[發明專利]一種水下航行器收展式撲翼機構

有效

• 申請號: 201911229720.4
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN110979606B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 王樹新;王延輝;孫通帥;楊紹瓊;張連洪;張宏偉;劉玉紅
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63G8/18
• 分類號: B63G8/18;B63H23/02;B63H23/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種水下航行器收展式撲翼機構，由機架、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿及機翼組成，各連桿之間通過轉動副連接；機構需要通過兩個驅動輸入實現機翼的折展、撲動，機翼折展過程可以有效減小航行器的升力，本機構簡單，機構參數可依據機翼后掠角確定，易于加工制作和控制。本發明也可以通過機翼折展控制水下航行器的升力、阻力及升阻比等水動力參數，為水下航行器依據復雜海洋環境自適應調節水動力參數提供了可能。

技術領域

本發明屬于帶翼水下航行器技術領域，特別涉及一種水下航行器收展式撲翼機構。

背景技術

傳統水下滑翔機是一種可通過控制自身浮力，將機翼升力轉化為水平動力從而實現在海洋中滑行前進的一種水下自主航行器。傳統水下滑翔機已在海洋遙感和數據采集中得到了廣泛的應用，但由于其主要依靠浮力驅動且驅動力非常有限，只能走鋸齒狀軌跡，無法穿越較強的海流，也無法實現定深航行以滿足特殊的探測需求，例如定深組網、水質量調查，地貌探測等。

為克服以上不足，混合驅動水下滑翔機開始出現。天津大學研制的“海燕”混合驅動水下滑翔機在傳統滑翔機的基礎上引入螺旋槳推進，既可以抵抗較強的海流，同時可以實現定深航行來滿足多種任務需求，具有更高的機動性和航行速度，有效彌補當前滑翔機的速度低，運動形式單一等問題，既保留了滑翔機長航程的優點，又具有AUV的機動快速性，且能夠將兩者的優勢融合。但將螺旋槳的推進模式增加到水下滑翔機上，勢必會產生兩種運動和操控方式的耦合及相互影響，為此可能無法充分發揮兩種模式的各自優勢，甚至會削弱原有功能。為解決上述問題，國內外一些學者提出可變機翼設計(即通過改變機翼攻角、后掠角或展弦比，進而改變滑翔機水動外形)，以提高水下滑翔機動力學性能。2009年，日本學者Arima設計了具有改變機翼攻角能力的可變翼水下滑翔機模型ALEX，通過運動仿真和水池試驗，驗證了可變機翼的優勢。USM大學的Isa建立了擁有可變機翼的水下滑翔機動力學模型，并進行了運動仿真。西北工業大學對可變翼混合驅動水下滑翔機進行了建模與仿真，驗證了其具有更強的轉彎能力，即航行機動性較高。浙江大學對可變翼(變攻角和后掠角)水下滑翔機進行了建模與仿真，驗證了其具有較高航行機動性。天津大學綜合平面五桿機構和雙平行四邊形機構設計了水下滑翔機變翼機構。但總體來看，國內外對可變翼水下滑翔機的研究處于起步和嘗試階段，雖開發了樣機，但只是將滑翔機與可變翼的功能簡單組合，有待系統的理論指導和深入研究。很少有研究通過折展翼來提高水下滑翔機在螺旋槳推進模式下的機動能力。

現有的可變翼裝置主要依靠連桿機構或者電機直驅實現，運動形式主要是展弦比、后掠角和攻角，而帶翼水下航行器在螺旋槳高速推進狀態下，機翼的升力會產生轉動力矩，對整機運動穩定性和按照預定軌跡航行精度帶來極大的干擾，另外帶翼水下航行器的機翼在航行器低速狀態下，升力又可以作為前進的動力來源，如水下滑翔機。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，為提高混合驅動的帶翼水下航行器在不同驅動模式下的運動穩定性，提供一種水下航行器收展式撲翼機構，能夠根據航行器運動模式需求展開機翼、收起機翼，另外該發明還能作為撲翼，為航行器提供航行動力。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種水下航行器收展式撲翼機構，包括機架、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿及機翼，

第一連桿與機架通過第一轉動副連接，第一連桿與第二連桿通過第二轉動副連接，第二連桿與第三連桿通過第三轉動副連接，第三連桿與第四連桿通過第四轉動副連接，第四連桿與第五連桿通過第五轉動副連接，第五連桿與第六連桿通過第六轉動副連接，第三連桿與第六連桿通過第七轉動副連接，機架與第三連桿通過第八轉動副連接，機翼與第五連桿固聯。