本发明专利技术公开了一种全被动双扑翼吸能装置，包括两个摇臂，每个摇臂的一端安装有一组叶片，另一端位于壳体内且设置有中间轴和俯仰轴。壳体内还设置有与中间轴平行布置的输出轴，中间轴及输出轴的端头与壳体之间活动连接。叶片轴上设置有第一带轮；俯仰轴的一端套装有两个并列设置的单向离合器，另一端套装有第二带轮，每个单向离合器上均套装有一个第一齿轮；中间轴一端套装有两个并列设置的不完全内齿轮。两个第一齿轮与对应的两个不完全内齿轮内啮合，每个摇臂的第一带轮和第二带轮之间通过第一传动带连接，两个摇臂分别与输出轴之间通过齿轮和传动带连接。本发明专利技术利用双扑翼的俯仰‑沉浮运动采集流体动能，具有高效、全被动的特点。
【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种吸能装置，尤其涉及一种全被动双扑翼吸能装置。
技术介绍
：随着人口增长、经济发展和社会进步，人们对能源、特别是清洁能源的需求日益增长。传统水电站和风机的发电量逐年增长，但是其对环境的影响也日益受到关注。比如，水电站对上下游生态和局部地貌的影响、大型风机的噪声污染及其对候鸟迁徙的影响。传统水电站和风机，特别是水电站的装机容量逐渐逼近其极限值。在此背景下，传统的水轮机和风机及其替代或补充方案都得到了发展。其中，扑翼吸能近年来逐渐受到学界的关注，并进行了全面的研究。与传统风机相比，扑翼吸能装置结构简单、建造成本低、尺寸小、对环境也更友好；其应用范围也更广，比如河流、海岸、峡谷等不适合传统水轮机和风力机的狭长流体区域；扑翼吸能装置在不同的流速下均能保持较高的吸能效率，意味着特别适合于洋流、潮汐这类低流速、高流体密度的场合。现有的扑翼吸能机构往往只有一只叶片，这种扑翼设计无法发挥多翼间相互促进的优势，效率和功率并不是最理想的；现有扑翼吸能机构的俯仰运动多是直线平移运动，需要专门的传动机构将直线运动转化为旋转运动，从而导致机构更加的复杂、适应性也较差；此外，翼型的扭转运动需要专门的电机驱动、或者连杆曲轴等机构将翼型平移运动的动力传递给扭转驱动机构，如此既降低了效率、又增加了成本。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种全被动双扑翼吸能装置，其利用双扑翼的俯仰-沉浮运动采集流体动能，具有高效、全被动的特点。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种全被动双扑翼吸能装置，包括两个对称布置的第一摇臂和第二摇臂，每个摇臂的一端均通过叶片轴安装有一组叶片，两个摇臂的另一端设置在壳体内，每个摇臂的另一端均垂直于摇臂轴心设置有中间轴和俯仰轴，且俯仰轴靠近对应摇臂的末端设置，两个中间轴同轴心设置，壳体内还设置有与两个中间轴平行布置的输出轴，中间轴的端头以及输出轴端头均与壳体之间活动连接；每个摇臂的叶片轴上均设置有第一带轮，每个摇臂的俯仰轴一端均套装有两个并列设置的单向离合器，另一端均套装有第二带轮，每个单向离合器上均套装有一个第一齿轮，每个摇臂的中间轴一端均套装有两个并列设置的不完全内齿轮，两个第一齿轮与对应的两个不完全内齿轮能够内啮合，每个摇臂的第一带轮和第二带轮之间通过第一传动带连接，第一摇臂的中间轴另一端与输出轴之间通过齿轮传动连接，第二摇臂的中间轴另一端与输出轴之间通过带传动连接。本专利技术进一步的改进在于，每一组叶片均包括同轴心设置的两个叶片，叶片轴垂直于摇臂轴心设置在每个摇臂的一端，且每个摇臂上的两个叶片分别设置在该叶片轴的两端。本专利技术进一步的改进在于，中间轴的端头通过轴端座与壳体之间活动连接。本专利技术进一步的改进在于，输出轴端头通过轴承座以及设置在轴承座内的组合轴承与壳体之间活动连接。