一種大載荷農業噴施小型無人飛行器及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種大載荷農業噴施小型無人飛行器及其應用，包括驅動電機、螺旋槳橫梁、機身、蓄電池和控制系統、螺旋槳轉向裝置、高壓容器、起落架、螺旋槳、噴頭和高壓閥，在飛行時利用噴施對象的反作用力輔助螺旋槳產生升力，增大了無人飛行器的有效載荷，提高了工作效率，而且可增加續航時間，便于飛行姿態調整，提高了小型無人飛行器用于大面積農田噴施的可行性。
【專利說明】一種大載荷農業噴施小型無人飛行器及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及農業領域，特別涉及一種大載荷農業噴施小型無人飛行器及其應用。
【背景技術】
[0002]隨著農業現代化的發展，對農用飛行器的需求越來越大，如大面積農田的農藥和葉面肥的噴施、高空農田信息采集、山地丘陵地區果園運送和其它農業空中作業等。農業用小型無人飛行器具有成本低，使用安全，便于推廣等特點，但載荷較小是該類飛行器的主要缺點，特別是進行大面積農田的噴施作業時，由于以液體為主的噴施對象重量很大，成為束縛小型無人飛行器在農業大田噴施作業的主要原因之一。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提出一種大載荷農業噴施小型無人飛行器及其應用，可實現大幅增加小型無人飛行器噴施作業的有效載荷。
[0004]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0005]一種大載荷農業噴施小型無人飛行器，包括機身3和噴頭9 ;機身3的內部是高壓密封艙，機身3的頂部順序連接有蓄電池和控制系統4、螺旋槳轉向裝置5和高壓容器6，機身3的下部安裝有一個或以上的噴頭9 ;螺旋槳橫梁2穿過螺旋槳轉向裝置5，并與螺旋槳轉向裝置5內部電機驅動的轉向裝置相連接，螺旋槳橫梁2可沿軸向方向轉動0?90度；螺旋槳橫梁2的兩端固定有2個驅動電機1，驅動電機I的轉子輸出軸上安裝有螺旋槳8，在飛行器靜止、垂直起飛或降落時螺旋槳8旋轉平面呈水平方向，在飛行器巡航時螺旋槳8旋轉平面呈90度豎直姿態以提供水平推力；高壓容器6與機身3通過高壓閥10聯通；起落架7固定在機身3外側下方；蓄電池和控制系統4為驅動電機I提供動力和控制信號，同時控制螺旋槳轉向裝置5的轉動角度、高壓閥10和噴頭9的開閉。
[0006]機身3兩側還可以有固定翼。
[0007]噴頭9還可以安裝在機身3的后部。
[0008]上述大載荷農業噴施小型無人飛行器的應用，包括下述過程:
[0009](I)準備:機身3的內部預先裝滿噴施的農藥或其他液體，高壓容器6的內部預先充滿高壓氣體，作為噴施和反推動力；
[0010](2)起飛:飛行器起飛時依靠2個螺旋槳8水平轉動，產生向下的推力，此時驅動電機I滿負荷工作；
[0011](3)噴施:飛行器飛到一定高度時，由地面遙控或自動控制信號命令，蓄電池和控制系統4開啟高壓閥10和噴頭9，機身3內部的液體由高壓容器6內部的高壓氣體推壓，從噴頭9中高速噴出，由于液體密度大，可產生較大的反推力來提供升力；同時，螺旋槳轉向裝置5工作，使螺旋槳橫梁2轉動90度，螺旋槳8隨之轉動，螺旋槳8的推力方向由垂直向下逐漸變為水平，提供飛行器前進所需的推力，此時驅動電機I低功率運行，通過2個驅動電機I差速控制，實現飛行器前進軌跡控制，完成噴施作業；[0012](4)降落:隨著機身3內部液體減少，逐步關閉噴頭9的數量，減小的反作用力由逐步恢復初始角度的螺旋槳8提供，在液體全部噴施完畢后，關閉所有的噴頭和高壓閥10，此時螺旋槳8已處于水平姿態，其推力垂直向下，完成降落；
[0013](5)靜止:靜止時由起落架7支撐飛行器于地面。
[0014]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0015]1、本發明的原理與結構不同于目前的農用飛行器，利用噴施對象的反作用力輔助螺旋槳產生升力，增大了無人飛行器的有效載荷，提高了工作效率。
[0016]2、本發明與同功率的飛行器相比，可增加續航時間，便于飛行姿態調整，提高了小型無人飛行器用于大面積農田噴施的可行性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明飛行器的俯視圖示意圖。
[0018]圖2為本發明飛行器前進飛行時的側視示意圖。
[0019]其中，1、驅動電機；2、螺旋槳橫梁；3、機身；4、蓄電池和控制系統；5、螺旋槳轉向裝置；6、高壓容器；7、起落架；8、螺旋槳；9、噴頭；10、高壓閥。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0021]實施例1
