RU2750543C1 - 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) - Google Patents

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) Download PDF

Info

Publication number
RU2750543C1
RU2750543C1 RU2020137792A RU2020137792A RU2750543C1 RU 2750543 C1 RU2750543 C1 RU 2750543C1 RU 2020137792 A RU2020137792 A RU 2020137792A RU 2020137792 A RU2020137792 A RU 2020137792A RU 2750543 C1 RU2750543 C1 RU 2750543C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
complex
sprayers
crops
irrigation
chemical treatment
Prior art date
Application number
RU2020137792A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Георгиевич Анимица
Original Assignee
Константин Георгиевич Анимица
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 Константин Георгиевич Анимица filed Critical Константин Георгиевич Анимица
Priority to RU2020137792A priority Critical patent/RU2750543C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2750543C1 publication Critical patent/RU2750543C1/en
Priority to PCT/RU2021/050377 priority patent/WO2022108489A1/en

Links

Images

Classifications

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

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to agriculture, in particular to devices designed for irrigation and chemical treatment of field crops and crops. A complex with automatically flying sprinklers and sprayers is a flexible pipeline with a control and power cable, with controlled sprayers, which is automatically carried by one or more vertical take-off and landing unmanned aerial vehicles connected to it, placed in a transport position on a transport platform and receiving from it during the flight, power supply, working fluids and control commands of the control system, providing in general automatic spraying over the treated area of land of targeted volumes of working fluid consumed from the tanks available on the transport platform and connected to it on trailers during the movement of the complex along a given trajectories.
EFFECT: invention provides an increase in the width of coverage of the cultivated area of crops, work on soils with a low bearing capacity without damaging the seedlings of growing crops and disturbing the fertile layer.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к устройствам, предназначенным для орошения и химической обработки (в т.ч. прополки, внесения минеральных удобрений и средств защиты посевов от вредителей) полевых культур и культур, выращиваемых на чеках, плодовых, кустарников, деревьев и др.The invention relates to agriculture, in particular, to devices designed for irrigation and chemical treatment (including weeding, application of mineral fertilizers and means of protecting crops from pests) of field crops and crops grown on checks, fruit, shrubs, trees and etc.

Предлагаемым техническим решением обеспечивается: увеличение ширины охвата обрабатываемой площади посевов, чем имеют традиционные системы обработки и орошения; существенное увеличение производительности на единицу техники; работа на почвах с низкой несущей способностью без повреждения всходов растущих культур и нарушения плодородного слоя; работа на сложном рельефе местности, где растущие культуры расположены на наклонной или непрямолинейной поверхности (в том числе, горы, холмы, чеки, насыпи и т.п.); адресно точные (по необходимости и достаточности) объемы внесения рабочих жидкостей.The proposed technical solution provides: an increase in the width of coverage of the cultivated area of crops than traditional systems of processing and irrigation have; significant increase in productivity per unit of equipment; work on soils with low bearing capacity without damaging the seedlings of growing crops and disturbing the fertile layer; work on difficult terrain, where growing crops are located on an inclined or non-straight surface (including mountains, hills, checks, embankments, etc.); precisely targeted (if necessary and sufficient) volumes of working fluids application.

Актуальность изобретенияRelevance of the invention

1. Интенсивность землепользования и увеличение роли агропродукции в ВВП развивающихся стран в настоящее время приводит к усилению роли химобработки посевов в повышении их урожайности. Так, в затратах на одну тонну сельскохозяйственной продукции средства защиты растений могут занимать 20-30%, а если год неблагоприятный, то и все 50% затрат на производство урожая культуры.1. The intensity of land use and the increasing role of agricultural products in the GDP of developing countries currently leads to an increase in the role of chemical treatment of crops in increasing their productivity. So, in the cost of one ton of agricultural products, plant protection products can occupy 20-30%, and if the year is unfavorable, then all 50% of the costs of crop production.

2. Глобальное потепление развивается с рекордной скоростью. Все более жаркое лето в разных областях планеты приводит к засухе, которая может продолжаться несколько лет подряд, например, в Калифорнии (США), рекордная за последние 1200 лет сушь длилась с 2011 по 2017 год. Сильная засуха, помимо вреда для агросектора, создает благоприятные условия для распространения огня, что приводит к катастрофическим пожарам в разных частях планеты: в Австралии, США, России и других странах.2. Global warming is developing at a record rate. An increasingly hot summer in different parts of the planet leads to drought, which can last for several years in a row, for example, in California (USA), a record dry land over the past 1200 years lasted from 2011 to 2017. A severe drought, in addition to harm to the agricultural sector, creates favorable conditions for the spread of fire, which leads to catastrophic fires in different parts of the world: in Australia, the USA, Russia and other countries.

Современные условия требуют все более интенсивного подхода к вопросу орошения угодий водой и минеральными удобрениями, предложения новых, более эффективных способов этой работы.Modern conditions require an increasingly intensive approach to the issue of irrigation of land with water and mineral fertilizers, the proposal of new, more effective ways of this work.

Описание технического решения изобретенияDescription of the technical solution of the invention

Техническое решение комплекса с автоматически летающими оросителями и опрыскивателями для химобработки агрокультур (на транспортной платформе) состоит из следующих компонентов:The technical solution of the complex with automatically flying sprinklers and sprayers for chemical treatment of agricultural crops (on a transport platform) consists of the following components:

(1) - база в виде трактора, пневмохода или иной транспортной платформы (управляемой водителем, дистанционно управляемой или беспилотной), по конструкции своего шасси оказывающая минимальное механическое воздействие на подстилающую поверхность и растительность обрабатываемого поля (без нарушения плодородного слоя). В качестве платформы могут применяться, например, пневмоходы различных марок или прицепы к ним, в том числе, уже имеющиеся в агрохозяйстве.(1) - a base in the form of a tractor, pneumatic drive or other transport platform (controlled by a driver, remotely controlled or unmanned), by the design of its chassis, has a minimal mechanical effect on the underlying surface and vegetation of the cultivated field (without disturbing the fertile layer). As a platform, for example, pneumatic ducts of various brands or trailers for them, including those already available in the agricultural sector, can be used.

На такой платформе или на прицепе к ней устанавливаются:On such a platform or on a trailer, the following are installed:

(2) - расходный бак (или система из нескольких баков) для воды или жидких удобрений (далее - «жидкости», «рабочие жидкости»), насосный агрегат (3) для их нагнетания в трубопровод системы опрыскивания (5);(2) - a supply tank (or a system of several tanks) for water or liquid fertilizers (hereinafter referred to as "liquids", "working fluids"), a pumping unit (3) for pumping them into the spray system pipeline (5);

трубопровод (5) состоит из гибких шлангов, соединенных между собой и содержащих, помимо труб, также и расположенные на определенном расстоянии друг от друга распылители (6), имеющие электрическое управление распылом жидкостей и его отсечением, а также параллельно трубопроводу идет кабель (8) электропитания (от бортовой сети транспортной платформы) и управления (от системы управления комплексом), трубопровод с кабелем прикреплен к БЛА (4) через периодические расстояния, обеспечиваемые грузоподъемностью применяемых БЛА (например, через каждые 10 м трубопровода диаметром 3/4", в случае грузоподъемности БЛА 3 кг), трубопровод с кабелем имеет возможность намотки на транспортировочные барабаны (7) для компактной перевозки;the pipeline (5) consists of flexible hoses connected to each other and containing, in addition to the pipes, also sprayers (6) located at a certain distance from each other, having electric control of the spraying of liquids and its cutting off, and also a cable (8) runs parallel to the pipeline power supply (from the on-board network of the transport platform) and control (from the control system of the complex), a pipeline with a cable is attached to the UAV (4) at periodic distances provided by the carrying capacity of the UAVs used (for example, every 10 m of a 3/4 "pipeline, in the case of UAV carrying capacity 3 kg), the pipeline with the cable can be wound on transport drums (7) for compact transportation;

для транспортировки на базе транспортной платформы трубопровод сматывается на транспортировочные барабаны (7), на которых для всех БЛА предусмотрены площадки их базирования.for transportation on the basis of a transport platform, the pipeline is wound onto transport drums (7), on which platforms for their basing are provided for all UAVs.

Для обеспечения большего эффекта и максимальной производительности комплекса, помимо одного прицепа (9) или одной транспортной платформы с баком жидкостей, к комплексу могут быть пристыкованы автопоездом дополнительные прицепы с баками (10), соединенные трубопроводами с кабелями питания и управления (11) между собой в единую систему. Количество прицепов ограничивается условием обеспечения движения автопоезда с необходимой для режима обработки скоростью, маневренностью и безопасностью. Перекачка жидкости между несколькими прицепами с соединенными баками и расходным баком может осуществляться дополнительными насосами, устанавливаемыми как на транспортной платформе, так и на прицепах (12), и управляемыми автоматически, по мере опорожнения расходного бака на платформе.To ensure greater effect and maximum performance of the complex, in addition to one trailer (9) or one transport platform with a tank of liquids, additional trailers with tanks (10) can be docked to the complex by a road train, connected by pipelines with power and control cables (11) to each other in a unified system. The number of trailers is limited by the condition of ensuring the movement of the road train with the speed, maneuverability and safety required for the processing mode. Pumping liquid between several trailers with connected tanks and a supply tank can be carried out by additional pumps installed both on the transport platform and on trailers (12), and automatically controlled as the supply tank is emptied on the platform.

Количество БЛА с составе комплекса ограничивается возможностями энергосистемы транспортного средства и возможностями напорного насоса для обеспечения рабочего режима распыления жидкостей через форсунки опрыскивателя вдоль всего трубопровода. При этом для увеличения напора и компенсации потерь давления в длинном трубопроводе, на его концевых участках могут устанавливаться небольшие электронасосы подпора.The number of UAVs included in the complex is limited by the capabilities of the power system of the vehicle and the capabilities of the pressure pump to ensure the operating mode of spraying liquids through the spray nozzles along the entire pipeline. At the same time, to increase the head and compensate for pressure losses in a long pipeline, small electric back-up pumps can be installed at its end sections.

Отличительной особенностью используемых в комплексе баков для рабочей жидкости является их оснащение датчиками уровня находящейся в них жидкости, информация с датчиков передается в систему управления комплексом.A distinctive feature of the tanks for working fluid used in the complex is their equipment with level sensors of the liquid in them, information from the sensors is transmitted to the control system of the complex.

Эти прицепы могут заменяться по мере опустошения баков на аналогичные, заполненные рабочими жидкостями, путем подвоза их машиной снабжения, без ухода транспортного средства с опрыскивателями с рабочей траектории движения, уменьшая количество промежуточных остановок и возвращений на базу для заправки.As the tanks are emptied, these trailers can be replaced with similar ones filled with working fluids, by transporting them by a supply vehicle, without leaving the vehicle with sprayers from the working trajectory, reducing the number of intermediate stops and returns to the base for refueling.

Пульт системы управления комплексом может быть размещен как на борту транспортной платформы, так и удаленно, в пункте размещения оператора комплекса, при этом система управления комплексом обладает следующими функциональными возможностями:The control panel of the complex control system can be placed both on board the transport platform, and remotely, at the location of the operator of the complex, while the control system of the complex has the following functionality:

- планирование траектории движения комплекса по полю (параллельными колеями, расстояние между которыми определяется длиной трубопровода опрыскивателя с БЛА), с расчетом применяемых для обработки жидкостей в необходимом режиме обработки угодий, при этом на информационной панели (дисплее) эта траектория демонстрируется с отметками остановок комплекса по окончании жидкости в расходных баках, когда комплекс будет останавливаться для заправки новым объемом жидкости, или когда прицепы с баками в автопоезде будут меняться. Информация о скором окончании рабочей жидкости передается на базу размещения транспортной машины, для ее опережающей готовности к транспортировке и замене прицепов с опорожнившимися баками, исключая простои комплекса в ожидании их подвоза.- planning the trajectory of the complex along the field (parallel tracks, the distance between which is determined by the length of the sprayer pipeline with the UAV), with the calculation of the liquids used for processing in the required processing mode, while on the information panel (display) this trajectory is shown with the marks of the stops of the complex along the end of the liquid in the supply tanks, when the complex will stop to refuel with a new volume of liquid, or when the trailers with tanks in the road train will change. Information about the imminent end of the working fluid is transmitted to the base of the transport vehicle, for its advanced readiness for transportation and replacement of trailers with empty tanks, excluding the downtime of the complex while waiting for their delivery.

- иметь возможность автоматического задания режимов работы каждого опрыскивателя в системе по загруженной в систему картине вегетационных индексов растительности обрабатываемого поля, полученной ранее от аэро- или космической фотосъемки;- be able to automatically set the operating modes of each sprayer in the system according to the picture of the vegetation indices of the vegetation of the cultivated field loaded into the system, obtained earlier from aerial or space photography;

- индикацию на информационной панели (дисплее) водителю (или оператору) комплекса, какая площадь обработки была произведена и какая еще предстоит с указанным текущим расходом применяемой жидкости, сколько времени и какое расстояние по траектории движения осталось проехать до следующей остановки для заполнения расходных баков;- indication on the information panel (display) to the driver (or operator) of the complex, what area of treatment has been performed and what is still to be done with the specified current flow rate of the applied liquid, how long and how much distance along the trajectory is left to drive until the next stop to fill the supply tanks

- заведение оператором при заправке бака и индикацию в процессе работы типа применяемых для обработки жидкостей, их объем на борту комплекса на момент заправки и их текущий объем во время работы;- the establishment by the operator when refueling the tank and indication during operation of the type of liquids used for processing, their volume on board the complex at the time of refueling and their current volume during operation;

- дистанционную связь между транспортной платформой и пунктом размещения удаленного оператора комплекса.- remote communication between the transport platform and the location of the remote operator of the complex.

Конструкция беспилотных летательных аппаратов обладает следующими отличительными признаками:The design of unmanned aerial vehicles has the following distinctive features:

- антикоррозионная защита всех элементов БЛА от применяемых в процессе работы жидкостей;- anti-corrosion protection of all elements of the UAV from liquids used during operation;

- наличие на борту каждого БЛА системы управления, позволяющей обеспечивать пилотирование и управление аппаратом в автономном режиме в пределах заданных нагрузок и ограничений; при этом, координирование своего положения относительно конструкции опрыскивателя и транспортировочных площадок на барабане система управления БЛА может обеспечивать автономно и без географической привязки к местности (по загруженной в систему геометрии трубопровода и отслеживаемому положению БЛА в процессе работы);- the presence on board each UAV of a control system that allows piloting and control of the vehicle in an autonomous mode within the specified loads and restrictions; at the same time, the coordination of its position relative to the design of the sprayer and the transport platforms on the drum can be provided by the UAV control system autonomously and without geographical reference to the terrain (according to the pipeline geometry loaded into the system and the monitored position of the UAV during operation);

- система управления БЛА обеспечивает поддержание постоянства заданных высоты, направления и скорости полета, в зависимости от загруженного в систему рельефа местности и программы их полета по траектории движения комплекса;- the UAV control system maintains the constancy of the specified altitude, direction and speed of flight, depending on the terrain loaded into the system and the program of their flight along the trajectory of the complex;

- наличие связи бортовых систем управления БЛА с единой системой управления комплексом, в том числе, в целях развертывания системы в рабочий режим и свертывания ее в транспортировочный режим, а также контроля местоположения БЛА относительно транспортной платформы и транспортировочных барабанов.- the presence of a connection between the onboard control systems of the UAV and the unified control system of the complex, including for the purpose of deploying the system to the operating mode and folding it into the transport mode, as well as monitoring the location of the UAV relative to the transport platform and transport drums.

Помимо указанной выше комплектации возможна совместная работа комплекса со штанговым опрыскивателем, размещенным на той же транспортной платформе. В этом случае трубопровод комплекса присоединяется к оконечному участку трубопровода штангового опрыскивателя и становится его расширителем охвата, работа при этом осуществляется обеими системами опрыскивания.In addition to the above configuration, the complex can work together with a boom sprayer located on the same transport platform. In this case, the pipeline of the complex is connected to the terminal section of the boom sprayer pipeline and becomes its coverage expander, while the work is carried out by both spray systems.

Известны следующие патенты в данной сфере:The following patents in this area are known:

1. Транспортное средство с опрыскивателем, содержащее; раму с двигателем, трансмиссией, подвеской колес с шинами сверхнизкого давления, кузов и штанговый опрыскиватель, кузов оснащен отсеком, в котором размещены бак опрыскивателя на подрамнике и насос (Патент на полезную модель RU №138934 МПК В60Р 3/00; A01G 25/09, 2014).1. A vehicle with a sprayer containing; a frame with an engine, a transmission, a suspension of wheels with ultra-low pressure tires, a body and a boom sprayer, the body is equipped with a compartment in which the sprayer tank is located on a stretcher and a pump (Patent for utility model RU No. 138934 MPK В60Р 3/00; A01G 25/09, 2014).

Недостатками данного транспортного средства с опрыскивателем являются: ограниченная ширина охвата площади обработки его штанговым опрыскивателем, ограниченный объем баков рабочей жидкости, в результате чего требуются значительные затраты времени и высокая трудоемкость его обслуживания.The disadvantages of this vehicle with a sprayer are: limited width of coverage of the treatment area with a boom sprayer, limited volume of working fluid tanks, as a result of which a significant investment of time and high labor intensity of its maintenance are required.

Указанные недостатки обусловлены следующим. Заправку бака опрыскивателя рабочей жидкостью выполняют во время остановки транспортного средства с опрыскивателем. При этом прерывают выполнение технологического процесса - опрыскивание. Конструкция известного транспортного средства с опрыскивателем не позволяет совмещать заправку бака и опрыскивание. Это увеличивает затраты времени на обслуживание, уменьшая коэффициент использования времени смены, а значит снижая производительность опрыскивателя.These disadvantages are due to the following. Filling the sprayer tank with working fluid is performed while the vehicle is stopped with the sprayer. At the same time, the execution of the technological process is interrupted - spraying. The design of the known vehicle with a sprayer does not allow for the combination of tank filling and spraying. This increases maintenance time, reducing shift time utilization and therefore lowering sprayer performance.

Расходуемая рабочая жидкость в баке опрыскивателя в процессе работы транспортного средства с опрыскивателем может закончится в поле в любом его месте. Для заправки бака рабочей жидкостью требуется выехать на край поля, а затем подъехать к месту заправки или передвижной агрегат для приготовления рабочих жидкостей должен подъехать к транспортному средству с опрыскивателем. Это также увеличивает затраты времени на обслуживание транспортного средства с опрыскивателем и трудоемкость его обслуживания.The consumable working fluid in the sprayer tank during the operation of the vehicle with the sprayer can run out in the field anywhere. To fill the tank with working fluid, you need to drive to the edge of the field, and then drive up to the place of filling or a mobile unit for preparing working fluids must drive up to a vehicle with a sprayer. It also increases the time spent on the maintenance of the sprayer vehicle and the labor intensity of its maintenance.

Известное транспортное средство с опрыскивателем, выполняя технологическую операцию внесения удобрений или химических средств защиты растений, в процессе движения по полю ломает стебли растущих культур и уплотняет почву поля, что в конечном итоге снижает урожайность.The known vehicle with a sprayer, performing the technological operation of applying fertilizers or chemical plant protection agents, breaks the stems of growing crops and compacts the soil of the field while driving across the field, which ultimately reduces the yield.

Оператор перемещается по полю во время обработки растений жидкими ядохимикатами. Поэтому необходима герметичная кабина для оператора или средства защиты органов дыхания оператора от воздействия ядохимикатов.The operator moves across the field while treating plants with liquid pesticides. Therefore, a sealed operator's cabin or respiratory protection for the operator from exposure to pesticides is required.

Потенциально возможную рабочую ширину известного опрыскивателя ограничивает прочностью конструкции горизонтального штангового распределяющего устройства, а значит и производительность опрыскивателя.The potential working width of the known sprayer is limited by the structural strength of the horizontal boom distributing device, and hence the sprayer performance.

2. Известен летающий опрыскиватель в виде беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки, несущего полезную нагрузку в виде резервуара для жидкости и насадку для распыления жидкости из резервуара (Международная заявка №РСТ / CN 2015 / 080528, 01.06.2015 г., патент на изобретение US 2017043870 А1, 16.02.2017);2. Known is a flying sprayer in the form of a vertical take-off and landing unmanned aerial vehicle carrying a payload in the form of a liquid reservoir and a nozzle for spraying liquid from the reservoir (International application No. PCT / CN 2015/080528, 06/01/2015, patent for invention US 2017043870 A1, 16.02.2017);

3. Известен похожий патент, описывающий транспортное средство с летающими опрыскивателями, содержащее: транспортное средство (трактор с прицепом с большим расходным баком), имеющее переднюю платформу с фронтальным баком, на которой размещаются беспилотные летательные аппараты вертикального взлета и посадки, являющиеся мобильными опрыскивателями, заправка внутренних баков которых происходит периодически при их возврате на платформу, и соединении с размещенным на передней платформе фронтальным баком (Патент на изобретение RU №2712710 МПК А01М 7/00, B64D 1/18);3. A similar patent is known describing a vehicle with flying sprayers, comprising: a vehicle (a tractor with a trailer with a large supply tank) having a front platform with a front tank, on which vertical take-off and landing unmanned aerial vehicles are located, which are mobile sprayers, refueling internal tanks of which occurs periodically when they are returned to the platform, and connected to the front tank located on the front platform (Patent for invention RU No. 2712710 IPC А01М 7/00, B64D 1/18);

4. Известен также патент, описывающий «Робототехнический комплекс для автоматизированной авиационной химической обработки растений и способ его применения» (Патент на изобретение RU №2586142 МПК А01М 7/00).4. There is also known a patent describing "A robotic complex for automated aviation chemical processing of plants and a method for its use" (Patent for invention RU No. 2586142 IPC A01M 7/00).

Эти летающие опрыскиватели имеют ряд недостатков, препятствующих их широкому промышленному использованию, а именно:These flying sprayers have a number of disadvantages that hinder their widespread industrial use, namely:

- малое время их работы, вызванное, с одной стороны, малым временем полета БЛА и. с другой стороны, малым возможным весом его полезной нагрузки (малым объемом его бака с рабочей жидкостью), ввиду чего БЛА часто возвращается для заправки, значительное время тратится непроизводительно и уходит на обслуживание БЛА (время на возврат на базу, заправку рабочей жидкостью, зарядку или замену аккумуляторов, возврат на рабочую траекторию полета), что ввиду частых повторений имеет значительную трудоемкость;- short time of their operation, caused, on the one hand, by the short flight time of the UAV and. on the other hand, the low possible weight of its payload (the small volume of its working fluid tank), as a result of which the UAV often returns for refueling, significant time is wasted unproductively and is spent on servicing the UAV (time for returning to base, refueling with working fluid, charging or replacement of batteries, return to the working flight trajectory), which, due to frequent repetitions, has a significant laboriousness;

- ширина охвата летающего опрыскивателя также очень мала, относительно используемых наземных опрыскивателей, что приводит к большой частоте параллельных гонов вдоль обрабатываемого поля.- the coverage of the flying sprayer is also very small compared to the used ground sprayers, which leads to a high frequency of parallel headlines along the cultivated field.

Оба этих недостатка приводят к низкой производительности летающего опрыскивателя.Both of these disadvantages result in poor performance of the flying sprayer.

Ввиду незрелости законодательства, регулирующего применение БЛА в гражданском хозяйстве, в настоящее время эксплуатация тяжелых БЛА (с взлетным весом более 30 кг) ограничена, что исключает практическую возможность нивелирования массово-геометрических ограничений летающих опрыскивателей путем увеличения их размера.Due to the immaturity of the legislation regulating the use of UAVs in the civilian economy, at present, the operation of heavy UAVs (with a takeoff weight of more than 30 kg) is limited, which excludes the practical possibility of leveling the mass-geometric limitations of flying sprayers by increasing their size.

Настоящее изобретение близко по технической сущности и достигаемому результату широко распространенной сельскохозяйственной машине со штанговым опрыскивателем, перемещаемом на самой машине или на ее прицепе, где помимо опрыскивателя имеются расходные баки, насосный агрегат и вся необходимая обвязка для работы, но лишено ее недостатка, а именно: ограничения ширины охвата площади обработки и ее производительности, из-за больших затрат времени на ее обслуживание и большей трудоемкости, ввиду частых остановок на заправку рабочими жидкостями и траекторией движения с меньшим шагом (охватом) и меньшей скоростью, т.е. с более частыми гонами по полю, чем у предлагаемого в настоящем изобретении решения.The present invention is close in technical essence and the achieved result of a widespread agricultural machine with a boom sprayer, moved on the machine itself or on its trailer, where, in addition to the sprayer, there are supply tanks, a pump unit and all the necessary piping for work, but without its drawback, namely: limitation of the width of the coverage of the processing area and its productivity, due to the large time spent on its maintenance and greater labor intensity, due to frequent stops for refueling with working fluids and the trajectory of movement with a smaller step (coverage) and lower speed, i.e. with more frequent running around the field than the solution proposed in the present invention.

В случае необходимости оперативного проведения обработки большой площади угодий, по выше обозначенным причинам агропроизводители вынуждены единовременно применять несколько единиц техники с опрыскивателями.If it is necessary to promptly process a large area of land, for the above reasons, agricultural producers are forced to use several pieces of equipment with sprayers at a time.

В процессе эксплуатации широко распространенной сельскохозяйственной машины со штанговым опрыскивателем рабочая жидкость в расходном баке опрыскивателя периодически заканчивается, и ее работа останавливается, что может произойти в произвольном месте поля. Для заправки бака рабочей жидкостью требуется остановить работу, подъехать к месту заправки, или же к транспортному средству с опрыскивателем в поле должна подъехать передвижная заправочная емкость с ингредиентами для приготовления рабочих жидкостей, и произвести заправку рабочих баков сельскохозяйственной машины с опрыскивателем, после чего она может продолжить работу.During the operation of a widespread agricultural machine with a boom sprayer, the working fluid in the sprayer supply tank periodically runs out and its operation stops, which can occur at any place in the field. To fill the tank with working fluid, you need to stop work, drive up to the filling point, or a mobile filling container with ingredients for preparing working fluids must drive up to a vehicle with a sprayer in the field, and fill the working tanks of an agricultural machine with a sprayer, after which it can continue work.

Для известных сельскохозяйственных транспортных средств с опрыскивателями эти операции приходится делать чаще, в связи с чем затраты времени на их обслуживание и трудоемкость обслуживания выше, чем для предлагаемого в настоящем изобретении решения.For known agricultural vehicles with sprayers, these operations have to be done more often, and therefore the time required for their maintenance and labor intensity of maintenance is higher than for the solution proposed in the present invention.

С увеличением рабочей ширины захвата опрыскивателя увеличиваются размеры и масса необходимых для него штанг, увеличивается их прогиб. Во избежание неисправностей и поломок конструкции из-за ее прогиба и задевания за почву, концевые секции штанг опрыскивателя оборудуют дополнительными костыльными опорами, что делает конструкцию опрыскивателя менее маневренной, снижает скорость ее рабочего хода и ограничивает производительность.With an increase in the working width of the sprayer, the dimensions and weight of the rods required for it increase, and their deflection increases. In order to avoid malfunctions and breakdowns of the structure due to its deflection and grazing on the soil, the end sections of the sprayer boom are equipped with additional crutch supports, which makes the sprayer structure less maneuverable, reduces the speed of its working stroke and limits productivity.

Чем шире и тяжелее штанги опрыскивателя, тем транспортное средство с опрыскивателем больше уплотняет почву поля, что снижает урожайность обрабатываемых сельскохозяйственных культур.The wider and heavier the sprayer boom, the more the vehicle with the sprayer compresses the soil of the field, which reduces the yield of the crops being treated.

Кроме этого известные сельскохозяйственные машины со штанговыми опрыскивателями нельзя использовать на сложном или холмистом рельефе местности, в горах.In addition, the well-known agricultural machines with boom sprayers cannot be used on difficult or hilly terrain, in the mountains.

Технический результат от внедрения изобретения формируется из нескольких факторов:The technical result from the introduction of the invention is formed from several factors:

- обеспечение максимальной ширины охвата и площади единовременной обработки угодий, сравнимой со стационарными оросительными системами,- ensuring the maximum coverage and area of one-time processing of land, comparable to stationary irrigation systems,

- снижение непроизводительных затрат времени на обслуживание транспортного средства с опрыскивателем,- reduction of unproductive time spent on servicing a vehicle with a sprayer,

- снижение площади механического воздействия на всходы от колес тяжелой сельскохозяйственной техники,- reduction of the area of mechanical impact on seedlings from the wheels of heavy agricultural machinery,

- экономия рабочих жидкостей, ввиду точного объема внесения удобрений, регулируемого определенной по картине распределения вегетационных индексов потребностью агрокультур, растущих на обрабатываемой площади,- saving working fluids, due to the exact volume of fertilization, regulated by the need for agricultural crops growing on the cultivated area, determined by the distribution pattern of vegetation indices,

- получение возможности обработки угодий со сложным рельефом местности, где растущие культуры расположены на наклонной или непрямолинейной поверхности (в том числе, горы, холмы, чеки, насыпи и т.п.).- obtaining the possibility of processing lands with difficult terrain, where growing crops are located on an inclined or non-straight surface (including mountains, hills, checks, embankments, etc.).

Технический результат достигается тем, что расширение охвата площади опрыскивания и орошения угодий, а также работа со сложным рельефом местности, осуществляется при помощи автоматически летающих БЛА (сети из нескольких БЛА), несущих гибкий трубопровод системы опрыскивания, подключенный к транспортной платформе; снижение времени на обслуживание достигается применением автопоезда с подвозом рабочих жидкостей машиной снабжения, а экономия от точности внесения рабочих жидкостей - применением развитой системы управления комплексом, работающей с картами вегетационных индексов, которая управляет режимами работы распылителей, формирующих адресно точные (по необходимости и достаточности) объемы внесения рабочих жидкостей.The technical result is achieved by the fact that the expansion of the coverage of the area of spraying and irrigation of land, as well as work with difficult terrain, is carried out using automatically flying UAVs (networks of several UAVs), carrying a flexible pipeline of the spraying system connected to the transport platform; reducing the time for maintenance is achieved by using a road train with the supply of working fluids by a supply machine, and savings from the accuracy of introducing working fluids - using a developed control system of the complex that works with maps of vegetation indexes, which controls the operation modes of the sprayers, which form targeted accurate (if necessary and sufficient) volumes introduction of working fluids.

Сущность изобретения изображена на рис. 1, где на видах спереди и сбоку схематично показан комплекс на транспортной платформе с опрыскивателем; также показан БЛА в рабочем положении в полете, вид спереди, с участком трубопровода и работающими распылителями. На рис. 1 для большей ясности обобщенно представлены только те элементы, которые необходимы для понимания сущности технического решения, а известные специалистам в данной области вспомогательные детали - не показаны.The essence of the invention is shown in Fig. 1, where the front and side views schematically show a complex on a transport platform with a sprayer; also shows the UAV in the operating position in flight, front view, with a section of the pipeline and working sprays. In fig. 1, for greater clarity, only those elements are summarized that are necessary to understand the essence of the technical solution, and auxiliary details known to those skilled in the art are not shown.

Алгоритм функционирования комплексаComplex functioning algorithm

Комплекс с автоматически летающими оросителями и опрыскивателями для химобработки агрокультур функционирует следующим образом.The complex with automatically flying sprinklers and sprayers for chemical treatment of agricultural crops functions as follows.

К транспортной платформе в сборе с системой опрыскивания (насосный агрегат, трубопровод, барабаны, БЛА) присоединяются прицепы с дополнительными баками и весь автопоезд заправляется рабочей жидкостью (жидкостями). В системе управления по загруженной карте вегетационных индексов растительности обрабатываемых угодий и по заданиям агротехнической службы формируется программа с режимами работы распылителей и траектория движения комплекса.Trailers with additional tanks are attached to the transport platform assembled with a spraying system (pumping unit, pipeline, drums, UAVs) and the entire road train is filled with working fluid (liquids). In the control system, according to the loaded map of vegetation indices of vegetation of the cultivated lands and according to the tasks of the agrotechnical service, a program is formed with the modes of operation of sprayers and the trajectory of the complex.

Автопоезд комплекса выезжает к месту старта траектории обработки угодий. Оператор запускает рабочий режим системы управления комплекса.The road train of the complex goes to the starting point of the trajectory of the cultivation of the land. The operator starts the operating mode of the complex control system.

Происходит предстартовая проверка компонентов системы и последовательный запуск и взлет беспилотных летательных аппаратов с постепенным разматыванием трубопровода до полного развертывания всей системы в рабочее положение, при этом все БЛА в полете выстраиваются в рабочую конфигурацию (по заданным расстояниям между друг другом и транспортной платформой, на необходимой высоте и азимуте от платформы).There is a prelaunch check of the system components and the sequential launch and takeoff of unmanned aerial vehicles with a gradual unwinding of the pipeline until the entire system is fully deployed into an operating position, while all UAVs in flight are lined up in a working configuration (at specified distances between each other and the transport platform, at the required height and azimuth from the platform).

Система управления проверяет и фиксирует начальное положение всех БЛА в развернутом состоянии, передает оператору на пульт управления сигнал о готовности к работе.The control system checks and fixes the initial position of all UAVs in the deployed state, transmits a signal to the operator to the control panel about readiness for work.

Оператор комплекса начинает движение транспортной платформы по запланированной рабочей траектории, вместе с ней с той же скоростью начинают лететь БЛА с трубопроводом, распылители производят опрыскивание площади.The operator of the complex starts the movement of the transport platform along the planned working trajectory, together with it, the UAVs with the pipeline begin to fly at the same speed, the sprayers spray the area.

В процессе движения происходит контроль траекторий полета и местоположения всех БЛА и их автоматическая корректировка при необходимости. Также происходит автоматический контроль траектории движения транспортной платформы с указанием оператору направлений ее корректировки при необходимости. В алгоритме системы управления имеется возможность работы с автономными транспортными платформами, в этом случае коррекция траектории движения выполняется системой управления движением автоматически.In the process of movement, the flight trajectories and location of all UAVs are monitored and their automatic correction, if necessary. Also, there is an automatic control of the trajectory of the transport platform, indicating to the operator the directions of its correction, if necessary. The control system algorithm has the ability to work with autonomous transport platforms, in this case, the motion trajectory correction is performed by the motion control system automatically.

В процессе перемещения транспортной платформы и БЛА, через развернутый трубопровод системы происходит опрыскивание (орошение) обрабатываемой площади.In the process of moving the transport platform and UAV, spraying (irrigation) of the treated area occurs through the deployed pipeline of the system.

По мере опорожнения баков автопоезда удаленному оператору системы приходят сообщения о необходимости через такое-то время обеспечить подвоз таких-то рабочих жидкостей в таком-то объеме. Он дает команду машине снабжения на подвоз жидкостей с базы (где хранятся ингредиенты для рабочих жидкостей и/или подготавливаются их растворы) к месту работы комплекса (где происходит отцепка от комплекса прицепов с опустошенными баками и присоединение заправленных). После замены прицепов процесс обработки угодий комплексом продолжается.As the tanks of the road train are emptied, the remote operator of the system receives messages about the need to ensure the supply of such and such working fluids in such and such a volume after a certain time. He gives the command to the supply vehicle to deliver liquids from the base (where the ingredients for working fluids are stored and / or their solutions are prepared) to the place of operation of the complex (where the trailers with empty tanks are uncoupled from the complex and the filled ones are connected). After the replacement of trailers, the processing of the land by the complex continues.

По завершении работы комплекса или при перемещении техники на другое поле для работы, беспилотные летательные аппараты последовательно возвращаются каждый на свою платформу со сматыванием трубопровода системы опрыскивания на барабаны. Комплекс возвращается в транспортировочное положение и перемещается на базу или другое поле для работы.Upon completion of the work of the complex or when moving equipment to another field for work, the unmanned aerial vehicles sequentially return each to its platform with the reeling of the spraying system pipeline onto the drums. The complex returns to the transport position and moves to the base or other field for work.