本专利技术进一步的改进在于，齿轮传动包括固定在第一摇臂上的第二齿轮以及设置在输出轴上的第三齿轮。本专利技术进一步的改进在于，带传动包括固定在第二摇臂上的第三带轮，设置在输出轴上的第四带轮，以及用于将第三带轮和第四带轮相连接的第二传动带。本专利技术进一步的改进在于，叶片采用NACA00系列的对称翼型叶片，两个摇臂上的两组叶片对称并排布置，且俯仰和沉浮运动相位相差180°。本专利技术进一步的改进在于，每个摇臂的一端开设有限位槽，用以限制叶片俯仰运动的振幅。相对于现有技术，本专利技术具有如下的优点：本专利技术提供的全被动双扑翼吸能装置，该装置中的摇臂一端的齿轮与固定的不完全内齿轮构成行星齿轮传动，摇臂的旋转带动齿轮做公转运动，当该齿轮公转到特定位置，将开始与不完全内齿轮啮合，该齿轮的公转将带动其自转，进而带动与其同轴的第二带轮旋转，第二带轮通过带轮传动带动摇臂另一端的第一带轮及与其同轴的叶片旋转，从而完成叶片的俯仰运动。进一步，本专利技术为每个摇臂安装了成对的齿轮、单向离合器和不完全内齿轮。每个齿轮、单向离合器和不完全内齿轮组合分别在上冲程和下冲程中控制叶片的俯仰运动，避免相互影响。更进一步，本专利技术直接通过叶片的俯仰运动驱动摇臂的旋转运动，无需复杂的机构将俯仰运动转化成旋转运动。并分别通过齿轮和带轮将两个摇臂反方向的力矩转化成同方向的力矩，从而能够同轴输出动力。最后，本专利技术两组叶片对称并排布置，两组叶片的俯仰运动相位相差180°，如此布置可以使得两组叶片互为对方的端壁，利用端壁效应可以提高本专利技术的吸能效率和功率。附图说明：图1为本专利技术的整体结构示意图，其中，图1(b)为图1(a)的局部放大图。图2为本专利技术的传动和运动示意图，其中，图2(a)为下冲程开始时刻，图2(b)为下冲程中间某时刻，图2(c)为上冲程开始时刻，图2(d)为上冲程中间某时刻，图2(e)为下冲程开始时刻，图2(f)为图2(a)～(e)的局部放大图。图中：1-叶片，2-第一摇臂，3-第二摇臂，4-第一传动带，5-中间轴，6-输出轴，7-第二带轮，8-俯仰轴，9-不完全内齿轮，10-单向离合器，11-第一齿轮，12-第二齿轮，13-第三带轮，14-第二传动带，15-轴端座，16-组合轴承，17-轴承座，18-外壳，19-第一带轮，20-第三齿轮，21-第四带轮。具体实施方式：以下结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。如图1和2所示，本专利技术是一种全被动双扑翼吸能装置，包括两个对称布置的第一摇臂2和第二摇臂3，每个摇臂的一端均通过叶片轴安装有一组叶片1，两个摇臂的另一端设置在壳体18内，每个摇臂的另一端均垂直于摇臂轴心设置有中间轴5和俯仰轴8，且俯仰轴8靠近对应摇臂的末端设置，两个中间轴5同轴心设置，壳体18内还设置有与两个中间轴5平行布置的输出轴6，中间轴5的端头以及输出轴6端头均与壳体18之间活动连接；每个摇臂的叶片轴上均设置有第一带轮19，每个摇臂的俯仰轴8一端均套装有两个并列设置的单向离合器10，另一端均套装有第二带轮7，每个单向离合器10上均套装有一个第一齿轮11，每个摇臂的中间轴5一端均套装有两个并列设置的不完全内齿轮9，两个第一齿轮11与对应的两个不完全内齿轮9能够内啮合，每个摇臂的第一带轮19和第二带轮7之间通过第一传动带4连接，第一摇臂2上固定有第二齿轮12，第二齿轮12与中间轴5同轴心，第一摇臂2通过第二齿轮12与输出轴6之间通过齿轮传动连接，第二摇臂3上固定有第三带轮13，第三带轮13与中间轴5同轴心，第二摇臂3通过第三带轮13与输出轴6之间通过带传动连接。