[发明专利]一种柔性管状波动的仿生推进器

说明书

本发明公开了一种柔性管状波动的仿生推进器，包括导流外壳，导流外壳内设有电机和相位锁定环，相位锁定环内纵向设有相位锁定杆和相位锁定杆加强块，相位锁定环的端部设有相位锁定环端内齿轮，相位锁定环端内齿轮与所述电机输出轴上的齿轮啮合，相位锁定环内通过相位锁定杆和相位锁定杆加强块连接多个内凸轮伸缩单元；内凸轮伸缩单元包括同心设置的内圈和外圈，内圈设有6个方孔，方孔内装有4只滚珠轴承，构成直线滑槽，直线滑槽中插有伸缩杆；外圈中设有特定设计的内凸轮轨道；伸缩杆靠近外圈的一端的两侧装有一对滚珠轴承，这对滚珠轴承置于外圈上的内凸轮轨道中，伸缩杆的内端粘接有柔性蒙皮。相比于螺旋桨推进器，具有更好的隐蔽性能和后退机动性能；相比于普通的二维长鳍波动推进器，借由筒状封闭的波动鳍面可以实现更高的推进效率。

技术领域

本发明涉及一种水下航行器，尤其涉及一种柔性管状波动的仿生推进器。

背景技术

传统的水下航行器多采用螺旋桨作为推进器，此类水下航行器具有结构可靠、航速快、效率高的优点，但在机动性和隐蔽性上稍有欠缺。为了提高水下航行器的机动性和隐蔽性，人们研制了多种仿生推进器。水下仿生推进器按照模仿的生物游动方式可分为BCF(Body and/or Caudual Fin，身体尾鳍)模式和MPF(Median and/or Pectoral Fin，中间鳍/对鳍)模式。其中，MPF模式的仿生推进器具有推力稳定(瞬时推力波动幅度小)和双向推进不分头尾(前进和后退原理相同)的特点，从而成为一个研究热点。我国的国防科技大学、新加坡的南洋理工大学、美国西北大学等均针对此种推进方式制作了模型样机。

MPF模式的推进器依靠身体或长鳍的波动产生推力，众多学者对其物理原理进行了研究，如Lighthill提出了二维波动板理论，童秉纲院士进一步提出了三维波动板理论等。在研究中发现，长鳍波动推进时，会在侧向(垂直于身体纵剖面或鳍面)产生比推力更大的作用力，增加了能量耗散，导致其推进效率比较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效提高推进效率的柔性管状波动的仿生推进器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的柔性管状波动的仿生推进器，包括导流外壳，所述导流外壳内设有电机和相位锁定环，所述相位锁定环内纵向设有相位锁定杆和相位锁定杆加强块，所述相位锁定环的端部设有相位锁定环端内齿轮，所述相位锁定环端内齿轮与所述电机输出轴上的齿轮啮合，所述相位锁定环内通过相位锁定杆和相位锁定杆加强块连接多个内凸轮伸缩单元；

所述内凸轮伸缩单元包括同心设置的内圈和外圈，所述内圈和外圈均由两个半壳组成，其中：

所述内圈的两个半壳上分别开有6个矩形截面的槽，两个半壳合并时，每对矩形槽组成一个方孔，方孔内装有4只滚珠轴承，构成直线滑槽，所述直线滑槽中插有伸缩杆；

所述外圈的两个半壳上分别开有矩形截面的、曲线形的半边的内凸轮轨道，当两个半壳合并构成外圈时，两个半边的内凸轮轨道贴合成一个整体的内凸轮轨道；

所述伸缩杆靠近外圈的一端的两侧装有一对滚珠轴承，这对滚珠轴承置于外圈上的内凸轮轨道中；

多个内凸轮伸缩单元的伸缩杆的内端粘接有柔性蒙皮。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的柔性管状波动的仿生推进器，相比于螺旋桨推进器，具有更好的隐蔽性能和后退机动性能；相比于普通的二维长鳍波动推进器，借由筒状封闭的波动鳍面可以实现更高的推进效率。通过在航行器的不同位置沿不同方向使用多个管状柔性长鳍的仿生推进器，可以提高航行器的机动能力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的柔性管状波动的仿生推进器的外观结构示意图。

图1a为图1的A向放大示意图。