CN115675872A - 一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉尘颗粒物定量供应设备，具体涉及一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器，为解决现有技术中存在无法实现高空定速、定量的颗粒物投放的不足之处。本发明一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器包括设置在无人机下部的密封箱体、连通密封箱体的粉尘输送管、固定在密封箱体外部的风机以及控制系统；所述粉尘输送管包括主管和靠近主管一端的支管；所述密封箱体下部通过输料管密封连接粉尘输送管的支管，风机通过风管连通粉尘输送管，风管的出气口设置为斜口，且伸入粉尘输送管的特定位置，避免输送过程中发生堵塞。

Description

一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器

技术领域

本发明涉及粉尘颗粒物定量供应设备，具体涉及一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器。

背景技术

随着社会经济的高速发展，城市化进程的不断加快，空气环境质量日益下降。颗粒物粒径越小，危害越大，粉尘颗粒物对人民的生活健康产生了重大影响。研究粉尘颗粒物在大气边界层环境中的扩散机理对于治理雾霾具有重要意义。在真实的大气边界层环境下开展相关的外场观测是粉尘颗粒物扩散研究的重要手段，但在外场观测实验中需要在目标高度进行可控的定点定速定量的粉尘颗粒物投放，并尽可能保证供出的粉尘颗粒物处于较好的分散状态，无人机技术的发展和完善可以为高空投放提供很好的搭载平台，但现有技术无法实现高空定速、定量的颗粒物投放。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在无法实现高空定速、定量的颗粒物投放的不足之处，而提供一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器。

为实现上述目的，本发明提供的技术解决方案如下：

一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器，其特殊之处在于：

包括设置在无人机下部的密封箱体、连通密封箱体的粉尘输送管、固定在密封箱体外部的风机以及控制系统；

所述密封箱体下部设置有输料管；所述粉尘输送管包括主管和靠近主管入口端设置的支管，支管与所述输料管密封连接，支管入口设置有漏沙网，漏沙网用于控制粉尘的下落速率；

所述风机的出口设置有风管，风管伸入粉尘输送管的主管入口端，和主管同轴设置；风管的出气口为斜口，斜口与支管的入口处对应，且斜口的短端靠近支管；定义斜口的气流流向的方向为前方，斜口的位置与粉尘粒径的关系满足下列关系：

当粉尘粒径D＞50μm时，0.1H₁≤h≤0.2H₁；

当粉尘粒径D≤50μm时，0.2H₁≤h≤0.4H₁；

其中，D为粉尘粒径，h为风管斜口的短端与支管前端内壁的水平间距，H₁为支管的内径；

所述控制系统与风机电连接；控制系统与远程控制器通信连接，用于接收远程控制器的指令控制风机的启闭及其转速。

进一步地，所述风管与粉尘输送管的内壁的间距d满足下列关系：

当粉尘粒径D＞50μm时，5D＜d＜0.3H₂；

当粉尘粒径D≤50μm时，d＞0.2H₂；

其中，d为风管与粉尘输送管的内壁的间距，H₂为主管的内径。

进一步地，所述粉尘输送管的主管和支管的内径相同。

进一步地，所述粉尘输送管的主管通过钢丝固定在无人机的起落架上，且主管的出口端延伸至远离无人机的位置，使得出口粉尘不受无人机干扰。

进一步地，所述风管的斜口所在平面与主管的轴线夹角为45°-60°。

进一步地，粉尘输送管为一体化设置，支管通过螺纹与密封箱体的输料管连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明以无人机作为搭载平台，通过设置漏沙网控制粉尘下落的速度，有利于粉尘定速定量投放，连接风机的风管出气口为斜口，可以增加负压面积，使粉尘被负压吸入粉尘输送管中，再被高速气流输送沿粉尘输送管的主管输送至外部，通过调整风机转速可以调整粉尘投放量和速率。

