CN109823550B - 一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，包括无人机悬臂和曲线涵道，无人机悬臂的外侧固定连接有两个锁止机构，曲线涵道的内壁固定连接有悬臂安装位，悬臂安装位的内部固定连接有悬臂安装板，所述锁止机构的一端与悬臂安装板固定连接，所述曲线涵道的表面开设有支架安装孔，所述支架安装孔呈十字型对称分布，且曲线涵道的内部设置有涵道支架，本发明涉及植保无人机技术领域。该可变式多旋翼植保无人机涵道装置，通过无刷电机带动旋翼旋转，涵道前缘顶端唇口弧度较大，气流流速加大形成低压区，气流通过涵道过渡段经过旋翼进入涵道后缘，当旋翼旋转时候，上部低压区和下部高压区形压力差从而产生升力。
Description
技术领域
本发明涉及植保无人机技术领域，具体为一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置。
背景技术
植保多旋翼无人机是植保界的新成员，在轻便性，可操作性，和安全性方面有十分大的优势，普通的植保多旋翼无人机是无涵道结构的悬臂和喷嘴固定的一种植保无人机，无人机悬臂顶端连接旋翼，在旋翼下方固定端加装一喷嘴，一般选个数为4到8个喷嘴和旋翼配合，多个旋翼下多个喷嘴共同工作时形成一个完整的喷淋面对目标作物进行定向喷洒，由于旋翼旋转上下流场流速不同，桨尖会产生涡流效应，喷淋过程中药液受流场影响大，涡流会严重影响喷雾的喷淋面，药液可能会产生漂移，倘若漂移到附近水域或者是非目标植被附近，会造成人员、家畜或经济作物的财产损失。
涵道装置是在普通旋翼外部安装一个套筒，旋翼通过套筒减少外部环境风对旋翼气流的影响，同时，套筒把旋翼本身上下连同的流场切断，变成上下不相连接的两个流场，中间间隙极小，导致涡流效应被弱化，但是涵道设计成本高，形状复杂，而且占用空间过大，所以，涵道技术常常运用在精准航空作业场合，无人机涵道在空中植保时容易受到药液侵蚀而产生损坏，而旋翼无刷电机和离心喷嘴电机容易产生电磁干扰。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，解决了一般多旋翼植保无人机植保过程中存在的旋翼下洗气流过小，旋翼下洗气流聚合度过低从而导致农药漂移等问题，以及更换特种喷头导致无人机流场变化缺乏对应的插补手段等缺陷的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，包括无人机悬臂和曲线涵道，所述无人机悬臂的外侧固定连接有两个锁止机构，所述曲线涵道的内壁固定连接有悬臂安装位，所述悬臂安装位的内部固定连接有悬臂安装板，所述锁止机构的一端与悬臂安装板固定连接，所述曲线涵道的表面开设有支架安装孔，所述支架安装孔呈十字型对称分布，且曲线涵道的内部设置有涵道支架，所述涵道支架为两条横杆组成的X型支架，且涵道支架的两端均嵌入连接在支架安装孔的内部，所述支架安装孔的外侧固定连接有壳套，所述涵道支架的上表面固定连接有无刷电机，所述无刷电机的输出端朝上且固定连接有旋翼，所述涵道支架的下表面固定连接有喷嘴支架，所述喷嘴支架的底端固定连接有离心喷嘴，所述曲线涵道内部靠近支架安装孔的下侧设置有板副，所述涵道支架靠近板副的一端有一平面与板副固定连接。
优选的，所述无人机悬臂为多段长筒状结构，包括悬臂左端、中间支撑杆和悬臂右端，所述中间支撑杆的两端分别固定连接有悬臂左端和悬臂右端，所述悬臂左端的一端设置六个安装孔与无人机机身相连接，所述悬臂右端的一端设置有六个安装孔与悬臂安装板相连接，所述锁止机构设置在悬臂左端和悬臂右端与中间支撑杆的连接部位。
优选的，所述曲线涵道由上至下一次分为涵道前缘、涵道过渡段和涵道后缘，所述涵道支架、板副和支架安装孔均设置在涵道过渡段处，所述涵道过渡段内侧截面直径大于旋翼的直径，所述涵道前缘的内侧到涵道过渡段的内侧表面曲率较小，所述涵道过渡段的内侧到涵道后缘的内侧表面曲率较大，所述涵道前缘、涵道过渡段和涵道后缘的外表面竖直状平面。
