CN205812904U - 一种棉花脱叶剂的航空喷施装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及航空植保技术领域，公开了一种棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，包括植保无人机、旋翼、药箱、横喷管、圆锥型航空静电喷头、高压输送线、静电高压发生***、隔膜液泵以及无线遥控***所述旋翼安装固定于植保无人机上，所述药箱安装于植保无人机机身内部，所述横喷管安装在植保无人机机身下部并与药箱相连通，所述圆锥型航空静电喷头安装在横喷管上并与横喷管相连通，所述静电高压发生***安装在植保无人机机身上。本实用新型与现有技术相比，能有效提高农药利用率，大大提高作业效率，减少药液使用量，对飞控***等其他电子设备干扰少，具有较高的性价比。

Description

一种棉花脱叶剂的航空喷施装置

技术领域

本实用新型涉及航空植保技术领域，更具体的涉及一种棉花脱叶剂的航空喷施装置。

背景技术

我国是世界上第三大产棉国，2012 年种植面积达470万hm²、产量高达684万t。棉花是最费工费时的农作物之一，且除播种外，大部份生产环节没有实现机械化，病虫防治、整枝打杈、采摘等，要耗费大量人工。特别是棉花采收环节，采用人工采收时用工量大，需要投入大量的劳动力。近年来，随着劳动力资源紧缺、劳动力成本大幅上涨等问题的日益严重，棉花产业的比较效益优势明显降低，因此，棉花的机械化采收是棉业发展的必然选择。

脱叶催熟是机械采棉的重要前提，是机采棉这项***工程中的重要环节，是促使贪青晚熟棉田早熟的重要措施，利用棉花脱叶剂，可以提高棉花霜前吐絮率，提高棉花的品级，增加棉农的收入。脱叶质量直接影响棉花的采摘质量，脱叶质量决定棉花含杂率、含水率，决定着棉花的品质等级及其销售价格。

化学脱叶是促进棉花叶片脱落的一种技术，化学脱叶剂对棉铃有催熟的作用，并且由于脱叶后有利于田间通风透光，可促进棉铃开裂吐絮。然而，化学脱叶剂的使用是否得当决定着脱叶的效果，对采摘、存放、加工质量等一系列程序产生严重影响，并影响棉花的产量。

棉花脱叶剂的喷施方法和喷施方式直接影响棉花脱叶剂的喷施效果，脱叶效果不同导致棉花的质量等级的差异。与农业较发达的国家相比，我国研究棉花脱叶技术比较晚，虽然我国生产了很多种类的棉花脱叶剂，但目前还没有一种专门用于棉花脱叶剂喷施的喷施***和喷施装置，而传统常规的农业植保机械用于棉花脱叶剂的喷施脱叶效果较差，大雾滴喷雾方式较容易造成脱叶剂的浪费，一定程度上降低了棉花脱叶剂的利用率，同时，由于大雾滴难以维持较长时间附着在棉花叶片的表面，流失严重也容易造成环境污染。地面器械喷施棉花脱叶剂，由于这种喷施器械庞大笨重，不仅作业效率低下，而且器械在田间喷施行走作业容易压坏棉株、棉铃，导致棉铃容易脱落，最终影响棉花产量和质量，据统计，采用地面机械作业，棉花产量损失率高达15%。另外，棉花脱叶剂的喷施具有很高的时效性，在喷施后10天内的平均气温应达到20℃以上，棉花脱叶剂大约在9月初至中旬为最佳喷施时期，这样的条件下要求喷施器械喷施效率要高，仅靠人工、传统喷施器械作业效率较低，难以满足喷施作业效率要求。

农业航空作为现代农业的重要组成部分和反映农业现代化水平的重要标志之一。为了能够在最佳的脱叶剂喷施时期完成大面积的喷施作业任务，在西北某些大型棉花种植区率先使用了有人驾驶固定翼飞机对脱叶剂进行空中喷施作业。采取航空喷施棉花脱叶剂具有很多优点。其一，飞机空中喷施作业效率高，能达到传统器械作业效率的10倍左右，其二，飞机在喷施作业过程中完全不与作物直接接触，这就避免了地面喷施器械在行走作业过程碾压棉株造成棉铃脱落甚至棉株坏死的问题，大大降低了棉花产量的损失率。但有人驾驶飞机进行棉花脱叶剂喷施作业也存在一些难以克服的缺点：有人驾驶固定翼飞机需要专门的机场和跑道，需占用大量的耕地，同时，有人驾驶机作业速度块，棉花作物生长期中后期枝叶茂盛，这就导致棉花脱叶剂难以穿透棉花冠层的上部从而沉降在棉株中下部，导致脱叶不完全。

