具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,均属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的实施例提供了一种植保无人机,该植保无人机包括用于进行喷洒作业的喷洒装置,如图1和图2所示,该喷洒装置包括雾化喷头1和静电发生器2,静电发生器2设置于邻近雾化喷头1的位置。其中,雾化喷头1用于将药液雾化喷出;静电发生器2用于使从雾化喷头1喷出的雾滴带同一种极性的电荷。
需要说明的是,上述植保无人机包括机体,机体是机身骨架,能够为植保无人机上所设置的各部件提供固定安装和机械连接的支撑,以上所述的雾化喷头1和静电发生器2均设置于机体上。
本实施例所提供的技术方案中,静电发生器与雾化喷头临近能够使雾化喷头喷出的雾滴带电荷,能够增强雾滴的吸附能力。通过在植保无人机中设置上述喷洒装置,喷洒装置的雾化喷头1所喷出的雾滴带同一种极性的电荷,从而实现了以下有益效果:
(1)由于雾滴带电,因此雾滴的粘附性增强,能够更稳定地粘附在植株叶片的表面,从而提高了雾滴在植株上的附着率。
(2)当雾滴与植株叶片正面撞击并反弹时,由于雾滴带电,因此雾滴能够更容易地粘附在叶片背面,从而提高了雾滴在植株叶片背面的附着率。
(3)根据同电性相斥原理,由于雾滴带同种极性的电荷,因此雾滴受到电荷力的作用,会分解成更细小的雾滴,更细小的雾滴在撞击植株叶片正面后更加容易发生反弹,从而会有更多的雾滴粘附在叶片背面,提高了雾滴在植株叶片背面的附着率。并且,雾滴变得细小使雾滴对植株的穿透力增强,细小的雾滴更容易穿透植株叶片之间的缝隙,到达植株下部被遮挡的一些叶片上,这也有利于提高雾滴的附着率。此外,雾滴变得细小使雾滴能够更均匀地粘附在植株叶片的各个区域,提高了植株受药的均匀性。
(4)大量的雾滴在带电后形成电荷雾云,根据电荷感应原理,电荷雾云与大地形成感应电场,电荷雾云中带电的雾滴受电场力的作用,沿电场线做加速运动,因此能够更快速地粘附于植株上,从而减少了雾滴在粘附植株之前的运动过程中受横风干扰而发生漂移的几率。
(5)感应电场的电场力还能够将大部分雾滴束缚在感应电场内,从而阻止雾滴逸散,减少雾滴漂移。
由上述各项有益效果能够得到,本实施例所提供的技术方案能够提高雾滴在植株上的附着率,减轻横风对雾滴的干扰,减少雾滴逸散和漂移,因此有效提高了药液的沉积量,并且本实施例所提供的技术方案还能够提高植株受药的均匀性,从而采用本实施例所提供的技术方案能够较大程度地提高植保无人机的喷洒效果。
本实施例中,对雾化喷头1的具体类型并不限定,可选的,雾化喷头1可以采用离心喷头,或者采用高压喷头。
参见图1,若雾化喷头1采用离心喷头,则雾化喷头1的结构大致可为:包括离心电机11和喷嘴12,离心电机11上具有一转轴M,喷嘴12与转轴M的一端相连,喷嘴12的侧面具有一圈喷液口。当雾化喷头1工作时,离心电机11的转轴M高速旋转,进而带动喷嘴12随转轴M转动,在此过程中液滴被拉伸成液膜或液丝,在加速后撞击空气从而雾化,并由喷嘴12侧面的喷液口喷出,形成雾滴。
对于雾化喷头1采用离心喷头的方案,为了给雾化喷头1所喷出的雾滴充电,并且使雾滴能够荷电均匀,与雾化喷头1邻近设置的静电发生器2优选的可为环形结构,静电发生器2可沿转轴M的周向环绕离心电机11,并且静电发生器2上设置有静电荷出风口,该静电荷出风口朝向喷嘴12所在的一侧。
当静电发生器2工作时,静电发生器2产生同一极性的静电荷,所产生的静电荷由静电荷出风口发射,形成静电荷气流3,静电荷气流3向下加速运动;与此同时,雾滴从喷嘴12侧面喷出,喷出的雾滴穿过静电发生器2产生的静电荷气流3,从而吸附静电荷气流3中的电荷成为带电雾滴4,并且由于静电荷气流3仅带同一极性的静电荷,因此带电雾滴4也仅带同一极性的静电荷。带电雾滴4受到同极性电荷之间所产生的排斥力,分解成更细小的雾滴。大量的带电雾滴4形成电荷雾云,进而电荷雾云与大地形成感应电场,带电雾滴4在电场力的作用下向下加速运动。
静电发生器2的结构当然并不仅限于环形结构,只要是能够使雾滴在喷出后荷电均匀的结构均能够适用于本实施例。例如:与雾化喷头1对应设置的静电发生器2的数目为多个,单个静电发生器2的形状可为块状,各静电发生器2沿转轴M的周向围绕离心电机11设置,并使各静电发生器2的静电荷出风口均朝向喷嘴12所在一侧。
当需要形成带正电荷的雾滴时,需要静电发生器2发射正电荷气流,则应向静电发生器2施加正电压;反之,当需要形成带负电荷的雾滴时,需要静电发生器2发射负电荷气流,则应向静电发生器2施加负电压。需要说明的是,将静电发生器2连接至供电电源的正极,即可实现向静电发生器2施加正电压的效果;同理,将静电发生器2连接至供电电源的负极,即可实现向静电发生器2施加负电压的效果。
参见图2,若雾化喷头1采用高压喷头,则雾化喷头1的结构大致可为:包括喷嘴13,喷嘴13与用于输送药液的管路14相连,喷嘴的下表面上设有多个喷液口。当雾化喷头1工作时,雾化喷头1通过内部高压使液滴高速冲击空气撕裂进而雾化,并从喷嘴13下表面上的喷液口喷出,形成雾滴。需要说明的是,雾化喷头1内部的高压优选为0.3MPa以上。
对于雾化喷头1采用高压喷头的方案而言,由于喷嘴13所喷出的雾滴为高速流体,如果采用静电发生器2产生静电荷气流3的方式对雾滴充电,可能不能使雾滴均匀地荷电,因此可采用与离心喷头不同的充电方式,这里优选感应式充电,即在雾化喷头1的雾滴喷出侧构造一高压电场。具体的,与雾化喷头1邻近设置的静电发生器2包括一导电感应环21,该导电感应环21设置于喷嘴13下方一定距离处,并且该导电感应环21所围绕的区域与喷嘴13相对。
若喷嘴13能够导电,则当向导电感应环21和喷嘴13分别施加不同的电压时,二者之间形成电场(优选为高压电场),在喷嘴13向下喷出雾滴所形成的高速流体穿过导电感应环21的过程中,在电场的作用下,雾滴带上同一种极性的电荷,形成带电雾滴4。带电雾滴4受到同极性电荷之间所产生的排斥力,分解成更细小的雾滴。大量的带电雾滴4形成电荷雾云,进而电荷雾云与大地形成感应电场,带电雾滴4在电场力的作用下向下加速运动。
若喷嘴13绝缘,则为了在喷嘴13下方形成电场,可在喷嘴13上设置环形的导电部件,并且要使导电部件处在能够与雾滴接触的位置,以保证在喷嘴13与导电感应环21之间形成电场后,喷出的雾滴能够带电。
再次参见图2,若要形成带负电荷的雾滴,需向导电感应环21施加正电压,并向导电的喷嘴(或者喷嘴上所设置的导电部件)施加负电压,从而喷嘴13与导电感应环21之间形成一电场,电场线方向由导电感应环21侧指向喷嘴13侧,从喷嘴13喷出的雾滴在该电场的作用下带负电荷。反之,若要形成带正电荷的雾滴,向导电感应环21施加负电压,并向导电的喷嘴(或者喷嘴上所设置的导电部件)施加正电压即可。需要说明的是,导电感应环21具体可与一供电电源的正极相连,导电的喷嘴(或者喷嘴上所设置的导电部件)与该供电电源的负极相连,即可实现向导电感应环21施加正电压,并向导电的喷嘴(或者喷嘴上所设置的导电部件)施加负电压的效果;同理,导电感应环21具体可与一供电电源的负极相连,导电的喷嘴(或者喷嘴上所设置的导电部件)与该供电电源的正极相连,即可实现向导电感应环21施加负电压,并向导电的喷嘴(或者喷嘴上所设置的导电部件)施加正电压的效果。
根据电荷守恒定律可以知道,通常物体是不显电性的或者是电中性的。植保无人机在使用本实施例所提供的包括雾化喷头1和静电发生器2的喷洒装置进行喷洒作业时,由于喷洒出去的雾滴带有同一种极性的电荷,因此植保无人机的机体会不断累积与雾滴所带电荷极性相反的电荷,例如:若喷洒出的雾滴带负电荷,则机体上会累积正电荷。植保无人机的机体上累积电荷可能会对植保无人机造成不利的影响,因此需要采取一定的措施将机体上累积的电荷释放或抵消。基于上述考虑,下面提供一种消除植保无人机机体上累积的电荷的措施。
