CN115092396B - 一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，包括无人机、脉冲式烟雾机、可更换喷头、离心式喷头、药箱和油箱。脉冲式烟雾机通过卡扣和卡箍安装在无人机正下方，一种可更管换喷头紧固安装在脉冲式烟雾机喷雾通道上，离心式喷头安装固定在无人机旋翼杆上，无人机上的药箱通过三通阀的阀门给脉冲式烟雾机和离心式喷头供药，实现水雾和热雾双喷施系统的单一喷施系统工作或者双喷施系统共同工作，调节电磁流量控制阀的可实现两路系统喷施流量的分配，采用特制喷头结构可以扩大烟雾喷施幅宽，结合水雾和热雾的喷施效果，可以产生粒径不一的雾滴，实现雾滴粒径范围的扩展，选择不同的喷施方式以应对不同粒径的植保需求，保证植保效果。

Description

一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统

本发明属于植保设备技术领域，具体的说，本发明涉及一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统。

背景技术

我国植保无人机的喷雾系统的主要雾化装置大都借鉴现有地面装备，大都还是利用水雾喷头进行作业，主要有压力式喷头和离心式喷头，需要加大对雾化系统等方面的研究，探究新型的雾化方式满足我国日益增长的植保无人机应用需求。

现有植保无人机水雾喷头雾化药液粒径大，沉降速度快，弥散性能弱，水雾难以穿透植株冠层，药液在植株上下分层明显，药液无法直接喷施到病虫害发生部位导致其防治效果也有待提升。离心式喷头相比压力式喷头雾化后粒径相对较小，但是幅宽范围小。采用热雾喷施方式，可以产生大量细小粒径的雾滴，扩散和弥散性能好，可以深入植株群中。

目前，任一喷头产生的雾滴是处于一定范围内的，但不同的病虫害所对应的生物最佳粒径是不同的，作物的病虫害发生通常是复杂的，由不同的病虫害共同组合而成，因此，很有必要扩展单一喷施过程中雾滴粒径的范围以应对复杂的病虫害。另外，现有植保无人机采用热雾喷施系统较少，采用热雾喷施系统对密植作物的防治具有一定的优势。鉴于上述问题，本发明提出了一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统。

发明内容

本发明提供一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，以解决上述背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，包括无人机机架，所述无人机机架上连接有电池，所述无人机机架上还安装有水雾喷施系统、热雾喷施系统和药液喷施系统。

优选地，所述水雾喷施系统包括有旋翼杆和离心式喷头，所述旋翼杆与无人机机架固定连接，所述旋翼杆上安装有喷头固定块，所述离心式喷头安装在喷头固定块上。

优选地，所述热雾喷施系统包括无人机支架和脉冲式烟雾机，所述无人机支架与无人机机架固定连接，所述脉冲式烟雾机包括油箱、控制盒、燃烧装置、烟雾机喷管、可更换喷头、喷嘴和喷药接口，所述控制盒一端与燃烧装置固接，所述烟雾机喷管一端固接在燃烧装置上，所述烟雾机喷管远离燃烧装置一端设孔连接有可更换喷头。

优选地，所述烟雾机喷管上设有喷嘴接口，所述喷嘴安装在喷嘴接口上。

优选地，所述喷嘴上设有一个喷药接口。

优选地，所述脉冲式烟雾机安装在无人机支架上，所述燃烧装置管道上套连有卡箍一，所述卡箍一上连接有卡扣一，所述卡扣一远离卡箍一一端安装扣接在无人机支架上；所述烟雾机喷管上套连有卡箍二，所述卡箍二将烟雾机喷管与半圆固定管的一端固定连接，所述半圆固定管的另一端上套连有卡箍三，所述卡箍三与卡扣二一端固定连接，所述卡扣二远离卡箍三一端安装扣接在无人机支架上，卡扣二与卡箍三通过螺栓固定连接，螺栓远离卡扣二一端固定在槽口上，所述槽口设置在无人机支架上。

