一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置的制作方法

1.本实用新型涉及无人机装备技术领域，具体地说是一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置。


背景技术：

2.一般的，原有的有机污染气体采样，受现场环境和采样人员安全因素的限制，如较大区域的厂界监测、化工园区监测、突发环境事件应急监测、以及立体分层监测等，难以完成现场采样工作，而借助无人机平台可实现有机污染物远程无人采样，可有效保障复杂、危险区域采样面临的人身安全，可实现立体分层采样，更快捷、更安全，也拓展了有机污染气体采样的方法、方式，为环境质量监测管理提供了新型、有效的技术支撑。
3.苏玛罐是空气监测方面用于采集存储voc气体（挥发性有机化合物）的一种空气采样罐。现有技术上的苏玛罐的罐身大多呈球状或柱状，其表面光滑，不易固定在无人机上，并且苏玛罐顶的配置架体也是为保护罐体上的管路、阀门以及遥控装置而设计的，其配置架体的稳固性不能保证，配置架体通常设置在苏玛罐的顶端，如果通过配置架体来与无人机挂载则无法做到苏玛罐的重心和无人机的重心匹配，导致无人机重心失衡，无法完成起飞动作，甚至无法保证无人机在空中飞机姿态的控制。无人机的机体以及起落架的样式也各有不同，传统技术上通常也没有与无人机相匹配的挂载装置，这给无人机空气采样工作带来一定程度上的不便。