优选的，所述曲线涵道由上至下一次分为涵道前缘、涵道过渡段和涵道后缘，所述涵道支架、板副和支架安装孔均设置在涵道过渡段处，所述涵道过渡段内侧截面直径大于旋翼的直径，所述涵道前缘的内侧到涵道过渡段的内侧表面曲率较小，所述涵道过渡段的内侧到涵道后缘的内侧表面曲率较大，所述涵道前缘、涵道过渡段和涵道后缘的外表面竖直状平面。
优选的，所述涵道支架的上表面开设有弧形安装槽，且涵道支架上表面靠近弧形安装槽的外侧固定连接有弧形限位板。
优选的，所述锁止机构包括挤压组件和螺纹套筒，所述挤压组件的后端部分与悬臂右端的末端紧密连接，所述挤压组件前段小半径处有中间部位的中间支撑杆连接，所述挤压组件的外表面与螺纹套筒的内表面均设置有螺纹，所述螺纹套筒前段小半径外轮廓对挤压组件形成压迫。
优选的，所述旋翼可采用碳素纤维或复合材料，所述涵道支架为一种尼龙塑料材质的构件，所述曲线涵道为一种铝质材质的构件。
优选的，本发明还包括加长管和中间支撑长杆，所述加长管可安装在喷嘴支架与离心喷嘴之间，所述中间支撑长杆可安装在悬臂左端与悬臂右端之间。
有益效果
本发明提供了一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置。与现有的技术相比具备以下有益效果：
(1)、该可变式多旋翼植保无人机涵道装置，通过无刷电机带动旋翼旋转，涵道前缘顶端唇口弧度较大，气流流速加大形成低压区，气流通过涵道过渡段经过旋翼进入涵道后缘，当旋翼旋转时候，上部低压区和下部高压区形压力差从而产生升力，旋翼和曲线涵道内壁间接近紧密贴合，不会像常规无涵道旋翼产生桨尖涡流效应，低压区和高压区压力差明显，曲线涵道内外流场在后缘出口合并发展至地面形成下洗流场，设置合理间隙以防止震动和形变造成旋翼和曲线涵道接触导致桨叶折断，盘式离心喷嘴中，离心盘高速运动形成具有离心力的药液雾滴群，雾滴扩散时受后缘处高压区风场带动向下扩散至下洗流场，近地面植被叶片被风力打翻叶面，多个涵道共同作用形成一个完整的风场，药液随风场均匀覆盖至植物各叶面及颈部，植保效果良好。
(2)、该可变式多旋翼植保无人机涵道装置，通过旋翼可采用碳素纤维或复合材料，涵道支架为一种尼龙塑料材质的构件，曲线涵道为一种铝质材质的构件，旋翼采用碳素纤维材质或复合材料，碳素纤维材质可保证旋翼的轻便型和结构强度，涵道支架采用尼农塑料材质，尼农塑料材质具有一定的韧性，防止无刷电机和离心喷嘴产生震动导致的型变，涵道采用铝质材料，铝制涵道在保证了结构强度的情况下，也能够屏蔽一定无刷电机和离心喷嘴产生的电磁干扰，避免对无人机导航系统造成影响。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中内部结构的立体图；
图3为本发明中曲线涵道的剖视图；
图4为本发明中涵道支架的立体图；
图5为本发明中涵道支架的剖视图；
图6为本发明中无人机悬臂的示意图；
图7为本发明的第二实施例示意图。
图中：1、无人机悬臂；2、锁止机构；3、曲线涵道；4、涵道支架；5、旋翼；6、壳套；7、无刷电机；8、离心喷嘴；9、涵道前缘；10、涵道过渡段；11、涵道后缘；12、板副；13、支架安装孔；14、喷嘴支架；15、悬臂安装位；16、悬臂安装板；17、弧形安装槽；18、弧形限位板；19、内安装孔；20、喷嘴安装孔；21、侧面有外安装孔；22、悬臂左端；23、中间支撑杆；24、悬臂右端；25、挤压组件；26、螺纹套筒；27、加长管；28、中间支撑长杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，包括无人机悬臂1和曲线涵道3，无人机悬臂1的外侧固定连接有两个锁止机构2，锁止机构2包括挤压组件25和螺纹套筒26，挤压组件25的后端部分与悬臂右端24的末端紧密连接，挤压组件25前段小半径处有中间部位的中间支撑杆23连接，挤压组件25的外表面与螺纹套筒26的内表面均设置有螺纹，螺纹套筒26前段小半径外轮廓对挤压组件25形成压迫，无人机