RU2730640C1 - Method for ultra-small-volume spraying of agricultural plants and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles of helicopter type - Google Patents

Method for ultra-small-volume spraying of agricultural plants and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles of helicopter type Download PDF

Info

Publication number
RU2730640C1
RU2730640C1 RU2019136376A RU2019136376A RU2730640C1 RU 2730640 C1 RU2730640 C1 RU 2730640C1 RU 2019136376 A RU2019136376 A RU 2019136376A RU 2019136376 A RU2019136376 A RU 2019136376A RU 2730640 C1 RU2730640 C1 RU 2730640C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
pressure
working fluid
container
unmanned aerial
Prior art date
Application number
RU2019136376A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Бережнов
Сергей Николаевич Быков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасская государственная сельскохозяйственная академия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасская государственная сельскохозяйственная академия" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасская государственная сельскохозяйственная академия"
Priority to RU2019136376A priority Critical patent/RU2730640C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2730640C1 publication Critical patent/RU2730640C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C15/00Fertiliser distributors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01MCATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M7/00Special adaptations or arrangements of liquid-spraying apparatus for purposes covered by this subclass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/16Dropping or releasing powdered, liquid, or gaseous matter, e.g. for fire-fighting
    • B64D1/18Dropping or releasing powdered, liquid, or gaseous matter, e.g. for fire-fighting by spraying, e.g. insecticides

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Insects & Arthropods (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Catching Or Destruction (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.SUBSTANCE: invention relates to agricultural industry. Device for implementation of ultra-low-volume spraying of agricultural plants using helicopter-type unmanned aerial vehicles, including a ring, in which a spacer with a bushing is installed, in its lower part there is a housing, into which angled nozzle with spray nozzle is installed and solenoid with locking rod and return spring, controlled through relay by operator remotely or control unit connected to unit of land, wherein barrel is fitted to fill working fluid into vessel to allow working pressure in nozzle to feed material therein to create excess air pressure by means of high-pressure reservoir pre-pumped from external compressed air source. At that, constant value of working pressure in reservoir and nozzle at supply of working fluid is provided by pneumatic reducer regardless of residual quantity of liquid in reservoir during the entire operating cycle of spraying. Method of ultra-low-volume spraying of agricultural plants using helicopter-type unmanned aerial vehicles (UAV) includes dosed supply of process material, setting coordinates of boundaries of section to be treated, rate of movement of UAV with coordinates of points of introduction of process material. Then UAV is started to perform operation, in points of process material introduction, control signal to relay is supplied from control unit, based on the location information of the aircraft location unit - in the automatic piloting mode or is sent by the operator remotely from the control panel - in the manual piloting mode, the solenoid moves the locking rod, compressing the return spring and opening the channel in the housing, the working fluid is sprayed through the nozzle, wherein the value of movement of the locking rod is matched with the set dose of adding working fluid at a specific point of the UAV route based on the results of preliminary calibration.EFFECT: invention discloses a method for ultra-low-volume spraying of agricultural plants and a device for its implementation using helicopter-type unmanned aerial vehicles.2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам дифференцированного внесения средств защиты растений (СЗР) и техническим средствам для его осуществления.The invention relates to agriculture, namely to methods of differentiated application of plant protection products (PPP) and technical means for its implementation.

Известно, что жидкие СЗР обладают более высокой эффективностью в сравнении с твердыми, за счет того, что обеспечивается высокая равномерность внесения и распределения действующего вещества на обрабатываемую поверхность и, как следствие, практически полное его использование вследствие быстрого проникновения к корневой системе и в ткани растений.It is known that liquid plant protection products have a higher efficiency in comparison with solid ones, due to the fact that a high uniformity of application and distribution of the active substance on the treated surface is ensured and, as a consequence, its almost complete use due to its rapid penetration to the root system and into plant tissues.

Использование жидких СЗР позволяет совмещать химическую обработку культур подкормкой растворами жидких комплексных удобрений (ЖКУ) - как листовой, так и прикорневой.The use of liquid plant protection products makes it possible to combine the chemical treatment of crops by feeding with solutions of liquid complex fertilizers (LCF) - both leaf and root.

Кроме того, жидкие СЗР менее зависимы от засушливых условий. Для внесения гранулированных СЗР необходима влага для того, чтобы гранула смогла раствориться и впитаться растениями. Но, в условиях многих агроклиматических зон такой период, когда влага доступна и находится в необходимом количестве, может быть весьма непродолжителен. Поэтому использование жидких СЗР расширяет сроки проведения операций химической защиты растений. Благодаря этому снижается нагрузка на парк техники и гарантированно обеспечивается обработка культуры, уменьшается риск «непопадания в технологические сроки».In addition, liquid plant protection products are less dependent on dry conditions. To apply granular plant protection products, moisture is required so that the granule can dissolve and be absorbed by plants. But, in the conditions of many agroclimatic zones, such a period when moisture is available and is in the required amount, can be very short. Therefore, the use of liquid plant protection products extends the terms of carrying out chemical plant protection operations. Thanks to this, the load on the fleet of equipment is reduced and the processing of the crop is guaranteed, the risk of "missing the technological terms" is reduced.