优选地，所述卡箍三与短杆固接，所述短杆远离卡箍三一端固定连接在矩形固定块上，所述矩形固定块与凹形块配合连接在无人机支架上。

优选地，所述药液喷施系统包括药箱、三通阀、五通管和胶管一到七；所述药箱固接在无人机机架上，所述药箱通过胶管一与三通阀连接，分为两路，一端通过胶管二与喷药接口连接，另一端通过胶管三与五通管连接，所述五通管通过胶管四、胶管五、胶管六和胶管七到七分别与离心式喷头连接；所述三通阀上设有开关一和开关二两路开关，所述开关一连接热雾喷施管路，所述开关二连接水雾喷施管路；所述热雾喷施管路上设有电磁流量控制阀。

优选地，还包括有胶管八、胶管九和胶管十，所述油箱通过胶管八与三通管连接，所述三通管通过胶管九和胶管十与脉冲式烟雾机的燃烧装置连接。

优选地，脉冲式烟雾机的喷管结构采用九十度弯管结构。

优选地，脉冲式烟雾机上设有喷药孔，喷嘴紧固连接在喷药孔内。

优选地，所述喷药嘴上设有药液进口，喷嘴口紧固连接在喷嘴上。

优选地，脉冲式烟雾机喷管末端设有周孔，用于连接可更换喷头。

优选地，可更换喷头周孔上连接有螺母，用于连接喷管，可更换喷管由四节喷管焊接而成。

优选地，热雾喷施装置的供油装置有油箱，油箱固定安装在无人机支架上，油箱通过管路连接到油路的三通管，接有两条油管连接到脉冲式烟雾机的燃烧装置。

优选地，脉冲式烟雾机利用卡箍和卡扣与无人机机架固定连接。具体的，卡箍套在燃烧装置上，卡扣一端与卡箍用螺栓连接，另一端直接扣接在无人机机架上。半圆固定管一管与烟雾机喷管用卡箍连接，另一端用特制卡箍和卡扣连接在无人机机架上。

所述半圆固定管一端切割一断，用于烟雾机喷管的支撑固定连接。

所述特制卡箍一端连接有短杆，短杆连接有矩形固定块，与凹形块配合，用螺栓与无人机机架锁紧。

优选地，喷头固定块套装固定在旋翼杆上，离心式喷头通过螺栓连接在喷头固定块上。

优选地，无人机的喷药管路包括药箱、三通阀、五通管和胶管，药箱通过胶管连接到三通阀，三通阀通过胶管一路连接到热雾喷施装置脉冲式烟雾机，另一路连接到五通管，分别通过胶管连接到水雾喷施装置离心式喷头。

优选地，热雾喷施管路胶管二上设有电磁流量控制阀。

优选地，无人机电池安装在无人机支架上。

与现有技术相比，本发明提供了一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，具备以下有益效果：

（1）该植保无人机水雾和热雾双喷施系统，植保无人机飞到作物上方，远程给予脉冲式烟雾机控制盒信号，脉冲式烟雾机点火进行工作，开启药液喷洒，药液通过三通阀一部分流向烟雾机的喷嘴内，经过脉冲式烟雾机内部爆燃产生的高温高压气体冲散破碎成细小烟雾，由于脉冲式烟雾机内部燃烧前后压力差变化，无需自动泵油，药液经过油路进入脉冲式烟雾机的燃烧装置，从而不断重复工作；药液另一端经过药液管路流向离心式喷头，离心式喷头工作将药液破碎成雾滴。脉冲式烟雾机产生的雾滴中值直径在30-50μm，离心式喷产生的雾滴中值直径在50-100μm，使用水雾和热雾双喷施系统，扩展了雾滴粒径的范围，以应对复杂的病虫害防治要求，同时，脉冲式烟雾机产生的细小雾滴弥散性强，能够深入植株内部，与离心式喷头喷出的药液结合形成良好的立体防治效果。

（2）该植保无人机水雾和热雾双喷施系统，采用卡箍和卡扣可有效固定脉冲式烟雾机，半圆固定管平衡了无人机的重量。喷嘴上设有喷嘴口可有效减缓药液对管路的冲击，管路设置成弯管可使药液充分雾化，同时喷管处于无人机正中位置可减少无人机旋翼风场对雾流的影响。特制的可更换喷头将药液雾流分为三部分喷射出管道，有效扩大了脉冲式烟雾机热雾喷施的雾滴覆盖范围。

