要求1或4所述的用于无人机播种的点播系统，其特征在于：所述种子输送装置包含种子仓、转轮和输送管，所述种子仓底部为漏斗状，所述转轮均布有四个运输仓，在转轮的两侧设有圆弧形挡板，在转轮的下方设有倾斜状的运输管，运输管与发射管连通。
6.根据权利要求5所述的用于无人机播种的点播系统，其特征在于：所述运输管上安装有光电计数器，光电计数器与控制器信号连接，控制器与高压点火头信号连接。
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| CN111137455A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-05-12 | 贵州理工学院 | 燃气混合器及包含该燃气混合器的点播播种无人机 |
| CN111137455B (zh) * | 2019-12-11 | 2024-02-09 | 贵州理工学院 | 燃气混合器及包含该燃气混合器的点播播种无人机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110979685A (zh) | 2020-04-10 |
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