[0022]如圖1和圖2所示，一種大載荷農業噴施小型無人飛行器，包括機身3和噴頭9 ；機身3的內部是高壓密封艙，機身3的頂部順序連接有蓄電池和控制系統4、螺旋槳轉向裝置5和高壓容器6，機身3的下部安裝有一個或以上的噴頭9 ;螺旋槳橫梁2穿過螺旋槳轉向裝置5，并與螺旋槳轉向裝置5內部電機驅動的轉向裝置相連接，螺旋槳橫梁2可沿軸向方向轉動0?90度；螺旋槳橫梁2的兩端固定有2個驅動電機1，驅動電機I的轉子輸出軸上安裝有螺旋槳8，在飛行器靜止、垂直起飛或降落時螺旋槳8旋轉平面呈水平方向以提供升力，在飛行器達到一定高度進行巡航時螺旋槳8旋轉平面呈90度豎直姿態以提供水平推力，并利用差速控制實現飛行器前進和軌跡控制；高壓容器6與機身3通過高壓閥10聯通；4個起落架7固定在機身3外側下方；蓄電池和控制系統4為驅動電機I提供動力和控制信號，同時控制螺旋槳轉向裝置5的轉動角度、高壓閥10和噴頭9的開閉。
[0023]上述大載荷農業噴施小型無人飛行器在起飛前，螺旋槳8處于水平姿態，機身3的內部預先裝滿噴施的農藥，高壓容器6的內部預先充滿高壓氣體以作為噴施和反推動力，蓄電池和控制系統4處于充滿電的狀態。起飛時，飛行器依靠2個螺旋槳8水平轉動，產生垂直向下的推力，此時驅動電機I滿負荷工作。飛行器飛到一定高度時，由地面遙控或自動控制信號命令，蓄電池和控制系統4開啟高壓閥10和噴頭9，機身3內部的液體由高壓容器6內部的高壓氣體推壓，從噴頭9中高速噴出，由于液體密度大，可產生較大的反推力來提供升力；同時，螺旋槳轉向裝置5工作，使螺旋槳橫梁2轉動90度，螺旋槳8隨之轉動，螺旋槳8的推力方向由垂直向下逐漸變為水平，提供飛行器前進所需的推力，此時驅動電機I低功率運行，只提供飛行器前進方向推力，通過2個驅動電機I對機身3兩側的螺旋槳8進行差速控制，實現飛行器前進軌跡控制，此時飛行器處于低能耗飛行狀態，同時完成噴施作業。隨著機身3內部液體不斷減少，逐步關閉噴頭9的數量，同時逐步恢復螺旋槳8的角度，噴頭9減小的反作用力由逐步恢復初始角度的螺旋槳8提供，在液體全部噴施完畢后，關閉所有的噴頭和高壓閥10，此時螺旋槳8已處于水平姿態，其推力垂直向下，完成降落。
[0024]實施例2
[0025]原理如實施例1，可在機身3兩側合適位置增加安裝固定翼，在飛行器水平飛行時產生輔助升力來彌補噴頭9反推力的不足。
[0026]實施例3
[0027]原理如實施例1，可將機身3下方的噴頭9分布在不同位置和角度，增加飛行器平衡，也可安裝若干噴頭9在機身3的后部，產生向前的推力，螺旋槳8不需轉動角度，只降低運行功耗，由噴頭9產生的水平推力完成行進軌跡控制。該方案簡化了控制設計，降低了原成本。
【權利要求】
1.一種大載荷農業噴施小型無人飛行器，其特征在于:包括機身和噴頭；機身的內部是高壓密封艙，機身的頂部順序連接有蓄電池和控制系統、螺旋槳轉向裝置和高壓容器，機身的下部安裝有一個或以上的噴頭；螺旋槳橫梁穿過螺旋槳轉向裝置，并與螺旋槳轉向裝置內部電機驅動的轉向裝置相連接，螺旋槳橫梁可沿軸向方向轉動O?90度；螺旋槳橫梁的兩端固定有2個驅動電機，驅動電機的轉子輸出軸上安裝有螺旋槳，在飛行器靜止、垂直起飛或降落時螺旋槳旋轉平面呈水平方向，在飛行器巡航時螺旋槳旋轉平面呈90度豎直姿態以提供水平推力；高壓容器與機身通過高壓閥聯通；起落架固定于機身外側下方；蓄電池和控制系統為驅動電機提供動力和控制信號，同時控制螺旋槳轉向裝置的轉動角度、高壓閥和噴頭的開閉。
2.根據權利要求1所述的大載荷農業噴施小型無人飛行器，其特征在于:機身的兩側安裝有固定翼。
3.根據權利要求1所述的大載荷農業噴施小型無人飛行器，其特征在于:機身的后部安裝有一個或以上的噴頭。
4.一種權利要求1?3任一項所述大載荷農業噴施小型無人飛行器的應用，其特征在于包括下述過程: (1)準備:機身的內部預先裝滿噴施的農藥或其他液體，高壓容器的內部預先充滿高壓氣體，作為噴施和反推動力； (2)起飛:飛行器起飛時依靠2個螺旋槳水平轉動，產生向下的推力，此時驅動電機滿負荷工作； (3)噴施:飛行器飛到一定高度時，由地面遙控或自動控制信號命令，蓄電池和控制系統開啟高壓閥和噴頭，機身內部的液體由高壓容器內部的高壓氣體推壓，從噴頭中高速噴出，由于液體密度大，可產生較大的反推力來提供升力；同時，螺旋槳轉向裝置工作，使螺旋槳橫梁轉動90度，螺旋槳隨之轉動，螺旋槳的推力方向由垂直向下逐漸變為水平，提供飛行器前進所需的推力，此時驅動電機低功率運行，通過2個驅動電機差速控制，實現飛行器前進軌跡控制，完成噴施作業； (4)降落:隨著機身內部液體減少，逐步關閉噴頭的數量，減小的反作用力由逐步恢復初始角度的螺旋槳提供，在液體全部噴施完畢后，關閉所有的噴頭和高壓閥，此時螺旋槳已處于水平姿態，其推力垂直向下，完成降落； (5)靜止:靜止時由起落架支撐飛行器于地面。
【文檔編號】B64C27/52GK103754367SQ201410025531
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】呂建秋, 閆國琦, 蔣艷萍, 周志艷, 李繼宇 申請人:華南農業大學