CN112478167A - 一种防药液晃荡的无人机药箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防药液晃荡的无人机药箱，属于无人机药箱领域。包括药箱和防晃荡组件两部分，其中，药箱包括俯视图呈U型扁平状的箱体，设置在箱体斜上方的进水口，设置在箱体底部的一侧向下凸起端上的出水口；防晃荡组件包括漂浮于药液上液面上的漂浮隔板，固定安装在箱体的四个角落上圆柱形筒状固定卡槽，放置于所述固定卡槽内部的球形浮筒，连接所述浮筒和漂浮隔板上的刚性绳。本发明通过漂通过漂浮隔板和网孔结构的限制药液的运动，被迫发生自旋、绕流，消耗药液中的动能；进一步设计漂浮隔板的形状，优化防晃荡效果。解决了现有无人机药箱内药液产生晃动，进而影响无人机整体安全性与稳定性的问题。
Description
本发明为分案申请，原申请的信息如下，名称：一种防药液晃荡的无人机药箱及其生产工艺，申请号：2019105929197，申请日：2019.07.03。
技术领域
本发明属于无人机药箱制备领域，尤其是一种防药液晃荡的无人机药箱。
背景技术
随着农业生产技术的发展，植保无人机的使用频率也在逐步提升，在使用、推广过程中，植保无人机的安全性与稳定性不足的问题逐渐凸显，其中，植保无人机药箱内药液的晃动是导致植保无人机稳定性不足的主要原因。目前在植保无人机领域研究更多的集中在喷药系统设计、喷药后雾滴沉淀、飞行稳定性及无线遥感技术等方面，而植保无人机新型药箱的防震荡才刚开始进入研究人员的视线。
将装有药液的药箱视为充液系统，在植保无人机加速起飞、突然停止、转向的情况下，充液系统内药液产生晃动，药液具备了能量，该能量包含动能以及势能。在液体的晃动过程中，动能与势能不断转化，因而会对箱体侧壁产生冲击载荷。同时，不断晃动的液体重心会产生剧烈变化，进而影响整个充液系统的动力学特性。以上因素直接影响无人机整体安全性与稳定性。所以，抑制液体晃动的根本问题是如何有效地降低晃动液体的能量，进而降低液体的重心变化及液体对箱体的冲击载荷。因此设计一款能够减缓药液震荡的植保无人机药箱对提升植保无人机安全性与飞行稳定性具有重要意义。
发明内容
发明目的：提供一种防药液晃荡的无人机药箱，以解决现有无人机药箱内药液产生晃动，进而影响无人机整体安全性与稳定性的问题。
技术方案：一种防药液晃荡的无人机药箱，包括：药箱和防晃荡组件两部分。
药箱，包括俯视图呈U型扁平状的箱体，设置在所述箱体斜上方的进水口，以及设置在所述箱体底部的一侧向下凸起端上的出水口。
防晃荡组件，包括漂浮于药液上液面上的漂浮隔板，固定安装在所述箱体的四个角落上圆柱形筒状固定卡槽，放置于所述固定卡槽内部的球形浮筒，以及连接所述浮筒和漂浮隔板上的刚性绳。
其中，所述漂浮隔板根据其形状不同，具体分为平面隔板、锥形隔板或波纹形隔板。
在进一步实施过程中，所述进水口和出水口出上均刻有外螺纹；其中，进水口与密封端盖盖合，出水口与喷雾系统相相连接。
在进一步实施过程中，所述漂浮隔板上分布有多个排列均匀的网孔结构，且四周边缘形状与箱体内腔形状相同，两者之间留有预定间隙。
在进一步实施过程中，所述锥形隔板为倒置的无底面的四棱锥状，四棱锥顶点位于药液面下方，底面位于液面上方；所述四棱锥的侧面与底面之间夹角为30~45°。
在进一步实施过程中，所述四棱锥侧面内外侧均设置有多个与斜面呈45~60°夹角的栅板，且所述栅板上设置有多个网孔结构。
在进一步实施过程中，所述网孔为圆台形，靠近液面一侧的为圆台的下底面，靠近空气一侧为圆台的上底面。
在进一步实施过程中，所述固定卡槽为一个圆筒，在所述圆筒对角连接线的一侧设置有一个预定5~10mm的滑动缝隙，刚性绳通过滑动缝隙将设置于固定卡槽内部的浮筒与设置于固定卡槽外部的漂浮隔板相连接。
