[实用新型]一种水下流速测量无人机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种航空器技术领域，尤其是一种水下流速测量无人机。

技术背景

明渠、河流等开敞水域的流速测量，是水文监测所需的重要数据。传统的测量方式是建立监测站，在河岸两边架设钢塔，其上悬挂钢索，钢索上放置重物铅鱼。需要测量流速时，将铅鱼通过钢索放入水下，利用其上的旋桨随流速转动的速度大小推算流速。这种测量方式投入大，运营成本高，且因铅鱼体积巨大，容易受到漂浮物的撞击，造成危险。且采用旋桨推算流速的方式，旋桨容易被水草等物质缠绕而失效。因此研制一种运营成本低、轻便灵活、测量稳定准确的水体流速测量设备是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种运营成本低、轻便灵活、测量稳定准确的水下流速测量无人机。本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：本实用新型包括带有信息接收、处理和发射装置的无人机，超声波流速传感器、电源、配重块，其特征在于：无人机与超声波流速传感器通过线束固定连接，所说的线束包括张力线、信号线、电源线、数据线；所说的超声波流速传感器头部为锥形结构，尾部设计收缩段，整体呈流线型，在超声波流速传感器前部设有超声波发射器，对称的远离端设有超声波接收器，在超声波传感器后部设有数个尾翼，在超声波流速传感器下部连接有配重块。

使用时，本实用新型的运作过程为：无人机通过线束携带传感器，通过远程遥控飞到待测流速的流域上空，随后无人机降低飞行高度并在距离水面一定距离时开始悬停；通过线束(其中线束由张力线、信号线、电源线、数据线共同组成)将传感器沉入指定的需要测速的深度，并通过水下水流的推动作用，最终线束张紧，随后通过传感器上带有的多个尾翼，使传感器经过水流冲击后，姿态调整为平行于水流的方向，即稳定的测量状态。之后通过线束为传感器提供控制信号及供电，传感器通过其上的超声波发生器以特定频率向水流方向发射超声波，超声波经过水中颗粒或气泡的反射，被传感器上的超声波接收器截获，根据水流速度的大小不同，截获到的超声波频率相较于发射频率会增高或降低，通过两者频率比对计算出此时的水流速度，并将数据通过线束传回无人机，无人机将此数据转发回地面遥控端，从而让地面工作人员实施获取流速数据。配重块悬挂在传感器下面，并根据流速大小选择挂载不同重量的配重，保证传感器能够较为稳定的停留在指定深度。传感器上带有多个尾翼，尾翼可以使传感器经过水流冲击后，姿态调整为平行于水流的方向。完成流速测量后，无人机携带整套系统返航回起飞点。从上述情况可知，本实用新型的目的是可以实现的。与现有技术相比，本实用新型有以下优点。

1、采用无人机携带流速传感器，机动灵活，可测量任意开敞水域流速，并相对原有监测站的方式节省基建和运营成本。

2、超声波流速传感器通过线束放入水下，直接获取水下指定深度的流速数据；超声波流速传感器数据最终通过无人机转发，无线发回地面端，可令工作人员在远离水域的地方完成整个流速测量工作。

3、超声波流速传感器采用流线型设计，头部为锥形结构，尾部设计有收缩段，大大降低超声波流速传感器在水下阻力，降低了对无人机的拉力。采用绳索连接和超声波流速传感器上尾翼的设计，可以令其入水后，在流速作用下姿态自动调整为顺水流的相对稳定状态。

4、超声波流速传感器使用超声波频率比对的方式，相对用以往桨叶旋转测速的方式，无旋转部件，不会受水生物缠绕而失效的困扰。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括带有电源、信息接收、处理和发射装置的无人机1，超声波流速传感器3、配重块4，其特征在于：无人机与超声波流速传感器通过线束2固定连接，所说的线束包括张力线、信号线、电源线、数据线；张力线两端分别与无人机机身和超声波流速传感器体固定连接，其主要承担承重功能。电源线主要为向超声波流速传感器供电，信号线、数据线主要传输控制信号和数据。所说的超声波流速传感器头部为锥形或圆锥结构，尾部设计收缩段，整体呈流线型，大大降低超声波流速传感器在水下阻力，降低了对无人机的拉力。在超声波流速传感器前部设有超声波发射器A，对称的远离端设有超声波接收器，在超声波传感器后部设有数个尾翼B，在超声波流速传感器下部连接有配重块。