Беспилотный летающий опрыскиватель

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к конструкциям устройств для внесения жидких средств защиты растений беспилотными летательными аппаратами вертикального взлета и посадки.
Известен беспилотный летающий опрыскиватель, включающий беспилотный летающий аппарат (БПЛА) вертикального взлета и посадки, а также опрыскивающее оборудование, содержащее резервуар для жидкости, насосный агрегат, штангу с форсунками, трубопроводы, соединяющие насосный агрегат со штангой и форсунками (www.agro-fly.com).
Недостатками известного беспилотного летающего опрыскивателя являются сложность конструкции, ее значительный вес и материалоемкость.
Указанные недостатки обусловлены, тем, что известный опрыскиватель включает штангу с форсунками и насосный агрегат, причем форсунки соединены с резервуаром для жидкости трубопроводами. Наличие штанги, насосного агрегата и трубопроводов, усложняет конструкцию известного беспилотного летающего опрыскивателя, а также увеличивает его вес и материалоемкость.
Увеличение веса известного беспилотного летающего опрыскивателя снижает грузоподъемность БПЛА, что приводит к необходимости уменьшать количество рабочего раствора, заливаемой в резервуар для жидкости, что, как следствие, снижает время полета в процессе выполнения технологического процесса обработки растений при прочих равных условиях. Следовательно, увеличение веса беспилотного летающего опрыскивателя, уменьшает потенциально возможную грузоподъемность, что как следствие ограничивает производительность беспилотного летающего опрыскивателя.
Кроме этого известный беспилотный летающий опрыскиватель имеет одинаковое лобовое сопротивление при заполненном резервуаре для жидкости и в случае, когда в этом резервуаре нет рабочего раствора. Поэтому у известного беспилотного летающего опрыскивателя значительное лобовое сопротивление при полете с резервуаром, не заполненным рабочим раствором.
Известен беспилотный летающий опрыскиватель, включающий беспилотный летающий аппарат (БПЛА) вертикального взлета и посадки, имеющий сегментированные плечи с шарнирами, которые складываются для уменьшения габаритных размеров, и полезную нагрузку в виде резервуара с жидкостью, насосного агрегата, форсунок, трубопроводов, соединяющих насосный агрегат с форсунками для распыления жидкости из резервуара (Международная заявка №РСТ/CN2015/080528, 01.06.2015 г.; патент на изобретение US 2017043870 А1, 16.02.2017).
Недостатками известного беспилотного летающего опрыскивателя являются сложность конструкции, ее значительный вес и материалоемкость.
Указанные недостатки обусловлены следующим. Известный опрыскиватель включает насосный агрегат и трубопроводы, соединяющие резервуар с жидкостью с форсунками. Наличие в конструкции насосного агрегата и трубопроводов увеличивает вес, материалоемкость и усложняет конструкцию известного беспилотного летающего опрыскивателя.
Увеличение веса известного беспилотного летающего опрыскивателя снижает грузоподъемность БПЛА, что приводит к необходимости уменьшать количество жидкости, заливаемой в резервуар, и как следствие снижает время полета в процессе выполнения технологического процесса обработки растений при прочих равных условиях. Таким образом, увеличение веса беспилотного летающего опрыскивателя, уменьшает его потенциально возможную грузоподъемность, а значит, ограничивает производительность беспилотного летающего опрыскивателя.
Известный беспилотный летающий опрыскиватель имеет одинаковое лобовое сопротивление при заполненном резервуаре для жидкости и, в случае, когда в этом резервуаре нет рабочего раствора. Поэтому у известного беспилотного летающего опрыскивателя значительное лобовое сопротивление во время полета с резервуаром, не заполненным рабочим раствором.
Наиболее близким по достигаемому эффекту к заявленному беспилотному летающему опрыскивателю является беспилотный летающий опрыскиватель, включающий беспилотный летающий аппарат (БПЛА) вертикального взлета и посадки, содержащий моторы и несущие винты и раму, выполненную с возможностью образования силового каркаса, по периметру которой закреплены балки трубчатого профиля, на консольных участках которых распложены моторы и несущие винты, а также опрыскивающее оборудование, содержащее резервуар для жидкости, насосный агрегат, гидравлический клапан, электромагнитный клапан, форсунки с соплами, трубопроводы содержащий резервуар для жидкости, электромагнитный клапан, насосный агрегат, трубопроводы, соединяющие последовательно резервуар для жидкости, электромагнитный клапан, насосный агрегат с гидравлическим клапаном (Патент на изобретение CN №108725797, А01М 7/00; В64С 27/08; B64D 1/18, 02.11.2018 - прототип).
