RU210641U1 - Устройство для дистанционного отбора проб грунта с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа - Google Patents
Устройство для дистанционного отбора проб грунта с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU210641U1 RU210641U1 RU2021135005U RU2021135005U RU210641U1 RU 210641 U1 RU210641 U1 RU 210641U1 RU 2021135005 U RU2021135005 U RU 2021135005U RU 2021135005 U RU2021135005 U RU 2021135005U RU 210641 U1 RU210641 U1 RU 210641U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- auger
- sampling
- glass
- uav
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Полезная модель является техническим средством, относящимся к области экологического мониторинга, в частности к устройствам для отбора проб легких и тяжелых грунтов. Сущность разработанного устройства заключается в повышении оперативности точечного отбора зараженного грунта с помощью применения беспилотного летательного аппарата коптерного типа (БпЛА КТ) на зараженной и труднодоступной территории. Устройство для дистанционного отбора проб грунта с использованием БпЛА КТ включает в себя пробоотборник, представляющий собой шнек, оснащенный электроприводом вращения и помещенный в стакан цилиндрической формы. Стакан оснащен гибкими ворсинками в верхней части в месте входа шнека, а в нижней части - ножками для устойчивого прилегания к грунту. Комбинация электропривод/шнек закреплены на подвижной платформе, которая может совершать возвратно-поступательное движение вниз/вверх по четырем ходовым винтам за счет другого электропривода, приводящего в движение ремень, соединенный со шкивами на каждом углу платформы. Отбор пробы грунта осуществляется вращением и поступательным движением вниз шнека с помощью встроенных в пробоотборник электроприводов. При этом грунт в ходе вращения шнека поднимается по лопастям, где гибкие ворсинки препятствуют выходу грунта из стакана и скидывают его вовнутрь стакана. На дне стакана установлен тензодатчик, позволяющий оператору контролировать массу отобранной пробы грунта.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель является техническим средством, относящимся к области экологического мониторинга, в частности к устройствам отбора проб легких и тяжелых грунтов.
Уровень техники
Известен пробоотборник [1], содержащий конический режущий стакан, стопорный диск, вороток. При этом стакан выполнен цилиндро-конической и режущей формы с наружной поверхности. Отбор пробы осуществляется надавливанием на вороток (рукоятку) и погружением стакана в почву до соприкосновения стопорного диска с почвой. Затем пробоотборник поднимают и пробу переносят в стеклянную или полиэтиленовую тару.
Недостатками реализации данного устройства для использования на беспилотном летательном аппарате коптерного типа (БпЛА КТ) являются необходимость создания большого усилия для погружения пробоотборника в грунт, которое не позволяет обеспечить данный тип БпЛА КТ, относящийся к классу микро [2], а также высокая вероятность, что в ходе транспортирования отобранной порции грунта произойдет его самопроизвольное удаление из полости пробоотборника.
Известен автоматизированный почвенный пробоотборник с дистанционным управлением [3], состоящий из самоходного шасси с приводным устройством для обеспечения движения по поверхности земли, блока управления и блока контроля, пробоотборника для взятия проб почвы, конвейера для транспортирования образцов почвы, бортового компьютера, системы связи и навигации, включающую в себя систему глобального позиционирования. Предлагаемое устройство позволяет быстро и точно произвести отбор образцов почвы.
Недостатком данного устройства является то, что оно является массогабаритным наземным устройством, что не позволяет осуществить его оперативную доставку в труднодоступную зараженную местность для пробоотбора грунта.
Известно устройство для взятия проб грунта и горных пород [4], включающий БпЛА КТ и специальную конструкцию пробоотборника, представляющий собой колонковый ствол, который перемещается в горизонтальной плоскости по направляющим за счет электродвигателя. Данное устройство позволяет осуществить отбор проб грунта с вертикальных поверхностей на труднодоступной местности.
Недостатком данного устройства является невозможность отобрать пробу грунта с горизонтальной поверхности земли.