技术实现要素：

4.本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置。
5.本实用新型的技术方案是按以下方式实现的，本实用新型的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其结构包括无人机及其起落架，
6.在起落架的纵向支臂之间至少架设有一个平衡杆，平衡杆水平设置，平衡杆的长度大于起落架任意两个纵向支臂之间的最大跨度，平衡杆的两端分别配置有固定件；每一固定件分别固定连接纵向支臂和平衡杆；
7.固定件采用平衡杆抱箍和纵向支臂抱箍二者通过万向铰座铰接构成；
8.固定件的平衡杆抱箍紧固在平衡杆上；
9.固定件的纵向支臂抱箍紧固在纵向支臂上；
10.平衡杆与固定件在起落架的纵向支臂上共同构成挂载桥架；
11.在平衡杆的杆身上固定设置有承载件，
12.承载件的底部固定连接有苏玛罐环抱链，苏玛罐环抱链环抱固定苏玛罐罐身。
13.万向铰座采用铰接转盘和销轴铰座组合构成，铰接转盘采用360度平面旋转铰接转盘，销轴铰座采用180度翻转销轴铰座，铰接转盘和销轴铰座的组合构成具有万向铰接关节的万向铰座。
14.销轴铰座的翻转行程面垂直于铰接转盘的旋转平面。
15.承载件采用套筒平板和固定平板通过板间螺栓紧固叠合构成，
16.套筒平板设置为套筒部和平板部固定连接为一整体的套筒平板，其套筒部固定穿接在平衡杆的杆身上，平板部和处在其下方的固定平板通过板间螺栓固定连接，固定平板底面固定连接苏玛罐环抱链的顶端链节。
17.套筒平板的套筒部和平板部之间固定连接有与二者一体连接的竖直走向的延长部，延长部的其中两个竖向表面上分别固定有横向水平气泡仪和纵向水平气泡仪，横向水平气泡仪和纵向水平气泡仪在同一水平基准面上互相垂直。
18.平衡杆的杆身设置为螺纹杆身，平衡杆上螺纹旋设有两个螺母，套筒平板的套筒部约束在平衡杆杆身两个螺母之间的杆身段。
19.在起落架的纵向支臂之间架设有两个平衡杆，两个平衡杆呈互相平行布置或中心点交叉布置，两个平衡杆与固定件共同构成挂载桥架。
20.起落架的各个纵向支臂向下延伸，其延伸端的高度低于苏玛罐的挂载状态的最低端，在各个纵向支臂的内围控件构成苏玛罐防护囚笼空间。
21.本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：
22.本实用新型的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，结构简捷、轻便、坚固，挂载快捷、适应性强。
23.本实用新型充分考虑无人机和苏玛罐结构，以及各自的特性和共性，以保证安全和满足采样规范性为目标。
24.本实用新型设计挂载苏玛罐采样，实现多种条件下的空气样品采集，减少采样专用、辅助设备配置，实现高效、多环境条件的样品采集。
25.该装置在设计上首先从吊挂载荷对无人机飞行的安全性出发，在考虑吊挂载荷的重量前提下，重点解决无人机吊挂载荷的平衡性、提升载重能力、吊挂载荷和起降安全以及现场连续作业等方面出发，同时在吊挂不同载荷方面做了考虑，以适应无人机平台、载荷调整的需要。
26.无人机平台具有操控精准、适于立体区域应用、具有多种吊载方式和一定负载能力，在环境监测领域具有多种可拓展用途。环境监测中，有关有机污染物的采样，也有多种形式，但受限于现场条件的影响，对监测采样人员安全、采样结果等难于保障和实现，借助无人机平台可实现和解决部分问题，拓展和提高了环境监测采样的方法、方式，具有一定的应用和推广意义。
27.本实用新型实现无人机平台与苏玛罐采样器的固定和吊装，使环境监测中有机污染物采样方式得到补充、完善，大区域、复杂危险场所、立体、高效、精确定位采样得以实现，在城市垃圾填埋场、化工园区、应急监测等方面得到应用，效果良好。同时也拓展了无人机应用领域和范围，提高使用效率。目前，该装置可满足不大于3.2l苏玛罐采样器及辅助装备的吊装、采样工作（有效载荷不大于3千克），工作半径不小于3千米，时长不小于30分钟，高度不小于1000米。
28.本实用新型的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。
附图说明
29.附图1是本实用新型的结构示意图；
30.附图2是本实用新型的拓展设计的挂载结构示意图；
31.附图3是本实用新型的进一步拓展设计的挂载结构示意图。
32.附图中的标记分别表示：
33.1、无人机，2、起落架，3、纵向支臂，
34.4、平衡杆，5、固定件，
35.6、平衡杆抱箍，7、纵向支臂抱箍，8、万向铰座，
36.9、挂载桥架，
37.10、承载件，11、苏玛罐环抱链，12、苏玛罐，
38.13、铰接转盘，14、销轴铰座，
39.15、套筒平板，16、固定平板，17、板间螺栓，
40.18、套筒部，19、平板部，
41.20、延长部，21、横向水平气泡仪，22、纵向水平气泡仪，
42.23、螺纹杆身，24、螺母，