В отличие от гранулированных форм, жидкие СЗР быстро всасываются почвой, просачиваются во все ее слои, что также способствует повышению интенсивности и эффективности их воздействия.Unlike granular forms, liquid plant protection products are quickly absorbed by the soil, seeping into all its layers, which also contributes to an increase in the intensity and effectiveness of their impact.

Использование жидких СЗР также имеет экономические преимущества, связанные с низкой стоимостью единицы действующего вещества по сравнению с гранулированными формами и выражающиеся в более низких удельных эксплуатационных затратах на гектарную норму внесения материала, а также потенциальное получение более высоких и стабильных урожайности.The use of liquid plant protection products also has economic advantages associated with low cost per unit of active ingredient compared to granular forms, resulting in lower unit operating costs per hectare of material application, as well as the potential for higher and stable yields.

Одним из важнейших преимуществ использования жидких форм СЗР является их более высокая технологичность, поскольку внесение растворов СЗР намного равномернее, чем гранулированных удобрений, его можно совмещать с использованием ЖКУ в одной баковой смеси и обеспечить более точную дозировку при распределении по площади. К тому же, жидкие СЗР обладают свободной текучестью, не пылят, не слеживаются, влажность не оказывает на них никакого влияния.One of the most important advantages of using liquid forms of plant protection products is their higher manufacturability, since the application of solutions of plant protection products is much more uniform than granular fertilizers, it can be combined with the use of liquid fertilizers in one tank mixture and provide a more accurate dosage when distributed over the area. In addition, liquid plant protection products have free fluidity, do not generate dust, do not cake, and moisture has no effect on them.

В связи с этим, повышение эффективности использования технических средств и совершенствования технологии внесения жидких средств защиты растений для является весьма перспективным направлением развития агротехнологий. In this regard, increasing the efficiency of the use of technical means and improving the technology for the introduction of liquid plant protection products is a very promising direction in the development of agricultural technologies.

Известен комплекс летательных аппаратов для внесения жидких средств химизации в точном земледелии (патент РФ № 2617163, опубл. 21.04.2017), содержащий базовый летательный аппарат вертолетного типа, снабженный пилотажно-навигационным оборудованием, приемником сигналов глобальной спутниковой навигационной системы, бортовым компьютером со встроенной системой распределенного контроля связи и управления беспилотными летательными аппаратами и модулем программного обеспечения дифференцированной обработки сельскохозяйственного поля. Блоками автоматического управления расходом, распределения и подачей жидких средств химизации. Баком для жидких средств химизации, гибкими связями с беспилотными летательными аппаратами, с закрепленными на них электро-кабелями и трубопроводами, соединенными с базовым вертолетом. Группу из n-го количества беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа, каждый их которых снабжен приемником сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, бортовым компьютером, системой автоматического управления полетом на заданных режимах, модулем программного обеспечения дифференцированного внесения жидких средств химизации и модулем диспергирования в виде штанги с форсунками, причем, в группе нечетное их количество, по крайней мере не менее 3-х, беспилотных летательных аппаратов, центр масс каждого из которых совмещен с вершинами углов одного или нескольких равнобедренных треугольников, образующих в полете одно или несколько взаимосвязанных треугольных звеньев из беспилотных летательных аппаратов, находящихся в одной горизонтальной плоскости, параллельной обрабатываемому полю, отстоящей от обрабатываемой поверхности поля на расстоянии, равном рабочей высоте обработки сельскохозяйственных культур, расстояние между соседними беспилотными летательными аппаратами равно длине штанги с форсунками каждого беспилотного летательного аппарата. При этом все штанги с форсункам выполнены одинаковой длины, каждая штанга с форсунками соединена с соответствующими модулями дозирования, снабженными интерфейсной связью с бортовым компьютером каждого беспилотного летательного аппарата, модули дозирования соединены гибкой трубопроводной связью с соответствующим распределительным клапаном блока автоматического управления расходом, распределением и подачей жидких средств химизации базового летательного аппарата, содержащего фронтальную штангу длиной, не превышающей диаметра несущего винта базового летательного аппарата, и автоматические лебедки, количество которых равно числу гибких связей с беспилотными летательными аппаратами, каждый модуль программного обеспечения дифференцированного внесения жидких средств химизации каждого беспилотного летательного аппарата функционально связан с модулем программного обеспечения для дифференцированной обработки всего сельскохозяйственного поля, оба модуля интегрированы в систему распределенного контроля, связи и управления беспилотными летательными аппаратами, а каждый модуль диспергирования жидких средств химизации на каждом беспилотном летальном аппарате связан с модулем дозирования.A complex of aircraft for the introduction of liquid chemicals in precision agriculture is known ( RF patent No. 2617163, publ. 04.21.2017 ), containing a basic helicopter-type aircraft equipped with flight and navigation equipment, a signal receiver for a global satellite navigation system, an on-board computer with an integrated system distributed communication control and control of unmanned aerial vehicles and software module for differentiated processing of agricultural fields. Blocks for automatic control of consumption, distribution and supply of liquid chemicals. A tank for liquid chemical agents, flexible connections with unmanned aerial vehicles, with electric cables and pipelines attached to them, connected to the base helicopter. A group of n-th number of helicopter-type unmanned aerial vehicles, each of which is equipped with a signal receiver for the global navigation satellite system, an on-board computer, an automatic flight control system in preset modes, a software module for the differentiated application of liquid chemical agents and a dispersion module in the form of a rod with nozzles , moreover, in the group there is an odd number of them, at least at least 3, unmanned aerial vehicles, the center of mass of each of which is aligned with the tops of the corners of one or more isosceles triangles, forming one or more interconnected triangular links from unmanned aerial vehicles in flight located in the same horizontal plane parallel to the cultivated field, spaced from the cultivated surface of the field at a distance equal to the working height of the cultivation of crops, the distance between adjacent unmanned aerial vehicles is the length of the boom with nozzles of each unmanned aerial vehicle. In this case, all rods with nozzles are made of the same length, each rod with nozzles is connected to the corresponding dosing modules equipped with an interface connection with the on-board computer of each unmanned aerial vehicle, the dosing modules are connected by flexible piping to the corresponding control valve of the automatic flow control unit, distribution and supply of liquid means of chemicalization of the base aircraft, containing a frontal bar with a length not exceeding the diameter of the main rotor of the base aircraft, and automatic winches, the number of which is equal to the number of flexible connections with unmanned aerial vehicles, each software module for the differentiated application of liquid chemicals for each unmanned aerial vehicle is functionally linked with software module for the differentiated cultivation of the entire agricultural field, both modules are integrated in the distributed control system the role, communication and control of unmanned aerial vehicles, and each module for dispersing liquid chemicals on each unmanned aerial vehicle is associated with a dispensing module.