Claims (1)

Комплекс с автоматически летающими оросителями и опрыскивателями - это гибкий трубопровод с кабелем управления и электропитания, с управляемыми распылителями, который в автоматическом режиме несут подключенные к нему один или несколько беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, размещаемые в транспортном положении на транспортной платформе и получающие от нее в процессе полета электропитание, рабочие жидкости и управляющие команды системы управления, обеспечивающий в целом автоматическое распыливание по обрабатываемой площади угодий адресных объемов рабочей жидкости, расходуемой из имеющихся на транспортной платформе и подсоединенных к ней на прицепах баков в процессе движения комплекса по заданной траектории.A complex with automatically flying sprinklers and sprayers is a flexible pipeline with a control and power cable, with controlled sprayers, which is automatically carried by one or more vertical take-off and landing unmanned aerial vehicles connected to it, placed in a transport position on a transport platform and receiving from it during the flight, power supply, working fluids and control commands of the control system, providing in general automatic spraying of targeted volumes of working fluid over the treated land area, consumed from the tanks available on the transport platform and connected to it on trailers during the movement of the complex along a given trajectory.
RU2020137792A 2020-11-17 2020-11-17 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) RU2750543C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137792A RU2750543C1 (en) 2020-11-17 2020-11-17 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)
PCT/RU2021/050377 WO2022108489A1 (en) 2020-11-17 2021-11-16 Automatically flying sprayer connectable to ground vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137792A RU2750543C1 (en) 2020-11-17 2020-11-17 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)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2750543C1 true RU2750543C1 (en) 2021-06-29

Family

ID=76820231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020137792A RU2750543C1 (en) 2020-11-17 2020-11-17 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)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2750543C1 (en)
WO (1) WO2022108489A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805897C1 (en) * 2023-05-11 2023-10-24 Общество с ограниченной ответственностью "ДЕЛЬТАТЕХ" Mobile agricultural drone service complex

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014160589A1 (en) * 2013-03-24 2014-10-02 Bee Robotics Corporation Aerial farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
CN105292474A (en) * 2015-11-06 2016-02-03 中国航空工业经济技术研究院 Aerial queue type agricultural unmanned aerial vehicle system
RU2586142C1 (en) * 2015-04-06 2016-06-10 Аслан Узеирович Заммоев Robotic system for automated aircraft plant chemical treatment and application method thereof
RU2712710C2 (en) * 2018-07-23 2020-01-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Vehicle with a sprayer
RU2734661C1 (en) * 2020-03-05 2020-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Complex of unmanned aerial vehicles based on aerostatic aircraft

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014160589A1 (en) * 2013-03-24 2014-10-02 Bee Robotics Corporation Aerial farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
RU2586142C1 (en) * 2015-04-06 2016-06-10 Аслан Узеирович Заммоев Robotic system for automated aircraft plant chemical treatment and application method thereof
CN105292474A (en) * 2015-11-06 2016-02-03 中国航空工业经济技术研究院 Aerial queue type agricultural unmanned aerial vehicle system
RU2712710C2 (en) * 2018-07-23 2020-01-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Vehicle with a sprayer
RU2734661C1 (en) * 2020-03-05 2020-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Complex of unmanned aerial vehicles based on aerostatic aircraft

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805897C1 (en) * 2023-05-11 2023-10-24 Общество с ограниченной ответственностью "ДЕЛЬТАТЕХ" Mobile agricultural drone service complex

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022108489A1 (en) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9852644B2 (en) Hybrid airship-drone farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
US20220211026A1 (en) System and method for field treatment and monitoring
US9382003B2 (en) Aerial farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
US20220153417A1 (en) Unmanned aerial vehicle
CN105278546A (en) Agricultural plant protection unmanned aerial vehicle planting control system
CN107021225A (en) A kind of agriculture unmanned plane automatic spraying method and agriculture unmanned plane
CN205121347U (en) Agricultural plant protection unmanned aerial vehicle scatters control system
WO2017161431A1 (en) Unmanned terrestrial vehicle for agriculture and spraying process using unmanned terrestrial vehicle for agriculture
CN105270626A (en) Intelligent unmanned sowing aerial vehicle
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)
EP3708001A1 (en) Unmanned aerial vehicle
KR20230128647A (en) Drone station supplying spraying agent and drone spraying system including the same
DE102019127125A1 (en) Application system for chemical agents in agricultural use
RU2769411C1 (en) Unmanned tethered aviation complex for application of pesticides and agrochemicals in precision agriculture
WO2022201031A1 (en) Method for delivering liquid by ejecting a continuous jet and system for implementing said method
RU2712710C2 (en) Vehicle with a sprayer
CN110402788A (en) A kind of accurate watering, fertilizing of unmanned plane forest spills medicine device and technology
CN206776573U (en) Unmanned plane for pesticide spraying
CN207826562U (en) Unmanned agricultural plant casting machine
CN108275277A (en) A kind of agriculture plant protection UAV
CN105270633A (en) Agricultural unmanned aerial vehicle spray apparatus
RU2793020C1 (en) Unmanned aerial vehicle for pesticide application in precision horticulture
CN105329444A (en) Agricultural spraying unmanned aerial vehicle having spraying cover guiding function
RU2811604C1 (en) Unmanned aerial vehicle for applying pesticides in fruit farming and nursery farms
RU2808292C1 (en) Unmanned aerial vehicle for treating garden trees and shrubs with pesticides