所述雾化喷头1包括两种,分别是第一雾化喷头和第二雾化喷头,每个雾化喷头1均对应设置有静电发生器;所述第一雾化喷头所对应的静电发生器为第一静电发生器,所述第一静电发生器用于使从所述第一雾化喷头喷出的雾滴带正电荷;所述第二雾化喷头所对应的静电发生器为第二静电发生器,所述第二静电发生器用于使从所述第二雾化喷头喷出的雾滴带负电荷。将所述第一雾化喷头和第二雾化喷头根据消除植保无人机机体上累积的电荷的方式设置。
具体地,在一种实施例中,所述雾化喷头1的数量为奇数个且大于1,例如,所述雾化喷头1的数量为3个,可以包括1个第一雾化喷头和两个第二雾化喷头,第一雾化喷头可以设置在两个第二雾化喷头中间,两个第二雾化喷头可以相对第一雾化喷头对称;3个雾化喷头也可以呈等边三角形布置,即3个雾化喷头的位于等边三角形的顶点。所有第一雾化喷头喷出的雾滴所携带的正电荷之和等于所有第二雾化喷头喷出的雾滴所携带的负电荷之和,即将所有第一雾化喷头构造成喷出的雾滴所携带的正电荷之和等于所有第二雾化喷头喷出的雾滴所携带的负电荷之和,或者将所有第二雾化喷头构造成喷出的雾滴所携带的负电荷之和等于所有第一雾化喷头喷出的雾滴所携带的正电荷之和。这样子,由于第一雾化喷头喷出的带正电的雾滴使得机身累积的负电荷和由于第二雾化喷头喷出的带负电的雾滴使得机身累积的正电荷能够相互中和,以消除植保无人机机体上累积的电荷。
在另一种实施例中,参见图3,将植保无人机所包括的雾化喷头1的数量设置为偶数个,每个雾化喷头1均对应设置有静电发生器2,所述第一雾化喷头与所述第二雾化喷头的数量相等。当从第一雾化喷头喷出带正电荷的雾滴时,植保无人机的机体上会产生负电荷,当从第二雾化喷头喷出带负电荷的雾滴时,植保无人机的机体上会产生正电荷,通过开启相同数量的第一雾化喷头和第二雾化喷头,可使植保无人机的机体上产生相同数量的负电荷与正电荷,从而负电荷与正电荷完全抵消。
并且,由于第一雾化喷头所喷出带正电荷的雾滴形成正电荷雾云,第二雾化喷头所喷出带负电荷的雾滴形成负电荷雾云,根据异性电荷相吸原理,正电荷雾云与负电荷雾云是相互吸引和靠拢的,从而可有效减少雾滴弥散和漂移。
基于上述方案,若植保无人机包括两个雾化喷头1,则这两个雾化喷头1中的一个为第一雾化喷头,另一个为第二雾化喷头,优选的可将第一雾化喷头与第二雾化喷头相对于某一轴线对称设置,该轴线可为植保无人机的几何中轴线,植保无人机的几何中轴线可以是将植保无人机旋翼电机连线所围成图形的几何中轴线,也可以是植保无人机外壳向地面投影所得图形的几何中轴线。若植保无人机包括两个以上雾化喷头1,即包括四个及四个以上雾化喷头1,则可将各第一雾化喷头与各第二雾化喷头交替设置,优选为交替且均匀设置。进一步地,所述第一雾化喷头与所述第二雾化喷头还可以沿植保无人机的垂直中心线周向交替设置。所述植保无人机的垂直中心线可以是植保无人机旋翼电机所围成图形的垂直中心线,可以是植保无人机外壳向地面投影得到的图形的垂直中心线。在相邻的第一雾化喷头和第二雾化喷头同时开启时,这种设置方式一方面能够使机体上累积的负电荷和正电荷及时地、快速地相互抵消,有效保证植保无人机的电气系统的安全;另一方面,相邻的第一雾化喷头和第二雾化喷头所形成的正电荷雾云与负电荷雾云相邻,从而更进一步地增强了异种电荷雾云之间的吸引力,进一步减少了雾滴的弥散和漂移。
再次参见图3,下面以植保无人机包括两个第一雾化喷头和两个第二雾化喷头为例,对上述技术方案进行更具体的阐述。将两个第一雾化喷头分别编号为a、c,两个第二雾化喷头分别编号为b、d,沿所述垂直中心线的周向,两个第一雾化喷头和两个第二雾化喷头按照a、b、c、d的次序设置。当植保无人机朝图3中箭头所指方向飞行时,可开启第一雾化喷头c和第二雾化喷头d,第一雾化喷头c喷出带正电荷的雾滴,第二雾化喷头d喷出带负电荷的雾滴。在喷出带电荷的雾滴的过程中,植保无人机的机体上累积的负电荷和正电荷的量相等,从而相互抵消;并且,带正电荷的雾滴所形成的正电荷雾云与带负电荷的雾滴所形成的负电荷雾云相互靠拢和吸引,有效地减少了雾滴的逸散和漂移。
