一种基于蝠鲼仿生水下扑翼推进装置.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CN108622355A(43)申请公布日2018.10.09(21)申请号201810311233.1(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)发明人曹永辉潘光郭力铭周冰彭建录(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)发明名称一种基于蝠鲼仿生水下扑翼推进装置(57)摘要本发明公开了一种基于蝠鲼仿生水下扑翼推进装置，由伺服电机、减速齿轮、张线轮组、鳍条机构、外部骨架和蒙皮组成；鳍条机构由多根受压杆和拉索组成，拉索通过V型走线轴承连接张线轮组和受压杆件，使得张线轮转动时带动受压杆件进行运动。外骨架安装在鳍条机构的竖直受压杆上，蒙皮覆盖在外骨架上。伺服电机通过联轴器和减速齿轮带动张线轮组进行转动，张线轮组拉动鳍条机构进行上下摆动，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进行运动和变形，实现控制扑翼的扑动的方向。水下扑翼推进装置结构简单可靠、易于控制，能产生稳定的周期性推进力，且具有噪音小，稳定性强的特点，具有广阔的应用前景。CN108622355ACN108622355A权利要求书1/1页1.一种基于蝠鲼仿生水下扑翼推进装置，包括蒙皮、伺服电机、联轴器、传动齿轮组、张线轮组、外骨架和鳍条机构，其特征在于:鳍条机构还包括竖直杆、交叉杆、V型走线轴承、拉索和销轴，所述鳍条机构为张拉框架结构，由多根竖直杆和交叉杆依次沿轴向铰接组合，且各竖直杆之间距离相等，竖直杆长度沿鳍条机构轴向依次减小，相邻对应的两根竖直杆与中间两根交叉杆分别在横向交叉、纵向连接组合成四杆单元结构，竖直杆与中间交叉杆为铰链连接，铰接点处的销轴为空心结构，销轴外部有螺纹，用于螺母固定连接部件，四杆单元之间通过共用的竖直杆相连接，靠近张线轮组的第一竖直杆固定在航行器内部，四杆单元通过拉索与相对应的V型走线轴承配合，由距离张线轮组最远端的四杆单元起始沿铰接点处设置连接，V型走线轴承位于杆件间铰接处，用于减少拉动拉索时产生的摩擦力；所述张线轮组为多个走线轮同轴叠加组合，走线轮半径比值为1:2:3:4:5，各走线轮之间不能相对转动，拉索分别缠绕在对应的走线轮上；所述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，张线轮组拉动拉索带动鳍条机构实现上下摆动；所述伺服电机固定在航行器内部，伺服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，伺服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处的销轴，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所述的基于蝠鲼仿生水下扑翼推进装置，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，外骨架与竖直杆为过盈配合；或采用卡簧固定。3.根据权利要求1所述的基于蝠鲼仿生水下扑翼推进装置，其特征在于:所述外骨架采用NACA0016低速翼型。2CN108622355A说明书1/4页一种基于蝠鲼仿生水下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，涉及一种基于蝠鲼仿生水下扑翼推进装置；属于水下航行器推进技术领域。背景技术[0002]水下航行器作为一种对海洋进行探索和开发的工具，在人类对海洋的探索过程中有着重要的角色，近些年来，随着人类对海洋资源的越发重视，水下航行器的作用越来越明显，具有广阔的应用前景。[0003]传统的水下航行器主要是利用螺旋桨的推进方式，这种推进方式局限在于低速环境下性能不佳，噪声较大，机动性较差。如今，人们对于水下航行器的要求越来越高，以应对海洋中出现的复杂情况，需要水下航行器在低速环境下具有良好的机动性和稳定性。螺旋桨推进方式已经难以满足这一要求。[0004]科研人员通过研究发现，水下生物经过上万年的进化，已经很好地适应了复杂的海洋环境。人们根据推进方式的不同，将其分为两类，第一种是通过身体尾鳍的摆动进行推进，其特点是启动速度快，静水航行效率高。该推进模式常见于像鲹科目的鱼类中。第二种主要是利用胸鳍的拍打来进行推进，其特点是机动性强，抗干扰能力强，以及低速条件下推进效率高，常见于鳐科目和鲼科目的鱼类当中。通过对海洋生物推进方式的模仿，人们研制出了许多新型的推进装置，取得了良好的推进效果。[0005]在众多的海洋生物当中，鲼科鱼类在游动过程中有