一种水下仿生柔性扑翼推进装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108622356A(43)申请公布日2018.10.09(21)申请号201810311327.9(22)申请日2018.04.09(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人潘光曹永辉孟俊男郭力铭黎针岑(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人陈星(51)Int.Cl.B63H1/36(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种水下仿生柔性扑翼推进装置(57)摘要本发明公开了一种水下仿生柔性扑翼推进装置，由电机、传动齿轮、张线轮组、鳍条机构、外部骨架和蒙皮组成；外部骨架安装在鳍条机构的受压杆上，蒙皮覆盖于外骨架上；鳍条机构由多根受压杆和拉索组成产生拍动，鳍条机构具有较高的刚度，传递较大的动力，可充分发挥材料的性能。柔性扑翼推进装置结构简捷轻便，电机通过联轴器带动传动齿轮转动；经过减速齿轮将力矩传递给张线轮组，张线轮组转动拉动多根拉索，从而拉动鳍条机构进行上下摆动，固定在鳍条机构上的外骨架和覆盖在外骨架上的蒙皮随着鳍条的摆动而运动和变形，推动水流产生稳定的周期性推力。柔性扑翼推进装置具有控制简单，变形幅度较大，噪声小和稳定性强的特点。CN108622356ACN108622356A权利要求书1/1页1.一种水下仿生柔性扑翼推进装置，包括蒙皮、电机、联轴器、传动齿轮组、张线轮组和鳍条机构，其特征在于:所述鳍条机构还包括竖直杆、中间杆、V型走线轴承和拉索，所述鳍条机构为张拉框架结构，由多根竖直杆和中间杆依次沿轴向连接组合，相邻对应两根竖直杆和两根中间杆分别在横向和纵向连接组合成平面四杆单元结构，竖直杆与中间杆铰链连接，四杆单元之间通过共用的竖直杆相连接，起始端的竖直杆固定在航行器上；鳍条机构的四杆单元之间通过拉索连接，由距离张线轮组最远端的四杆单元起始沿着对角线设置，并沿各中间杆的路径布设其余四杆单元，并缠绕在张线轮上，竖直杆长度沿鳍条机构轴向依次减小，V型走线轴承安装在杆与杆铰接处，用于减少拉动拉索时产生的摩擦力；所述张线轮组为多个半径相同的张线轮同轴组合，张线轮组位于鳍条机构的前端部，且张线轮组轴线与鳍条机构轴线位于同一平面，张线轮组上设有多个走线沟槽，用于缠绕拉索并同步拉动拉索带动鳍条机构进行上下摆动；所述拉索经由V型走线轴承与各四杆单元配合连接，拉索沿着四杆单元的对角线布设，拉索拉动带动四杆单元运动变形；所述电机固定在航行器内部，电机输出轴与传动齿轮组的主动轮通过联轴器连接，传动齿轮组的从动轮与张线轮组同轴安装，电机转动通过传动齿轮组带动张线轮组转动；所述外骨架为上下两个对称的半弧形框结构，上下两个半弧形框分别穿过鳍条机构的竖直杆上铰链的空心处，上下两半弧形框扣合，且接口处铰接组成框体，多个外骨架沿鳍条机构轴向依次减小，外骨架与鳍条机构配合连接，用于支撑整个结构外形鳍面，蒙皮覆于外骨架上。2.根据权利要求1所述的水下仿生柔性扑翼推进装置，其特征在于:所述外骨架由第一外骨架、第二外骨架、第三外骨架、第四外骨架、第五外骨架和第六外骨架组成，外骨架安装在鳍条机构的竖直杆上为过盈配合；或采用卡簧固定。3.根据权利要求1所述的水下仿生柔性扑翼推进装置，其特征在于:所述外骨架采用NACA0016低速翼型。2CN108622356A说明书1/4页一种水下仿生柔性扑翼推进装置技术领域[0001]本发明涉及一种水下推进装置，具体地说，涉及一种水下仿生柔性扑翼推进装置。背景技术[0002]鱼类高效的游动方式一直是人类所追求的目标，随着水下推进装置研究的不断深入，越来越多的科研人员开始对水下仿生推进装置进行研究。相比于传统的螺旋桨推进方式，鱼类游动过程中具有低噪声、高机动性和高效能的优势，可以满足水下航行器应对复杂海况的要求。因此，水下仿生推进技术已经成为水下推进技术的一个重要研究方向。[0003]根据鱼类产生推力部位的不同，可以将鱼类游动的推进模式分为身体、尾鳍推进模式和中央鳍、对鳍推进模式，身体、尾鳍推进模式主要是利用鱼类尾鳍的摆动来进行游动，而中央鳍、对鳍推进模式主要是利用鱼类胸鳍的摆动来进行游动。两种推进模式有各自的适用范围，身体、尾鳍推进模式适合静水高速条件下进行巡游，而中央鳍、对鳍推进模式则在低速、复杂的环境下具有较好的机动性和稳定性。在人们要求水下航行器在一些海洋环境比较复杂，受扰动比较大的条件下工作，而对航行器的速度没有过多的要求的情况下，中央鳍、对鳍推进模式的优势更加明显。[0004]在中央鳍、对鳍推进模式当中，根据推进方式的不同又可将MPF推进模式细分为多鳍拍动式、胸鳍扑翼滑翔式和长鳍波动式。除了多鳍拍动式采用多块鳍板外，胸鳍扑翼滑翔式和长鳍波动式大多采用单根或多根鳍