悬臂1为多段长筒状结构，包括悬臂左端22、中间支撑杆23和悬臂右端24，中间支撑杆23的两端分别固定连接有悬臂左端22和悬臂右端24，悬臂左端22的一端设置六个安装孔与无人机机身相连接，悬臂右端24的一端设置有六个安装孔与悬臂安装板16相连接，锁止机构2设置在悬臂左端22和悬臂右端24与中间支撑杆23的连接部位，曲线涵道3的内壁固定连接有悬臂安装位15，曲线涵道3由上至下一次分为涵道前缘9、涵道过渡段10和涵道后缘11，涵道支架4、板副12和支架安装孔13均设置在涵道过渡段10处，涵道支架4的中部为圆形盘状结构，且涵道支架4的内部开设有内安装孔19，涵道支架4的外侧设置有侧面外安装孔21，侧面外安装孔21与内安装孔19相连接通，涵道支架4的下表面开设有喷嘴安装孔20，喷嘴支架14通过喷嘴安装孔20与涵道支架4连接，涵道支架4的上表面开设有弧形安装槽17，且涵道支架4上表面靠近弧形安装槽17的外侧固定连接有弧形限位板18，涵道过渡段10内侧截面直径大于旋翼5的直径，涵道前缘9的内侧到涵道过渡段10的内侧表面曲率较小，涵道过渡段10的内侧到涵道后缘11的内侧表面曲率较大，涵道前缘9、涵道过渡段10和涵道后缘11的外表面竖直状平面，悬臂安装位15的内部固定连接有悬臂安装板16，锁止机构2的一端与悬臂安装板16固定连接，曲线涵道3的表面开设有支架安装孔13，支架安装孔13呈十字型对称分布，且曲线涵道3的内部设置有涵道支架4，涵道支架4为两条横杆组成的X型支架，且涵道支架4的两端均嵌入连接在支架安装孔13的内部，支架安装孔13的外侧固定连接有壳套6，涵道支架4的上表面固定连接有无刷电机7，无刷电机7的输出端朝上且固定连接有旋翼5，涵道支架4的下表面固定连接有喷嘴支架14，喷嘴支架14的底端固定连接有离心喷嘴8，曲线涵道3内部靠近支架安装孔13的下侧设置有板副12，涵道支架4靠近板副12的一端有一平面与板副12固定连接；
无刷电机7带动旋翼5旋转，无刷电机7的型号可采用BLD-405A型无刷电机，涵道前缘9顶端唇口弧度较大，气流流速加大形成低压区，气流通过涵道过渡段10经过旋翼进入涵道后缘11，当旋翼5旋转时候，上部低压区和下部高压区形压力差从而产生升力，旋翼5和曲线涵道3内壁间接近紧密贴合，不会像常规无涵道旋翼产生桨尖涡流效应，低压区和高压区压力差明显，曲线涵道3内外流场在后缘出口合并发展至地面形成下洗流场，设置合理间隙以防止震动和形变造成旋翼5和曲线涵道3接触导致桨叶折断，盘式离心喷嘴8中，离心盘高速运动形成具有离心力的药液雾滴群，雾滴扩散时受后缘处高压区风场带动向下扩散至下洗流场，近地面植被叶片被风力打翻叶面，多个涵道共同作用形成一个完整的风场，药液随风场均匀覆盖至植物各叶面及颈部，植保效果良好，旋翼5可采用碳素纤维或复合材料，涵道支架4为一种尼龙塑料材质的构件，曲线涵道3为一种铝质材质的构件，碳素纤维材质可保证旋翼5的轻便型和结构强度，涵道支架4采用尼农塑料材质，尼农塑料材质具有一定的韧性，防止无刷电机7和离心喷嘴8产生震动导致的型变，涵道采用铝质材料，铝制涵道在保证了结构强度的情况下，也能够屏蔽一定无刷电机7和离心喷嘴8产生的电磁干扰，避免对无人机导航系统造成影响。
实施例2：请参阅图7，当农药不适用盘式离心喷嘴8的时候，可改变喷嘴为液力式雾化喷嘴或其他类型喷嘴，而不同喷嘴的雾化效果不同，通过下洗气流场产生的雾化面也有变化，飞行高度和旋翼转速变化对无人机飞行状态影响很大，采取更换中间支撑杆23为中间支撑长杆28可变更无人机轴距，得到理想的合并下洗气流，使用加长管27来加长喷嘴与旋翼5的距离，通过变更此距离可以调节最佳雾化面的高度，从而得到更好的雾化效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，包括无人机悬臂(1)和曲线涵道(3)，所述无人机悬臂(1)的外侧固定连接有两个锁止机构(2)，所述曲线涵道(3)的内壁固定连接有悬臂安装位(15)，所述悬臂安装位(15)的内部固定连接有悬