具体来说，每两个叶片1同轴组成一组，共有两组叶片如图迎流对称并排布置，两组叶片1可以带动第一摇臂2和第二摇臂3旋转，第一摇臂2、第二摇臂3绕中间轴5旋转。俯仰轴8安装在第一摇臂2、第二摇臂3的另一端，俯仰轴8上固定有第二带轮7，叶片轴上固定有第一带轮19，第一带轮19和第二带轮7组成带轮传动机构，用以驱动叶片1的俯仰运动。俯仰轴8上还安装有两个单向离合器10，单向离合器10外套装有第一齿轮11。中间轴5每端固定有两个不完全内齿轮9，第一齿轮11和不完全内齿轮9形成不完全行星齿轮传动。第一摇臂2和输出轴6上分别固定有第二齿轮12和第三齿轮20，第二齿轮12和第三齿轮20相互啮合形成齿轮传动；第二摇臂3和输出轴6上分别固定有第三带轮13和第四带轮21，第三带轮13和第四带轮21之间通过第二传动带14连接形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全被动双扑翼吸能装置，其特征在于，包括两个对称布置的第一摇臂(2)和第二摇臂(3)，每个摇臂的一端均通过叶片轴安装有一组叶片(1)，两个摇臂的另一端设置在壳体(18)内，每个摇臂的另一端均垂直于摇臂轴心设置有中间轴(5)和俯仰轴(8)，且俯仰轴(8)靠近对应摇臂的末端设置，两个中间轴(5)同轴心设置，壳体(18)内还设置有与两个中间轴(5)平行布置的输出轴(6)，中间轴(5)的端头以及输出轴(6)端头均与壳体(18)之间活动连接；每个摇臂的叶片轴上均设置有第一带轮(19)，每个摇臂的俯仰轴(8)一端均套装有两个并列设置的单向离合器(10)，另一端均套装有第二带轮(7)，每个单向离合器(10)上均套装有一个第一齿轮(11)，每个摇臂的中间轴(5)一端均套装有两个并列设置的不完全内齿轮(9)，两个第一齿轮(11)与对应的两个不完全内齿轮(9)能够内啮合，每个摇臂的第一带轮(19)和第二带轮(7)之间通过第一传动带(4)连接，第一摇臂(2)的中间轴(5)另一端与输出轴(6)之间通过齿轮传动连接，第二摇臂(3)的中间轴(5)另一端与输出轴(6)之间通过带传动连接。
【技术特征摘要】
1.一种全被动双扑翼吸能装置，其特征在于，包括两个对称布置的第一摇臂(2)和第二摇臂(3)，每个摇臂的一端均通过叶片轴安装有一组叶片(1)，两个摇臂的另一端设置在壳体(18)内，每个摇臂的另一端均垂直于摇臂轴心设置有中间轴(5)和俯仰轴(8)，且俯仰轴(8)靠近对应摇臂的末端设置，两个中间轴(5)同轴心设置，壳体(18)内还设置有与两个中间轴(5)平行布置的输出轴(6)，中间轴(5)的端头以及输出轴(6)端头均与壳体(18)之间活动连接；每个摇臂的叶片轴上均设置有第一带轮(19)，每个摇臂的俯仰轴(8)一端均套装有两个并列设置的单向离合器(10)，另一端均套装有第二带轮(7)，每个单向离合器(10)上均套装有一个第一齿轮(11)，每个摇臂的中间轴(5)一端均套装有两个并列设置的不完全内齿轮(9)，两个第一齿轮(11)与对应的两个不完全内齿轮(9)能够内啮合，每个摇臂的第一带轮(19)和第二带轮(7)之间通过第一传动带(4)连接，第一摇臂(2)的中间轴(5)另一端与输出轴(6)之间通过齿轮传动连接，第二摇臂(3)的中间轴(5)另一端与输出轴(6)之间通过带传动连接。2.根据权利要求1所述的一种全被动双扑翼吸能装置，其特征在于，每一组叶片(1)均包括同轴心设置的两个叶片...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，姜伟，张荻，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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