Известно устройство для установки датчиков в грунт [5], состоящее из полого шнека, внутри которого размещается датчик, специального шасси для распределения веса, микроконтроллера, датчика глубины и двух двигателей, один из которых отвечает за вращения шнека, а второй за его движение вниз/вверх. Для установки датчиков в труднодоступных местах данное устройство крепится к БпЛА КТ.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет отобрать пробу грунта.
Наиболее близким по принципу действия и технической сущности является устройство для отбора проб почвы [6], предназначенное для отбора проб почвы из труднодоступных мест. Это достигается тем, что на БпЛА КТ устанавливается специальное дополнительное оборудование бурового типа, содержащее конический корпус из алюминиевого материала, режущее лезвие, сформированное в продольном направлении вдоль боковой поверхности конического корпуса, отверстие для сбора почвы, через которое засыпается почва, двигатель для вращения блока извлечения бурового типа, а также линейный серводвигатель для линейного управления вытяжным устройством бурового типа.
Недостатком прототипа является то, что оно не позволяет отобрать пробу грунта в достаточном количестве [7, 8] для проведения дальнейшего анализа в лаборатории, а также в нем не предусмотрен контроль массы отобранной пробы грунта.
Раскрытие сущности полезной модели
Полезная модель предназначена для отбора точечной пробы грунта [8] дистанционным способом без присутствия на зараженной территории личного состава. К тому же, обследуемая территория (территория, возможно подвергнутая заражению) может находиться в труднодоступном месте так, что добраться туда на специальном транспорте затруднено (либо невозможно). В связи с этим способ дистанционного отбора проб грунта с помощью БпЛА КТ является наиболее эффективным.
Целью полезной модели является создание условий по разработке устройства для дистанционного отбора точечной пробы грунта с помощью БпЛА КТ без присутствия на зараженной территории личного состава.
Техническая задача заявляемой полезной модели - создание полезной нагрузки к БпЛА КТ в виде специальной конструкции устройства для отбора проб грунта.
Поставленная задача достигается тем, что на БпЛА КТ устанавливают полезную нагрузку (пробоотборное устройство грунта), представляющее собой шнек, оснащенный электроприводом вращения и помещенный в стакан цилиндрической формы. Стакан оснащен гибкими ворсинками в верхней части в месте входа шнека, а в нижней части ножками для устойчивого прилегания к поверхности грунта. Комбинация электропривод/шнек закреплены на подвижной платформе, которая может совершать возвратно-поступательное движение вниз/вверх по четырем ходовым винтам за счет другого электропривода, приводящего в движение ремень, соединенный со шкивами на каждом углу подвижной платформы.
Отбор пробы грунта осуществляется вращением и поступательным движением вниз шнека с помощью встроенных в пробоотборник электроприводов. При этом грунт в ходе вращения шнека поднимается по лопастям, где гибкие ворсинки препятствуют выходу грунта из стакана и скидывают его вовнутрь стакана. На дне стакана установлен тензодатчик, позволяющий оператору контролировать массу отобранной пробы грунта.
Сущность предлагаемого устройства поясняется фигурами (см. фиг. 1, 2), где использованы следующие обозначения:
1 - стакан;
2 - ножки стакана;
3 - электропривод вращения шнека;
4 - электропривод подвижной платформы;
5 - ремень;
6 - шкив;
7 - подвижная платформа;
8 - ходовой винт;
9 - шнек;
10 - гибкие ворсинки;
11 - тензодатчик.
На фиг. 1 изображено устройство для дистанционного отбора проб грунта.
На фиг. 2 изображен общий вид БпЛА КТ с устройством для дистанционного отбора проб грунта.
Осуществление полезной модели
Перед отбором проб грунта или в процессе выполнения полетного задания проводится визуальная разведка местности. В процессе визуальной разведки местности определяется пробная площадка для точечного отбора проб грунта методом конверта [8].
На земле перед стартом производят подготовку БпЛА КТ к работе, присоединяют пробоотборник к БпЛА КТ, устанавливают полетное задание с координатами точек отбора проб грунта.