植保无人直升机具有作业高度低、无需专用飞行员、专用起降机场、操作灵活轻便、环境适应性强等突出优点，此外，无人机的旋翼产生向下的旋翼风场更加有利于加快药液雾滴的沉降，有助于棉花脱叶剂雾滴穿透叶片沉降棉株中下部。因此，植保无人机进行棉花脱叶剂的喷施，在农业生产中越来越受到关注。

然而，目前国内棉花脱叶剂药液主要以水剂为主，植保无人机因其载重量的局限性，为了达到大幅度提高喷施作业效率的目的，只能以高浓度、低流量和小雾滴喷雾形式进行喷施作业。但是小雾滴作业时，一方面雾滴漂移较严重，另一方面单纯的水剂喷施中，雾滴在到达作物冠层前很容易蒸发，雾滴的沉降效果比较差。反之，若采用大雾滴增加沉积效果，则水剂配制棉花脱叶剂需要的水量较大，而同一架次载药量有限，增加了无人机的起降架次，达不到提高喷施效率的要求。

实用新型内容

本实用新型为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种棉花脱叶剂的航空喷施装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，包括植保无人机、旋翼、药箱、横喷管、圆锥型航空静电喷头、高压输送线、静电高压发生***、隔膜液泵以及无线遥控***；所述旋翼安装固定于植保无人机上，所述药箱安装于无植保人机机身内部，所述横喷管安装植保无人机机身下部并与药箱相连通，所述圆锥型航空静电喷头安装在横喷管上并与横喷管相连通，所述静电高压发生***安装在植保无人机机身上，并通过高压输送线与圆锥型航空静电喷头相连，所述隔膜液泵安装在植保无人机机身上用于将药液从药箱泵送至横喷管，所述无线遥控***与植保无人机和静电高压发生***通讯连接。

所述旋翼提供向下旋翼风场，其作用是向下风场可加速雾滴沉降速度，一定程度上抑制雾滴的漂移，而且，静电液剂荷电后，若在空气中停留太长时间会导致电荷流失较大，雾滴快速沉降也有利于静电吸附。

进一步的，作为优选方案，所述静电高压发生***包括静电高压发生电源、正极输出微调控制器、负极输出微调控制器、正极输出显示器、负极输出显示器，静电高压的输出形式由无线遥控***无线调控，当电源电压输出不稳定或和遥控终端显示的电压输出设定值不一致时，可通过正极输出微调控制器或负极输出微调控制器调节至合适输出电压；所述正极输出显示器与负极输出显示器可显示当前电源电压输出值。

进一步的，作为优选方案，所述静电高压发生电源可输出0～±10KV的高压，采取限流型设计，双极性输出，输出电流为1mA，最大功率为10W。

进一步的，作为优选方案，所述无线遥控***包括手持遥控终端和控制器，所述手持遥控终端作为发射端以无线电信号传输形式将控制信号发送至控制器接收端，所述控制器作为接收端控制高压发生电源的输出，遥控终端的作用为设定静电高压发生电源输出电压值、显示输出电压值和监测供电电源电量余量，所述静电高压发生电源输出引脚由高压输送线与圆锥型航空静电喷头连接，其作用是产生一定的静电高压给圆锥型航空静电喷头的圆锥电极充上正或负的高压。

进一步的，作为优选方案，所述静电高压发生电源的输出地极与植保无人机机架安全连接，使圆锥形航空静电喷头上的电流通过横喷管回流至植保无人机机架上，确保植保无人机喷雾作业过程中整机处于零电势，以降低静电高压对无人机飞行和无人机控制***的影响，达到强弱电隔离的目的，同时，所述高压输送线采用高压屏蔽线，降低外界电磁波信号对电压输出的干扰，提高电压输出的稳定性。

进一步的，作为优选方案，所述圆锥型航空静电喷头包括喷头卡扣、旋拧头、喷头体、电极引脚和圆锥电极，所述喷头通过喷头卡扣安装在横喷管上，所述喷头体通过旋拧头安装在喷头卡扣上，所述圆锥电极安装在喷头体上，所述电极引脚与圆锥电极导电连接，所述电极引脚与高压输送线连接。当静电高压发生***通电并设定相应输出值时，圆锥电极被充上正或负的静电高压，当静电高压发生电源的输出正极与圆锥型航空静电喷头的电极引脚相连时，圆锥电极充上正高压，周围便产生负高压感应电场，静电液剂雾滴喷出穿过高压电场感应区时，根据静电感应原理，此时，静电液剂被感应荷上负电荷；反之，静电液剂雾滴被充上正电荷，同时，为了使静电液剂雾滴充电电压稳定以及同等电压条件下获得最大荷电量，圆锥电极长度圆锥部分长度设计为20mm，半展开角为40°。

进一步的，作为优选技术方案，所述横喷管灵活安装在植保无人机和静电高压发生***中间，可旋转调节喷头的雾滴喷出角度，横喷管的长度可根据无人机的尺寸进行调节，可安装4-8个圆锥形航空静电喷头；当安装奇数个圆锥形航空静电喷头时，采取单极喷雾模式连接静电高压发生电源的正极或负极；当安装偶数个圆锥形航空静电喷头时，可选择采取单极喷雾模式或者双极喷雾模式安装形式，双极喷雾模式则将静电高压发生电源的正负极分别连接横喷管两侧的圆锥形航空静电喷头，此时正负极所带航空静电喷头数量应保持一致，横喷管的作用是输送静电液剂至每个航空静电喷头，中间采取三通管与隔膜液泵连接。

进一步的，作为优选技术方案，所述隔膜液泵与药箱连通，通过减压阀调节所需喷雾压力，压力调节范围为0.1-1.0Mpa。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

1）作业效率高：与现有植保无人机棉花脱叶剂喷施技术相比，植保无人机棉花脱叶剂静电液剂的喷施形式，由于静电液剂是由重油作为溶剂配制棉花脱叶剂药剂，取代了水剂作为溶剂的药剂配制方法，大大减少了溶剂的使用量，即增加了植保无人机的载药量，减少了同等药量喷施面积的起飞架次，提高了作业效率

2）药液利用率高：采取静电喷雾形式，静电作用增强了雾滴雾化效果，雾滴荷电后，由于静电场的作用使雾滴沿电场线方向运动附着在靶标作物的正面和背面，同时静电吸附作用是雾滴停留在靶标作物表面更长的时间，雾滴不易流失，提高了脱叶效果，同时，专用助剂配制静电液剂增强了雾滴荷电效果，使得雾滴充分荷电，降低了雾滴的漂移。

）操作简单方便：静电喷施***采取人性化设计，使用无线遥控终端调节控制静电高压发生***，使操作更加方便快捷、安全性更高。

）无线控制：高压静电发生***具有无线控制功能，该航空喷施装置中高压静电发生***通过无线调节控制输出，实现根据不同喷雾雾滴大小无线调节充电电压值，同时确保空中作业安全。

）静电喷施***功耗低：静电高压发生***只需普通12V直流供电，功率降至10W之内，功耗低，单次使用时间更长，而且对飞行控制等无人机上高精度电子设备干扰少。

）性价比高：本实用新型成本低、性能稳定、实时性好，具有较高的性价比。

附图说明

图1为本实用新型整体***架构的结构示意图。

图2为本实用新型静电高压发生***的结构示意图

图3为本实用新型无线遥控***结构部件示意图

图4为本实用新型无线遥控***控制原理图

图5为本实用新型圆锥形航空静电喷头部件结构示意图

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，一种棉花脱叶剂的航空喷施装置，包括植保无人机1、旋翼2、药箱3、横喷管4、圆锥型航空静电喷头5、高压输送线6、静电高压发生***7、隔膜液泵8以及无线遥控***9；所述旋翼2安装固定于植保无人机1上，所述药箱3安装于无人机1机身内部，所述横喷管4安装无人机1机身下部并与药箱3相连通，所述圆锥型航空静电喷头5安装在横喷管4上并与横喷管4相连通，所述所述静电高压发生***7安装在无人机1机身上，并通过高压输送线6与圆锥型航空静电喷头5相连，所述隔膜液泵8安装在无人机1机身上用于将药液从药箱3泵送至横喷管4，所述无线遥控***9与无人机1和静电高压发生***7通讯连接；所述旋翼在无人机飞行作业过程中为静电液剂雾滴沉降提供向下风力，加速雾滴的沉降，所述药箱3安装于无人机3机身内部，药箱底部设有出水管道用快插接头与隔膜液泵8连通，通过减压阀调节所需喷雾压力，压力调节范围为0.1-1.0Mpa。