臂安装板(16)，所述锁止机构(2)的一端与悬臂安装板(16)固定连接，其特征在于：所述曲线涵道(3)的表面开设有支架安装孔(13)，所述支架安装孔(13)呈十字型对称分布，且曲线涵道(3)的内部设置有涵道支架(4)，所述涵道支架(4)为两条横杆组成的X型支架，且涵道支架(4)的两端均嵌入连接在支架安装孔(13)的内部，所述支架安装孔(13)的外侧固定连接有壳套(6)，所述涵道支架(4)的上表面固定连接有无刷电机(7)，所述无刷电机(7)的输出端朝上且固定连接有旋翼(5)，所述涵道支架(4)的下表面固定连接有喷嘴支架(14)，所述喷嘴支架(14)的底端固定连接有离心喷嘴(8)，所述曲线涵道(3)内部靠近支架安装孔(13)的下侧设置有板副(12)，所述涵道支架(4)靠近板副(12)的一端有一平面与板副(12)固定连接；
所述无人机悬臂(1)为多段长筒状结构，包括悬臂左端(22)、中间支撑杆(23)和悬臂右端(24)，所述中间支撑杆(23)的两端分别固定连接有悬臂左端(22)和悬臂右端(24)，所述悬臂左端(22)的一端设置六个安装孔与无人机机身相连接，所述悬臂右端(24)的一端设置有六个安装孔与悬臂安装板(16)相连接，所述锁止机构(2)设置在悬臂左端(22)和悬臂右端(24)与中间支撑杆(23)的连接部位；
所述曲线涵道(3)由上至下一次分为涵道前缘(9)、涵道过渡段(10)和涵道后缘(11)，所述涵道支架(4)、板副(12)和支架安装孔(13)均设置在涵道过渡段(10)处，所述涵道过渡段(10)内侧截面直径大于旋翼(5)的直径，所述涵道前缘(9)的内侧到涵道过渡段(10)的内侧表面曲率较小，所述涵道过渡段(10)的内侧到涵道后缘(11)的内侧表面曲率较大，所述涵道前缘(9)、涵道过渡段(10)和涵道后缘(11)的外表面竖直状平面。
2.根据权利要求1所述的一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，其特征在于：所述涵道支架(4)的中部为圆形盘状结构，且涵道支架(4)的内部开设有内安装孔(19)，所述涵道支架(4)的外侧设置有侧面外安装孔(21)，所述侧面外安装孔(21)与内安装孔(19)相连接通，所述涵道支架(4)的下表面开设有喷嘴安装孔(20)，所述喷嘴支架(14)通过喷嘴安装孔(20)与涵道支架(4)连接。
3.根据权利要求1所述的一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，其特征在于：所述涵道支架(4)的上表面开设有弧形安装槽(17)，且涵道支架(4)上表面靠近弧形安装槽(17)的外侧固定连接有弧形限位板(18)。
4.根据权利要求1所述的一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，其特征在于：所述锁止机构(2)包括挤压组件(25)和螺纹套筒(26)，所述挤压组件(25)的后端部分与悬臂右端(24)的末端紧密连接，所述挤压组件(25)前段小半径处有中间部位的中间支撑杆(23)连接，所述挤压组件(25)的外表面与螺纹套筒(26)的内表面均设置有螺纹，所述螺纹套筒(26)前段小半径外轮廓对挤压组件(25)形成压迫。
5.根据权利要求1或3所述的一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，其特征在于：所述旋翼(5)可采用碳素纤维或复合材料，所述涵道支架(4)为一种尼龙塑料材质的构件，所述曲线涵道(3)为一种铝质材质的构件。
6.根据权利要求1所述的一种可变式多旋翼植保无人机涵道装置，其特征在于：还包括加长管(27)和中间支撑长杆(28)，所述加长管(27)可安装在喷嘴支架(14)与离心喷嘴(8)之间，所述中间支撑长杆(28)可安装在悬臂左端(22)与悬臂右端(24)之间。
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