Недостатками данного изобретения являются низкая эффективность использования за счет возможного сноса препарата на соседние посевы, необходимость большой площади для взлета и маневрирования данной группировки летательных аппаратов.The disadvantages of this invention are the low efficiency of use due to the possible drift of the drug to neighboring crops, the need for a large area for take-off and maneuvering of this group of aircraft.

Известен летающий высевающий аппарат (патент РФ № 174507, опубл. 1965 г.), включающий беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, семенную камеру, задатчик нормы высева, рабочий орган для перемещения семян, дополнительную семенную камеру, на входе и выходе дополнительной семенной камеры расположены выступы криволинейной формы для перемещения семян, на расстоянии друг от друга соизмеримым со средним удвоенным размером семян, напротив выступа на выходе расположена выемка на расстоянии от выступа соизмеримым со средним размером семян, отличающийся тем, что семенная камера выполнена из съемных секций, расположенных между собой с зазором, а беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки снабжен рамой, расположенной в горизонтальной плоскости, причем своей центральной частью соединенной шарнирно и с возможностью фиксации с нижней частью беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки, при этом съемные секции соединены с рамой.Known flying sowing device ( RF patent No. 174507, publ. 1965 ), including an unmanned aerial vehicle vertical take-off and landing, a seed chamber, a seeding rate setter, a working body for moving seeds, an additional seed chamber, at the entrance and exit of the additional seed chamber there are protrusions of a curved shape for moving seeds, at a distance from each other commensurate with the average doubled seed size, opposite the protrusion at the outlet there is a notch at a distance from the protrusion commensurate with the average seed size, characterized in that the seed chamber is made of removable sections located between each other with a gap, and the vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle is equipped with a frame located in the horizontal plane, with its central part pivotally connected and with the possibility of fixation with the lower part of the vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle, while the removable sections are connected to the frame.

В рассматриваемом летающем высевающем аппарате заслуживает внимания концепция размещения съемного технологического модуля по адресному внесению технологического материала (семян) на беспилотном летательном аппарате вертикального взлета и посадки, и перемещения этого аппарата, в ходе реализации технологического процесса, в соответствии с заложенной в блок управления траекторией движения. In the considered flying sowing device, the concept of placing a removable technological module for the targeted introduction of technological material (seeds) on an unmanned aerial vehicle with vertical take-off and landing, and movement of this device, during the implementation of the technological process, in accordance with the motion trajectory laid down in the control unit, deserves attention.

Известна конструкция БПЛА, предназначенная для автоматизированного опрыскивания растений. Данное решение представляет собой БПЛА, на борту которого установлена система опрыскивания растений, соединенная с емкостью с жидким химикатом и управляемая подачей жидкости через помпу. БПЛА управляется с помощью вычислительного модуля (процессора), получая команды от пользователя, управляющего БПЛА с помощью беспроводного пульта управления (патент US 20130068892, опубл. 21.03.2013).Known UAV design, designed for automated spraying of plants. This solution is a UAV with a plant spraying system installed on board, connected to a container with a liquid chemical and controlled by a liquid supply through a pump. The UAV is controlled by a computing module (processor), receiving commands from the user controlling the UAV using a wireless control panel ( US patent 20130068892, published 03/21/2013 ).

В описанной конструкции БПЛА заслуживает внимания сам принцип реализации технологии опрыскивания посевов сельскохозяйственных культур, однако в качестве недостатка данной конструкции можно назвать ее ограниченную функциональность, обусловленную тем, что БПЛА не может осуществлять необходимые работы самостоятельно без участия пользователя, а также использование в конструкции опрыскивателя насоса для подачи технологического материала, что усложняет ее и увеличивает энергозатраты на рабочий процесс.In the described UAV design, the very principle of implementing the technology for spraying agricultural crops deserves attention, however, as a disadvantage of this design, it can be called its limited functionality, due to the fact that the UAV cannot carry out the necessary work independently without the participation of the user, as well as the use of a pump in the design of the sprayer for supply of technological material, which complicates it and increases the energy consumption for the working process.

