CN102180262A - 可伸缩扑翼升力生成装置 - Google Patents

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Abstract

可伸缩扑翼升力生成装置，属扑翼飞行器技术领域，包括可伸缩扑翼、主轴、轴承、减摩套筒、套筒轴和导向挡风罩；可伸缩扑翼由根部翼片、中间翼片和尖端翼片组成，导向挡风罩由曲面罩、前端支架和后端支架组成。在动力的驱动下，主轴带动可伸缩扑翼连续转动，由于导向挡风罩的限制，可伸缩扑翼在转动的过程中周期性的伸长和缩短，在过主轴轴线的铅垂面的两侧拨动空气产生不同的效果，能产生较大的升力，效率较高，且结构简单，安全可靠。可用于飞行器做升力装置，其原理和结构也可用作水上交通工具的驱动装置。

Description

可伸缩扑翼升力生成装置
技术领域
可伸缩扑翼升力生成装置，涉及扑翼飞行器技术领域，可广泛应用于运输、军事、体育娱乐、玩具、农林业等领域。其原理和结构也可用作水上交通工具的驱动装置。
背景技术
人类渴望像鸟一样在空中自由飞翔，到目前为止，都没实现真正意义上的扑翼飞行。
传统的连杆机抅扑翼靠上下煽动来产生升力，机构复杂，且效率较低；专利号为ZL200710071871.2公开了一种扑翼升力生成装置，效率较高，但翼片数量受其结构限制，且端板会产生较大的阻力；公布号为CN101708775A，名称为“扑翼升力生成装置”的专利申请公开了一种靠扑翼提升机构使扑翼复位的扑翼升力生成装置，其效率高，但机构传动系统和控制系统均很复杂，翼片数量也受其结构限制，且运行机动性和可靠性不高。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种效率较高、结构简单、机动性高且运行可靠的扑翼升力生成装置。
本发明采用的技术方案是：包括可伸缩扑翼、主轴、轴承、减摩套筒、套筒轴和导向挡风罩；可伸缩扑翼是由根部翼片、中间翼片和尖端翼片组成，其中根部翼片内有一矩形空腔，其首端与主轴固连，尾端开有窄槽口，槽口尺寸与中间翼片中、后部相当，中间翼片的首端端头稍厚于其中、后部，且可吻合地置于根部翼片空腔内，中间翼片可在根部翼片空腔内沿翼展方向自由伸缩，可刚好全部插入根部翼片内，但伸出时不会全部拉出，中间翼片内也有一矩形空腔，尾端开有尺寸与尖端翼片中、后部相当的窄槽口，尖端翼片首端端头稍厚于其中、后部，且吻合地置于中间翼片空腔内，尖端翼片可在中间翼片空腔内沿翼展方向自由伸缩，伸出时也不会全部拉出，尖端翼片尾端固连有套筒轴，减摩套筒套装在套筒轴上，以减小尖端翼片紧贴导向挡风罩内壁滑动时的阻力，尖端翼片除尾端的减摩套筒部分露在外面外其它部分都可插入中间翼片内。可伸缩扑翼的中间翼片的首端端头与根部翼片空腔的摩擦面上可均匀镶上数个用以减小摩擦的滚珠或滚针，同样地可伸缩扑翼的尖端翼片的首端端头与中间翼片空腔的摩擦面上也可均匀镶上数个用以减小摩擦的滚珠或滚针。导向挡风罩由曲面罩、前端支架和后端支架组成，曲面罩内壁由下段(AB段)和上段(BC段)两段光滑连接的曲面段组成，上段(BC段)曲面与垂直于主轴的铅垂面的交线为自B至C的渐开线，B处到主轴的距离刚好等于可伸缩扑翼缩至最短时包括减摩套筒在内的长度，以便可伸缩扑翼随主轴转动顺利通过导向挡风罩，A处和C处到主轴的距离都刚好等于可伸缩扑翼伸长至最长时包括减摩套筒在内的长度，曲面罩的下段(AB段)和上段(BC段)对称于过主轴轴线的水平面。
导向挡风罩的前端支架和后端支架的内侧距离略大于可伸缩扑翼的最大宽度(即可伸缩扑翼的根部翼片的弦长)，主轴两端的两个轴承分别固装在导向挡风罩的前端支架和后端支架孔内，两轴承的中心在经过C处和A处的铅垂面内。
四个相同的可伸缩扑翼互成90°对称地通过其根部翼片的首端固连于主轴的周围。固连有可伸缩扑翼的主轴在轴承内转动，为避免因离心力甩出的尖端翼片尾端的减摩套筒与导向挡风罩下母线边处(即A处)卡住，导向挡风罩的曲面罩的A处稍向下延伸一小段。
在动力的驱动下，主轴带动可伸缩扑翼连续做顺时针转动，在过主轴轴线的铅垂面的右边，可伸缩扑翼的中间翼片和尖端翼片因离心力的作用向外滑至最长并拨动空气向下运动，该装置产生向上的升力；在过主轴轴线的铅垂面的左边，尽管可伸缩扑翼向上运动，由于受到导向挡风罩的限制，可伸缩扑翼的中间翼片和尖端翼片均插入根部翼片内，可伸缩扑翼变短了，且夹于其间的气流几乎不会向上流动，故在此半个周期内对升力的负面影响很小。如此连续重复上述过程，该装置产生较大的升力，效率较高，且结构简单，安全可靠。