（3）该植保无人机水雾和热雾双喷施系统，通过调节三通阀可实现热雾系统和水雾喷施系统的单一工作或是同时工作。使用热雾喷施则关闭水雾管路，使用水雾喷施则关闭热雾管路。热雾喷施管路上设有电磁流量控制阀，通过调节电磁流量控制阀可实现药液流量的分配。具体的，已知总流量Q，由无人机系统控制，总流量喷出时压力不变，热雾喷施系统管路流量为Q1，水雾喷施系统管路流量Q2，Q=Q1+Q2，电磁流量控制阀由电磁阀和流量计构成，电磁阀通过改变管口断面的面积控制流量，总流量不变，流量Q1发生改变，Q2随之改变，流量计测得流量Q1，电磁流量控制阀连接数据发送端将数据实时传输给作业人员，通过调节电磁流量控制阀可获得水雾喷施流量和热雾喷施流量。通过调节流量可实现雾滴粒径喷施的精准控制。

附图说明

图1为本发明提出的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统的装配示意图；

图2为本发明提出的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统的俯视图；

图3为本发明提出的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统的脉冲式烟雾机的爆炸图；

图4为本发明提出的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统的脉冲式烟雾机的安装示意图；

图5为本发明提出的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统的管路系统示意图；

图6为本发明提出的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统的可更换喷头结构示意图。

图7为本发明提出的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统的三种工作状态下的雾滴粒径对比图。

图中标号说明：

1、无人机机架；2、脉冲式烟雾机；3、离心式喷头；4、油箱；5、药箱；6、电池；

10、无人机支架；11、旋翼杆；12、喷头固定块；13、槽口；

20、控制盒；21、燃烧装置；22、烟雾机喷管；23、可更换喷头；24、喷嘴；25、喷药接口；

200、卡箍一；201、卡扣一；202、卡箍二；203、半圆固定管；204、卡扣二；205、卡箍三；206、短杆；207、矩形固定块；208、凹形块；

30、三通阀；31、五通管；32、三通管；33、电磁流量控制阀；

30-1、开关一；30-2、开关二；

300、胶管一；301、胶管二；302、胶管三；303、胶管四；304、胶管五；305、胶管六；306、胶管七；307、胶管八；308、胶管九；309、胶管十。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图6所示，本发明是一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，通过脉冲式烟雾机2和离心式喷头3两种手段进行药液喷施作业。脉冲式烟雾机2可以产生数量众多的细小烟雾，保证药液在植株间的弥散效果。另外，结合两者的喷施作业，可扩大雾滴喷施的粒径范围以应对更加广泛的病虫害防治。脉冲式烟雾机2和离心式喷头3在无人机上呈对称分布，以减少无人机旋翼气流对雾滴扩散的影响，调节三通阀30可实现热雾系统和水雾喷施系统的单一工作或是同时工作。可更换喷头可以加装与拆卸以应对不同的喷施幅宽需求。

具体的说，如图1所示，包括无人机机架1、脉冲式烟雾机2、离心式喷头3、油箱4、药箱5和电池6，油箱4、药箱5和电池6安装在无人机机架1上，脉冲式烟雾机2安装在无人机1正下方，喷管朝向无人机正后方，四个离心式喷头3安装在喷头固定块12上，而喷头固定块直接套装在无人机旋翼杆11上。

如图3所示，热雾喷施装置脉冲式烟雾机2由控制盒20、燃烧装置21、烟雾机喷管22、可更换喷头23和喷嘴24组成，控制盒20与燃烧装置21固接，燃烧装置21和烟雾机喷管22内部相同连接在一起，可更换喷头23可以通过螺栓与烟雾机喷管22连接，喷嘴24安装固接在烟雾机喷管22的药液孔上，喷嘴24上固接有喷药接口25，胶管二301与喷嘴24连接，减缓药液直接冲击烟雾机喷管22，提升药液供给的稳定性，使药液雾化均匀完全。

如图4所示，脉冲式烟雾机2安装在无人机支架10上，卡扣一201一端放在卡箍一200上，一端扣在无人机支架10上，通过螺栓穿过卡箍一和卡一的孔安装在无人机支架10上，无人机支架10上有槽口13。半圆固定管203切割一端与烟雾机喷管22用卡箍二202固定，另一端与卡扣二204和卡箍三205固定，卡箍三205与短杆206、矩形固定块207固接，配合凹形块208与无人机机架1上槽口13连接限制烟雾机的运动。特制卡箍三205的运用使脉冲式烟雾机2保持在支架同一高度，增强脉冲式烟雾机2工作时的稳定性。

