CN108583899A - 一种无人机螺旋桨上的新型喷洒结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可加载于无人机螺旋桨上的新型喷洒结构，具体是在螺旋桨上的桨叶稍末端布置有锥形喷嘴，待喷洒的药液经过加压装置导入螺旋桨内部的空腔，并借助螺旋桨离心力传递到桨叶的喷嘴处。本发明既提高了喷雾颗粒的穿透力，增加了喷雾粒子的打靶准确性，又使得喷雾喷洒均匀、喷幅宽度增加，具有高效便捷、节约成本、环境适应性强的优点，适用于新兴植保无人机，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于现代农业技术领域，尤其涉及一种无人机螺旋桨上的新型喷洒结构。
背景技术
农药喷洒是植物防治病虫害的有效措施，我国是一个农业大国，生态、安全、高效的精准农业是现阶段以至未来的发展方向。随着农业结构的转变与调整，新型植保无人机技术的发展及应用对推进未来我国农业现代化进程具有重要意义，相对于传统的航空喷洒，新型植保无人机能够迅速高效的完成农药喷洒，可远距离遥控操作，同时不受地理因素限制。现阶段新型植保无人机也存在着部分不足之处，如无人机搭载的喷嘴需连接在喷雾杆上。这种将喷嘴搭载于喷雾杆上的方式存在着设备使用效果差、对靶性能不佳、流场干扰严重、药液沉积难以控制和易出现漏喷或重复喷洒现象等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种无人机螺旋桨上的新型喷洒装置。
本发明是在螺旋桨上的桨叶稍末端布置有锥形喷嘴，待喷洒的药液经过加压装置导入至螺旋桨内部的空腔，并借助螺旋桨离心力传递到桨叶的喷嘴处。
进一步说，与螺旋桨桨叶中轴线垂直方向上开有横截面积为S的内孔，1mm2≤S≤100 mm2，内孔壁面与内孔中轴线的夹角为α，0°≤α≤10°，以便所喷洒农药的输送。
进一步说，所述喷嘴包含5-10个成圆形排列的锥形喷孔，锥形喷孔的下底面直径为D，0.05mm≤D≤1 mm,锥形喷孔上表面的直径为d ，0.1D≤d≤D。
进一步说，所述的加压装置位于无人机机腹处的药液搭载装置下方，通过控制***控制，所输出药液的压力可根据风力状况、螺旋桨转速、飞行高度及作物特征进行调整。
进一步说，锥形喷嘴的中心位置装有红外感应装置，当喷嘴面积60%以上对准无人机机身时，该锥形喷嘴关闭，药液喷洒停止。
本发明将喷嘴安装在螺旋桨桨叶上，提高了喷洒精准度，有效避免了重复或漏喷现象，增加了农药雾滴穿透力的同时使得农药喷雾均匀、喷幅宽度增加，提高了无人机喷洒效率。具有结构简单、安装便捷、合理高效的优点。
附图说明
图1：本发明螺旋桨装置应用于无人机的整体图；
图2：本发明螺旋桨装置的纵向剖视图；
图3：本发明螺旋桨装置的横向剖视图；
图4：本发明螺旋桨装置的喷嘴整体图；
图5：本发明螺旋桨装置的喷嘴剖视图；
图中：1、无人机机体；2、控制器；3、药箱；4、小型水泵；5、电池组；6、输药软管；7、连接杆；8、螺旋桨；9、红外感应装置；10、锥形压力喷嘴；11、螺旋桨内孔；12、内孔进口；13、内孔出口；14、锥形喷孔；15、内孔中轴线。
具体实施方式
实施例，如图1~5所示是应用于新兴植保无人机，主要包括无人机机体1、感应控制***(控制器2、红外感应装置9)、喷雾器构件（药箱3和输药软管6）、加压装置（小型水泵4和电池组5）、搭载锥形压力喷嘴10的螺旋桨8；农药通过安装在无人机机体1上的小型水泵4从药箱3中抽出后，经过植入到连接杆7的输药软管6流入固定于在无人机上的螺旋桨8的内孔11空间，农药伴随着无人机螺旋桨8作高速离心圆周运动，而巨大的离心力流经内部拐角转换成高强度的压力使得农药均匀从锥形压力喷嘴的喷孔处喷出，与此同时，螺旋桨8产生的向下气流提供给喷雾颗粒助推力进一步加强了喷雾的穿透力并且提高了喷雾的打靶精准性。
