基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构，用于解决现有水下航行器推进装置实用性差的技术问题。技术方案是该机构包括固定滑翔翼、上折叠滑翔翼、下折叠滑翔翼、推拉式圆管电磁铁、锁杆、曲柄盘、连杆、导流槽、锁环和滑杆。所述固定滑翔翼内部设置推拉式圆管电磁铁，上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼分别设置锁环和导流槽。连杆前端通过销轴连接于固定滑翔翼的后缘，连杆后端通过销轴连接曲柄盘，锁杆和锁环用于上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼的锁紧和解锁。导流槽使得上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼在水流作用张开。锁杆和曲柄盘用于实现水下航行器划桨运动和滑翔运动。本发明专利技术对环境扰动小，隐蔽性强，控制简单，实用性好。

Propelling and Gliding Mechanism of Underwater Vehicle Based on Free Folding of Water Resistance

The invention discloses an underwater vehicle paddle propulsion and gliding mechanism based on water resistance free folding, which is used to solve the technical problem of poor practicability of the existing underwater vehicle propulsion device. The technical scheme is that the mechanism includes fixed glider, upper folding glider, lower folding glider, push-pull circular tube electromagnet, lock rod, crank disc, connecting rod, diversion groove, lock ring and slide rod. The fixed gliding wing is internally provided with push-pull circular tube electromagnets, and the upper folding gliding wing and the lower folding gliding wing are respectively provided with locking rings and diversion grooves. The front end of the connecting rod is connected to the rear edge of the fixed gliding wing through the pin shaft, and the rear end of the connecting rod is connected to the crank disk through the pin shaft. The locking rod and the locking ring are used for locking and unlocking the upper folding gliding wing and the lower folding gliding wing. The diversion groove makes the upper folding glider and the lower folding glider open under the action of water flow. The lock rod and crank disc are used to realize the paddling and gliding motion of underwater vehicle. The invention has small environmental disturbance, strong concealment, simple control and good practicability.

【技术实现步骤摘要】
基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构
本专利技术涉及一种水下航行器推进装置，特别是涉及一种基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构。
技术介绍
中国陆地人均资源低于世界平均水平，随着国家经济持续、稳定、快速发展，现有的陆地资源开发利用形势更加严峻。海洋具有丰富的开发利用潜力极大的生物资源、矿产资源、能源、水资源、空间资源等，是巨大的自然资源宝库。无人水下航行器作为一种水下无人智能移动平台，在探索海洋资源、海洋科学考察和军事等领域有着广阔的应用前景和巨大的潜在价值。无人水下航行器技术涉及多种学科和
的知识，关键技术之一就是水下推进技术。现有技术中无人水下航行器大多采用的推进器有螺旋桨推进器和扑翼推进器。螺旋桨推进器在理论研究和实际应用都比较成熟，但其自身亦存在不足，如噪声大、对环境扰动大和隐蔽性较差。扑翼推进器是基于仿生学原理设计制造的一种水下推进器。其具有机动性好，转弯半径小，隐蔽性好等优点。但对于双自由度扑翼推进器和三自由度扑翼推进器不仅结构复杂，而且需配置复杂的控制系统，不易实现工程应用。虽然单自由度推进器结构简单易实现，但其推力有限。现有的水下航行器亦有不依靠推进器而通过调节净浮力来改变其运动姿态的，并依靠滑翔翼来保证其稳定滑翔，如中国科学院沈阳自动化研究所研制的“海翼”水下滑翔机，其具有航程远，隐蔽性好的优点，但由于其没有推进装置使得其机动性差，转弯半径大。一部分水下滑翔机具有螺旋桨推进装置，但其隐蔽性稍差而且螺旋桨推进装置影响其外形布局，使其流体阻力增加，如中国专利技术专利CN107336817A公布了一种混合驱动水下滑翔机，它具有尾部主推螺旋桨推进装置和翼载螺旋桨推进装置，其机动性相较于无推进装置水下滑翔机有所提高，但螺旋桨推进装置影响了水下滑翔机的外形布局，使其流体阻力增加，影响其滑翔性能。
