[实用新型]一种基于运动实现的仿生蓝点魟水下推进器

说明书

本实用新型涉及一种基于运动实现的仿生蓝点魟水下推进器，包括：一对胸鳍系统、主体和尾巴系统，所述胸鳍系统包括多个摆动结构、电机、偏心轮轴和转动主轴，所述摆动结构包括U形架和鳍条，所述鳍条固接在所述U形架上，所述U形架内设偏心轮，各偏心轮固定在偏心轮轴上，所述U形架还设有转动主轴孔，所述U形架可围绕所述转动主轴转动，各个偏心轮轴向间距固定，周向角度差相等，当偏心轮轴匀速转动时，偏心轮推动各个鳍条运动呈往复性摆动运动，且各个鳍条间相位差相等，通过所述摆动机构可实现将电机匀速转动转化为鳍条往复性摆动运动，同时可通过改变各个偏心轮间相位差来改变推进器的整个胸鳍上行波数目；所述主体采用核心桶结构。

技术领域

本实用新型涉及水下航行器领域，尤其是涉及一种仿生结构航行器。

背景技术

随着人类文明的不断发展，地球上陆地资源日趋枯竭。因此，人类开始将目光投向海洋。人类对海洋的开发利用已逐渐成为当前科学研究的热点，适应海洋环境的水下推进器是人类开发和勘探海洋资源所必需的工具。目前绝大多数的水下推进器采用了螺旋桨推进系统

以螺旋桨作为推进系统的水下推进器，存在效率低、推进噪音大、产生较大尾涡影响周围生态环境、机动性能差、系统体积大、瞬时响应的严重滞后、可靠性难以保证等缺点，所以以螺旋桨为推进系统的水下航行器不能满足高机动性、运动灵活等要求。

而随着人类对海洋的不断了解，以蓝点魟、蝠鲼、大西洋牛鼻鲼等为典型代表的鳐形目鱼类，具有良好的运动性能，游动机动性强，鱼鳍受载面积大，游动扰动小，其超凡的游动机动性能、低扰动性和高效率是传统的螺旋桨推进系统所望尘莫及的。鳐鱼的游动推进模式具有高机动性、低扰动性以及高效率等传统推进系统所不具备的优点，为人类研究和开发能够更好地适应海洋水下环境的推进系统提供了模仿对象。

螺旋桨产生推力面产生机动控制力，这种机械设计对于推进器巡航速度行驶于空旷的海域的应用领域是经济有效的，但是由于机动控制力依赖于流体在操控舵面上流动产生的升力，在低速下难以实现机动，此外这类推进器在尾迹产生大量大带宽的噪声，导致一些水下生态系统遭到破坏。

波动鳍推进，通过波动或摆动硕大柔韧的胸鳍产生推进力，在复杂环境下也能保持很高的机动性能并能很好的抑制紊流(湍流)。但由于波动鳍在波动过程中水的相互作用十分复杂，目前还没有一个能十分准确描述波动模型的理论。已有的鱼类推进理论大都基于势流、线性边界条件和尾迹形状固定的假设，尚不能分析流体与鱼体之间的非线性作用，也无法解决尾迹的动态变化问题，不能精确描述真实鱼类的游动过程，计算结果仅能定性地指导仿生机器鱼的设计。但是目前基于波动鳍的航行器原型机的研制以及航行器在水中的多模态运动控制及定深定向等简单闭环控制运动等功能不太成熟，水下航行器与真实波动鳍推进鱼类游动还存在非常明显的差距。

航行器的运动实现如果想要达到真正神似的效果，必须合理的仿生结构设计和控制。

实用新型内容

针对以上现有技术问题，本实用新型的目的在于提供一种按照功能仿生的思路研制具有类似仿生对象的运动特征结构，实现真正神似的仿生运动。

具体技术方案如下：

一种基于运动实现的仿生蓝点魟水下推进器，包括：一对胸鳍系统、主体和尾巴系统，所述胸鳍系统包括多个摆动结构、电机、偏心轮轴和转动主轴，所述摆动结构包括U形架和鳍条，所述鳍条固接在所述U形架上，所述U形架内设偏心轮，各偏心轮固定在偏心轮轴上，所述U形架还设有转动主轴孔，所述U形架可围绕所述转动主轴转动，各个偏心轮轴向间距固定，周向角度差相等，当偏心轮轴匀速转动时，偏心轮推动各个鳍条运动呈往复性摆动运动，且各个鳍条间相位差相等，通过所述摆动机构可实现将电机匀速转动转化为鳍条往复性摆动运动，同时可通过改变各个偏心轮间相位差来改变推进器的整个胸鳍上行波数目；所述主体采用核心桶结构。