螺旋桨8的喷嘴中心位置设置有红外感应装置，当喷嘴伴随桨叶旋转到60%以上对准无人机机身时，控制器2接收到红外感应装置9传输的信号关闭锥形压力喷嘴10，喷雾停止喷洒。在螺旋桨8旋转10圈后控制器2传输信号重新开启喷嘴，喷雾重新开始喷洒。由于无人机螺旋桨转速极快，此种方式既保证了喷洒的连续性又节省了农药用量，基本避免了了农药喷洒的重复喷洒现象。此外，小型水泵4位于无人机机腹身处的农药搭载装置内部，通过控制器2控制,所输出农药的压力P可根据风力状况、螺旋桨转速、飞行高度及作物特征进行调整。
本实施例中，根据伯努力方程得知，流体从大孔径流到小口径后压力势能增加。因此所设计的螺旋桨内部空间的横截面积从螺旋桨内孔进口12到内孔出口13逐渐减小，在出口获得最大压力能然后经锥形喷嘴的喷孔喷出后转换成动能，单桨的内部设置成横截面积为S（1mm2≤S≤100 mm2）的内孔（其中横截面积S与内孔中轴线15垂直，以便所需喷洒的农药在螺旋桨内部输送。因为螺旋桨内部的农药高速流动，根据雷诺数定义Re≥4000得出流动性质为湍流，摩擦系数f=0.3164/Re0.25，螺旋桨内孔的摩擦压降可以忽略不计。由伯努力方程得知，随着横截面积的减小，流体减速动能减小而三者的总和是常数，因此压力能和重力势能二者和增大，选择最佳分配比即选择最佳夹角才能使得压力能达到最大值，通过cfd数值模拟计算得出壁面切线与内孔中轴线的夹角为α（0°≤α≤10°）时压力能占比最大，锥形压力喷嘴效率最高。
锥形压力喷嘴安装在螺旋桨内孔出口处，每个锥形喷嘴包含5~10个成圆形排列的锥形喷孔14，锥形喷孔的下底面直径D（0.05mm≤D≤1 mm）,锥形喷孔上表面的直径d (0.1D≤d≤D),农药从下底面流入喷孔经上表面喷出，每个喷孔都完全固定在螺旋桨的桨叶末梢，并且单个喷嘴质量相对于桨叶质量可以忽略不计。小型水泵位于无人机机腹身处的农药搭载装置的下方，根据外界环境变化通过控制器控制。喷孔中心处装有红外感应装置，根据旋转位置控制喷嘴的开关与闭合。
综上，本发明借助螺旋桨旋转产生的离心力为农药喷洒增压，既提高了喷雾粒子的穿透力，增加了喷雾粒子的打靶准确性，又使得喷雾喷洒均匀、喷幅宽度增加，安装有感应控制***合理分配农药喷洒量，具有高效便捷、节约成本、环境适应性强的优点，适用于新兴植保无人机，具有广阔的应用前景。
上述实例仅为本发明的优选实例而已，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种无人机螺旋桨上的新型喷洒结构，其特征在于：所述螺旋桨上的桨叶稍末端布置有锥形喷嘴，待喷洒的药液经过加压装置导入至螺旋桨内部的空间，并借助螺旋桨离心力传递到桨叶的喷嘴处。
2.根据权利要求1所述的一种无人机螺旋桨上的新型喷洒结构，其特征在于：与螺旋桨桨叶中轴线垂直方向上开有横截面积为S的内孔，1mm2≤S≤100 mm2，内孔壁面与内孔中轴线的夹角为α，0°≤α≤10°，以便所喷洒农药的输送。
3.根据权利要求1所述一种无人机螺旋桨上的新型喷洒结构，其特征在于：所述锥形喷嘴包含5-10个成圆形排列的锥形喷孔，锥形喷孔的下底面直径为D，0.05mm≤D≤1 mm,锥形喷孔上表面的直径为d，0.1D≤d≤D。
4.根据权利要求1所述一种无人机螺旋桨上的新型喷洒结构，其特征在于：所述的加压装置位于无人机机腹处的药液搭载装置下方，通过控制***控制，输出药液的压力可根据风力状况、螺旋桨转速、飞行高度及作物特征进行调整。
5.根据权利要求1所述的一种无人机螺旋桨上的新型喷洒结构，其特征在于：锥形喷嘴的中心位置装有红外感应装置，当喷嘴面积60%以上对准无人机机身时，该锥形喷嘴关闭，药液喷洒停止。
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