为了使植保无人机的机体上累积的负电荷和正电荷相互抵消,需要在两种电荷之间形成通路,具体可采用如下方式实现:如图4所示,在植保无人机上设置第一供电电源5A和第二供电电源5B,并在植保无人机上设置一电气接地端。将第一供电电源5A的正极与第一静电发生器2A相连,以利用第一供电电源5A向第一静电发生器2A提供电能,保证第一静电发生器2A使相应的第一雾化喷头喷出的雾滴带正电荷,并将第一供电电源5A的负极与植保无人机上的电气接地端相连,从而在第一雾化喷头所喷出的雾滴带走正电荷时,相应的负电荷由第一供电电源5A的负极流至电气接地端。将第二供电电源5B的负极与第二静电发生器2B相连,以利用第二供电电源5B向第二静电发生器2B提供电能,保证第二静电发生器2B使相应的第二雾化喷头喷出的雾滴带负电荷,并将第二供电电源5B的正极与植保无人机上的电气接地端相连,从而在第二雾化喷头所喷出的雾滴带走负电荷时,相应的正电荷由第二供电电源5B的正极流至电气接地端。由于第一供电电源5A的负极与第二供电电源5B的正极均连接至电气接地端,因此由第一供电电源5A的负极而来的负电荷与由第二供电电源5B的正极而来的正电荷在该电气接地端相互抵消。
需要说明的是,上面的技术方案中所述的第一供电电源5A和第二供电电源5B可为植保无人机上用于统一向雾化喷头1等部件提供电能的电源,相应的,第一供电电源5A的正极和负极、第二供电电源5B的正极和负极均可引出至植保无人机的驱动板上,以便于连接;第一供电电源5A和第二供电电源5B也可不同于植保无人机上用于统一向雾化喷头1等部件提供电能的电源,也就是说,第一供电电源5A和第二供电电源5B也可为独立设置于植保无人机的机体上的电源。
参见图5,其为本实用新型实施例中所提供的植保无人机的喷洒控制系统的基本结构图一。为了实现对静电发生器2的控制,可在植保无人机上设置喷洒控制系统,该喷洒控制系统包括雾滴充电控制装置6和雾滴充电驱动装置7,将雾滴充电控制装置6、雾滴充电驱动装置7和静电发生器2依次相连。当需要静电发生器2为雾化喷头1所喷出的雾滴充电时,雾滴充电控制装置6会生成一雾滴充电控制信号,然后将该雾滴充电控制信号发送给雾滴充电驱动装置7,雾滴充电驱动装置7会在该雾滴充电控制信号的控制下,向静电发生器2提供驱动电压,该驱动电压的范围可为0~20kV,以驱动静电发生器2工作,使与静电发生器2对应的雾化喷头1喷出的雾滴带同一种极性的电荷。
参见图6,其为本实用新型实施例中所提供的植保无人机的喷洒控制系统的基本结构之二。植保无人机上通常包括飞行控制器8和驱动板9,飞行控制器8与驱动板9相连,可由飞行控制器8与驱动板9共同组成喷洒控制系统。驱动板9还可以与雾化喷头1相连,相应的,飞行控制器8能够在需要雾化喷头1喷出雾滴时,生成一喷雾控制信号,然后将该喷雾控制信号发送给驱动板9;驱动板9能够在喷雾控制信号的控制下,向雾化喷头1提供驱动电压,以驱动雾化喷头1工作,使雾化喷头将植保无人机所携带的药液雾化喷出。当然,飞行控制器8和驱动板9还可具有控制和驱动植保无人机上的其它部件的功能。
基于上述方案,可将雾滴充电控制装置6集成于飞行控制器8中,雾滴充电驱动装置7集成于驱动板9中,从而提高植保无人机的电气系统的集成度。如图6所示,在将雾滴充电控制装置6集成于飞行控制器8中,雾滴充电驱动装置7集成于驱动板9中后,相当于给飞行控制器8增加了控制静电发生器2工作的功能,并给驱动板9增加了驱动静电发生器2工作的功能。利用飞行控制器8和驱动板9统一控制和驱动雾化喷头1和静电发生器2的工作过程为:在需要雾化喷头1喷出雾滴,并给喷出的雾滴充电时,飞行控制器8向驱动板9发送喷雾控制信号和雾滴充电控制信号,驱动板9在喷雾控制信号的控制下,驱动雾化喷头1工作,使雾化喷头将药液雾化喷出,与此同时,驱动板9在雾滴充电控制信号的控制下,驱动与雾化喷头1相应的静电发生器2工作,使静电发生器2向喷出的雾滴充入同一极性的电荷。
以上所述仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。