Недостатками известного беспилотного летающего опрыскивателя, принятого за прототип, являются сложность конструкции, ее значительный вес и материалоемкость.
Указанные недостатки обусловлены следующим. Известный опрыскиватель включает насосный агрегат и трубопроводы, соединяющие резервуар с жидкостью с форсунками. Наличие в конструкции насосного агрегата, включающего насос и электропривод, и трубопроводов увеличивает вес, материалоемкость и усложняет конструкцию известного беспилотного летающего опрыскивателя. Кроме этого насос включает сложные в изготовлении узлы и детали.
Наличие электропривода насоса увеличивает расход электроэнергии электробатарей беспилотного летающего опрыскивателя.
Увеличение веса известного беспилотного летающего опрыскивателя снижает грузоподъемность БПЛА, что приводит к необходимости уменьшать количество жидкости, заливаемой в резервуар, и как следствие снижает время полета в процессе выполнения технологического процесса обработки растений при прочих равных условиях. Таким образом, увеличение веса беспилотного летающего опрыскивателя, уменьшает его потенциально возможную грузоподъемность, а значит, ограничивает производительность беспилотного летающего опрыскивателя.
Известный беспилотный летающий опрыскиватель имеет одинаковое лобовое сопротивление при заполненном резервуаре для жидкости и, в случае, когда в этом резервуаре нет рабочего раствора. Поэтому у известного беспилотного летающего опрыскивателя значительное лобовое сопротивление во время полета с резервуаром, не заполненным рабочим раствором.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции беспилотного летающего опрыскивателя и увеличение времени полета беспилотного летающего опрыскивателя при прочих равных условиях.
Технический результат достигается тем, что в беспилотном летающем опрыскивателе вертикального взлета и посадки, содержащем моторы, несущие винты, раму, опрыскивающее оборудование, состоящее из резервуара для жидкости, расположенного в верхней части рамы, электромагнитного клапана, форсунок, по периметру рамы закреплены лучи трубчатого профиля, на консольных участках которых распложены моторы и несущие винты, согласно полезной модели, рама имеет две пластины, между которыми расположены стойки, выполненные в виде телескопических труб, внутри которых расположены пружины, а резервуар для жидкости  выполнен из  эластичного  материала и  размещен  между  пластинами,
при этом лучи трубчатого профиля с одной стороны соединены с резервуаром для жидкости, а с другой стороны - с форсунками.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведен схематично беспилотный летающий опрыскиватель, в аксонометрии; на фиг. 2 схематично показан фрагмент стойки беспилотного летающего опрыскивателя; на фиг. 3 приведен схематично беспилотный летающий опрыскиватель при незаполненном рабочим раствором резервуаре для жидкости, вид спереди; на фиг.4 – то же, когда резервуар для жидкости заполнен, вид спереди.
На графических материалах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания сущности технического решения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.
Беспилотный летающий опрыскиватель включает беспилотный летающий аппарат 1 вертикального взлета и посадки, содержащий моторы 2, несущие винты 3, раму 4, опрыскивающее оборудование 5 (фиг. 1). Опрыскивающее оборудование 5 содержит резервуар 6 для жидкости, имеющий горловину 7 с расположенным в ней обратным клапаном 8, и форсунки 9. Для предотвращения повторного опрыскивания уже обработанной поверхности растений, форсунки 9 расположены не под всеми несущими винтами 3, образуют ряд в виде дугу (фиг. 1). Резервуар 6 для жидкости расположен в верхней части рамы 4. По периметру рамы 4 закреплены лучи 10 трубчатого профиля, на консольных участках которых распложены моторы 2 и несущие винты 3. Рама 4 имеет пластины 11 и 12, между которыми расположены стойки 13. Стойки 13 выполнены в виде телескопических труб, состоящих из входящих одна в одну секций 14. Каждая секция 14 имеет перегородку 15 и внутри нее расположена пружина 16 (фиг. 2). Пружина 16 закреплена к перегородкам 15 двух смежных секций 14. Смежные секции 14 соединены стопорным элементом 17, выполненным со скосом, и закрепленным на плоской пружине 18, обеспечивающей блокирующее положение стопорного элемента 17 в отверстии 19 (фиг. 2). Секции 14 стоек 13 снизу входят в стаканы 20, в которых также закреплены пружины 16.