技术实现思路
为了克服现有水下航行器推进装置实用性差的不足，本专利技术提供一种基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构。该机构包括固定滑翔翼、上折叠滑翔翼、下折叠滑翔翼、推拉式圆管电磁铁、锁杆、曲柄盘、连杆、导流槽、锁环和滑杆。所述上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼通过合叶连接。固定滑翔翼内部设置推拉式圆管电磁铁，推拉式圆管电磁铁的滑杆与锁杆固连。上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼分别设置锁环和导流槽。连杆前端通过销轴连接于固定滑翔翼的后缘，连杆后端通过销轴连接曲柄盘，锁杆和锁环用于锁紧和解锁上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼。导流槽使得上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼在水流作用自动张开。锁杆和曲柄盘用于实现水下航行器划桨运动和滑翔运动。本专利技术对环境扰动小，隐蔽性强，控制简单，推力大且兼顾推进与滑翔运动，不破坏水下航行器的外形布局，不影响其滑翔性能，实用性好。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构，其特点是包括固定滑翔翼1、上折叠滑翔翼2、下折叠滑翔翼3、第一合叶4、第二合叶5、推拉式圆管电磁铁6、锁杆7、电机8、齿轮组9、曲柄盘10、连杆11、螺钉12、限位条13、限位槽14、导流槽15、锁环16、弹簧18、滑杆19和配合轴20。所述上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3通过第一合叶4和第二合叶5并用螺钉12固定连接。所述第一合叶4的轴中空与固定滑翔翼1上的配合轴20配合。所述固定滑翔翼1内部设置有推拉式圆管电磁铁6，推拉式圆管电磁铁6的滑杆19与锁杆7固连。所述上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3分别设置有锁环16和导流槽15。所述连杆11前端通过销轴连接于固定滑翔翼1翼根后缘，连杆11后端通过销轴连于曲柄盘10。曲柄盘10下连接有齿轮组9，齿轮组9由电机8驱动。所述固定滑翔翼1翼根前缘与航行器机体17销轴连接，当固定滑翔翼1处于固定角度0°，推拉式圆管电磁铁6通电，滑杆19被吸入，将锁杆7从上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3的锁环16拉出，解锁上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3。同时曲柄盘10带动连杆11使固定滑翔翼1带动上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3绕固定滑翔翼1翼根前缘向航行器机体17尾部摆动，部分水流向上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3的导流槽15，上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3在水流阻力的作用下被撑开。当固定滑翔翼1达到最大摆动角度60°，曲柄盘10带动连杆11使固定滑翔翼1绕固定滑翔翼1翼根前缘向航行器机体17头部摆动，同时上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3在水流阻力的作用下合拢，到达初始摆角0°，完成一个周期的划桨运动。当固定滑翔翼1处于固定角度0°，电磁铁不通电，滑杆19在弹簧18的作用下被推出，将锁杆7推至上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3的锁环16中心，锁紧上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3，使上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3合拢，并通过限位条13与限位槽14的配合使得上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3准确复位。本专利技术的有益效果是：该机构包括固定滑翔翼、上折叠滑翔翼、下折叠滑翔翼、推拉式圆管电磁铁、锁杆、曲柄盘、连杆、导流槽、锁环和滑杆。所述上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼通过合叶连接。固定滑翔翼内部设置推拉式圆管电磁铁，推拉式圆管电磁铁的滑杆与锁杆固连。上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼分别设置锁环和导流槽。连杆前端通过销轴连接于固定滑翔翼的后缘，连杆后端通过销轴连接曲柄盘，锁杆和锁环用于锁紧和解锁上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼。导流槽使得上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼在水流作用自动张开。锁杆和曲柄盘用于实现水下航行器划桨运动和滑翔运动。本专利技术对环境扰动小，隐蔽性强，控制简单，推力大且兼顾推进与滑翔运动，不破坏水下航行器的外形布局，不影响其滑翔性能，实用性好。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。附图说明图1是本专利技术基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构(折叠滑翔翼张开时)的结构示意图。图2是本专利技术基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构(折叠滑翔翼闭合时)的结构示意图。图3是图1中固定滑翔翼的结构示意图。图4是图1中上折叠滑翔翼的结构示意图。图5是图1中下折叠滑翔翼的结构示意图。图6是图1中推拉式圆管电磁铁的结构示意图。图7是图1中锁杆的结构示意图。