本实用新型涉及农业植保领域，尤其涉及一种大载荷单旋翼无人机药液喷施装置。
背景技术：
近两年，植保无人机行业快速发展，但大多集中在设备研发的基础阶段，多数无人机存在单次药液携带量少、飞防作业面积小的特点。为提高飞防效率，往往采用增加喷头数量，延长喷杆长度的方式扩大喷幅。另外，对于无人机药液喷施技术的科学应用研究很少，药液大多采用传统的喷施药液，市场上很难找到飞防专用药液产品。
农产品农药残留问题越来越受到人们的关注，静电喷雾是减少农药使用量、提高喷雾药效是降低农药残留的途径之一。在无人机平台上，选用扇形喷嘴喷雾，更容易实现在沿喷杆方向上液滴的均匀沉积。由于液雾是扇形的，传统的液雾荷电装置如环状电极、针环组合电极就不再适用，需要设计新的电极形式。二氧化钛具有光催化活性，可以分解多种农药，但是其需要紫外线的照射，在可见光下的光催化作用较低。
因此，需要构建大载荷植保无人机平台，研发形成一种药液喷施量少、农药残留低的植物病虫害无人机防治方法和药剂。
技术实现要素：
针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种大载荷单旋翼无人机药液喷施装置及方法，实现扇形液雾的高效荷电，增加药液铺展面积，提高药液喷施效果，强化光催化效应，降低农药残留。
本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种大载荷单旋翼无人机药液喷施方法，将镀在二氧化硅微球上的氮掺杂改性二氧化钛粉末与药液混合均匀后获得改性药液，采用大载荷无人机喷药装置喷施所述改性药液，所述氮掺杂改性二氧化钛由纳米级锐钛矿型二氧化钛在氯化铵溶液中浸渍加热后获得。
优选地，所述纳米级锐钛矿型二氧化钛浸渍在氯化铵溶液中，经剧烈搅拌2小时后，热处理在250℃马弗炉中进行，温度上升速度为3摄氏度每分钟，总时长4小时，获得氮掺杂改性二氧化钛。
应用于上述喷施方法的一种大载荷单旋翼无人机药液喷施装置，包括主旋翼、无人机机身、隔膜泵、药箱、喷杆和多个集成喷嘴，所述主旋翼安装于无人机机身的上方，所述隔膜泵、药箱和喷杆安装于无人机机身的下方，所述集成喷嘴安装于喷杆上，所述隔膜泵将药箱内的改性药液送至软管内，软管将药液送至各个集成喷嘴内；
优选地，所述集成喷嘴包括扇形喷嘴、基座和一对针板芒刺电极，所述基座由聚四氟乙烯制成，基座内设有长方体状的空腔，所述针板芒刺电极的顶端与基座的顶端连接，一对所述针板芒刺电极沿空腔的轴向与空腔的壁面紧密贴合，且分别位于空腔的轴线的两侧，所述针板芒刺电极与静电模块用高压静电线相连，静电模块与无人机自身电源用电线相连，实现扇形液雾的高效荷电，所述基座的顶端中心设有喷嘴腔，所述扇形喷嘴安装于喷嘴腔内。
优选地，所述集成喷嘴还包括一对安装于基座的顶端的引风筒，一对所述引风筒分别与一对针板芒刺电极一一对应，所述引风筒的顶端与空气连通，引风筒的底端与基座的空腔连通，并位于针板芒刺电极的上方。
优选地，所述引风筒包括喇叭口收集段和导流段，将大载荷无人机的主旋翼形成的下旋气流引入基座，并吹向针板芒刺电极，确保电极干燥，所述喇叭口收集段与导流段连通，所述引风筒的外侧设有肋形板，所述导流段位于基座的顶端内，导流段的底端与基座的空腔连通，所述喇叭口收集段位于基座的上方，所述肋形板上设有第一螺纹通孔，所述基座上设有与第一螺纹通孔对应的第二螺纹通孔，所述肋形板与基座的上表面紧密贴合，并通过螺栓、第一螺纹通孔、第二螺纹通孔螺纹连接。
优选地，所述喷杆上设有多个喷嘴座，所述基座的顶端设有连接柱，所述连接柱的顶端与喷嘴座螺纹连接。
优选地，多个所述喷嘴座之间的间隙为70cm。
本实用新型使药液液滴更容易沉积在植株叶片表面，特别是提高了叶片背面的沉积率，同时更好地铺展在目标物表面上，提高药液与病虫害接触几率，提高杀灭效果。氮掺杂改性二氧化钛吸收波长出现可见光红移，在可见光或紫外光的作用下具有很强的氧化还原能力，具有极强的光催化活性，化学性质稳定、对人和环境无害，能将污染物、臭气、细菌、病毒、微生物等有害有机物彻底分解成无害的CO2和H2O，不产生二次污染。
本实用新型的有益效果：
1)本实用新型采用双向针板芒刺电极实现了扇形喷嘴的高效荷电，由于荷电量的好坏，直接影响雾化液滴粒径的均匀性，同时由于静电场的参与，液滴会沿电力线沉积在叶片背部，而病虫害也往往在叶片背面，因此，采用静电喷雾，可以节省农药三分之一以上，病虫害杀灭率比常规喷雾更高。
2)本实用新型基于大载荷无人机平台合理设置扇形喷嘴间距，实现了药液液雾沿喷杆方向的沉积的均匀分布，耦合扇形液雾的静电特性与二氧化钛的亲水特性，让药液液滴铺展在植株叶片表面与背面，大幅度提高单次飞防病虫害防治效果。
