丝驱动柔性可变翼装置及水下航行器制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种丝驱动柔性可变翼装置及水下航行器，属于可变机翼技术领域。可变翼装置包括机翼本体，以及至少两个间隔分布于所述机翼本体的驱动丝，所述机翼本体包括至少一个基体和尾体，所述驱动丝穿过所述基体连接至所述尾体，从所述基体到所述尾体之间串联有弹性件。所述水下航行器包括丝驱动柔性可变翼装置。本实用新型专利技术通过收放驱动丝实现机翼的变形及对后掠角和展弦比大小的控制，非常方便；同时避免了传统运动副在海水中快速锈蚀卡顿的现象，可靠性较高；可变翼装置体态轻盈有效降低了传动系统对阻力的影响，具有航行阻力小的优点，收卷驱动丝可以使得机翼收缩，便于航行器回收；模块化设计可以实现较大的后掠角和展弦比的变化范围。

Wire driven flexible variable wing device and underwater vehicle

【技术实现步骤摘要】
丝驱动柔性可变翼装置及水下航行器
本技术属于可变机翼
，尤其涉及一种丝驱动柔性可变翼装置及水下航行器。
技术介绍
目前，能够实现海洋无人化观测的水下传感器搭载设备主要有AUV、ROV和AUG，而水下航行器凭借其低能耗、长时序、长航程的突出优势在海洋观测方面具有显著优势。但海洋环境复杂多变，使得水下航行器难以实现高精度航行和观测，特别是依靠浮力驱动的水下航行器，在强流、温度、盐度等干扰下，水下航行器的滑翔速度、角度等都会受到不同程度的影响，给传感器数据引入了不稳定参量。为了提高带翼水下航行器的环境适应能力，可变翼水下航行器逐步引起学者的关注。以水下航行器为例，2009年，日本学者Arima设计了具有改变机翼攻角能力的可变翼水下航行器模型ALEX，通过运动仿真和水池试验，验证了可变机翼的优势。USM大学的Isa建立了拥有可变机翼的水下航行器动力学模型，并进行了运动仿真。西北工业大学对可变翼混合驱动水下航行器进行了建模与仿真，验证了其具有更强的转弯能力，即航行机动性较高。浙江大学对可变翼(变攻角和后掠角)水下航行器进行了建模与仿真，验证了其具有较高航行机动性。天津大学综合平面五杆机构和双平行四边形机构设计了水下航行器变翼机构。但是，现有的可变翼装置主要依靠连杆机构或者电机直驱实现，而在实际应用中会使得机翼的体积臃肿、结构复杂，同时在海水中也十分容易腐蚀运动铰链，增加了水下航行器的航行阻力。考虑到水下航行器的机翼多为平板状，带翼型的机翼的宽厚比也较大，故本技术为克服传统可变翼装置的诸多弊端，将丝传动和模块化结构引入可变翼装置，设计了一种丝驱动柔性可变翼装置以及使用此种可变翼装置的水下航行器。
技术实现思路
本技术针对上述的技术问题，提出一种结构简单、适用于机翼扁平空间、易于驱动和控制的丝驱动柔性可变翼装置及水下航行器，具有可靠性高、成本低、后掠角和展弦比变化范围大、适用范围广、以及便于回收的优点。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为：作为本技术的一个方面，提出一种丝驱动柔性可变翼装置，包括机翼本体，以及至少两个间隔分布于所述机翼本体的驱动丝，所述机翼本体包括至少一个基体和尾体，所述驱动丝穿过所述基体连接至所述尾体，从所述基体到所述尾体之间串联有弹性件。作为优选，所述基体为多个，多个所述基体间隔穿设于所述驱动丝上，相邻的所述基体之间连接有所述弹性件。作为优选，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述驱动丝上。作为优选，从所述基体到所述尾体之间串联有连接单元，所述连接单元包括至少一个移动副和至少一个转动副。作为优选，所述连接单元包括具有滑槽的第一连杆，以及具有凸起的第二连杆，所述凸起卡设于所述滑槽并可相对所述滑槽移动和/或转动。作为优选，所述驱动丝的材质为金属或者复合材料。作为优选，所述机翼本体内填充有柔性颗粒填充物，所述机翼本体外覆盖有蒙皮，所述蒙皮为U型，其开口端与距离所述尾体最远的基体连接。作为优选，所述蒙皮的材质为硅胶或者橡胶，所述柔性颗粒填充物为橡胶体、海绵或者泡沫。