如图5所示，本发明的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，其管路系统包括药箱5、三通阀30、五通管31和胶管一300至胶管七306。药箱5通过胶管一300与三通阀30连接，分为两路，一端通过胶管二301与喷药接口25连接，一端通过胶管三302与五通管31连接，五通管31通过胶管四303到胶管七306与离心式喷头3连接。油箱4通过胶管八307至胶管十309给脉冲式烟雾机2的燃烧装置供油，胶管二301上安装有电磁流量控制阀33。

如图6所示，可更换喷头23由四段短管固接而成，使用三路喷施结构可有效扩大烟雾喷施的范围。

以下用具体实施例对具体工作方式进行阐述：

实施例1：

该植保无人机水雾和热雾双喷施系统，脉冲式烟雾机2安装在无人机支架10上，卡箍200和卡扣一201配合将脉冲式烟雾机2一端固定，为了减小无人机旋翼气流对喷雾的影响，喷管处于无人机正中位置，采用弯管结构。脉冲式烟雾机2另一端利用半圆固定管203进行固定安装在无人机支架10另一端，具体的，半圆固定管203切割一端与喷管利用卡箍连接，另一端利用特制卡箍三205和卡扣二204连接在无人机支架10上。可更换喷头23利用螺栓将其固定在烟雾机喷管22上。

实施例2：

该植保无人机水雾和热雾双喷施系统，水雾喷施系统工作。将热雾喷施系统关闭，调节三通阀30使水雾管路接通，使开关一30-1闭合，植保无人机飞到作物上方，由无人机自身系统控制药液从药箱5供给四个离心式喷头3，无人机电池6同时给四个离心式喷头3供电运行（线路未画出），此时只有离心式喷头3进行作业。

实施例3：

该植保无人机水雾和热雾双喷施系统，热雾喷施系统工作。将水雾喷施系统关闭，调节三通阀30使热雾管路接通，使开关二30-2闭合，植保无人机飞到作物上方，远程给脉冲式烟雾机2信号，控制盒20内接受到信号进行烟雾机点火工作，脉冲式烟雾机工作将药液破碎成细小烟雾，对于密植类作物的植保防护具有一定优势。

实施例4：

该植保无人机水雾和热雾双喷施系统，水雾喷施系统和热雾喷施系统同时工作。调节三通阀30使两者系统管路连通，通过调节流量电磁阀33的可实现流量的分配，总流量Q由植保无人机系统控制，电磁流量控制阀33控制热雾喷施系统的流量Q1，植保无人机飞到作物上方，给予脉冲式烟雾机工作信号，脉冲式烟雾机工作，同时离心式喷头3通电工作，两者共同将药液破碎形成细小雾滴进行喷施作业，调节电磁流量控制阀Q1改变，Q2也随之改变，流量控制可实现不同喷施流量分配下雾滴粒径的扩展，以应对复杂病虫害的最佳生物粒径防治要求。

实施例5：

对该植保无人机水雾和热雾双喷施系统进行三种工作状态下的实际作业。根据实施例2通过植保无人机系统设置水雾喷施系统单独工作时流量Q2=4L/min进行喷施作业；根据实施例3通过植保无人机系统设置热雾喷施系统单独工作时流量Q1=1L/min进行喷施作业；根据实施例4通过植保无人机系统设置总流量Q=5L/min，然后利用电磁流量控制阀33控制热雾喷施系统的流量Q1=1L/min，所以水雾喷施系统的流量Q2=Q-Q1=4L/min。三种工作状态下的雾滴粒径分布如图7所示。由图7可以看出，单水雾喷施时其雾滴粒径主要集中在90～150μm达到了45%，还有23%的雾滴粒径大于150μm，26%的雾滴粒径处于45～90μm之间，而低于45μm的雾滴只占到了5.1%。单热雾喷施时。单热雾喷施时其雾滴粒径主要集中在45～90μm达到了38.68%，28%的雾滴处于25～45μm之间，还有21.1%的雾滴粒径低于25μm，而大于150μm的雾滴只占到了1%。水雾和热雾双喷施系统共同工作时，雾滴粒径分布更加均匀，占比最多的是45～90μm达到了28.45%，其次是90～150μm占比为26.1%，最少的是小于25μm的雾滴占比约为12%。综上所述单水雾喷施时雾滴粒径较大，单热雾喷施时雾滴粒径较小，双喷施系统可结合两者得到更加均匀雾滴分布，实现雾滴粒径范围的扩展，选择不同的喷施方式以应对不同粒径的植保需求，保证植保效果。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，其特征在于：包括无人机机架（1），所述无人机机架（1）上连接有电池（6），所述无人机机架（1）上还安装有水雾喷施系统、热雾喷施系统和药液喷施系统；