3)本实用新型应用化肥氯化铵对二氧化钛进行改性，提高了二氧化钛的光催化活性，应用改性二氧化钛，使其在自然光照射下分解农药，降低农药残留，确保农产品食品安全。
4)本实用新型通过氯化铵、纳米级锐钛型浸渍加热获得的氮掺杂改性二氧化钛，并用浸渍加热法将改性二氧化钛镀在二氧化硅微球上，方法简单易操作，不添加多种化学药剂，避免出现二次污染。
附图说明
图1为本实用新型所述无人机喷药装置的结构示意图。
图2为本实用新型所述集成喷嘴的结构示意图。
图3为本实用新型所述的引风筒的结构示意图。
图中：1.主旋翼；2.机身；3.支撑架；4.隔膜泵；5.药箱；6.喷杆；7.喷嘴座；8.集成喷嘴；9.连接柱；10.引风筒；11.扇形喷嘴；12.基座；13.针板芒刺电极；14.扇形液雾；15.喇叭口收集段；16.肋板；17.导流段。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
如图1所示，本实用新型所述的一种大载荷单旋翼无人机药液喷施装置包括主旋翼1、无人机机身2、隔膜泵4、药箱5、喷杆6和多个集成喷嘴8，主旋翼1安装于无人机机身2的上方，隔膜泵4、药箱5和喷杆6安装于无人机机身2的下方，集成喷嘴8安装于喷杆6上，隔膜泵4将药箱5内的改性药液送至软管内，软管将药液送至各个集成喷嘴8内。
进一步地，如图2所示，集成喷嘴8包括扇形喷嘴11、基座12、一对引风筒10和一对针板芒刺电极13，喷杆6上设有多个喷嘴座7，连接柱9的一端与基座12的顶端螺纹连接，另一端与喷嘴座7螺纹连接。本实施例优选喷嘴座7之间的间隙为70cm，确保在喷杆方向上沉积量均匀分布。
基座12的顶端中心设有喷嘴腔，所述扇形喷嘴11安装于喷嘴腔内。基座12采用聚四氟乙烯制成，基座12内设有长方体状的空腔，扇形喷嘴11的喷口伸入至长方体的空腔内，软管将药液送至各个扇形喷嘴11内。针板芒刺电极13的顶端与基座12的顶端通过螺纹连接，一对针板芒刺电极13沿基座12的空腔的轴向与空腔的壁面紧密贴合，且分别位于空腔的轴线的两侧。
一对引风筒10分别一对针板芒刺电极13一一对应，并设置于针板芒刺电极13的上方，针板芒刺电极13与静电模块用高压静电线相连，静电模块与大载荷无人机上电源用电线相连。如图3所示，引风筒10包括喇叭口收集段15和长方体状的导流段17，喇叭口收集段15的一端与导流段17连通，另一端与空气连通，引风筒10的外侧设有肋形板16，导流段17位于基座12的顶端内，导流段17的底端与基座12的空腔连通，所述喇叭口收集段15位于基座12的上方，肋形板16上设有第一螺纹通孔，基座12上设有与第一螺纹通孔对应的第二螺纹通孔，肋形板16与基座12的上表面紧密贴合，并通过螺栓、第一螺纹通孔、第二螺纹通孔螺纹连接。引风筒10将大载荷无人机的主旋翼1形成的下旋气流引入基座12，并吹向针板芒刺电极13，确保针板芒刺电极13干燥，避免出现因针板芒刺电极13积液产生的荷电困难。
本实用新型所述的一种大载荷单旋翼无人机药液喷施方法，将镀在二氧化硅微球上的氮掺杂改性二氧化钛粉末与药液混合均匀后获得改性药液，采用上述大载荷单旋翼无人机喷药装置喷施所述改性药液，纳米级锐钛矿型二氧化钛浸渍在氯化铵溶液中，经剧烈搅拌2小时后，热处理在250℃马弗炉中进行，温度上升速度为3摄氏度每分钟，总时长4小时，获得氮掺杂改性二氧化钛。二氧化钛能让药液液滴在植株上充分铺展，并减小作物农药残留。
本实用新型的工作过程是将氮掺杂改性二氧化钛粉末与大载荷无人机喷洒药液混合均匀后，加入药箱5实施喷雾。大载荷无人机停机状态下，启动隔膜泵4，药液从药箱5经软管进入扇形喷嘴11雾化形成扇形液雾14。根据天气情况，结合环境风速、温度设定隔膜泵4的压力，调节药液喷量和液滴粒径。大载荷无人机在药液喷施过程中可以通过调整无人机飞行速度进一步调节整每亩农田的施药量。荷电药液液滴飞向植株叶片表面和背面，由于二氧化钛的亲水性，药液更容易均匀铺展，增加药液与病虫害的接触几率，提高病虫害杀灭效率。喷雾结束后，二氧化硅表面的氮掺杂改性二氧化钛镀层在自然光作用下持续分解有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等常见农药，大幅度降低农作物农药残留。具有光催化活性的二氧化钛粒子为几个纳米，随意在散落在环境中，对人体有可能引起呼吸道疾病，为此，将改性二氧化钛镀在二氧化硅微球表面上，二氧化硅微球的粒径略大于10微米，防止形成可吸入颗粒污染源。
所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。