Резервуар 6 для жидкости выполнен из эластичного материала и размещен между пластинами 11 и 12 (фиг. 3 и фиг. 4). Лучи 10 трубчатого профиля с одной стороны соединены с резервуаром 6 для жидкости через электромагнитный клапан 21, а с другой стороны с форсунками 9, расположенными под несущими винтами 3. На раме закреплен блок управления 22, управляющий работой электромагнитного клапана 21 и опоры 23. Пластина 12 имеет ручку 24.
Беспилотный летающий опрыскиватель работает следующим образом. Предварительно резервуар 6 для жидкости заполняют рабочим раствором (фиг. 1). Для этого рабочий раствор подают в резервуар 6 для жидкости под давлением через горловину 7 и клапан 8. Поскольку резервуар 6 для жидкости выполнен из эластичного материала, то заполняясь рабочим раствором и увеличиваясь в объеме, он давит на пластины 11 и 12, раздвигая их относительно друг друга. При этом происходит растяжение пружин 16, размещенных в секциях 14 стоек 13. После заполнения рабочим раствором резервуара 6 для жидкости обратный клапан 8 предотвращает вытекание рабочего раствора через горловину 7, а каждая секция 14 оказывается выдвинутой из смежной с ней секции 14 и зафиксированной относительно ее стопорным элементом 17, находящимся в отверстии 19 (фиг. 2). При этом пружины 16 секций 14 находятся в растянутом состоянии, а стойки 13 при полном заполнении рабочим раствором резервуара 6 для жидкости имеют наибольшую длину.
Беспилотный летающий опрыскиватель с резервуаром 6, наполненным рабочим раствором, начинает перемещаться по заданной траектории над обрабатываемым полем. При этом из блока управления 22 поступает команда в электромагнитный клапан 21, он открывается и рабочий раствор под действием предварительного давления, созданного пружиной 16, размещенной в стакане 20 каждой стойки 13, поступает внутри лучей 10 к форсункам 9 (фиг. 4), а затем наносится на поверхность поля или в хлебостой. В процессе вытекания рабочего раствора из резервуара 6 пружины 16 стаканов 20 стоек 13 сжимаются, и при этом перемещают смежные расположенные сверху секции 14, которые входят внутрь стаканов 20 (фиг. 2). При этом торцовые поверхности стаканов 20, давят на стопорные элементы 17 и они за счет плоских пружин 18 перемещаются в отверстиях 19. При этом стопорные элементы 17, за счет воздействия пружины 16 секции 14, давят на стенки отверстий 19 секции 14, и продолжают за счет пружин 18 перемещаться до полного выхода из отверстий 19. После этого начинается сжатие следующей пружины 16 и процесс повторяется. Это позволяет обеспечивать силу сжатия пластиной 11 и пластиной 12 резервуара 6 и, как следствие, одинаковое давление на рабочий раствор, как при заполненном резервуаре 6, так и в последующем по мере уменьшения раствора в резервуаре 6 до полного его опорожнения.
После расхода рабочего раствора пластина 11 и пластина 12 с помощью пружин 16 сжимают полый резервуар 6 для жидкости (фиг. 3), а беспилотный летающий опрыскиватель возвращается к месту очередной заправки, имея уменьшенную площадью своего поперечного сечения, а значит уменьшенное лобовое сопротивление. Уменьшенное лобовое сопротивление беспилотного летающего опрыскивателя экономит расход электроэнергии электробатарей. Кроме того, работа пружин 16, вместо электропривода, присутствующего у аналога и прототипа, также экономит электроэнергию электробатарей, что увеличивает время полета беспилотного летающего опрыскивателя. Снижение веса опрыскивающего оборудования также увеличивает время полета беспилотного летающего опрыскивателя при прочих равных условиях.
В сжатом положении полого резервуара 6 для жидкости беспилотный летающий опрыскиватель имеет уменьшенный габаритный размер по высоте, облегчает его транспортировку к месту работы и хранение.
Применение полезной модели позволит: упростить конструкцию беспилотного летающего опрыскивателя, увеличить время полета беспилотного летающего опрыскивателя при прочих равных условиях.