[发明专利]一种水下双扑翼推进器

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下推进器，具体地说，涉及一种水下双扑翼推进器；属 于水下航行器推进技术领域。

背景技术

近年来，无人水下航行器在海洋环境研究、海洋资源探测和海洋资源开发, 无论是在民用领域,还是在军用领域都具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值， 吸引了人们极大的关注。

现有技术中无人水下航行器大多采用螺旋桨推进器，在低速近目标作业中 存在性能不佳的问题。在自然界的水生动物中，除了鱼类外，还有一些动物具 有独特的游动方式，经过自然界的选择和自身的进化，它们的游动方式变得愈 加成熟和完美，如海洋动物的海龟、海狮、海豚、企鹅等；此类动物都长有鳍 状肢体，游动方式与普通鱼类有明显不同。在水中游动时身体躯干不做大幅摆 动，主要依靠扑翼的划水产生动力。尽管此类动物具有较大的体形，但是它们 却具有爆发力强、启动快的特点，尤其在低速条件下具备良好的机动性和稳定 性。因此，利用仿生学原理开发研制仿生海龟、海狮类动物的水下推进器，具 有非常广阔的应用前景。扑翼推进器相对于传统的螺旋桨推进器有较多的优点， 如其机动性好，转弯半径小，操纵性稳定，实现浆舵合一。无人驾驶水下扑翼 航行器的运动性能较比传统的无人水下航行器的运动性能具有极大的提高，特 别突出表现在低速近目标作业中。

扑翼推进器按自由度可分为单自由度扑翼推进器、双自由度扑翼推进器和 三自由度扑翼推进器。双自由度扑翼推进器和三自由度扑翼推进器结构复杂， 不易实现工程应用；单自由度扑翼推进器只能完成扑翼的拍水运动，但结构简 单易实现。Duke大学与Nekton公司于2002年合作研制的单自由度扑翼推进器 NektorActuator已经成功的完成了水下试验，并能很好的完成航行器的各种运 动指标。

发明专利CN101003301A中公开了一种“水下仿水翼推进装置”，该推进装 置采用两个电机+控制系统,实现水翼拍动和旋转运动的两个自由度的旋转。这 种仿水翼推进装置结构复杂，并且需要精确的控制，须配置复杂的单片机控制 系统。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种水下双扑翼推进器，采用 两个单自由度扑翼结合于独立的推进器中，通过控制双扑翼的拍水频率及幅度， 实现航行器的直行、转弯、下潜、上浮、翻转运动；推进器结构简单，控制操 纵性强，效率高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括航行器，其特征在于还包 括电机、电机套筒、联轴器、扑翼推进器安装板、扑翼、扑翼推进器，采用四 组扑翼推进器依航行器中轴线两两对称安装在航行器上，每一组上下扑翼的转 轴位于同一竖直线上，上下扑翼的转轴与航行器中心轴向平面之间夹角为±30 度，电机通过电机套筒分别固定在扑翼推进器安装板上，电机输出轴与扑翼转 轴通过联轴器连接，通过电机驱动扑翼；当航行器运动时，扑翼推进器的扑翼 各自以相同的拍水频率、上下运动幅度和相反的相位角做对拍运动，实现水下 航行器直行、转弯、上浮、下潜、翻转运动。

所述扑翼翼型为NACA0012低速翼型。

所述扑翼翼型采用环氧树脂材料。

有益效果

本发明提出的水下双扑翼推进器，由电机、扑翼、扑翼推进器和航行器本 体组成；扑翼推进器可根据安装的水下航行器的不同形状和尺寸进行调节，具 有适应性和灵活性，根据需求可更换翼型。水下双扑翼推进器结构对称，扑翼 通过电机分别驱动，控制两个扑翼在各时刻的拍水频率、上下运动幅度和相反 的相位角做对拍运动，不会互相干扰。推进器的扑翼上下拍水最大幅度为±30 度，为了避免上下两扑翼在最大幅度对扇拍水运动中相撞，两扑翼轴之间的距 离可根据所选用的不同翼型的弦长进行调整，保证两个扑翼在各种相位下不会 出现碰撞现象。

本发明水下双扑翼推进器结构简单，与单自由度扑翼推进器相比推力更加 稳定，能源利用率高，运动灵活，可实现水下航行器直行、转弯、上浮、下潜、 翻转运动；具有广泛的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种水下双扑翼推进器作进一步的详细 说明。

图1为本发明水下双扑翼推进器的局部剖视图。

图2为本发明的扑翼推进器示意图。

图3为本发明水下双扑翼推进器俯视图的局部剖视图。

图中: