CN219055898U - 一种适用于深井采样的潜水式无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于深井采样的潜水式无人机，涉及深井采样技术领域。一种适用于深井采样的潜水式无人机，包括取样外壳，所述取样外壳为空心子弹头状，所述取样外壳的弹尾处安装有底盖；所述潜水式无人机还包括安装于所述取样外壳弹头位置处的螺旋桨，所述取样外壳靠近弹头位置处安装有飞行机构，所述飞行机构能够带动所述潜水式无人机飞行；所述潜水式无人机还包括插入到所述取样外壳内部空腔中的取样瓶，取样瓶的底部设有进水管，进水管穿插到所述底盖中，取样瓶内部安装有与所述进水管相连接的抽水机构。本实用新型本潜水式无人机的体积小巧、结构新颖且取样方便，能够精准控制取样水深和取样水量，适应深层井水的取样。

Description

一种适用于深井采样的潜水式无人机

技术领域

本实用新型涉及深井采样技术领域，具体为一种适用于深井采样的潜水式无人机。

背景技术

日常生活中为了对水质进行监测，对水样进行采集分析是必不可少的过程，采集天然水样样本，并对其各项物理和化学指标进行分析，是针对天然水样的物理、化学、生物，以及环境科学研究的重要内容，目前深井地下水的利用越来越广泛，在对深井地下水的利用中需要经常使用采样装置来对水样进行采集和分析。

目前对深井水样采样时，一般是使用真空泵连接抽水管进行采样，在携带时设备较为沉重不便于人员携带，且抽水管的长度很长导致抽水难度大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于深井采样的潜水式无人机，以解决传统深井取样设备取样不变、较为沉重不便于人员携带的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种适用于深井采样的潜水式无人机，包括取样外壳，所述取样外壳为空心子弹头状，所述取样外壳的弹尾处安装有底盖；

所述潜水式无人机还包括安装于所述取样外壳弹头位置处的螺旋桨，所述取样外壳靠近弹头位置处安装有飞行机构，所述飞行机构能够带动所述潜水式无人机飞行；

所述潜水式无人机还包括插入到所述取样外壳内部空腔中的取样瓶，取样瓶的底部设有进水管，进水管穿插到所述底盖中，取样瓶内部安装有与所述进水管相连接的抽水机构；

所述潜水式无人机还包括驱动装置，所述驱动装置用于分别驱动螺旋桨和飞行机构；

所述取样瓶外壁与取样外壳的内壁之间形成有环形腔，所述环形腔内安装有配重机构，所述配重机构用于改变所述潜水式无人机的重心；

所述取样外壳的内部安装有控制器，驱动装置、配重机构和抽水机构均与控制器电连接。

作为本申请中优选的技术方案，所述取样外壳的内壁靠近弹头位置处安装有圆板，所述圆板将所述取样外壳内部的空腔分为控制腔和取样腔，所述取样瓶设置于所述取样腔中，所述驱动装置和飞行机构均安装于所述圆板上。

作为本申请中优选的技术方案，所述飞行机构包括与所述取样外壳外壁转动连接的外齿环，所述外齿环的内侧面上形成有齿槽，所述圆板上转动安装有与所述外齿环相啮合的内齿轮，所述圆板上转动安装有与所述内齿轮相啮合的驱动齿轮，所述外齿环的外侧面上安装有三个机翼机构。

作为本申请中优选的技术方案，所述机翼机构包括桨片和固定于所述外齿环外侧面上的固定块，所述固定块的一侧设有桨片座，所述桨片顶部一侧设有转动座，所述转动座与所述桨片座之间通过销轴转动连接，所述桨片座的顶部上表面设有限位板。

作为本申请中优选的技术方案，所述驱动装置为竖直安装于所述取样外壳内部的双轴驱动电机，所述双轴驱动电机的一端连接于所述螺旋桨的杆端上，其另一端连接于所述驱动齿轮上。

作为本申请中优选的技术方案，所述配重机构包括套设于所述取样瓶外壁中的配重环，所述配重环位于所述取样腔中，所述圆板顶部对称设有气缸，所述气缸的杆端连接于所述配重环的上表面。

作为本申请中优选的技术方案，所述抽水机构包括安装于取样瓶内部的水泵，所述水泵的进水端连接于所述进水管的顶端，所述进水管与所述水泵的进水端处还安装有电磁阀。

作为本申请中优选的技术方案，所述取样外壳的外壁上安装有水压传感器，所述水压传感器与所述控制器电连接。

作为本申请中优选的技术方案，所述取样瓶的内部安装有液位计，所述液位计与所述控制器电连接。

作为本申请中优选的技术方案，所述圆板的顶板分别固定有第一轴承座和第二轴承座，所述内齿轮和驱动齿轮的下表面均设有连接轴，两个所述连接轴分别转动安装于所述第一轴承座和第二轴承座中。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该深井水样潜水式无人机，包括取样外壳，所述取样外壳为空心子弹头状，所述取样外壳的弹尾处安装有底盖；所述潜水式无人机还包括安装于所述取样外壳弹头位置处的螺旋桨，所述取样外壳靠近弹头位置处安装有飞行机构，所述飞行机构能够带动所述潜水式无人机飞行；所述潜水式无人机还包括插入到所述取样外壳内部空腔中的取样瓶，取样瓶的底部设有进水管，进水管穿插到所述底盖中，取样瓶内部安装有与所述进水管相连接的抽水机构。本潜水式无人机的体积小巧、结构新颖且取样方便，方便携带，能够精准控制取样水深和取样水量，适应深层井水的取样。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的内部结构示意图；

图3为本实用新型的去除取样外壳后的结构示意图；

图4为本实用新型的飞行机构、螺旋桨和双轴驱动电机的结构示意图；

图5为本实用新型的机翼机构结构示意图。

图中：1、取样外壳；101、水压传感器；102、电磁块；103、整流尾翼；2、底盖；3、飞行机构；301、外齿环；302、内齿轮；303、驱动齿轮；304、桨片座；305、桨片；306、固定块；307、转动座；308、限位板；4、螺旋桨；5、取样瓶；501、进水管；6、配重环；601、气缸；7、双轴驱动电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所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实用新型的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

如图1-图5所示，本实用新型提供一种技术方案：一种适用于深井采样的潜水式无人机，包括取样外壳1，取样外壳1为空心子弹头状，取样外壳1的弹尾处安装有底盖2，取样外壳1的底部外侧面设有外螺纹，而底盖2的内侧面上形成有内螺槽，即底盖2能够螺到取样外壳1上的，方便随时取出取样瓶5，在取样外壳1的底部安装有三个整流尾翼103，螺旋桨4安装在取样外壳1弹头位置处，取样外壳1靠近弹头位置处安装有飞行机构3，飞行机构3能够带动潜水式无人机飞行；在取样外壳1的外壁上安装有水压传感器101，水压传感器101与控制器电连接，水压传感器101用于测量水压，进而控制器通过分析水压值判断当前水深，帮助在不同水深处取样。

潜水式无人机还包括插入到取样外壳1内部空腔中的取样瓶5，取样瓶5的底部设有进水管501，取样瓶5的内部安装有液位计，液位计与控制器电连接，液位计用于在取样时，测量取样瓶5内的水量，进而帮助判断出取样水量，进水管501穿插到底盖2中，而取样瓶5内部还加装有水泵，水泵的进水端连接于进水管501的顶端，进水管501与水泵的进水端处还安装有电磁阀，在进水管501的进水口处安装有过滤网，用于过滤掉水中的悬浮物杂质。其中，水泵和电磁阀也与控制器电连接。

作为一种具体的实施例，取样外壳1的内壁靠近弹头位置处安装有圆板，圆板将取样外壳1内部的空腔分为控制腔和取样腔，取样瓶5设置于取样腔中，驱动装置和飞行机构3均安装于圆板上，控制器、天线和信号发送装置均安装在圆板的上表面，天线用于接收遥控器发送的信号，而信号发送装置用于向遥控器发送信号。

作为一种具体的实施例，驱动装置为竖直安装于取样外壳1内部的双轴驱动电机7，双轴驱动电机7的一端连接于螺旋桨4的杆端上，其另一端连接于驱动齿轮303上。

作为一种具体的实施例，如图1-图4所示，飞行机构3包括与取样外壳1外壁转动连接的外齿环301，外齿环301的内侧面上形成有齿槽，圆板上转动安装有与外齿环301相啮合的内齿轮302，圆板上转动安装有与内齿轮302相啮合的驱动齿轮303，外齿环301的外侧面上安装有三个机翼机构。具体的，在取样外壳1的外壁上开设有环形凹槽，而外齿环301的内侧嵌入在环形凹槽内，而且在环形凹槽的上开设有贯穿取样外壳1的通槽，内齿轮302穿过通槽与内齿轮302相啮合。

此外，在圆板的顶板分别固定有第一轴承座和第二轴承座，内齿轮302和驱动齿轮303的下表面均设有连接轴，两个连接轴分别转动安装于第一轴承座和第二轴承座中。连接轴起到支撑内齿轮302和驱动齿轮303的同时，还能够保证内齿轮302和驱动齿轮303能够顺利的旋转，有效降低内齿轮302和驱动齿轮303和圆板之间的摩擦力。

作为一种具体的实施例，如图5所示，机翼机构包括桨片305和固定于外齿环301外侧面上的固定块306，固定块306的一侧设有桨片座304，桨片305顶部一侧设有转动座307，转动座307与桨片座304之间通过销轴转动连接，桨片座304的顶部上表面设有限位板308。需要说明的是，正常情况下，桨片305处于竖直状态，此时的桨片305的底部被电磁块102所吸住，桨片305被固位住，不会随意摆动，而在起飞时，控制器控制双轴驱动电机7的下部的驱动轴高速转动，使得驱动齿轮303旋转，驱动齿轮303带动内齿轮302旋转，从而带动外齿环301高速旋转，进一步的，随之外齿环301的高速旋转产生离心力，桨片305逐渐的调整至水平状态，由于限位板308的限位，桨片305最大程度只能够保持水平状态，且离心力的存在，桨片305会一致保持水平状态，进而产生升力，带动整个取样装置飞行。

作为一种具体的实施例，如图2所示，在取样瓶5外壁与取样外壳1的内壁之间形成有环形腔，环形腔内安装有配重机构，配重机构用于改变潜水式无人机的重心，配重机构包括套设于取样瓶5外壁中的配重环6，配重环6位于取样腔中，圆板顶部对称设有气缸601，气缸601的杆端连接于配重环6的上表面。需要说明的是，配重环6为钢环，重量大，起到较好的配重效果，而由于配重环6是套在取样瓶5上的，不会妨碍取样瓶5的取出。

作为一种具体的实施例，在取样外壳1的底部下表面安装有水感应传感器，在取样装置飞行到水面上时，水感应传感器会将信号发送到控制器中，然后控制器通过信号发送装置将信号发送到遥控器中，操作人员能够在陆地上了解到取样装置已经到达水面了。此外，在底盖2的下表面还可以安装摄像头和防水灯，在下潜时帮助操作人员连接到水下情况。

本取样装置的工作过程如下，拧掉底盖2将取样瓶5插入到取样外壳1内部，且取样瓶5是插入到配重环6中的，然后拧上底盖2，取样瓶5底部的进水管501是插入到底盖2上的，然后利用遥控器控制飞行机构3开启，取样装置保持平稳飞行到深井中，接着操纵飞行机构3继续下行，直至飞行机构3底部的水传感器检测到水，此时，关闭飞机机构并开启电磁块102将桨片305的下部吸住，降低下降阻力，取样装置进入到水面上，此时的配重环6是位于取样外壳1的下半部分的，而取样装置的整体重心位于下半部分，取样装置会呈竖直状态缓慢下降，然后利用遥控器开启双轴驱动电机7，双轴驱动电机7驱动螺旋桨4开启，螺旋桨4推动取样装置快速下移，而水压传感器101一直在测量水压值，控制器通过分析水压值判断当前水深，当达到预设值时，螺旋桨4暂停，取样装置缓慢下降，通过遥控器控制取样瓶5中的电磁阀和水泵开启，将该水深的水抽取到取样瓶5中，待取样完成后，操作气缸601缩短，气缸601带动配重环6朝向弹头处移动，取样装置的中心转移到取样装置的上半部分，此时的取样装置在水中会自动旋转180度，使得螺旋桨4朝下，即弹头部位在下面，而弹尾部位朝上，接着继续开启螺旋桨4带动取样装置上移，带取样装置移出水面时，螺旋桨4暂停旋转，然后控制气缸601伸长带动配重环6移动到弹尾处移动，取样装置的重心移动到弹尾处，整个取样装置会再次翻转，取样装置的弹头会朝上而弹尾会朝下，接着开启飞行机构3，取样装置会飞出深井。然后工作人员拧下底盖2将取样瓶5取出即可。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于，包括取样外壳(1)，所述取样外壳(1)为空心子弹头状，所述取样外壳(1)的弹尾处安装有底盖(2)；

