植保無人機新型防晃藥箱設計

孫玉龍 程曉珊

摘? 要：我國作為農(nóng)業(yè)大國擁有120萬km2基本農(nóng)田，每年需要大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，近幾年無人機發(fā)展火熱，已經(jīng)研制出用于植保的無人機，農(nóng)業(yè)精準化趨勢下，植保無人機憑借其超強適應能力、高效作業(yè)能力、節(jié)省勞動力、節(jié)約資源和保護環(huán)境等諸多優(yōu)點，在國內(nèi)農(nóng)業(yè)航空領域已有良好的發(fā)展，但植保無人機在搭載植保藥箱工作時，突然起飛停止或者轉(zhuǎn)彎的情況下，藥箱內(nèi)部藥液受慣性會發(fā)生重心偏移晃蕩現(xiàn)象，對無人機的飛行穩(wěn)定性有很大的影響，針對植保無人機易受藥液晃動造成不穩(wěn)定的問題，采用水平加垂直多重隔板的內(nèi)腔結(jié)構進行設計，極大增加了藥液在藥箱中晃蕩的阻力，而且極易清洗，確保無人機在飛行中的穩(wěn)定性。

關鍵詞：無人機;藥箱;液體晃動

中圖分類號：S229? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20181132068

引言

隨著中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術的發(fā)展，植保無人機的使用率也逐步提升，在推廣使用過程中植保無人機的安全性與穩(wěn)定性不足的問題逐漸凸顯，其中植保無人機藥箱內(nèi)液體的晃動是導致植保無人機穩(wěn)定性不足的主要原因。目前在植保無人機領域研究集中在噴藥系統(tǒng)設計[1]、噴藥后霧滴沉淀[2]、飛行穩(wěn)定性[3]及無線遙感技術[4]等方面，而植保無人機新型藥箱的防震蕩才剛剛引起人們注意。

通過參考航空航天領域?qū)σ后w晃動的研究，并將其修改到植保無人機領域：在植保無人機加速起飛、突然停止、轉(zhuǎn)向的情況下會引起液體中心偏移導致整個植保無人機重心發(fā)生偏移。在加速度的作用下，植保無人機藥箱內(nèi)的液體會對側(cè)壁產(chǎn)生沖擊力。以上因素直接影響到了整個植保無人機的整體安全性與穩(wěn)定性，因此設計一款能夠減緩藥液震蕩的植保無人機藥箱對提升植保無人機安全性與飛行穩(wěn)定性具有重要意義。

1? ? ?研究現(xiàn)狀

目前針對植保無人機防晃藥箱的研究還處在初步階段，在一種液體防晃運輸罐車的開發(fā)研究中，通過添加隔板和防波板能夠極大降低運輸罐車在行駛中突然啟動與剎車給罐體帶來的沖擊，通過封閉的隔板將液罐車罐體內(nèi)部分隔開，將其隔成2個相互獨立的單室，能夠降低液體晃動產(chǎn)生的各種影響;防波板是邊緣制成翻邊結(jié)構用來承受液體沖擊的，防波板下部垂直中心線方向制作出一個有利于液體流動的半圓形孔。此設計方式有效降低了罐車在運輸液體時產(chǎn)生的晃蕩問題，因運輸罐車在行駛過程中慣性方向主要在水平的前后方向，而植保無人機在飛行過程中的慣性方向前后左右都會出現(xiàn)，故此種液體防晃方式應用到植保無人機藥箱中不能起到全面的防晃作用。

在相關的專利研究中，通過安裝帶有可轉(zhuǎn)動十字型葉片的液體防晃貯箱，可以極大降低貯箱內(nèi)液體的晃動對貯箱產(chǎn)生的晃動力。但十字型葉片在鉸接使用的過程中會發(fā)生磨損問題，增加了維護的周期以及使用的壽命問題。針對現(xiàn)階段的研究情況，需要設計一種結(jié)構相對簡單，后期維護方便，且易清洗的植保無人機防晃藥箱。

2? ? ?防晃藥箱設計

針對現(xiàn)階段對液體防晃以及無人機的的研究，整合研究的優(yōu)缺點，對植保無人機藥箱進行了設計與優(yōu)化，箱體的內(nèi)部為存儲藥液的空腔，箱體的上部設置有注藥口，箱體的下端設置有倒錐形出藥口，箱體內(nèi)部設置有多層水平隔板，每個水平隔板上均勻開設有用于降低藥液垂直方向運動的阻尼小孔，水平隔板的一端交錯開設便于上部的藥液快速進入下部的進液口，水平隔板下表面的進液口兩側(cè)分別固定有大十字格柵和小十字格柵，相鄰兩水平隔板按照進液口錯開的形式布置，箱體的一端設置有水平隔板插。

通過在箱體中設置多層水平隔板，使箱體中的藥液在不同液位下，由于水平隔板的存在降低藥液垂直方向上的晃動，由于水平隔板上阻尼小孔的存在，有效釋放掉濺起藥液上移的動能，在植保無人機上下運動時，實現(xiàn)了藥液在箱體中不發(fā)生或基本不發(fā)生較大的垂直方向上的移動。通過在水平隔板的下方設置大小十字格柵，降低了無人機在水平運動時藥液的橫向移動帶來的重心偏移，相鄰隔板采用進液口交錯設置，也有利于分解藥液晃動所產(chǎn)生的動能。

3? ? ?總結(jié)

本發(fā)明的植保無人機藥箱，結(jié)構簡單合理，通過水平隔板、十字格柵的阻擋作用以及阻尼小孔的吸能作用，可有效降低藥液在垂直方向和水平面內(nèi)的運動，確保了植保無人機的穩(wěn)定飛行，便于進行高效噴灑藥液。

參考文獻

[1]張東彥，蘭玉彬，陳立平，等.中國農(nóng)業(yè)航空施藥技術研究進展與展望[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2014，45（10）：53-59.

[2]王瀟楠，何雄奎，王昌陵，等.油動單旋翼植保無人機霧滴飄移分布特性[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2017，33（1）：117-123.

[3]張昆，張鐵民，廖貽泳，等.基于Labview的遙控無人機操控測試系統(tǒng)（英文）[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2015，31（S2）：11-16.

[4] 劉建剛，趙春江，楊貴軍，等.無人機遙感解析田間作物表型信息研究進展[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2016，32（24）：98-106.