作为优选，所述驱动丝由电机驱动，所述电机位于远离所述尾体的一端。作为本技术的另一方面，提出一种水下航行器，包括器体，还包括如上所述的丝驱动柔性可变翼装置，所述丝驱动柔性可变翼装置连接于所述器体的两侧。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：本可变翼装置通过使用驱动丝连接机翼本体，不同程度地收卷驱动丝，可使得机翼本体伸展收缩变形，从而改变机翼的后掠角和展弦比的大小，释放驱动丝，在弹性件作用下机翼可复原，本技术只需要控制驱动丝收卷的程度，就可以实现机翼后掠角和展弦比不同大小的变化，使得机翼后掠角和展弦比变化可控，具有控制方便的优点；通过驱动丝的方式实现变翼，避免了传统运动副在海水中快速锈蚀进而卡顿的现象，本技术具有可靠性高、结构简单、成本低的优点；本技术合理利用扁平状机翼的狭小空间进行传动布局，机翼的结构非常简单，体积轻盈，方便加工制作且能够有效降低传动系统对阻力的影响，具有航行阻力小的优点，收卷驱动丝可以使得机翼本体收缩，具有便于回收的优点；本技术采用模块化设计，根据不同机翼具体情况，可以设计不同数量基体，从而实现较大的后掠角和展弦比的变化范围，具有变化范围大、适用范围广的优点。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术所提供丝驱动柔性可变翼装置的结构示意图；图2为本技术所提供丝驱动柔性可变翼装置的俯视图；图3为本技术所提供丝驱动柔性可变翼装置在变翼状态的结构示意图；图4为本技术所提供丝驱动柔性可变翼装置中连接单元的结构示意图；图5为本技术所提供丝驱动柔性可变翼装置在变翼状态时相邻基体的几何参数示意图；图6为本技术所提供水下航行器的结构示意图；以上各图中：01、丝驱动柔性可变翼装置；1、机翼本体；11、基体；12、尾体；2、驱动丝；3、弹簧；4、连接单元；41、第一连杆；411、滑槽；42、第二连杆；421、凸起；43、压紧环；5、柔性颗粒填充物；6、蒙皮；7、电机；8、水下航行器；81、器体。具体实施方式下面，通过示例性的实施方式对本技术进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。现有技术中可变翼装置大多由连杆机构或者电机直驱实现机翼结构的变化，往往会造成机翼体积臃肿、结构复杂的问题，而且连杆机构中的铰链也比较容易腐蚀。本技术基于此技术问题，考虑到水下航行器的机翼多为平板状，带翼型的机翼的宽厚比也较大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丝驱动柔性可变翼装置，其特征在于，包括机翼本体，以及至少两个间隔分布于所述机翼本体的驱动丝，所述机翼本体包括至少一个基体和尾体，所述驱动丝穿过所述基体连接至所述尾体，从所述基体到所述尾体之间串联有弹性件。/n

【技术特征摘要】
1.一种丝驱动柔性可变翼装置，其特征在于，包括机翼本体，以及至少两个间隔分布于所述机翼本体的驱动丝，所述机翼本体包括至少一个基体和尾体，所述驱动丝穿过所述基体连接至所述尾体，从所述基体到所述尾体之间串联有弹性件。


2.根据权利要求1所述的丝驱动柔性可变翼装置，其特征在于，所述基体为多个，多个所述基体间隔穿设于所述驱动丝上，相邻的所述基体之间连接有所述弹性件。


3.根据权利要求1所述的丝驱动柔性可变翼装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述驱动丝上。


4.根据权利要求1所述的丝驱动柔性可变翼装置，其特征在于，从所述基体到所述尾体之间串联有连接单元，所述连接单元包括至少一个移动副和至少一个转动副。


5.根据权利要求4所述的丝驱动柔性可变翼装置，其特征在于，所述连接单元包括具有滑槽的第一连杆，以及具有凸起的第二连杆，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树新，王延辉，孙通帅，杨绍琼，张连洪，张宏伟，刘玉红，
申请(专利权)人：青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心，
类型：新型
国别省市：山东;37