在进一步实施过程中，所述波纹形隔板的外部轮廓呈多个波浪形，在漂浮隔板上形成多个小区域的凸起部和凹陷部。
另一方面，一种防药液晃荡的无人机药箱的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制作相互配合与箱体和固定卡槽组合件轮廓相匹配的预定形模板、上模具和下模具；并制作各种形状符合用户需求的漂浮隔板和浮筒；
S2、将熔融型塑料粉末下料至预定形模板与上模具、下模具之间的两个缝隙内，下料完成后封闭成型模板，内部高压吹塑，形成预成型体，即箱体的上下两部分，然后冷却、开模；
S3、取出预定形模板，对固定卡槽进行打磨修饰，同时将浮筒和漂浮隔板放置于预成型体的指定位置；
S4、模具再次合模，将箱体上下两部分对齐，高压吹气，将箱体上下两部分和固定卡槽连接，完成中空箱体的最终成型，冷却开模。
在进一步实施过程中，所述吹塑粉末为改性HDPE粉末，其具体制备工艺如下：90~95wt%高密度聚乙烯，5~8wt%硅烷偶联剂，2~5wt%马来酸酐接枝聚乙烯，0.5~1wt%改性杨木纤维，0.5~1wt%抗氧化剂混合均匀后，利用螺杆挤出机在高温180~200℃挤出制成颗粒，然后进一步碾磨、粉碎。
有益效果：本发明涉及一种防药液晃荡的无人机药箱，漂浮隔板随着药液液位的变化而变化，始终与药液高度保持一致，当无人机加速起飞、突然停止、转向时，引起药液运动时，由于药液受到漂浮隔板和网孔结构的限制，被迫发生自旋、绕流，消耗药液中的动能；进一步设计漂浮隔板的形状，将漂浮隔板设计呈锥形、并增加栅板，一方面能够进一步限制药液的自由运动，降低药液的运动速度，另一方面将也将药液体积变化区域限制在药箱的中间位置，减小重心的变化。解决了现有无人机药箱内药液产生晃动，进而影响无人机整体安全性与稳定性的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中防晃荡组件的结构示意图。
图3是本发明中平面隔板的结构示意图。
图4是本发明中锥形隔板的结构示意图。
图5是本发明中锥形隔板和栅板的结构示意图。
图6是本发明的波纹形隔板的结构示意图。
附图标记为：箱体1、进水口2、出水口3、漂浮隔板4、固定卡槽5、浮筒6、刚性绳7、网孔401、平面隔板402、锥形隔板403、波纹形隔板404、下底面401a、上底面401b、栅板403a。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如附图1~3所示，一种防药液晃荡的无人机药箱，包括：药箱和防晃荡组件两部分。
其中，药箱包括箱体1、进水口2和出水口3。在所述药箱为扁平状，底部为圆弧状，在其横向侧的上下两端为45°倾斜的斜削面，因而其俯视平面图呈U型，采用改性高密度聚乙烯制成，由于改变了药箱的形状，导致了药液运动撞击箱体1侧面的角度偏移，形成自旋，而在一定程度上分配并减弱了晃荡负载。进水口2设置在所述箱体1斜上方，出水口3设置在所述箱体1底部的一侧向下凸起端上。其中，所述进水口2和出水口3出上均刻有外螺纹，进水口2与密封端盖盖合，出水口3与喷雾系统相相连接。
如附图5所示，防晃荡组件包括：漂浮隔板4、固定卡槽5、浮筒6、刚性绳7。其中，漂浮隔板4漂浮于药液上液面上，四周边缘形状与箱体1内腔形状相同，两者之间留有预定间隙，且在漂浮隔板4上分布有多个排列均匀的网孔401结构；所述网孔401为圆台形，靠近液面一侧的为圆台的下底面，靠近空气一侧为圆台的上底面，当药液运动通过网孔401时，由于受到网孔401通道大小的改变，发生碰撞、自旋，耗损动能；圆柱形筒状的固定卡槽5固定安装在所述箱体1的四个角落上，其形状为一个圆筒，在四个述固定卡槽5对角连接线的一侧设置有一个预定5~10mm的滑动缝隙；浮筒6为聚四氟乙烯制成的空心球体，放置于所述固定卡槽5内部；刚性绳7通过滑动缝隙将四个设置于固定卡槽5内部的浮筒6与设置于固定卡槽5外部的漂浮隔板4相连接。
