[發明專利]一種基于折紙材料的仿鳥尾展開結構

有效

• 申請號: 202110613879.7
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113371193B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 周麗;夏佳輝;邱濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C33/00
• 分類號: B64C33/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王慧穎

本發明公開了一種基于折紙材料的仿鳥尾展開結構，屬于柔性結構設計技術領域，該結構由一個前端固定板、兩個側邊柔性板、一個折展板、一個密封板、一個后端板、兩個拉伸彈簧和固定框架、翅脈、羽片組成，其中前端固定板、側邊柔性板、折展板、密封板和后端板組成一個密封箱體，前端固定板與固定框架連接，前端固定板中央設有圓孔，充氣管從中間通過。翅脈固定在折展板的折痕波峰處并且向外伸出一段，用于連接尾翼羽片。充氣時后端板向左右兩邊展開，并帶動折展板及翅脈展開，實現仿鳥尾翼面隨充氣量變化時改變展開角度，且本發明的結構體積小質量輕。

技術領域

本發明屬于柔性結構設計技術領域，具體涉及一種仿鳥尾展開的結構。

背景技術

仿鳥撲翼飛行器是一種通過撲動機翼來產生升力和推力以實現飛行的飛行器，目前已知的幾種撲翼飛行器都采用尾翼作為其控制面，使飛行器具備改變飛行姿態或者在不同飛行狀態下都保持平衡的能力。常規的尾翼均為不可變的平面且只具有單一的展開角度，可以為飛行器提供靜穩定性，但是無法在不同飛行狀態下實現有效的飛行控制，缺少敏捷性。

發明內容

本發明根據上述現有技術中存在的問題，公開了一種基于折紙材料的仿鳥尾展開結構，本發明的結構設計基于鳥類飛行及起降時鳥尾展開和收攏的姿態變化，且本發明的結構采用柔性結構，可以根據飛行要求改變尾翼的展開角度，體積小質量輕。

本發明是這樣實現的：

一種基于折紙材料的仿鳥尾展開結構，所述的結構包括一個密封箱體，所述的密封箱體包括前端固定板、側邊柔性板、折展板、密封板和后端板；所述的側邊柔性板設置兩個，與前端固定板的兩端連接，側邊柔性板上下兩端設置折展板、密封板，側邊柔性板前后端分別為前端固定板、后端板；

所述的折展板、密封板和后端板均為直折疊折痕的折紙結構；其中后端板為折痕平行且上下預留一段過渡部分的折紙結構；所述的折展板與密封板均為波形相同的折痕平行的折紙結構，且折紙結構靠近前端波高較小，折紙結構的前端與前端固定板密封連接，折紙結構后端預留部分位置與后端板預留位置搭接；

所述的折展板、密封板展開后為近似扇形的形狀；設定扇形形狀中外折為波峰，內折為波谷；折展板的波峰上連接翅脈，翅脈尾端設置羽片，折展板的展開帶動翅脈及羽片的展開。

進一步，所述的前端固定板外圍設置固定框架，所述的前端固定板中央設有圓孔，充氣管從圓孔中間通過，伸入至密封箱體內部；翅脈固定在折展板的折痕波峰處并且向外伸出一段，用于連接羽片；充氣時后端板向左右兩邊展開，并帶動折展板及翅脈展開。

進一步，所述的后端板也包括外折以及內折；所述的后端板折成三段折紙結構，其中上下兩段分別與折展板、密封板連接。

進一步，所述的側邊柔性板是厚度較薄的長方形平板，側邊柔性板前端固接在前端固定板，后端分別與后端板的兩側邊密封連接，側邊柔性板上邊和下邊分別與折展板和密封板相連接；當從前端固定板的充氣孔充氣時，側邊柔性板與前端固定板連接處固定不變，靠近后端板的一端向兩邊偏轉，從而帶動折展板展開，且調整氣量時可以改變折展板展開角度。

進一步，所述的密封箱體內兩個側邊柔性板內側設置兩個拉伸彈簧；其中一個拉伸彈簧位于近后端板處，另一個拉伸彈簧位于側邊柔性板中部；所述的彈簧用于在放氣時提供彈性恢復力。彈簧具體位置與剛度滿足充氣時兩個側邊柔性板可以近似平直地向兩邊展開，且不會產生鼓包。

進一步，所述的固定框架包括一個方形框和三根軸，分別為兩端的連接軸、以及下端伸出懸臂軸；所述的方形框內側寬度和高度分別與前端固定板的寬度和高度一致；方形框的厚度與前端固定板的厚度較為接近，且位于密封箱體前端，與前端固定板連接。為了使減輕質量，所述的前端固定板由間隔一定距離的兩塊板組成；所述的固定框架用于連接密封箱體和鳥體，框架兩端伸出連接軸，用于將尾翼連接到鳥體上，連接軸垂直方向的位置由翅脈所在的尾翼平面在鳥體的高度確定；固定框架下端伸出懸臂軸，用于控制尾翼俯仰角。