所述水雾喷施系统包括有旋翼杆（11）和离心式喷头（3），所述旋翼杆（11）与无人机机架（1）固定连接，所述旋翼杆（11）上安装有喷头固定块（12），所述离心式喷头（3）安装在喷头固定块（12）上；

所述热雾喷施系统包括无人机支架（10）和脉冲式烟雾机（2），所述无人机支架（10）与无人机机架（1）固定连接，所述脉冲式烟雾机（2）包括油箱（4）、控制盒（20）、燃烧装置（21）、烟雾机喷管（22）、可更换喷头（23）、喷嘴（24）和喷药接口（25），所述控制盒（20）一端与燃烧装置（21）固接，所述烟雾机喷管（22）一端固接在燃烧装置（21）上，所述烟雾机喷管（22）远离燃烧装置（21）一端设孔连接有可更换喷头（23）；

所述脉冲式烟雾机（2）安装在无人机支架（10）上，所述燃烧装置（21）管道上套连有卡箍一（200），所述卡箍一（200）上连接有卡扣一（201），所述卡扣一（201）远离卡箍一（200）一端安装扣接在无人机支架（10）上；所述烟雾机喷管（22）上套连有卡箍二（202），所述卡箍二（202）将烟雾机喷管（22）与半圆固定管（203）的一端固定连接，所述半圆固定管（203）的另一端上套连有卡箍三（205），所述卡箍三（205）与卡扣二（204）一端固定连接，所述卡扣二（204）远离卡箍三（205）一端安装扣接在无人机支架（10）上，卡扣二（204）与卡箍三（205）通过螺栓固定连接，螺栓远离卡扣二（204）一端固定在槽口（13）上，所述槽口（13）设置在无人机支架（10）上；

所述药液喷施系统包括药箱（5）、三通阀（30）、五通管（31）以及胶管一（300）、胶管二（301）、胶管三（302）、胶管四（303）、胶管五（304）、胶管六（305）、胶管七（306）；所述药箱（5）固接在无人机机架（1）上，所述药箱（5）通过胶管一（300）与三通阀（30）连接，分为两路，一端通过胶管二（301）与喷药接口（25）连接，另一端通过胶管三（302）与五通管（31）连接，所述五通管（31）通过胶管四（303）、胶管五（304）、胶管六（305）和胶管七（306）分别与离心式喷头（3）连接；所述三通阀（30）上设有开关一（30-1）和开关二（30-2）两路开关，所述开关一（30-1）连接热雾喷施管路，所述开关二（30-2）连接水雾喷施管路；所述热雾喷施管路上设有电磁流量控制阀（33）；

所述药液喷施系统还包括有胶管八（307）、胶管九（308）和胶管十（309），所述油箱（4）通过胶管八（307）与三通管（32）连接，所述三通管（32）通过胶管九（308）和胶管十（309）与脉冲式烟雾机（2）的燃烧装置（21）连接。

2.根据权利要求1所述的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，其特征在于：所述烟雾机喷管（22）上设有喷嘴接口，所述喷嘴（24）安装在喷嘴接口上。

3.根据权利要求2所述的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，其特征在于：所述喷嘴（24）上设有一个喷药接口（25）。

4.根据权利要求1所述的一种植保无人机水雾和热雾双喷施系统，其特征在于：所述卡箍三（205）与短杆（206）固接，所述短杆（206）远离卡箍三（205）一端固定连接在矩形固定块（207）上，所述矩形固定块（207）与凹形块（208）配合连接在无人机支架（10）上。

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