组成可伸缩扑翼的各种翼片为刚性材料。前述的对称固连于主轴周围的可伸缩扑翼的数量为四个，也可以为两个或者三个。如果是两个的话，互成180°布局；如果是三个的话，互成120°布局。
附图说明
图1：可伸缩扑翼升力生成装置结构示意主视图；
图2：可伸缩扑翼升力生成装置结构示意俯视图(图中未画出导向挡风罩)；
图3：可伸缩扑翼升力生成装置的导向挡风罩立体示意图；
图4：可伸缩扑翼升力生成装置的三段式可伸缩扑翼伸至最长时的结构示意截面图；
图5：两个可伸缩扑翼升力生成装置固连在扑翼机机身的左右两侧的断面示意图。
具体实施方式
下面给出本发明的实施方式实例，并结合附图1～5加以说明。
如图所示，将两个结构相同的可伸缩扑翼升力生成装置背对背对称固连在扑翼机机身7的左右两侧，每个装置都包括可伸缩扑翼1(由根部翼片11、中间翼片12和尖端翼片13组成)、主轴2、轴承3、减摩套筒4、套筒轴5和导向挡风罩6(由曲面罩61、前端支架62和后端支架63组成)，曲面罩61内壁由下段(AB段)和上段(BC段)两段光滑连接的曲面段组成，上段(BC段)曲面与垂直于主轴2的铅垂面的交线为自B至C的渐开线，B处到主轴2的距离刚好等于可伸缩扑翼1缩至最短时包括减摩套筒4在内的长度，以便可伸缩扑翼1随主轴2转动顺利通过导向挡风罩6，A处和C处到主轴2的距离都刚好等于可伸缩扑翼1伸长至最长时包括减摩套筒4在内的长度，曲面罩61的下段(AB段)和上段(BC段)对称于过主轴2轴线的水平面。右侧装置的曲面罩61的B处紧贴扑翼机机身7的右侧，且右侧装置的曲面罩61的开口向右，左侧装置的曲面罩61的B处紧贴扑翼机机身7的左侧，且左侧装置的曲面罩61的开口向左，两装置的曲面罩61的B处和两装置的主轴2均处于同一水平面内，且主轴2轴线与扑翼机的前进方向一致。
每个可伸缩扑翼升力生成装置的四个相同的可伸缩扑翼1互成90°对称地通过其根部翼片11的首端固连于主轴2的周围。每个可伸缩扑翼1均由根部翼片11、中间翼片12和尖端翼片13组成，其中根部翼片11内有一矩形空腔，其首端与主轴2固连，尾端开有窄槽口，槽口尺寸与中间翼片12中、后部相当，中间翼片12的首端端头稍厚于其中、后部，且可吻合地置于根部翼片11空腔内，中间翼片12可在根部翼片11空腔内沿翼展方向自由伸缩，可刚好全部插入根部翼片11内，但伸出时不会全部拉出，中间翼片12内也有一矩形空腔，尾端开有尺寸与尖端翼片13中、后部相当的窄槽口，尖端翼片13首端端头稍厚于其中、后部，且吻合地置于中间翼片12空腔内，尖端翼片13可在中间翼片12空腔内沿翼展方向自由伸缩，伸出时也不会全部拉出，尖端翼片13尾端固连有套筒轴5，减摩套筒4套装在套筒轴5上，以减小尖端翼片13紧贴导向挡风罩6内壁滑动时的阻力，尖端翼片13除尾端的减摩套筒4部分露在外面外其它部分都可插入中间翼片12内。可伸缩扑翼1的中间翼片12的首端端头与根部翼片11空腔的摩擦面上均匀镶上数个用以减小摩擦的滚珠，同样地可伸缩扑翼1的尖端翼片13的首端端头与中间翼片12空腔的摩擦面上也均匀镶上数个用以减小摩擦的滚珠。固连有可伸缩扑翼1的主轴2在轴承3内转动，为避免因离心力甩出的尖端翼片13尾端的减摩套筒4与导向挡风罩6下母线边处(即A处)卡住，导向挡风罩6的曲面罩61的A处稍向下延伸一小段。
右边装置由动力驱动主轴2带着可伸缩扑翼1顺时针方向转动，在过主轴2轴线的铅垂面的右边，可伸缩扑翼1的中间翼片12和尖端翼片11因离心力的作用向外滑至最长并拨动空气向下运动，该装置产生向上的升力；在过主轴2轴线的铅垂面的左边，尽管可伸缩扑翼1向上运动，由于受到曲面罩61的限制，可伸缩扑翼1的中间翼片12和尖端翼片13均插入根部翼片11内，可伸缩扑翼1变短了，且夹于其间的气流几乎不会向上流动，故在此半个周期内对升力的负面影响很小；左边装置的可伸缩扑翼1与右边装置的可伸缩扑翼1的扑动相向相反，产生升力的效果一样。两装置如此连续重复上述过程，将产生较大的升力。
合理利用该原理和结构，将两个结构相同的该装置背对背对称固连在船舶等水上交通工具的下部左右两侧，使两主轴2处于同一垂直于船舶前进方向的铅垂面内，该装置可用来做驱动装置。左右两侧的装置转向相反转速相同时，船舶直线前行；一侧转速降低时，船舶向此侧转向；两侧同时同速反转时船舶向后运动。该装置作水上交通工具的驱动装置时，为避免可伸缩翼片1反转时因离心力甩出的尖端翼片13尾端的减摩套筒4与导向挡风罩6前母线边处(即C处)卡住，导向挡风罩6的曲面罩61的C处也稍向外延伸一小段。
该装置应用在扑翼机上能产生较大的升力，应用在水上交通工具上能产生较大的推力，效率较高，结构简单，机动性高且安全可靠。