43.25、苏玛罐防护囚笼空间。
具体实施方式
44.下面结合附图对本实用新型的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置作以下详细说明。
45.如附图所示，本实用新型的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其结构包括无人机1及其起落架2，
46.在起落架2的纵向支臂3之间至少架设有一个平衡杆4，平衡杆4水平设置，平衡杆4的长度大于起落架任意两个纵向支臂之间的最大跨度，平衡杆4的两端分别配置有固定件5；每一固定件5分别固定连接纵向支臂3和平衡杆4；
47.固定件5采用平衡杆抱箍6和纵向支臂抱箍7二者通过万向铰座8铰接构成；
48.固定件5的平衡杆抱箍6紧固在平衡杆4上；
49.固定件5的纵向支臂抱箍7紧固在纵向支臂3上；
50.平衡杆4与固定件5在起落架的纵向支臂3上共同构成挂载桥架9；
51.在平衡杆4的杆身上固定设置有承载件10，
52.承载件10的底部固定连接有苏玛罐环抱链11，苏玛罐环抱链11环抱紧固苏玛罐12罐身。
53.万向铰座8采用铰接转盘13和销轴铰座14组合构成，铰接转盘13采用360度平面旋转铰接转盘，销轴铰座14采用180度翻转销轴铰座，铰接转盘13和销轴铰座14的组合构成具有万向铰接关节的万向铰座8。
54.销轴铰座14的翻转行程面垂直于铰接转盘13的旋转平面。
55.万向铰座8的设计主要是为了匹配水平的平衡杆和所匹配的无人机的起落架之间的配合，起落架的纵向支臂有支臂或曲臂，也存在其他形状的支臂，万向铰座的设计可以良好的兼容与不同机型起落架的匹配。
56.承载件10采用套筒平板15和固定平板16通过板间螺栓17紧固叠合构成，
57.套筒平板15设置为套筒部18和平板部19固定连接为一整体的套筒平板，其套筒部18固定穿接在平衡杆的杆身上，平板部19和处在其下方的固定平板通过板间螺栓17固定连接，固定平板16底面固定连接苏玛罐环抱链11的顶端链节。
58.进一步拓展设计：套筒平板15的套筒部和平板部之间固定连接有与二者一体连接的竖直走向的延长部20，延长部20的其中两个竖向表面上分别固定有横向水平气泡仪21和纵向水平气泡仪22，横向水平气泡仪和纵向水平气泡仪在同一水平基准面上互相垂直。
59.横、纵向水平气泡仪的设计可以使苏玛罐在挂载时调整苏玛罐和承载件之间的位置关系，使苏玛罐和承载件二者的配合保证重心的调整，稳固挂载连接。
60.进一步拓展设计：平衡杆的杆身设置为螺纹杆身23，平衡杆上螺纹旋设有两个螺母24，套筒平板的套筒部18约束在平衡杆杆身两个螺母之间的杆身段。
61.两个螺母之间的承载件10的设计，可以使承载件10在平衡杆上的位置进行人为调整，有利于寻找苏玛罐挂载时，苏玛罐和无人机之间的重心配置，有助于快速调整，配合水平气泡仪也容易寻找倾斜程度，方便调节苏玛罐的挂载重心和无人机重心配合，保证稳定飞行，安全作业。
62.在起落架2的纵向支臂3之间架设有两个平衡杆，两个平衡杆呈互相平行布置或中心点交叉布置，两个平衡杆与固定件共同构成挂载桥架。
63.起落架的各个纵向支臂3向下延伸，其延伸端的高度低于苏玛罐的挂载状态的最低端，在各个纵向支臂的内围控件构成苏玛罐防护囚笼空间25。苏玛罐防护囚笼空间25也能为苏玛罐起到一定的防护保护作用，防止外物撞击。
64.本实用新型的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，采用轻质铝合金环箍状夹具作为苏玛罐环抱链实现对苏玛罐采样器的固定，夹具通过连接装置与碳纤维材质的圆管型平衡吊装杆连接固定，吊装杆通过轻质铝合金快捷固定连接件与无人机起落架连接，实现对苏玛罐采样器的固定和吊装。
65.该装置在设计上首先从吊挂载荷对无人机飞行的安全性出发，在考虑吊挂载荷的重量前提下，重点解决无人机吊挂载荷的平衡性、提升载重能力、吊挂载荷和起降安全以及现场连续作业等方面出发，同时在吊挂不同载荷方面做了考虑，以适应无人机平台、载荷调整的需要。
66.本实用新型，苏玛罐抽真空，通过无人机地面控制终端控制无人机飞至采样区上空悬停。通过无人机地面控制终端发送打开苏玛罐阀门指令到采样控制器，采样控制器控制采样电机、涡杆带动涡轮旋转，使苏玛罐阀门打开，依靠罐内负压将环境空气吸入苏玛罐内。阀门打开时，采样人员通过摄像头观测压力表数值变化，当压力表数值下降到所定值时，发送关闭阀门指令，采样电机轴带动涡轮、涡杆反转，关闭阀门。待压力表数值无变化后，发送终止指令，采样电机关闭，完成对环境空气的采集，苏玛罐由无人机带回地面，送至实验室分析。本实用新型可解决采样点位局限性，完成随机点位环境空气样品分析的问题；适于人难以到达的，突发应急现场的污染源废气样品采集和储存。
67.苏玛罐可采用硅烷化不锈钢苏玛罐。功能：采集环境空气样，用于分析低浓度挥发性有机化合物。采样前罐清洗干净并抽真空，采样时打开阀门，气体样品因罐内真空流入采样罐，关上阀门，待测。