浮筒6球体直径应略小于所述固定卡槽5圆筒的直径，允许浮筒6在固定卡槽5内自由沉浮，和漂浮隔板4一起随着药液液位变化而变化。由于固定卡槽5的截面积远小于箱体1的截面积，而且与箱体1之间的药液交换也相对较小，所以固定卡槽5内的药液运动相对独立，相对于箱体1内的药液晃荡程度可忽略不计。通过固定卡槽5限位，将漂浮隔板4固定于药箱中部，且保持位置不变。
上述漂浮隔板4、固定卡槽5均可采用高密度聚乙烯采用一体成型工艺制成，但不限于于此，该漂浮隔板4、固定卡槽5需要具有轻质、机械强度高耐化学腐蚀等优良特性。
作为一个优选方案，根据形状不同，具体分为平面隔板402、锥形隔板403或波纹形隔板404。
其中，平面隔板402为高密度聚乙烯制成的平板，在平板上设置有多个形状不规则的网孔401，并不局限于圆、多边形等形状，用于阻碍药体在药箱内的药液的自由运动。优选所述网孔401通道为台体，靠近液面一侧的为台体的下底面401a，靠近空气一侧为台体的上底面401b，当药液运动通过网孔401时，由于受到网孔401通道大小的改变，发生碰撞、自旋，耗损动能。当无人机加速起飞、突然停止、转向时，引起药液晃荡时，平面隔板402为刚性材料，阻碍药液晃荡，被迫发生自旋、绕流，消耗药液部分动能，并将另一部分药液动能传递至固定卡槽5消耗。
如附图4~5所示，锥形隔板403为倒置的无底面的四棱锥状，四棱锥顶点位于药液面下方，底面位于液面上方；所述四棱锥的侧面与底面之间夹角为30~45°。所述四棱锥侧面内外侧均设置有多个与斜面呈45~60°夹角的栅板403a，且所述栅板403a上设置有多个网孔401结构。且所述刚性绳7与漂浮隔板4之间的固定点为四棱锥状的斜边上靠近底面一侧的中处。将漂浮隔板4设计四棱锥形、并增加栅板403a，一方面能够进一步限制药液的自由运动，降低药液的运动速度，另一方面将药箱划分为多个小区域，药液体积变化区域被集中在箱体1的中间位置，减小重心的变化程度。
如附图6所示，波纹形隔板404是进一步将锥形隔板403进行强化，所述波纹形隔板404的外部轮廓呈多个波浪形，在漂浮隔板上形成多个小区域的圆弧状的凸起部和凹陷部，将漂浮隔板4划分为多个小区域的凸起部和凹陷部，每一个凸起部和凹陷部相当于在漂浮隔板4上一个小区域的锥形隔板403，因此，将锥形隔板403的效果进一步放大和强化。
为了方便进一步理解本技术方案，故对其工作原理做出简要说明：通过固定卡槽5限位，将漂浮隔板4固定于药箱中部，且保持水平位置不变。浮筒6和漂浮隔板4的位置一起随着药液液位变化而在竖直方向变化。当无人机加速起飞、突然停止、转向时，引起药液运动时，由于药液受到漂浮隔板4和网孔结构的限制，被迫发生自旋、绕流，消耗药液中的动能；当药液运动通过网孔401时，由于受到网孔401通道大小的改变，会发生碰撞、自旋，耗损动能；当漂浮隔板4设计四棱锥形、并增加栅板403a，一方面能够进一步限制药液的自由运动，降低药液的运动速度，另一方面将药箱划分为多个小区域，药液体积变化区域被集中在箱体1的中间位置，减小重心的变化程度。当漂浮隔板4设计波纹形隔板404，四棱锥形将漂浮隔板402划分为多个小区域的锥形隔板403，在漂浮隔板4上形成多个小区域的锥形隔板403，将锥形隔板403的效果进一步放大和强化从而，实现防止药液晃荡的功能。