Claims (6)

1.可伸缩扑翼升力生成装置，其特征在于：它包括可伸缩扑翼(1)、主轴(2)、轴承(3)、减摩套筒(4)、套筒轴(5)和导向挡风罩(6)；可伸缩扑翼(1)是由根部翼片(11)、中间翼片(12)和尖端翼片(13)组成，其中根部翼片(11)内有一矩形空腔，其首端与主轴(2)固连，尾端开有窄槽口，槽口尺寸与中间翼片(12)中、后部相当，中间翼片(12)的首端端头稍厚于其中、后部，且可吻合地置于根部翼片(11)空腔内，中间翼片(12)可在根部翼片(11)空腔内沿翼展方向自由伸缩，可刚好全部插入根部翼片(11)内，但伸出时不会全部拉出，中间翼片(12)内也有一矩形空腔，尾端开有尺寸与尖端翼片(13)中、后部相当的窄槽口，尖端翼片(13)首端端头稍厚于其中、后部，且吻合地置于中间翼片(12)空腔内，尖端翼片(13)可在中间翼片(12)空腔内沿翼展方向自由伸缩，伸出时也不会全部拉出，尖端翼片(13)尾端固连有套筒轴(5)，减摩套筒(4)套装在套筒轴(5)上，尖端翼片(13)除尾端的减摩套筒(4)部分露在外面外其它部分都可插入中间翼片(12)内；导向挡风罩(6)由曲面罩(61)、前端支架(62)和后端支架(63)组成，曲面罩(61)内壁由下段(AB段)和上段(BC段)两段光滑连接的曲面段组成，上段(BC段)曲面与垂直于主轴(2)的铅垂面的交线为自B至C的渐开线，B处到主轴(2)的距离刚好等于可伸缩扑翼(1)缩至最短时包括减摩套筒(4)在内的长度，以便可伸缩扑翼(1)随主轴(2)转动顺利通过导向挡风罩(6)，A处和C处到主轴(2)的距离都刚好等于可伸缩扑翼(1)伸长至最长时包括减摩套筒(4)在内的长度，曲面罩(61)的下段(AB段)和上段(BC段)对称于过主轴(2)轴线的水平面；主轴(2)两端的两个轴承(3)分别固装在导向挡风罩(6)的前端支架(62)和后端支架(63)孔内，两轴承(2)的中心在经过C处和A处的铅垂面内。
2.根据权利要求1所述的可伸缩扑翼升力生成装置，其特征在于：它的导向挡风罩(6)下母线边处(A处)稍向下延伸一小段。
3.根据权利要求1所述的可伸缩扑翼升力生成装置，其特征在于：组成该装置的可伸缩扑翼(1)为相同的四个，它们互成90°对称地通过其根部翼片(11)的首端固连于主轴(2)的周围。
4.根据权利要求1所述的可伸缩扑翼升力生成装置，其特征在于：组成该装置的可伸缩扑翼(1)的数量还可以为两个或者三个，两个互成180°布局，三个互成120°布局。
5.根据权利要求1所述的可伸缩扑翼升力生成装置，其特征在于：应用于水上交通工具的驱动装置时，它的导向挡风罩(6)前母线边处(C处)稍向外延伸一小段。
6.根据权利要求1或3或4所述的可伸缩扑翼升力生成装置，其特征在于：可伸缩扑翼(1)的中间翼片(12)的首端端头与根部翼片(11)空腔的摩擦面上可均匀镶上数个用以减小摩擦的滚珠或滚针，同样地可伸缩扑翼(1)的尖端翼片(11)的首端端头与中间翼片(12)空腔的摩擦面上也可均匀镶上数个用以减小摩擦的滚珠或滚针。
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