图8是本专利技术基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构应用示意图。图9是本专利技术基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构划桨推进示意图。图中，1-固定滑翔翼，2-上折叠滑翔翼，3-下折叠滑翔翼，4-第一合叶，5-第二合叶，6-推拉式圆管电磁铁，7-锁杆，8-电机，9-齿轮组，10-曲柄盘，11-连杆，12-螺钉，13-限位条，14-限位槽，15-导流槽，16-锁环，17-航行器机体，18-弹簧，19-滑杆，20-配合轴。具体实施方式以下实施例参照图1～9。本专利技术基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构包括固定滑翔翼1、上折叠滑翔翼2、下折叠滑翔翼3、第一合叶4、第二合叶5、推拉式圆管电磁铁6、锁杆7、电机8、齿轮组9、曲柄盘10、连杆11、螺钉12、限位条13、限位槽14、导流槽15、锁环16、航行器机体17、弹簧18、滑杆19和配合轴20。所述固定滑翔翼1翼根前缘与航行器机体17销轴连接，所述上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3通过第一合叶4和第二合叶5并用螺钉12固定连接。所述第一合叶4的轴中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构，其特征在于：包括固定滑翔翼(1)、上折叠滑翔翼(2)、下折叠滑翔翼(3)、第一合叶(4)、第二合叶(5)、推拉式圆管电磁铁(6)、锁杆(7)、电机(8)、齿轮组(9)、曲柄盘(10)、连杆(11)、螺钉(12)、限位条(13)、限位槽(14)、导流槽(15)、锁环(16)、弹簧(18)、滑杆(19)和配合轴(20)；所述上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)通过第一合叶(4)和第二合叶(5)并用螺钉(12)固定连接；所述第一合叶(4)的轴中空与固定滑翔翼(1)上的配合轴(20)配合；所述固定滑翔翼(1)内部设置有推拉式圆管电磁铁(6)，推拉式圆管电磁铁(6)的滑杆(19)与锁杆(7)固连；所述上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)分别设置有锁环(16)和导流槽(15)；所述连杆(11)前端通过销轴连接于固定滑翔翼(1)翼根后缘，连杆(11)后端通过销轴连于曲柄盘(10)；曲柄盘(10)下连接有齿轮组(9)，齿轮组(9)由电机(8)驱动；所述固定滑翔翼(1)翼根前缘与航行器机体(17)销轴连接，当固定滑翔翼(1)处于固定角度0°，推拉式圆管电磁铁(6)通电，滑杆(19)被吸入，将锁杆(7)从上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)的锁环(16)拉出，解锁上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)；同时曲柄盘(10)带动连杆(11)使固定滑翔翼(1)带动上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)绕固定滑翔翼(1)翼根前缘向航行器机体(17)尾部摆动，部分水流向上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)的导流槽(15)，上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)在水流阻力的作用下被撑开；当固定滑翔翼(1)达到最大摆动角度60°，曲柄盘(10)带动连杆(11)使固定滑翔翼(1)绕固定滑翔翼(1)翼根前缘向航行器机体(17)头部摆动，同时上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)在水流阻力的作用下合拢，到达初始摆角0°，完成一个周期的划桨运动；当固定滑翔翼(1)处于固定角度0°，电磁铁不通电，滑杆(19)在弹簧(18)的作用下被推出，将锁杆(7)推至上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)的锁环(16)中心，锁紧上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)，使上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)合拢，并通过限位条(13)与限位槽(14)的配合使得上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)准确复位。...

【技术特征摘要】
1.一种基于水阻自由折叠的水下航行器划桨式推进和滑翔机构，其特征在于：包括固定滑翔翼(1)、上折叠滑翔翼(2)、下折叠滑翔翼(3)、第一合叶(4)、第二合叶(5)、推拉式圆管电磁铁(6)、锁杆(7)、电机(8)、齿轮组(9)、曲柄盘(10)、连杆(11)、螺钉(12)、限位条(13)、限位槽(14)、导流槽(15)、锁环(16)、弹簧(18)、滑杆(19)和配合轴(20)；所述上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)通过第一合叶(4)和第二合叶(5)并用螺钉(12)固定连接；所述第一合叶(4)的轴中空与固定滑翔翼(1)上的配合轴(20)配合；所述固定滑翔翼(1)内部设置有推拉式圆管电磁铁(6)，推拉式圆管电磁铁(6)的滑杆(19)与锁杆(7)固连；所述上折叠滑翔翼(2)和下折叠滑翔翼(3)分别设置有锁环(16)和导流槽(15)；所述连杆(11)前端通过销轴连接于固定滑翔翼(1)翼根后缘，连杆(11)后端通过销轴连于曲柄盘(10)；曲柄盘(10)下连接有齿轮组(9)，齿轮组(9)由电机(8)驱动；所述固定滑翔翼(1)翼根前缘与航行器机体(17)销轴连接，当固定滑翔翼(1)处于固定角度0°，推拉式圆管电磁铁(6)通...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓旭，张小链，郑泽奇，关淑苗，刘闯，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61