Подготовленный к работе БпЛА КТ с полезной нагрузкой запускается по команде с наземного пункта управления. Выполняя программу полетного задания в полуавтоматическом режиме, БпЛА КТ подлетает к точке пробоотбора и совершает посадку. Стакан (1) при помощи ножек (2) устойчиво прилегает к поверхности грунта. Далее, с помощью оператора с наземной станции управления осуществляется процесс пробоотбора грунта, а именно пуск электропривода вращения шнека (3) и электропривода подвижной платформы (4). Последний, приводит в движение ремень (5), соединенный со шкивами (6) на каждом углу подвижной платформы (7). В результате всех описанных действий подвижная платформа движется вниз по четырем ходовым винтам (8), и режущая кромка шнека (9) врезается в грунт, при поступательном и вращающемся движении вниз заглубляется, а грунт по лопастям шнека перемещается наверх, где гибкие ворсинки (10) препятствуют выходу грунта из стакана и скидывают его вовнутрь стакана. Количество грунта отслеживается оператором с помощью тензодатчика (11), установленного на дне стакана.
Точечный пробоотбор грунта осуществляется на пробной площадке методом конверта. В случае если в точке пробоотбора имеется большое количество камней или жесткость грунта не позволяет отобрать пробу данной конструкцией пробоотборника, оператор дает команду БпЛА КТ на взлет и повторение ранее описанных операций вблизи (плюс-минус 1 м.) от ранее установленной точки.
После этого по команде с наземного пункта управления БпЛА КТ набирает высоту и перемещается к наземной станции управления или к лаборатории, в которую необходимо доставить пробу грунта.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ источников
1. Патент на полезную модель РФ №82762 U1, опубл. 10.05.2009 г.
2. Bento Maria de Fatima. Unmanned Aerial Vehicles: An Overview // Inside GNSS. 2008. Vol. 3. №1. P. 54-61.
3. Патент на полезную модель РФ №168042 U1, опубл. 28.04.2016 г.
4. Патент на изобретение KR №20-1787660 В1, опубл. 19.10.2017 г.
5. Sun, Y., Plowcha, A., Nail, М., Elbaum, S., Terry, В., Detweiler, С.: Unmanned aerial auger for underground sensor installation. In Accepred to appear 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2018) (2018).
6. Патент на изобретение KR №10-1845395 B1, опубл. 05.04.2018 г.
7. ГОСТ Р 58586-2019 «Отбор и подготовка почвенных проб для изотопного анализа»: национальный стандарт Российской Федерации: дата введения 2020-01-01 / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. - Изд. официальное: Москва: Стандартинформ, 2019. - 11 с.
8. ГОСТ 17.4.4.02-2017 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа»: межгосударственный стандарт: дата введения 2019-01-01 / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. - Изд. официальное: Москва: Стандартинформ, 2018. - 14 с.
Claims (1)
- Устройство для дистанционного отбора проб грунта с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа (БпЛА КТ), включающее в себя шнек, оснащенный электроприводом вращения и помещенный в стакан цилиндрической формы, имеющий гибкие ворсинки в верхней части в месте входа шнека, в нижней части ножки, а комбинация электропривод/шнек закреплены на подвижной платформе, которая может совершать возвратно-поступательное движение вниз/вверх по четырем ходовым винтам за счет другого электропривода, приводящего в движение ремень, соединенный со шкивами на каждом углу подвижной платформы, отличающееся тем, что на дне стакана установлен тензодатчик, и выполнено с возможностью дистанционного отбора проб грунта в полуавтоматическом режиме.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021135005U RU210641U1 (ru) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | Устройство для дистанционного отбора проб грунта с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021135005U RU210641U1 (ru) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | Устройство для дистанционного отбора проб грунта с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU210641U1 true RU210641U1 (ru) | 2022-04-25 |
Family