Наиболее близким по достигаемому эффекту к заявленному способу и устройству для ультрамалообъемного опрыскивания сельскохозяйственных растений является способ внесения сыпучих средств защиты растений и комплекс для его осуществления (патент РФ № 2694502, опубл. 15.07.2019). Способ внесения сыпучих средств защиты растений предусматривает определение границ поля, точек сброса сыпучих средств защиты растений, заполнение емкости сыпучими средствами защиты растений и запуск беспилотного летательного аппарата. Основываясь на информации GPS-комплекса о местоположении летательного аппарата, в точках сброса сыпучих средств защиты растений блок управления запускает электродвигатель дозатора, в который через гофрированную трубу под собственным весом поступают средства защиты растений и попадают на дозирующее колесо. Переменный резистор определяет количество оборотов дозирующего колеса, лежащих в диапазоне 40-60 об/мин, подстроечный резистор устанавливает расход смеси в г/км. Далее происходит сброс дозы сыпучих средств защиты растений, а пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор в соответствии с показаниями датчика Холла контролирует процесс сброса смеси, уменьшая или увеличивая их дозировку. Комплекс для внесения сыпучих средств защиты растений содержит емкость для сыпучих средств защиты растений, дозатор, связанный посредством гибкой гофрированной трубы с емкостью для сыпучих средств защиты растений. Дозатор выполнен в виде барабана с отверстием для сброса средств защиты растений. Внутри барабана расположены электродвигатель, редуктор, вал редуктора, дозирующее колесо с расположенными на нем неодимовыми магнитами и датчиком, и выполненным в виде крыльчатки, в которой объем между лопастями равен 0,2 грамма. Между корпусом дозатора и дозирующим колесом установлена мягкая прокладка, предохраняющая от избыточного поступления сыпучих средств защиты растений. Электродвигатель посредством кабелей подключен к блоку управления, на внешней стороне которого находятся LED-дисплей, переменный резистор и подстроечный резистор. В блоке управления установлен пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор, подключенный к датчику Холла посредством кабелей, что позволяет контролировать процесс сброса смеси. Комплекс выполнен с возможностью установки на беспилотном летательном аппарате, снабженном GPS-компасом, связанным с блоком управления. Обеспечивается повышение эффективности использования сыпучих удобрений, средств биологической или химической защиты, обеспечение дифференцированного и сверхточного внесения их на растительный покров.The closest in terms of the achieved effect to the claimed method and device for ultra- low-volume spraying of agricultural plants is a method of introducing bulk plant protection products and a complex for its implementation ( RF patent No. 2694502, publ. 15.07.2019 ). The method of introducing bulk plant protection products provides for determining the boundaries of the field, points of discharge of bulk plant protection products, filling the container with bulk plant protection products and launching an unmanned aerial vehicle. Based on the information of the GPS-complex about the location of the aircraft, at the points of dumping of bulk plant protection products, the control unit starts the dispenser motor, into which plant protection products enter through a corrugated pipe under its own weight and fall onto the dispensing wheel. The variable resistor determines the number of revolutions of the metering wheel, lying in the range of 40-60 rpm, the trimmer resistor sets the mixture flow rate in g / km. Further, the dose of bulk plant protection products is reset, and the proportional-integral-differentiating regulator, in accordance with the Hall sensor readings, controls the mixture discharge process, decreasing or increasing their dosage. The complex for the introduction of bulk plant protection products contains a container for bulk plant protection products, a dispenser connected by means of a flexible corrugated pipe with a container for bulk plant protection products. The dispenser is made in the form of a drum with an opening for discharging plant protection products. Inside the drum are an electric motor, a gearbox, a gearbox shaft, a metering wheel with neodymium magnets and a sensor located on it, and made in the form of an impeller, in which the volume between the blades is 0.2 grams. A soft gasket is installed between the dispenser body and the metering wheel, which protects against excessive flow of bulk plant protection products. The electric motor is connected by cables to the control unit, on the outside of which there is an LED display, a variable resistor and a trimming resistor. The control unit has a proportional-integral-derivative regulator connected to the Hall sensor by means of cables, which makes it possible to control the mixture discharge process. The complex is designed for installation on an unmanned aerial vehicle equipped with a GPS compass associated with a control unit. EFFECT: increased efficiency of use of bulk fertilizers, biological or chemical protection means, provision of differentiated and ultra-precise application of them to the vegetation cover.