所述潜水式无人机还包括安装于所述取样外壳(1)弹头位置处的螺旋桨(4)，所述取样外壳(1)靠近弹头位置处安装有飞行机构(3)，所述飞行机构(3)能够带动所述潜水式无人机飞行；

所述潜水式无人机还包括插入到所述取样外壳(1)内部空腔中的取样瓶(5)，取样瓶(5)的底部设有进水管(501)，进水管(501)穿插到所述底盖(2)中，取样瓶(5)内部安装有与所述进水管(501)相连接的抽水机构；

所述潜水式无人机还包括驱动装置，所述驱动装置用于分别驱动螺旋桨(4)和飞行机构(3)；

所述取样瓶(5)外壁与取样外壳(1)的内壁之间形成有环形腔，所述环形腔内安装有配重机构，所述配重机构用于改变所述潜水式无人机的重心；

所述取样外壳(1)的内部安装有控制器，驱动装置、配重机构和抽水机构均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于：所述取样外壳(1)的内壁靠近弹头位置处安装有圆板，所述圆板将所述取样外壳(1)内部的空腔分为控制腔和取样腔，所述取样瓶(5)设置于所述取样腔中，所述驱动装置和飞行机构(3)均安装于所述圆板上。

3.根据权利要求2所述的一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于：所述飞行机构(3)包括与所述取样外壳(1)外壁转动连接的外齿环(301)，所述外齿环(301)的内侧面上形成有齿槽，所述圆板上转动安装有与所述外齿环(301)相啮合的内齿轮(302)，所述圆板上转动安装有与所述内齿轮(302)相啮合的驱动齿轮(303)，所述外齿环(301)的外侧面上安装有三个机翼机构。

4.根据权利要求3所述的一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于：所述机翼机构包括桨片(305)和固定于所述外齿环(301)外侧面上的固定块(306)，所述固定块(306)的一侧设有桨片座(304)，所述桨片(305)顶部一侧设有转动座(307)，所述转动座(307)与所述桨片座(304)之间通过销轴转动连接，所述桨片座(304)的顶部上表面设有限位板(308)。

5.根据权利要求3所述的一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于：所述驱动装置为竖直安装于所述取样外壳(1)内部的双轴驱动电机(7)，所述双轴驱动电机(7)的一端连接于所述螺旋桨(4)的杆端上，其另一端连接于所述驱动齿轮(303)上。

6.根据权利要求2所述的一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于：所述配重机构包括套设于所述取样瓶(5)外壁中的配重环(6)，所述配重环(6)位于所述取样腔中，所述圆板顶部对称设有气缸(601)，所述气缸(601)的杆端连接于所述配重环(6)的上表面。

7.根据权利要求2所述的一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于：所述抽水机构包括安装于取样瓶(5)内部的水泵，所述水泵的进水端连接于所述进水管(501)的顶端，所述进水管(501)与所述水泵的进水端处还安装有电磁阀。

8.根据权利要求1所述的一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于：所述取样外壳(1)的外壁上安装有水压传感器(101)，所述水压传感器(101)与所述控制器电连接。

9.根据权利要求1所述的一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于：所述取样瓶(5)的内部安装有液位计，所述液位计与所述控制器电连接。

10.根据权利要求3所述的一种适用于深井采样的潜水式无人机，其特征在于：所述圆板的顶板分别固定有第一轴承座和第二轴承座，所述内齿轮(302)和驱动齿轮(303)的下表面均设有连接轴，两个所述连接轴分别转动安装于所述第一轴承座和第二轴承座中。

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