[實用新型]一種基于運動實現的仿生藍點魟水下推進器

有效

• 申請號: 201821728266.8
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN209410310U
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 曹文輝;李雪偉;敖琪;謝永浩;高郭平
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: B63H1/30
• 分類號: B63H1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種基于運動實現的仿生藍點魟水下推進器，包括：一對胸鰭系統、主體和尾巴系統，所述胸鰭系統包括多個擺動結構、電機、偏心輪軸和轉動主軸，所述擺動結構包括U形架和鰭條，所述鰭條固接在所述U形架上，所述U形架內設偏心輪，各偏心輪固定在偏心輪軸上，所述U形架還設有轉動主軸孔，所述U形架可圍繞所述轉動主軸轉動，各個偏心輪軸向間距固定，周向角度差相等，當偏心輪軸勻速轉動時，偏心輪推動各個鰭條運動呈往復性擺動運動，且各個鰭條間相位差相等，通過所述擺動機構可實現將電機勻速轉動轉化為鰭條往復性擺動運動，同時可通過改變各個偏心輪間相位差來改變推進器的整個胸鰭上行波數目；所述主體采用核心桶結構。

技術領域

本實用新型涉及水下航行器領域，尤其是涉及一種仿生結構航行器。

背景技術

隨著人類文明的不斷發展，地球上陸地資源日趨枯竭。因此，人類開始將目光投向海洋。人類對海洋的開發利用已逐漸成為當前科學研究的熱點，適應海洋環境的水下推進器是人類開發和勘探海洋資源所必需的工具。目前絕大多數的水下推進器采用了螺旋槳推進系統

以螺旋槳作為推進系統的水下推進器，存在效率低、推進噪音大、產生較大尾渦影響周圍生態環境、機動性能差、系統體積大、瞬時響應的嚴重滯后、可靠性難以保證等缺點，所以以螺旋槳為推進系統的水下航行器不能滿足高機動性、運動靈活等要求。

而隨著人類對海洋的不斷了解，以藍點魟、蝠鲼、大西洋牛鼻鲼等為典型代表的鰩形目魚類，具有良好的運動性能，游動機動性強，魚鰭受載面積大，游動擾動小，其超凡的游動機動性能、低擾動性和高效率是傳統的螺旋槳推進系統所望塵莫及的。鰩魚的游動推進模式具有高機動性、低擾動性以及高效率等傳統推進系統所不具備的優點，為人類研究和開發能夠更好地適應海洋水下環境的推進系統提供了模仿對象。

螺旋槳產生推力面產生機動控制力，這種機械設計對于推進器巡航速度行駛于空曠的海域的應用領域是經濟有效的，但是由于機動控制力依賴于流體在操控舵面上流動產生的升力，在低速下難以實現機動，此外這類推進器在尾跡產生大量大帶寬的噪聲，導致一些水下生態系統遭到破壞。

波動鰭推進，通過波動或擺動碩大柔韌的胸鰭產生推進力，在復雜環境下也能保持很高的機動性能并能很好的抑制紊流(湍流)。但由于波動鰭在波動過程中水的相互作用十分復雜，目前還沒有一個能十分準確描述波動模型的理論。已有的魚類推進理論大都基于勢流、線性邊界條件和尾跡形狀固定的假設，尚不能分析流體與魚體之間的非線性作用，也無法解決尾跡的動態變化問題，不能精確描述真實魚類的游動過程，計算結果僅能定性地指導仿生機器魚的設計。但是目前基于波動鰭的航行器原型機的研制以及航行器在水中的多模態運動控制及定深定向等簡單閉環控制運動等功能不太成熟，水下航行器與真實波動鰭推進魚類游動還存在非常明顯的差距。

航行器的運動實現如果想要達到真正神似的效果，必須合理的仿生結構設計和控制。

實用新型內容

針對以上現有技術問題，本實用新型的目的在于提供一種按照功能仿生的思路研制具有類似仿生對象的運動特征結構，實現真正神似的仿生運動。

具體技術方案如下：

一種基于運動實現的仿生藍點魟水下推進器，包括：一對胸鰭系統、主體和尾巴系統，所述胸鰭系統包括多個擺動結構、電機、偏心輪軸和轉動主軸，所述擺動結構包括U形架和鰭條，所述鰭條固接在所述U形架上，所述U形架內設偏心輪，各偏心輪固定在偏心輪軸上，所述U形架還設有轉動主軸孔，所述U形架可圍繞所述轉動主軸轉動，各個偏心輪軸向間距固定，周向角度差相等，當偏心輪軸勻速轉動時，偏心輪推動各個鰭條運動呈往復性擺動運動，且各個鰭條間相位差相等，通過所述擺動機構可實現將電機勻速轉動轉化為鰭條往復性擺動運動，同時可通過改變各個偏心輪間相位差來改變推進器的整個胸鰭上行波數目；所述主體采用核心桶結構。