Недостатками данного изобретения являются невозможность использования комплекса для внесения жидких средств защиты растений и комплексных удобрений, что снижает его универсальность и ограничивает сферу применения.The disadvantages of this invention are the impossibility of using the complex for the introduction of liquid plant protection products and complex fertilizers, which reduces its versatility and limits the scope of application.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности использования средств биологической или химической защиты растений, жидких комплексных удобрений при их ультрамалообъемном внесении, обеспечение дифференцированного и точного внесения их на локализованный проблемный участок или объект на основании данных геопозиционирования с помощью беспилотного авиационного средства вертолетного типа (далее – БАС, мультикоптер) с малой взлетной массой, путем снижения энергоемкости процесса подачи и дозирования технологического материала. The technical result of the invention is to increase the efficiency of the use of biological or chemical plant protection, liquid complex fertilizers with their ultra-low-volume application, to ensure differentiated and accurate application of them to a localized problem area or object based on geolocation data using an unmanned aerial vehicle of a helicopter type (hereinafter referred to as UAS, multicopter) with a low take-off weight, by reducing the energy consumption of the process of feeding and dosing process material.

В заявляемом устройстве, состоящем из кольца, в котором устанавливается проставка со втулкой, а в нижней его части расположен корпус, в который устанавливается уголковый штуцер с форсункой и расположен соленоид с запирающим стержнем и возвратной пружиной, управляемый через реле дистанционно оператором или на основании сигналов управляющего блока, связанного с блоком геопозиционирования БАС, при этом в кольцо устанавливается стакан для заправки рабочей жидкости в емкость, заявленный технический результат достигается тем, что для обеспечения рабочего напора в форсунке при подаче материала, в емкости создается избыточное давление воздуха с помощью резервуара высокого давления, предварительно накачиваемого от внешнего источника сжатого воздуха, постоянное значение рабочего давления в форсунке обеспечивается пневматическим редуктором, вне зависимости от остаточного давления в резервуаре, в течение всего рабочего цикла опрыскивания.In the claimed device, consisting of a ring in which a spacer with a sleeve is installed, and in its lower part there is a housing in which an angle fitting with a nozzle is installed and a solenoid with a locking rod and a return spring is located, controlled via a relay remotely by an operator or based on signals from a control the unit connected to the UAS geo-positioning unit, while a glass is installed in the ring for filling the working fluid into the container, the claimed technical result is achieved by the fact that in order to ensure the working pressure in the nozzle when the material is fed, excessive air pressure is created in the container using a high-pressure reservoir, pre-pumped from an external source of compressed air, a constant value of the working pressure in the nozzle is provided by a pneumatic reducer, regardless of the residual pressure in the tank, during the entire working cycle of spraying.

Указанные отличительные признаки являются существенными и достаточными для достижения указанного технического результата, поскольку использование в заявляемом устройстве, в качестве источника рабочего давления, резервуара с предварительной накачкой от внешнего источника сжатого воздуха и пневматического редуктора, позволяет отказаться от использования насоса в конструкции опрыскивателя, тем самым снижая удельные энергозатраты на процесс подачи и дозирования технологического материала и позволяя использовать в качестве носителя опрыскивающего модуля БАС с малой взлетной массой и невысокой емкостью бортового источника питания.These distinctive features are essential and sufficient to achieve the specified technical result, since the use in the claimed device, as a source of operating pressure, a reservoir with preliminary pumping from an external source of compressed air and a pneumatic reducer, makes it possible to abandon the use of the pump in the construction of the sprayer, thereby reducing specific energy consumption for the process of feeding and dispensing technological material and allowing the use of a BAS spray module with a low take-off weight and a low capacity of the onboard power source as a carrier.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлен вид устройства сбоку с разрезом.FIG. 1 is a sectional side view of the device.

На фиг. 2 – вид устройства спереди.FIG. 2 is a front view of the device.

На фиг. 3 – общий вид БАС с установленным устройством для опрыскивания сельскохозяйственных растений.FIG. 3 is a general view of the BAS with the installed device for spraying agricultural plants.

Устройство состоит из кольца 1, в котором устанавливается проставка 2 со втулкой 3. В нижней части модуля расположен корпус 4, в который устанавливается уголковый штуцер 5 с форсункой 6, а также расположен соленоид 7 с запирающим стержнем 8 и возвратной пружиной 9, управляемый через реле 10 дистанционно оператором или сигналами управляющего блока 22, связанного с блоком геопозиционирования БАС. Открытие канала происходит при перемещении стержня 8 в крайнее положение путем подачи напряжения на соленоид 7. При отключении питания запорный стержень, 8 под действием пружины 9, возвращается в исходное положение, запирая канал.The device consists of a ring 1, in which a spacer 2 with a sleeve 3 is installed. In the lower part of the module there is a housing 4, in which an angle fitting 5 with a nozzle 6 is installed, and also a solenoid 7 with a locking rod 8 and a return spring 9, controlled through a relay 10 remotely by the operator or signals from the control unit 22 associated with the UAS geolocation unit. The opening of the channel occurs when the rod 8 is moved to the extreme position by applying voltage to the solenoid 7. When the power is turned off, the locking rod 8 under the action of the spring 9 returns to its original position, locking the channel.

Сверху в кольцо 1 устанавливается стакан 11 для заправки рабочей жидкости в емкость 12. На стакане 11 с помощью держателя 13 закреплен резервуар высокого давления 14, соединенный посредством нижнего патрубка 15 (на фиг.1 не показан) с пневматическим редуктором 16, который через верхний патрубок 17 создает избыточное давление (10-20 атм) воздуха в емкости 12. On top of the ring 1, a glass 11 is installed for filling the working fluid into the container 12. On the glass 11 with the help of the holder 13, a high-pressure tank 14 is fixed, connected by means of the lower branch pipe 15 (not shown in Fig. 1) to the pneumatic reducer 16, which is through the upper branch pipe 17 creates an excess pressure (10-20 atm) of air in the tank 12.

Устройство крепится на БАС с помощью кронштейнов 18. Для питания соленоида 7 и подачи на него управляющего сигнала его контакты соединяются с соответствующими клеммами источника питания на БАС.The device is attached to the UAS using brackets 18. To power solenoid 7 and supply a control signal to it, its contacts are connected to the corresponding terminals of the power supply to the UAS.

На фиг. 3 схематично показан БАС 19 с видеокамерой 20 и установленным опрыскивающим модулем 21.FIG. 3 schematically shows a UAS 19 with a video camera 20 and an installed spray module 21.

БАС с установленным устройством 21 имеет возможность управления курсом и траекторией движения, как в ручном режиме - дистанционно оператором на основе изображения подвесной видеокамеры 20, так и в автоматическом - в соответствии с заложенной в управляющий блок 22, связанный с блоком геопозиционирования БАС, траектории движения и контрольными точками внесения технологического материала.The UAS with the installed device 21 has the ability to control the course and trajectory of movement, both in manual mode - remotely by the operator based on the image of the pendant video camera 20, and in automatic mode - in accordance with the control unit 22, which is connected to the UAS geolocation unit, the trajectory of movement and control points for the introduction of technological material.

Устройство работает следующим образом. The device works as follows.

В специализированном программном приложении для мобильных устройств, служащем для управления полетом беспилотных летательных аппаратов, задают координаты границ участка, подлежащего обработке, курс перемещения БАС с координатами точек внесения технологическог материала.In a specialized software application for mobile devices serving to control the flight of unmanned aerial vehicles, the coordinates of the boundaries of the area to be processed are set, the course of movement of the UAS with the coordinates of the points of application of the technological material.

Устройство устанавливают на БАС. Емкость 12 заполняют рабочей жидкостью (объемом около 0,5 л), заливное отверстие закрывают пробкой 11. На резервуаре высокого давления 14 открывают клапан и воздух через пневматический редуктор 16 поступает в верхнюю часть емкости 12, создавая там избыточное давление.The device is installed on the BAS. The container 12 is filled with a working fluid (volume of about 0.5 l), the filler hole is closed with a stopper 11. On the high-pressure reservoir 14, a valve is opened and air flows through the pneumatic reducer 16 into the upper part of the container 12, creating an overpressure there.

Производят пробный распыл рабочего раствора через выходное отверстие форсунки 6. Если подтверждается необходимое качество пробного распыла, то осуществляется запуск БАС для выполнения технологической операции. A test spray of the working solution is carried out through the outlet of the nozzle 6. If the required quality of the test spray is confirmed, then the BAS is started to perform the technological operation.

В автоматическом режиме пилотирования, управляющий блок 22, основываясь на информации блока геопозиционирования о местоположении летательного аппарата, в точках внесения технологического материала, подает управляющий сигнал на реле 10. В ручном режиме пилотирования управляющий сигнал на реле 10 подается оператором дистанционно с пульта управления. Открытие канала происходит при перемещении запорного стержня 8 соленоида 7 на величину, соответствующую установленной дозе внесения материала в заданной точке маршрута БАС, и настроенную по результатам предварительной калибровки. При отключении питания запорный стержень, 8 под действием пружины 9, возвращается в исходное положение, запирая канал.In the automatic piloting mode, the control unit 22, based on the information of the geolocation unit about the location of the aircraft, at the points of introduction of the technological material, sends a control signal to the relay 10. In the manual piloting mode, the control signal is sent to the relay 10 by the operator remotely from the control panel. The opening of the channel occurs when the locking rod 8 of the solenoid 7 is moved by an amount corresponding to the set dose of material application at a given point of the UAS route, and adjusted according to the results of preliminary calibration. When the power is turned off, the locking rod 8, under the action of the spring 9, returns to its original position, locking the channel.

Когда рабочий раствор в емкости заканчивается, БАС возвращают для ее заправки и, затем технологический процесс опрыскивания повторяется. При снижении давления в резервуаре 14 ниже допустимого уровня его заменяют заправленным. When the working solution in the container runs out, the UAS is returned to refill it, and then the spraying process is repeated. When the pressure in the tank 14 drops below the permissible level, it is replaced with a filled one.

Применение устройства в рамках способа ультрамалообъемного внесения СЗР и ЖКУ позволит избежать повреждения посевов, точечно обработать те объекты и участки, куда доступ традиционной сельскохозяйственной технике закрыт по причине труднодоступности (например, из-за высокой влажности почвы, небольшой площади и сложной конфигурации), ликвидировать локальные очаги заражения культур болезнями или вредителями, расходуя минимальное количество препаратов и СЗР, а также использоваться при обработке плодово-ягодных насаждений (в т.ч. кустарников, отдельно стоящих деревьев). Возможность использования в качестве носителя устройства БАС с малой взлетной массой позволяет снизить удельные эксплуатационные затраты на обработку сельскохозяйственных посевов и насаждений. The use of the device within the framework of the method of ultra-low-volume application of plant protection products and HCS will allow avoiding damage to crops, spot processing of those objects and areas where access to traditional agricultural equipment is closed due to inaccessibility (for example, due to high soil moisture, small area and complex configuration), eliminate local foci of infection of crops with diseases or pests, spending a minimum amount of drugs and plant protection products, and also used in the processing of fruit and berry plantations (including shrubs, detached trees). The possibility of using a UAS device with a low take-off weight as a carrier makes it possible to reduce the specific operating costs for processing agricultural crops and plantings.

Claims (2)

1. Устройство для осуществления ультрамалообъемного опрыскивания сельскохозяйственных растений с использованием беспилотных авиационных средств вертолетного типа, включающее в себя кольцо, в котором устанавливается проставка со втулкой, в нижней его части расположен корпус, в который устанавливается уголковый штуцер с форсункой и соленоид с запирающим стержнем и возвратной пружиной, управляемый через реле оператором дистанционно или управляющим блоком, связанным с блоком геопозиционирования, при этом в кольцо устанавливается стакан для заправки рабочей жидкости в его емкость, для обеспечения рабочего напора в форсунке при подаче материала в емкости создается избыточное давление воздуха с помощью резервуара высокого давления, предварительно накачиваемого от внешнего источника сжатого воздуха, отличающееся тем, что постоянное значение рабочего давления в емкости и форсунке при подаче рабочей жидкости обеспечивается пневматическим редуктором, вне зависимости от остаточного количества жидкости в емкости в течение всего рабочего цикла опрыскивания.1. A device for the implementation of ultra-low-volume spraying of agricultural plants using unmanned aerial vehicles of a helicopter type, including a ring in which a spacer with a sleeve is installed, in its lower part there is a housing in which an angle fitting with a nozzle and a solenoid with a locking rod and a return a spring, controlled via a relay by an operator remotely or by a control unit connected to the geo-positioning unit, while a glass is installed in the ring for filling the working fluid into its container, to ensure the working pressure in the nozzle when the material is fed into the container, excessive air pressure is created using a high-pressure reservoir pre-pumped from an external source of compressed air, characterized in that a constant value of the working pressure in the container and the nozzle when supplying the working fluid is provided by a pneumatic reducer, regardless of the residual amount of fluid stays in the container during the entire spraying cycle. 2. Способ ультрамалообъемного опрыскивания сельскохозяйственных растений с использованием беспилотных авиационных средств (БАС) вертолетного типа, включающий дозированную подачу технологического материала, отличающийся тем, что задаются координаты границ участка, подлежащего обработке, курс перемещения БАС с координатами точек внесения технологического материала, БАС оснащается устройством для осуществления ультрамалообъемного опрыскивания сельскохозяйственных растений, включающим в себя кольцо, в котором устанавливается проставка со втулкой, в нижней его части расположен корпус, в который устанавливается уголковый штуцер с форсункой и соленоид с запирающим стержнем и возвратной пружиной, управляемый через реле оператором дистанционно или управляющим блоком, связанным с блоком геопозиционирования, при этом в кольцо устанавливается стакан для заправки рабочей жидкости в его емкость, для обеспечения рабочего напора в форсунке при подаче материала в емкости может быть создано избыточное рабочее давление воздуха с помощью резервуара высокого давления, при этом постоянное значение данного давления в емкости и форсунке при подаче рабочей жидкости обеспечивается пневматическим редуктором, вне зависимости от остаточного количества жидкости в емкости в течение всего рабочего цикла опрыскивания, емкость заполняется рабочей жидкостью, в резервуаре высокого давления открывается клапан и через пневматический редуктор создается в емкости избыточное рабочее давление, запускают БАС для выполнения операции, в точках внесения технологического материала, управляющий сигнал на реле поступает от управляющего блока, основываясь на информации блока геопозиционирования о местоположении летательного аппарата - в автоматическом режиме пилотирования или подается оператором дистанционно с пульта управления - в ручном режиме пилотирования, соленоид перемещает запирающий стержень, сжимая возвратную пружину и открывая канал в корпусе, происходит распыл рабочей жидкости через форсунку, при этом величина перемещения запирающего стержня согласована с установленной дозой внесения рабочей жидкости в конкретной точке маршрута БАС по результатам предварительной калибровки.2. A method of ultra-low-volume spraying of agricultural plants using unmanned aerial vehicles (UAS) of a helicopter type, including a metered supply of technological material, characterized in that the coordinates of the boundaries of the area to be processed are set, the course of movement of the UAS with the coordinates of the points of application of the technological material, the UAS is equipped with a device for implementation of ultra-low-volume spraying of agricultural plants, including a ring in which a spacer with a sleeve is installed, in its lower part there is a housing in which an angle fitting with a nozzle and a solenoid with a locking rod and a return spring are installed, controlled via a relay by an operator remotely or a control unit, associated with the geolocation unit, while a glass is installed in the ring for filling the working fluid into its container, to ensure the working pressure in the nozzle when the material is fed into the container, an excess p working air pressure using a high-pressure reservoir, while the constant value of this pressure in the container and the nozzle when supplying the working fluid is provided by a pneumatic reducer, regardless of the residual amount of liquid in the container during the entire working cycle of spraying, the container is filled with working fluid, in the high-pressure reservoir pressure, the valve opens and an excessive working pressure is created in the tank through the pneumatic reducer, the UAS is launched to perform the operation, at the points of introduction of the technological material, the control signal to the relay comes from the control unit, based on the information of the geolocation unit about the location of the aircraft - in automatic piloting mode or supplied by the operator remotely from the control panel - in manual piloting mode, the solenoid moves the locking rod, compressing the return spring and opening the channel in the body, the working fluid is sprayed through the nozzle, while in The amount of movement of the locking rod is coordinated with the set dose of the working fluid at a specific point on the UAS route based on the results of preliminary calibration.
RU2019136376A 2019-11-13 2019-11-13 Method for ultra-small-volume spraying of agricultural plants and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles of helicopter type RU2730640C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136376A RU2730640C1 (en) 2019-11-13 2019-11-13 Method for ultra-small-volume spraying of agricultural plants and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles of helicopter type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136376A RU2730640C1 (en) 2019-11-13 2019-11-13 Method for ultra-small-volume spraying of agricultural plants and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles of helicopter type

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2730640C1 true RU2730640C1 (en) 2020-08-24

Family

ID=72237874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019136376A RU2730640C1 (en) 2019-11-13 2019-11-13 Method for ultra-small-volume spraying of agricultural plants and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles of helicopter type

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2730640C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2129507C1 (en) * 1997-07-24 1999-04-27 Маслоцов Виктор Александрович Device for spraying liquid from flying vehicle
JP2008167703A (en) * 2007-01-12 2008-07-24 New Delta Ind Co Chemical distributor for unmanned helicopter
RU2452663C2 (en) * 2010-08-02 2012-06-10 Александр Владимирович Никитин A.b. nikitin' s ''amo-3'' aircraft spraying system
RU2622617C1 (en) * 2016-04-15 2017-06-16 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Aircraft complex for differentiated liquid chemization
RU2694502C1 (en) * 2018-05-22 2019-07-15 Василий Николаевич Птицын Method for application of loose plant protection agents and complex for its implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2129507C1 (en) * 1997-07-24 1999-04-27 Маслоцов Виктор Александрович Device for spraying liquid from flying vehicle
JP2008167703A (en) * 2007-01-12 2008-07-24 New Delta Ind Co Chemical distributor for unmanned helicopter
RU2452663C2 (en) * 2010-08-02 2012-06-10 Александр Владимирович Никитин A.b. nikitin' s ''amo-3'' aircraft spraying system
RU2622617C1 (en) * 2016-04-15 2017-06-16 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Aircraft complex for differentiated liquid chemization
RU2694502C1 (en) * 2018-05-22 2019-07-15 Василий Николаевич Птицын Method for application of loose plant protection agents and complex for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11718400B2 (en) Distribution assembly for an aerial vehicle
US10306879B2 (en) Device for spraying metered amounts of various aqueous solutions containing a plurality of additives
US4030244A (en) Metering and spray apparatus for horticultural applications
AU2019223757B2 (en) Precision sowing method and device
EP3267789A2 (en) Innovative spraying system
RU2731082C1 (en) Mobile robot-sprayer for pesticide treatment of intertilled vegetable and low-growing berry crops
US9961827B2 (en) Continuous dry particulate matter injection device for fertigation applications
CN105667799A (en) Pesticide spraying system for agricultural unmanned aerial vehicle
US8469286B2 (en) System and method for application and dispersal of a material for mating disruption and insect population control
RU2730640C1 (en) Method for ultra-small-volume spraying of agricultural plants and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles of helicopter type
RU2694502C1 (en) Method for application of loose plant protection agents and complex for its implementation
RU2644196C1 (en) Selection motoblock-sprayer
WO2022201031A1 (en) Method for delivering liquid by ejecting a continuous jet and system for implementing said method
RU2622617C1 (en) Aircraft complex for differentiated liquid chemization
RU2748996C1 (en) Machine for the differentiated application of pesticides, liquid mineral fertilizers and agrochemicals
RU2769411C1 (en) Unmanned tethered aviation complex for application of pesticides and agrochemicals in precision agriculture
RU2680307C2 (en) Spray nozzle provided with improved filler neck
RU222585U1 (en) Device for distributing entomophages to unmanned aerial vehicles
US5964179A (en) Method for indicating the extent of land subjected to an agricultural operation
RU2811604C1 (en) Unmanned aerial vehicle for applying pesticides in fruit farming and nursery farms
RU2808295C1 (en) Unmanned aerial vehicle for spraying pesticides on row crops
RU2808008C1 (en) Unmanned aerial vehicle for applying pesticides in fruit farming and nursery farming
RU2727637C1 (en) Trailed aerosol sprayer of cultivated crops
RU2793020C1 (en) Unmanned aerial vehicle for pesticide application in precision horticulture
RU2750543C1 (en) Complex with automatically flying sprinklers and sprayers for irrigation and chemical treatment of agricultural crops (automatically flying expanders of the coverage of the area of irrigation and chemical treatment of agricultural crops for agricultural machinery)