2.本发明中风管的出气口为斜口，设置在靠近支管前端的特定位置，针对不同粒径的粉尘，可以进行适应性调整；设置在靠近支管前端，相对于平口的出气口，斜口可以避免因间距过小导致出气口与支管口交汇处的负压不足以将粉尘吸入粉尘输送管的问题；而出气口与支管前端距离较大时，当出气口风量较大，会有更多气体沿着支管方向进入密封箱体，使密封箱体中出现粉尘翻涌的情况，不利于粉尘下落，出气口风量较小时，则有可能落下较多粉尘，使得出气口被堵塞；因此风管出气口为斜口，且设置在特定位置有利于在较大负压条件下保证粉尘稳定下落。

3.本发明粉尘输送管的主管出口设置在远离无人机的位置，避免无人机旋翼对出口粉尘造成影响，保证出口供应的粉尘颗粒具有稳定的运动状态。

4.本发明结构紧凑，便于拆卸安装；粉尘输送管使用PVC材质的圆形管路，输料管、漏沙网、风管是由ABS塑料通过3D打印机制作，密封箱体采用PE材质，部件轻便，提高无人机有效载荷，使用时不影响无人机本身的安全运行。

5.本发明可通过远程控制器发送指令通过控制系统控制风机运行，控制系统与无人机的控制相对独立设置，可以保证装置使用的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明图1中A处的放大结构示意图；

图3是本发明实施例中风管出气口的设置方式示意图；

附图标记说明：

1-密封箱体，101-输料管，102-漏沙网，2-风机，3-风管，4-粉尘输送管， 41-主管，42-支管，5-控制系统，6-无人机。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：

本发明的一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器，如图1所示，包括设置在无人机6下部的密封箱体1、连通密封箱体1的粉尘输送管4、固定在密封箱体1 外部的风机2以及控制系统5；所述密封箱体1如图2所示，所述密封箱体1下部设置有输料管101；所述粉尘输送管4为一体化的三通结构，包括主管41和靠近主管41入口端设置的支管42，支管42与所述输料管101通过螺纹密封连接，本实施例中支管42和主管41的管径相同，支管42的入口设置有漏沙网102，通过调节漏沙网102的孔隙率，可以控制粉尘下落的速率；所述风机2的出口设置有风管3，风管3伸入粉尘输送管4的主管41入口端，和主管41同轴设置；风管3的出气口为斜口，斜口与支管42的入口处对应，且斜口的短端靠近支管；所述粉尘输送管4 的主管41通过钢丝固定在无人机6的起落架上，且主管41的出口端延伸至距离无人机6较远的位置，避免无人机6运行时旋翼对粉尘输送管4出口的粉尘造成影响；所述控制系统5和风机2电连接，控制系统与远程控制器通信连接，用于接收远程控制器发送的信号控制风机2的启闭及其电机转速。

本发明中的粉尘输送管4使用PVC材质的圆形管路，输料管101、漏沙网 102、风管3是由ABS塑料通过3D打印机制作，密封箱体1采用PE材质，部件轻便，使用时不影响无人机本身的安全运行。

该供应器的使用方法具体为：

S1.在地面将粉尘送入密封箱体1内，控制无人机6飞至合适的位置；

S2.远程控制器对控制系统5发送信号开启风机2，并控制风机2转速，调整风量，风机2产生的高速气流通过风管3的斜口在粉尘输送管4支管42口产生负压，使得密封箱体1中的粉尘通过漏沙网102被吸入粉尘输送管4的主管41中，高速气流将粉尘输送至主管41另一端的出口进行投放；