另一方面，一种防药液晃荡的无人机药箱的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制作相互配合与箱体和固定卡槽组合件轮廓相匹配的预定形模板、上模具和下模具；并制作各种形状符合用户需求的漂浮隔板和浮筒；
S2、将熔融型塑料粉末下料至预定形模板与上模具、下模具之间的两个缝隙内，（此时上、下模具之间相互隔离）下料完成后封闭成型模板，内部高压吹塑，形成预成型体，即箱体的上下两部分，然后冷却、开模；
S3、取出预定形模板，对固定卡槽进行打磨修饰，同时将浮筒和漂浮隔板放置于预成型体的指定位置；
S4、模具再次合模，将箱体上下两部分对齐，高压吹气，将箱体上下两部分和固定卡槽连接，完成中空箱体的最终成型，冷却开模。
上述工艺中通过二次成型的过程，将防晃荡组件放置于箱体内部，同时由于对预成型体内部结构的打磨修饰，保证箱体内部的平滑度和质量，以及固定卡槽与箱体之间的连接的稳定性。同时，由于上模具、下模具之间连接处的工艺条件几乎相同，故在二次成型连接时，能够拥有接近一体成型加工工艺的机械强度。
在进一步实施过程中，所述吹塑粉末为改性HDPE粉末，其具体制备工艺如下：90~95wt%高密度聚乙烯，5~8wt%硅烷偶联剂，2~5wt%马来酸酐接枝聚乙烯，0.5~1wt%改性杨木纤维，0.5~1wt%抗氧化剂混合均匀后，利用螺杆挤出机在高温180~200℃挤出制成颗粒，然后进一步碾磨、粉碎。工艺通过引入杨木纤维和马来酸酐接枝聚乙烯，在保证其机械性能和质量轻等优良特性不变的前提下，进一步提高了药箱耐化学腐蚀的能力。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (7)
1.一种防药液晃荡的无人机药箱，其特征在于，包括：
药箱，包括俯视图呈U型扁平状的箱体，设置在所述箱体斜上方的进水口，以及设置在所述箱体底部的一侧向下凸起端上的出水口；
防晃荡组件，包括漂浮于药液上液面上的漂浮隔板，固定安装在所述箱体的四个角落上圆柱形筒状固定卡槽，放置于所述固定卡槽内部的球形浮筒，以及连接所述浮筒和漂浮隔板上的刚性绳；所述固定卡槽为一个圆筒，在所述圆筒对角连接线的一侧设置有一个预定5~10mm的滑动缝隙，刚性绳通过滑动缝隙将设置于固定卡槽内部的浮筒与设置于固定卡槽外部的漂浮隔板相连接；
其中，所述漂浮隔板为锥形隔板；所述锥形隔板为倒置的无底面的四棱锥状，四棱锥顶点位于药液面下方，底面位于液面上方；所述四棱锥的侧面与底面之间夹角为30~45°。
2.根据权利要求1所述的防药液晃荡的无人机药箱，其特征在于，所述进水口和出水口出上均刻有外螺纹；其中，进水口与密封端盖盖合，出水口与喷雾系统相相连接。
3.根据权利要求1所述的防药液晃荡的无人机药箱，其特征在于，所述漂浮隔板上分布有多个排列均匀的网孔结构，且四周边缘形状与箱体内腔形状相同，两者之间留有预定间隙。
4.根据权利要求3所述的防药液晃荡的无人机药箱，其特征在于，所述网孔为圆台形，靠近液面一侧的为圆台的下底面，靠近空气一侧为圆台的上底面。
5.根据权利要求1所述的防药液晃荡的无人机药箱，其特征在于，所述四棱锥侧面内外侧均设置有多个与斜面呈45~60°夹角的栅板，且所述栅板上设置有多个网孔结构。
6.根据权利要求1所述的防药液晃荡的无人机药箱，其特征在于，所述漂浮隔板还可以为波纹形隔板。
7.根据权利要求1所述的防药液晃荡的无人机药箱，其特征在于，所述波纹形隔板的外部轮廓呈多个波浪形，在漂浮隔板上形成多个小区域的凸起部和凹陷部。
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