ID=81306609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021135005U RU210641U1 (ru) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | Устройство для дистанционного отбора проб грунта с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU210641U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU222197U1 (ru) * | 2023-04-10 | 2023-12-14 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко (г. Кострома)" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для дистанционного отбора проб растительности с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа |
CN117664640A (zh) * | 2024-01-29 | 2024-03-08 | 北京诚天检测技术服务有限公司 | 一种能够分层取土的土壤检测用取样装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU168042U1 (ru) * | 2016-04-28 | 2017-01-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарская государственная сельскохозяйственная академия" | Автоматизированный почвенный пробоотборник с дистанционным управлением |
KR101787660B1 (ko) * | 2017-05-11 | 2017-10-19 | 한국지질자원연구원 | 토양 및 암석 시료 채취용 드론 장치 |
KR101845395B1 (ko) * | 2017-03-02 | 2018-04-05 | 이재원 | 토양 시료 채취 드론 |
CN213749197U (zh) * | 2020-12-31 | 2021-07-20 | 重庆壤科农业数据服务有限公司 | 无人机土壤自动采样器 |
-
2021
- 2021-11-29 RU RU2021135005U patent/RU210641U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU168042U1 (ru) * | 2016-04-28 | 2017-01-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарская государственная сельскохозяйственная академия" | Автоматизированный почвенный пробоотборник с дистанционным управлением |
KR101845395B1 (ko) * | 2017-03-02 | 2018-04-05 | 이재원 | 토양 시료 채취 드론 |
KR101787660B1 (ko) * | 2017-05-11 | 2017-10-19 | 한국지질자원연구원 | 토양 및 암석 시료 채취용 드론 장치 |
CN213749197U (zh) * | 2020-12-31 | 2021-07-20 | 重庆壤科农业数据服务有限公司 | 无人机土壤自动采样器 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU222197U1 (ru) * | 2023-04-10 | 2023-12-14 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко (г. Кострома)" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для дистанционного отбора проб растительности с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа |
CN117664640A (zh) * | 2024-01-29 | 2024-03-08 | 北京诚天检测技术服务有限公司 | 一种能够分层取土的土壤检测用取样装置 |
CN117664640B (zh) * | 2024-01-29 | 2024-04-16 | 北京诚天检测技术服务有限公司 | 一种能够分层取土的土壤检测用取样装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10676190B2 (en) | Autorotating unmanned aerial vehicle surveying platform | |
CN111288963B (zh) | 一种高危变形体gnss监测终端非接触投放装置与方法 | |
EP3112840B1 (en) | Unmanned aerial vehicle for collecting samples from the surface of water | |
KR102018975B1 (ko) | 하천 방사능 측정용 수공양용 드론 및 그 제어방법 | |
RU210641U1 (ru) | Устройство для дистанционного отбора проб грунта с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа | |
Muscato et al. | Volcanic environments: Robots for exploration and measurement | |
KR101845395B1 (ko) | 토양 시료 채취 드론 | |
CN205649754U (zh) | 一种基于无人机的远程搜救系统 | |
JP2006292432A (ja) | 大気採取装置及びその採取方法 | |
CN111201495A (zh) | 用于无人机系统的机载命令单元、包括该机载命令单元的无人机和无人机系统 | |
Nagatani et al. | Development and field test of teleoperated mobile robots for active volcano observation | |
Sanim et al. | Development of an aerial drone system for water analysis and sampling | |
CN112722282A (zh) | 一种基于无人机与浮体组合的大型水体水样采集系统 | |
Caltabiano et al. | Architecture of a UAV for volcanic gas sampling | |
CN108872191B (zh) | 一种无人机大气污染检测系统 | |
RU81471U1 (ru) | Дистанционный беспилотный летательный аппарат для отбора проб жидкости | |
RU168042U1 (ru) | Автоматизированный почвенный пробоотборник с дистанционным управлением | |
US3805900A (en) | Geological sampling device | |
Rećko et al. | Versatile soil sampling system capable of collecting, transporting, storing and preliminary onboard analysis for mars rover analogue | |
Hoffman et al. | A low-cost autonomous rover for polar science | |
CN106494621A (zh) | 复杂地形无人机探测系统及其探测方法 | |
Mitchell et al. | Towards a novel auto-rotating lidar platform for cavity surveying | |
RU2790164C1 (ru) | Пробоотборник грунта для беспилотного летательного аппарата вертолётного типа | |
RU2758808C1 (ru) | Способ дистанционного отбора проб грунта, снега с использованием беспилотного летательного аппарата коптерного типа | |
CN113607490B (zh) | 一种基于双无人机的水体易挥发性物质采样装置 |