S3.粉尘投放结束后远程控制器向控制系统5发送信号关闭输送风机2，控制无人机6降落。

所述风管3斜口角度及安装位置如图2所示，定义斜口气流流向的方向为前方；所述粉尘输送管4的主管41的内径为H₂，支管42的内径为H₁，风管3与粉尘输送管4内壁的间距为d，风管3斜口的长端设置在远离支管42口的一侧，风管3斜口的短端与支管42前端内壁的水平间距为h，风管3斜口所在平面与主管41的轴线夹角为45°-60°，在粉尘输送管4的支管42处提供较大的负压区，保证粉尘的输送量。当输送的粉尘粒径D＞50μm时，0.1H₁≤h≤0.2H₁，防止斜口的短端与其前端的支管42内壁的水平间距过大，流动性较好的粉尘在斜口处聚集过多，从而堵塞风管3，使得风机2无法输送，同时，风管3与粉尘输送管4内壁的间距5D＜d＜0.3H₂，保证粉尘在输送过程中持续流动，且风管3的斜口处持续具有负压状态；当输送的粉尘粒径D≤50μm时，0.2H₁≤h≤0.4H₁，由于粉尘粒径越小，流动性越差，因此适当增加短端与其前端的支管42内壁的水平间距h，防止间距过小，导致小粒径的粉尘在此处堆积，造成堵塞，斜口处的负压无法吸入支管 42粉尘并进行输送；同时，风管3与粉尘输送管4内壁的间距d＞0.2H₂，防止间距过小，导致粉尘在运动过程中发生堵塞，造成输送不均匀；在本实施例中，H₁＝H₂，在本发明的其他实施例中，粉尘输送管4的主管41和支管42也可以设置为不同的内径。

Claims (6)

1.一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器，其特征在于：

包括设置在无人机(6)下部的密封箱体(1)、连通密封箱体(1)的粉尘输送管(4)、固定在密封箱体(1)外部的风机(2)以及控制系统(5)；

所述密封箱体(1)下部设置有输料管(101)；所述粉尘输送管(4)包括主管(41)和靠近主管(41)入口端设置的支管(42)，支管(42)与所述输料管(101)密封连接，支管(42)入口设置有漏沙网(102)，漏沙网(102)用于控制粉尘的下落速率；

所述风机(2)的出口设置有风管(3)，风管(3)伸入粉尘输送管(4)的主管(41)入口端，和主管(41)同轴设置；风管(3)的出气口为斜口，斜口与支管(42)的入口处对应，且斜口的短端靠近支管(42)；定义斜口的气流流向的方向为前方，斜口的位置与粉尘粒径的关系满足下列关系：

当粉尘粒径D＞50μm时，0.1H₁≤h≤0.2H₁；

当粉尘粒径D≤50μm时，0.2H₁≤h≤0.4H₁；

其中，D为粉尘粒径，h为风管(3)斜口的短端与支管(42)前端内壁的水平间距，H₁为支管(42)的内径；

所述控制系统(5)与风机(2)电连接；控制系统(5)与远程控制器通信连接，用于接收远程控制器的指令控制风机(2)的启闭及其转速。

2.根据权利要求1所述的一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器，其特征在于：

所述风管(3)与粉尘输送管(4)的内壁的间距d满足下列关系：

当粉尘粒径D＞50μm时，5D＜d＜0.3H₂；

当粉尘粒径D≤50μm时，d＞0.2H₂；

其中，d为风管(3)与粉尘输送管(4)的内壁的间距，H₂为主管(41)的内径。

3.根据权利要求2所述的一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器，其特征在于：

所述粉尘输送管(4)的主管(41)和支管(42)的内径相同。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器，其特征在于：所述粉尘输送管(4)的主管(41)通过钢丝固定在无人机(6)的起落架上，且主管(41)的出口端延伸至远离无人机位置，使得出口粉尘不受无人机(6)干扰。

5.根据权利要求4所述的一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器，其特征在于：所述风管(3)的斜口所在平面与主管(41)的轴线夹角为45°-60°。

6.根据权利要求5所述的一种无人机载高空粉尘颗粒物定量供应器，其特征在于：粉尘输送管(4)为一体化设置，支管(42)通过螺纹与密封箱体(1)的输料管(101)连接。

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