[實(shí)用新型]一種新型的波動(dòng)鰭裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220087147.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN202508276U
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章永華;何建慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): B63H1/37
• 分類號(hào): B63H1/37
• 代理公司: 臺(tái)州市中唯專利事務(wù)所 33215
• 代理人: 潘浙軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于仿生學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置，特別是一種新型的波動(dòng)鰭裝置。

背景技術(shù)

目前，作為水下潛器和水下機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)之一的推進(jìn)系統(tǒng)，多采用螺旋槳和葉輪式等原理的常規(guī)推進(jìn)器，并多以電磁馬達(dá)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，這些常規(guī)推進(jìn)器存在能源利用率低、結(jié)構(gòu)尺寸和重量大、對(duì)環(huán)境擾動(dòng)大、噪音大、動(dòng)密封和可靠性差等許多缺點(diǎn)。另外，以常規(guī)推進(jìn)方式驅(qū)動(dòng)的水下運(yùn)動(dòng)裝置存在起動(dòng)、加速性能弱，運(yùn)動(dòng)靈活性以及隱蔽性能差等缺點(diǎn)，且受承載空間和承載能力的限制，造成水下潛器和水下機(jī)器人作業(yè)時(shí)間短、范圍小，限制了它們的應(yīng)用。

????而海洋中的水生動(dòng)物，經(jīng)過漫長(zhǎng)的自然選擇過程，發(fā)展了各具特色的水中運(yùn)動(dòng)能力，十幾億年的進(jìn)化造就了完美的運(yùn)動(dòng)方式，其超凡的水中運(yùn)動(dòng)能力為各式現(xiàn)代化的水面艦船和水下航行器所望塵莫及。?

其中波狀擺動(dòng)推進(jìn)是各類水生動(dòng)物中最廣泛采用的一種游動(dòng)方式，而這種方式中有很大一部分是主要借助尾鰭以外的其它鰭的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推進(jìn)力的運(yùn)動(dòng)方式，稱為MPF，MPF游動(dòng)模式集較高的推進(jìn)效率、優(yōu)良的機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性于一體，不僅適用于遠(yuǎn)洋航行，還具有低速靈活機(jī)動(dòng)、抗擾動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于近海等復(fù)雜環(huán)境。基于該種模式設(shè)計(jì)的水下仿生推進(jìn)器，由于僅僅依靠魚鰭波動(dòng)推進(jìn)，而本體不參與運(yùn)動(dòng)，因此，可設(shè)計(jì)成較大的內(nèi)部空間容納各種科學(xué)探測(cè)儀器進(jìn)行水下探測(cè)、軍事偵察、資源開發(fā)等活動(dòng)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景和理論及實(shí)際價(jià)值。

受生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)和非定常流體動(dòng)力學(xué)理論的制約，早期的研究主要集中在依靠身體和尾鰭作為動(dòng)作單元的BCF模式和MPF模式中的胸鰭擺動(dòng)方式上。而對(duì)MPF模式中依靠波動(dòng)鰭推進(jìn)的研究尚屬起步階段。然而隨著科技的進(jìn)步，波動(dòng)鰭推進(jìn)模式所表現(xiàn)出的優(yōu)越性能越來越引起科研人員的興趣。因此，近幾年仿魚形推進(jìn)器研究人員及工程師開始關(guān)注和著手研究諸如刀魚、魔鬼魚、鰩魚等依靠柔性鰭波動(dòng)推進(jìn)游動(dòng)模式的魚類。然而對(duì)于這些活體魚類進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的可重復(fù)性相當(dāng)?shù)牟睿铘~無法按照科學(xué)家預(yù)期的安排進(jìn)行游動(dòng)。因此，從科學(xué)研究角度也急需設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)類似于魚鰭波狀運(yùn)動(dòng)的仿生鰭來揭示此類游動(dòng)模式的魚類的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

在此之前，申請(qǐng)人曾申請(qǐng)了多個(gè)波動(dòng)鰭裝置，但均因受限于鰭條結(jié)構(gòu)及動(dòng)力傳動(dòng)上的限制，或多或少地存在密封性不好，傳動(dòng)鏈過長(zhǎng)導(dǎo)致傳動(dòng)效率低的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種新型的波動(dòng)鰭裝置，其仿照魚類柔性鰭波動(dòng)推進(jìn)的游動(dòng)模式而設(shè)計(jì)，具有重復(fù)性好、游動(dòng)規(guī)劃安排方便的特點(diǎn)，同時(shí)整個(gè)裝置具有很好的密封性和較短的傳動(dòng)鏈，具有較高的傳動(dòng)效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種新型的波動(dòng)鰭裝置，其特征在于：整個(gè)裝置包括一定位支架和若干依序排列在定位支架側(cè)邊的鰭條，所述各鰭條外部由一柔軟薄翼依序連接在一起，各鰭條尾部伸入所述支架側(cè)邊上設(shè)置的對(duì)應(yīng)安裝槽中，每個(gè)鰭條的尾部均直接與一經(jīng)防水處理的電機(jī)本體固連，所述防水電機(jī)可進(jìn)行周期性的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，防水電機(jī)的轉(zhuǎn)軸從其本體兩側(cè)伸出并與所述安裝槽兩側(cè)壁固連。

進(jìn)一步地，上述相鄰各鰭條之間的間隔距離相等。

進(jìn)一步地，上述各防水電機(jī)的周期性正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)依序錯(cuò)開相應(yīng)的角度，使得各鰭條在運(yùn)轉(zhuǎn)中的傾角位置對(duì)應(yīng)于一不少于四分之一周期的正弦波上的各傾角。

本實(shí)用新型各鰭條在周期性運(yùn)動(dòng)中的傾角位置始終依序錯(cuò)開相應(yīng)的角度并對(duì)應(yīng)正弦波上的角度，從而使連接各鰭條的薄翼形成一種周期性的正弦波動(dòng)運(yùn)動(dòng)，其整個(gè)運(yùn)動(dòng)方式仿照魚類柔性鰭波動(dòng)推進(jìn)的游動(dòng)模式而設(shè)計(jì)，具有重復(fù)性好、游動(dòng)規(guī)劃安排方便的特點(diǎn)，為魚類仿生學(xué)的科學(xué)研究提供了一種很好的實(shí)驗(yàn)裝置。

此外，本實(shí)用新型每個(gè)鰭條的動(dòng)力直接來源于一經(jīng)防水處理的電機(jī)本體，中間不涉及動(dòng)力的過渡傳遞，不僅可大大提升動(dòng)力效率，同時(shí)也從根本上解決了每個(gè)鰭條在動(dòng)力傳遞中的密封性問題。

附圖說明

圖1、本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種新型的波動(dòng)鰭裝置，整個(gè)裝置包括一定位支架1和若干依序排列在定位支架1側(cè)邊的鰭條2。

所述定位支架1側(cè)邊設(shè)置有與鰭條2數(shù)目對(duì)應(yīng)的安裝槽11。

所述各鰭條2外部由一柔軟薄翼3依序連接在一起，各鰭條2尾部伸入所述支架1側(cè)邊的對(duì)應(yīng)安裝槽11中，每個(gè)鰭條2的尾部均直接與一經(jīng)防水處理的電機(jī)4的本體固連，所述防水電機(jī)4可進(jìn)行周期性的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，防水電機(jī)4的轉(zhuǎn)軸41從其本體兩側(cè)伸出并與所述安裝槽11兩側(cè)壁固連。