技术特征：
1.一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其特征在于包括无人机及其起落架，在起落架的纵向支臂之间至少架设有一个平衡杆，平衡杆水平设置，平衡杆的长度大于起落架任意两个纵向支臂之间的最大跨度，平衡杆的两端分别配置有固定件；每一固定件分别固定连接纵向支臂和平衡杆；固定件采用平衡杆抱箍和纵向支臂抱箍二者通过万向铰座铰接构成；固定件的平衡杆抱箍紧固在平衡杆上；固定件的纵向支臂抱箍紧固在纵向支臂上；平衡杆与固定件在起落架的纵向支臂上共同构成挂载桥架；在平衡杆的杆身上固定设置有承载件，承载件的底部固定连接有苏玛罐环抱链，苏玛罐环抱链环抱固定苏玛罐罐身。2.根据权利要求1所述的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其特征在于：万向铰座采用铰接转盘和销轴铰座组合构成，铰接转盘采用360度平面旋转铰接转盘，销轴铰座采用180度翻转销轴铰座，铰接转盘和销轴铰座的组合构成具有万向铰接关节的万向铰座。3.根据权利要求2所述的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其特征在于：销轴铰座的翻转行程面垂直于铰接转盘的旋转平面。4.根据权利要求1所述的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其特征在于：承载件采用套筒平板和固定平板通过板间螺栓紧固叠合构成，套筒平板设置为套筒部和平板部固定连接为一整体的套筒平板，其套筒部固定穿接在平衡杆的杆身上，平板部和处在其下方的固定平板通过板间螺栓固定连接，固定平板底面固定连接苏玛罐环抱链的顶端链节。5.根据权利要求4所述的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其特征在于：套筒平板的套筒部和平板部之间固定连接有与二者一体连接的竖直走向的延长部，延长部的其中两个竖向表面上分别固定有横向水平气泡仪和纵向水平气泡仪，横向水平气泡仪和纵向水平气泡仪在同一水平基准面上互相垂直。6.根据权利要求5所述的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其特征在于：平衡杆的杆身设置为螺纹杆身，平衡杆上螺纹旋设有两个螺母，套筒平板的套筒部约束在平衡杆杆身两个螺母之间的杆身段。7.根据权利要求1所述的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其特征在于：在起落架的纵向支臂之间架设有两个平衡杆，两个平衡杆呈互相平行布置或中心点交叉布置，两个平衡杆与固定件共同构成挂载桥架。8.根据权利要求1所述的一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，其特征在于：起落架的各个纵向支臂向下延伸，其延伸端的高度低于苏玛罐的挂载状态的最低端，在各个纵向支臂的内围控件构成苏玛罐防护囚笼空间。

技术总结
本实用新型提供一种无人机专用苏玛罐采样器固定装置，属于无人机装备技术领域，其结构包括无人机及其起落架，在起落架的纵向支臂之间至少架设有一个平衡杆，平衡杆的两端分别配置有固定件；每一固定件分别固定连接纵向支臂和平衡杆；固定件的平衡杆抱箍紧固在平衡杆上；固定件的纵向支臂抱箍紧固在纵向支臂上；平衡杆与固定件在起落架的纵向支臂上共同构成挂载桥架；在平衡杆的杆身上固定设置有承载件，承载件的底部固定连接有苏玛罐环抱链，苏玛罐环抱链环抱固定苏玛罐罐身。本实用新型结构使用简捷、轻便、坚固，挂载快捷、适应性强。充分考虑无人机和苏玛罐结构，以及各自的特性和共性，以保证安全和满足采样规范性为目标。以保证安全和满足采样规范性为目标。以保证安全和满足采样规范性为目标。


技术研发人员：刘莉莹 韦伟 魏子勇
受保护的技术使用者：刘莉莹
技术研发日：2022.07.28
技术公布日：2023/7/14