述横喷管4灵活安装在植保无人机1和静电高压发生***7中间，在机身底部装有安装板中间设有管槽，安装版采用不锈钢材料，尺寸为240*170*1mm，横喷管可旋转调节喷头的雾滴喷出角度，横喷管的长度可根据无人机1的尺寸进行调节，可安装4-8个圆锥形航空静电喷头；当安装奇数个圆锥形航空静电喷头时，采取单极喷雾模式连接静电高压发生电源701的正极或负极；当安装偶数个圆锥形航空静电喷头时，可选择采取单极喷雾模式或者双极喷雾模式安装形式，双极喷雾模式则将静电高压发生电源701的正负极分别连接横喷管4两侧的圆锥形航空静电喷头，此时正负极所带航空静电喷头数量应保持一致。

如图2所示，所述静电高压发生***7包括静电高压发生电源701、正极输出微调控制器702、负极输出微调控制器703、正极输出显示器704、负极输出显示器705，静电高压的输出形式由无线遥控***9无线调控，当电源电压输出不稳定或和遥控终端显示的电压输出设定值不一致时，可通过正极输出微调控制器702或负极输出微调控制器703调节至合适输出电压；所述正极输出显示器704与负极输出显示器705可显示当前电源电压输出值，静电高压发生电源设计有包装外壳，包装外可采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）材料，外壳尺寸为230*130*60mm，外壳顶部四周用M3螺丝和横喷管上部的安装包拧紧连接。所述静电高压发生电源701可输出0～±10KV的高压，采取限流型设计，双极性输出，输出电流为1mA，最大功率为10W；高压的输出形式由无线遥控***9无线调控，当电源电压输出不稳定或和遥控终端显示的电压输出设定值不一致时，可通过正极输出微调控制器702或负极输出微调控制器703调节至合适输出电压。所述静电高压发生电源701的输出地极与植保无人机1机架安全连接，使圆锥形航空静电喷头上的电流通过横喷管回流至植保无人机1机架上，确保植保无人机1喷雾作业过程中整机处于零电势，以降低静电高压对无人机飞行和无人机控制***的影响，达到强弱电隔离的目的，同时，所述高压输送线6采用高压屏蔽线，降低外界电磁波信号对电压输出的干扰，提高电压输出的稳定性。

如图3和图4所示，所述无线遥控***9包括手持遥控终端901和控制器902，所述手持遥控终端901作为发射端以无线电信号传输形式将控制信号发送至控制器902接收端，所述控制器902作为接收端控制高压发生电源的输出，遥控终端的作用为设定静电高压发生电源701输出电压值、显示输出电压值和监测供电电源电量余量，所述静电高压发生电源701输出引脚由高压输送线6与圆锥型航空静电喷头5连接，其作用是产生一定的静电高压给圆锥型航空静电喷头5的圆锥电极505充上正或负的高压。具体控制原理及控制过程如图4。

如图5所示，所述圆锥型航空静电喷头5包括喷头卡扣501、旋拧头502、喷头体503、电极引脚504和圆锥电极505，所述喷头通过喷头卡扣501安装在横喷管4上，所述喷头体503通过旋拧头502安装在喷头卡扣501上，所述圆锥电极505安装在喷头体503上，所述电极引脚504与圆锥电极505导电连接，所述电极引脚504与高压输送线6连接。

具体喷施方法按照以下步骤完成：

1）通过室内测试确定静电液剂最佳喷雾参数，包括喷雾压力、充电电压、荷电极环结构以及航空静电喷头连接方式；

2）将配套的静电喷雾***安装于植保无人机上，包括静电发生***和航空静电喷头的安装连接；

3）起飞前将配制的静电液剂加入药箱，开启喷雾测试每个喷头是否正常喷雾，如出现堵塞或雾化异常情况，应停止喷雾，将航空静电喷头拆卸重新安装再次测试；

）设定喷雾参数，通过减压阀调节至预定喷雾压力；

5）设定充电电压参数，充电电压设定通过无线遥控终端调节输出电压大小，当出现电压输出不稳定或和遥控终端显示的电压输出设定值不一致时，可通过调节微调旋钮调至合适充电电压；

6）设定相应参数后进行喷雾作业，在喷雾作业过程中，实时检测调节静电***相关参数输出情况，也可检测静电***供电电源电压情况，如供电电源电压过低，则停止作业待更换新电池继续作业；

