[實用新型]一種柔性管狀波動的仿生推進器

有效

• 申請號: 201720101476.3
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN206579822U
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 高東奇;劉寸宇;秦豐華;王彤;張世武
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B63H1/37
• 分類號: B63H1/37
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,趙鎮勇

技術領域

本實用新型涉及一種水下航行器，尤其涉及一種柔性管狀波動的仿生推進器。

背景技術

傳統的水下航行器多采用螺旋槳作為推進器，此類水下航行器具有結構可靠、航速快、效率高的優點，但在機動性和隱蔽性上稍有欠缺。為了提高水下航行器的機動性和隱蔽性，人們研制了多種仿生推進器。水下仿生推進器按照模仿的生物游動方式可分為BCF(Body and/or Caudual Fin，身體尾鰭)模式和MPF(Median and/or Pectoral Fin，中間鰭/對鰭)模式。其中，MPF模式的仿生推進器具有推力穩定(瞬時推力波動幅度小)和雙向推進不分頭尾(前進和后退原理相同)的特點，從而成為一個研究熱點。我國的國防科技大學、新加坡的南洋理工大學、美國西北大學等均針對此種推進方式制作了模型樣機。

MPF模式的推進器依靠身體或長鰭的波動產生推力，眾多學者對其物理原理進行了研究，如Lighthill提出了二維波動板理論，童秉綱院士進一步提出了三維波動板理論等。在研究中發現，長鰭波動推進時，會在側向(垂直于身體縱剖面或鰭面)產生比推力更大的作用力，增加了能量耗散，導致其推進效率比較低。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種能有效提高推進效率的柔性管狀波動的仿生推進器。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

本實用新型的柔性管狀波動的仿生推進器，包括導流外殼，所述導流外殼內設有電機和相位鎖定環，所述相位鎖定環內縱向設有相位鎖定桿和相位鎖定桿加強塊，所述相位鎖定環的端部設有相位鎖定環端內齒輪，所述相位鎖定環端內齒輪與所述電機輸出軸上的齒輪嚙合，所述相位鎖定環內通過相位鎖定桿和相位鎖定桿加強塊連接多個內凸輪伸縮單元；

所述內凸輪伸縮單元包括同心設置的內圈和外圈，所述內圈和外圈均由兩個半殼組成，其中：

所述內圈的兩個半殼上分別開有6個矩形截面的槽，兩個半殼合并時，每對矩形槽組成一個方孔，方孔內裝有4只滾珠軸承，構成直線滑槽，所述直線滑槽中插有伸縮桿；

所述外圈的兩個半殼上分別開有矩形截面的、曲線形的半邊的內凸輪軌道，當兩個半殼合并構成外圈時，兩個半邊的內凸輪軌道貼合成一個整體的內凸輪軌道；

所述伸縮桿靠近外圈的一端的兩側裝有一對滾珠軸承，這對滾珠軸承置于外圈上的內凸輪軌道中；

多個內凸輪伸縮單元的伸縮桿的內端粘接有柔性蒙皮。

由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型實施例提供的柔性管狀波動的仿生推進器，相比于螺旋槳推進器，具有更好的隱蔽性能和后退機動性能；相比于普通的二維長鰭波動推進器，借由筒狀封閉的波動鰭面可以實現更高的推進效率。通過在航行器的不同位置沿不同方向使用多個管狀柔性長鰭的仿生推進器，可以提高航行器的機動能力。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的柔性管狀波動的仿生推進器的外觀結構示意圖。

圖1a為圖1的A向放大示意圖。

圖2為本實用新型實施例提供的柔性管狀波動的仿生推進器的剖視結構示意圖。

圖2a為圖2的B部放大結構示意圖。

圖3a為本實用新型實施例中內凸輪伸縮單元的結構示意圖。

圖3b為本實用新型實施例中內凸輪伸縮單元的沿圖3a中I面的剖視結構示意圖。

圖3c為本實用新型實施例中內凸輪伸縮單元的沿圖3a中II面的剖視結構示意圖。

圖3d為圖3b的C部放大結構示意圖。

圖4是將柔性管狀波動的仿生推進器直接作為航行器主體的應用示意圖。

圖5是裝有一對柔性管狀波動仿生推進器的航行器的應用示意圖。

圖中：

1：導流外殼，2：電機，3：齒輪(安裝在電機輸出軸上)，4：相位鎖定環端內齒輪(與齒輪3嚙合，與相位鎖定環5、相位鎖定桿加強塊6和相位鎖定桿7相固接)，5：相位鎖定環，6：相位鎖定桿加強塊，7：相位鎖定桿，8：內圈固聯螺桿(用于連接并固定所有內圈),9：內凸輪伸縮單元(即圖3a、圖3b所述的整個結構)，10：柔性蒙皮；

11：內圈，12：外圈，13：滾珠軸承，14：內凸輪軌道(成型于外圈內側)，15：伸縮桿，16：滾珠軸承。

具體實施方式