[实用新型]一种水下仿水翼推进装置

说明书

(一)技术领域

本发明创造涉及水下仿生领域，具体地说是涉及一种水下动力推进装置。

(二)背景技术

目前应用于潜水器、水下机器人等水下航行体的水中推进方式有很多种，其中传统推进方式主要为螺旋桨推进，而经历长时间优胜劣汰后的水生动物，在游动及姿态控制方面的能力是目前装备传统推进系统的潜器所无法比拟的。水生动物推进方式大致可分为摆动法、划动法、水翼法及喷射法四大类，如今国内外主要研究热点集中在仿摆动法推进的代表动物鱼类上，很少涉足其它游动方式。本发明创造的研究对象为仿水翼法推进方式，所谓水翼法，就是某些水生动物，如海龟、企鹅等，它们在游动时，翼状的前肢在水中上下拍动，使水产生反作用力推动它们前进的游动方法，犹如飞鸟在空中拍动翅膀飞行一样，因此它们的流线型运动器官也叫做水翼。(引自钦俊德院士主编《动物的运动》，清华大学出版社)

我们通过相关实验，对水翼法推进方式的代表动物海龟进行了实地观测，积累了大量实体运动影像资料，运用影像剖析和数学解析等方法对生物原型运动器官水翼进行了系统研究，基本掌握了水翼法推进方式的运动机理，发明创造了这种仿水翼法的水下推进装置。通过应用该推进装置，有望对水生动物中水翼法推进这种重要推进方式的推进性能和操纵性能进行系统研究，这在降低能耗、提高推进效率、扩大水下航行体运动范围等方面有着重要的探索价值。

在水下微小型载体的研究方面，应用非传统推进方式的动力驱动的研究还不成熟。因此进行相关领域的研究，对于开发新的驱动方式、研究微小型结构具有重要的理论研究意义和明确的应用背景，在丰富我国国防资源的同时增强了我们开发利用海洋资源的能力。

(三)发明内容

本发明创造的目的在于提供一种能够装备到具备自航能力的水下航行体上，结构简单、调节自如、能够模块化应用的水下仿水翼推进装置。

本发明创造的目的是这样实现的：它包括仿生水翼、水翼拍动单元、水翼旋转单元和底板固定单元，仿生水翼安装在水翼拍动单元上，水翼拍动单元又和水翼旋转单元连接在一起，而这两个运动单元都要安装在底板固定单元上。

本发明创造还有这样一些结构特征：

1、所述仿生水翼为仿动物水翼的水翼模型，它包括安装在水翼拍动单元上的水翼模型1或水翼模型31，水翼模型1是推进装置安装在潜水器两侧时配用的仿海龟前肢状模型，分为前、后缘，前缘为长弧型，后缘形似余弦波，模型横截面呈类似机翼的流线型，其厚度从前缘到后缘逐渐降低；水翼模型31是推进装置安装在潜水器尾部时选用的仿鱼尾鳍状模型，分为前、后缘，前缘为直径较小圆弧，后缘为直径较大圆弧，两圆弧包围成月牙形，模型截面也呈厚度从前缘到后缘逐渐降低的流线型；

2、所述水翼拍动单元由伺服电机9、电机套筒8、电机轴套7、小轴承6、小轴承3、小轴承11、密封件5、锥齿轮10、锥齿轮12、小轴4、水翼连接件2和水翼连接件13构成，伺服电机9固定封闭在电机套筒8内，输出轴与电机轴套7的后端相连，电机轴套7的前端由小轴承6定位后从电机套筒8内伸出，密封件5安装在电机轴套7的伸出部分，压紧在电机套筒8上，锥齿轮10安装在电机轴套7的最前端，与锥齿轮12垂直啮合，锥齿轮12安装在小轴4上，小轴4通过小轴承3和小轴承11和电机套筒8活动连接，水翼连接件2和水翼连接件13的各自一端固定在小轴4上，另一端与水翼模型1相连；

3、所述水翼旋转单元由伺服电机15、电机座16、直齿轮轴20、铜质轴瓦28、壁板27、直齿轮22、直齿轮21、套筒19、套筒23、轴承18、轴承24、轴承座17、轴承座25和密封件29组成，伺服电机15固定在电机座16内，电机15的输出轴与直齿轮轴20的后端相连，直齿轮轴20的前端与铜质轴瓦28间歇配合，铜质轴瓦28在壁板27内固定，直齿轮22安装在直齿轮轴20的中段，与直齿轮21啮合，直齿轮21安装在电机套筒8上，在直齿轮21的两侧套有套筒19和套筒23，它们通过间歇配合套在电机套筒8上，在套筒19和套筒23的外侧设置有安装在电机套筒8上的轴承18和轴承24，轴承18和轴承24分别固定在轴承座17和轴承座25内，密封件29套在电机套筒8上，并压紧在壁板27上；

4、所述底板固定单元由底板14、直角连接块26和直角连接块30组成，电机座16、轴承座17和轴承座25固定在底板14上，底板14通过直角连接块26、直角连接块30与壁板27垂直固定连接。