7）作业完成后，通过无线遥控终端首先关闭静电发生***，再次作业重新打开静电发生***，重复步骤3-6。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，包括植保无人机（1）、旋翼（2）、药箱（3）、横喷管（4）、圆锥型航空静电喷头（5）、高压输送线（6）、静电高压发生***（7）、隔膜液泵（8）以及无线遥控***（9）；所述旋翼（2）安装固定于植保无人机（1）上，所述药箱（3）安装于植保无人机（1）机身内部，所述横喷管（4）安装在植保无人机（1）机身下部并与药箱（3）相连通，所述圆锥型航空静电喷头（5）安装在横喷管（4）上并与横喷管（4）相连通，所述静电高压发生***（7）安装在植保无人机（1）机身上，并通过高压输送线（6）与圆锥型航空静电喷头（5）相连，所述隔膜液泵（8）安装在植保无人机（1）机身上用于将药液从药箱（3）泵送至横喷管（4），所述无线遥控***（9）与无人机（1）和静电高压发生***（7）通讯连接。

2.根据权利要求1所述棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，所述静电高压发生***（7）包括静电高压发生电源（701）、正极输出微调控制器（702）、负极输出微调控制器（703）、正极输出显示器（704）、负极输出显示器（705），静电高压的输出形式由无线遥控***（9）无线调控，当电源电压输出不稳定和/或遥控终端显示的电压输出设定值不一致时，可通过正极输出微调控制器（702）或负极输出微调控制器（703）调节至合适输出电压；所述正极输出显示器（704）与负极输出显示器（705）可显示当前电源电压输出值。

3.根据权利要求2所述棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，所述静电高压发生电源（701）可输出0～±10KV的高压，采取限流型设计，双极性输出，输出电流为1mA，最大功率为10W。

4.根据权利要求2或3所述棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，所述无线遥控***（9）包括手持遥控终端（901）和控制器（902），所述手持遥控终端（901）作为发射端以无线电信号传输形式将控制信号发送至控制器（902），所述控制器（902）作为接收端控制静电高压发生电源的输出，遥控终端的作用为设定静电高压发生电源（701）输出电压值、显示输出电压值和监测静电高压发生电源的电量余量，所述静电高压发生电源（701）输出引脚由高压输送线（6）与圆锥型航空静电喷头（5）连接，其作用是产生一定的静电高压给圆锥型航空静电喷头（5）的圆锥电极（505）充上正或负的高压。

5.根据权利要求4所述棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，所述静电高压发生电源（701）的输出地极与植保无人机（1）机架安全连接，使圆锥形航空静电喷头上的电流通过横喷管回流至植保无人机（1）机架上，确保植保无人机（1）喷雾作业过程中整机处于零电势，以降低静电高压对无人机飞行和无人机控制***的影响，达到强弱电隔离的目的，同时，所述高压输送线（6）采用高压屏蔽线，降低外界电磁波信号对电压输出的干扰，提高电压输出的稳定性。

6.根据权利要求5所述棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，所述圆锥型航空静电喷头（5）包括喷头卡扣（501）、旋拧头（502）、喷头体（503）、电极引脚（504）和圆锥电极（505），所述喷头卡扣（501）安装在横喷管（4）上，所述喷头体（503）通过旋拧头（502）安装在喷头卡扣（501）上，所述圆锥电极（505）安装在喷头体（503）上，所述电极引脚（504）与圆锥电极（505）导电连接，所述电极引脚（504）与高压输送线（6）连接。

7.根据权利要求6所述棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，所述横喷管（4）灵活安装在植保无人机（1）和静电高压发生***（7）中间，可旋转调节喷头的雾滴喷出角度，横喷管的长度可根据无人机（1）的尺寸进行调节，可安装4-8个圆锥形航空静电喷头；当安装奇数个圆锥形航空静电喷头时，采取单极喷雾模式连接静电高压发生电源（701）的正极或负极；当安装偶数个圆锥形航空静电喷头时，可选择采取单极喷雾模式或者双极喷雾模式安装形式，双极喷雾模式则将静电高压发生电源（701）的正负极分别连接横喷管（4）两侧的圆锥形航空静电喷头，此时正负极所带航空静电喷头数量应保持一致。

8.根据权利要求7所述棉花脱叶剂的航空喷施装置，其特征在于，所述隔膜液泵（8）与药箱（3）连通，通过减压阀调节喷雾压力，压力调节范围为0.1-1.0Mpa。