CN104986332A - 一种细网状支架带多薄膜片的单向扑翼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细网状支架带多薄膜片的单向扑翼，细网状支架带多薄膜片的单向扑翼设置有机身，所述机身的两侧安装有传动装置，传动装置的两侧安装有支架，单向扑翼支架由支架和细网结构组成，薄膜片的一边边缘固定在细网结构上，薄膜片的另一边自由活动，限位丝线的一端连接在细网结构，限位丝线的另一端连接在薄膜片的可活动边缘上，所有的薄膜片均排列在细网结构的同一侧。本发明采用网状扑翼支架结构，薄膜片在空气作用下自动开合，产生大小不同的空气阻力，与支架丝网上的几个对应点之间用有限长细丝线或是细条带连接，限制薄膜片的运动范围，扑翼薄膜采用多个片状薄膜片构成，支架简单的上下扑动就可以让扑翼机得到升力。

Description

一种细网状支架带多薄膜片的单向扑翼

技术领域

本发明属于扑翼机技术领域，尤其涉及一种细网状支架带多薄膜片的单向扑翼。

背景技术

扑翼，是扑翼机的主要动力结构，扑动的机翼作用于空气，产生升力与向前的推动力。现代扑翼机从原理上可以分为仿鸟扑翼和仿昆虫扑翼。现有的扑翼机从仿生学的角度出发，扑翼为一层薄膜固定在特定的支架上，支架的结构一般模仿鸟类翅膀或是昆虫翼翅的结构，当扑翼照着鸟类或是昆虫的飞行行为上下摆动时，在扑翼周围扰动空气，产生飞行的动力。

由于是从仿生学的角度出发，设计出的扑翼是由整块薄膜构成，或是增加一定量的孔，减少扑翼在向上扑时的阻力，但是扑翼的大部分区域还是由大块的薄膜覆盖。由于大块薄膜的存在，仿生扑翼在向上和向下扑动时，都会受到很大空气的阻力。向上扑动时，受到空气阻力，会阻碍飞行器上升。为了减小向上扑动时的空气阻力，需要对扑翼的支架结构有特殊要求，结构设计比较复杂，有的设计还要求支架结构随着扑动发生形变以减少上扑时的空气阻力，比如像鸟类拍动翅膀时，翅膀的形状会随着拍动行为改变。从仿生角度设计出的扑翼结构比较复杂，不利于生产应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细网状支架带多薄膜片的单向扑翼，旨在解决现有的扑翼结构复杂，扑翼上扑时产生空气阻力，薄膜片摆动方向不一致的问题。

本发明是这样实现的，一种细网状支架带多薄膜片的单向扑翼，所述细网状支架带多薄膜片的单向扑翼设置有机身，所述机身的两侧安装有传动装置，所述传动装置的两侧安装有支架，所述单向扑翼支架由支架和细网结构组成，薄膜片的一边边缘固定在细网结构上，薄膜片的另一边自由活动，限位丝线的一端连接在细网结构，限位丝线的另一端连接在薄膜片的可活动边缘上，薄膜片均排列在细网结构的同一侧。

进一步，所述薄膜片为多片状可活动。

进一步，所述丝网结构为交叉或无交叉结构。

进一步，所述支架采用碳纤维；所述网状结构采用轻质细丝编织。

进一步，所述薄膜片的排列方式沿径向或横向排列。

本发明的另一目的在于一种所述细网状支架带多薄膜片的单向扑翼在水介质流体中的应用。

本发明的另一目的在于一种所述细网状支架带多薄膜片的单向扑翼在双扑翼中的应用。

与现有技术相比，本发明提供的细网状支架带多薄膜片的单向扑翼具有以下优势：

1、舍弃模仿鸟类或是昆虫翅膀的复杂结构，采用简单的网状扑翼支架结构。主要结构是在简单的支架间设置网状的细丝，且支架结构在扑翼上下扑动时，保持基本的形状不变。

2、仿生扑翼采用了大片薄膜片覆盖支架，因此在上下扑动时，都会产生比较大的空气阻力，需要设计特殊的支架结构，使得上下扑动有不同的空气阻力，本发明采用的时简单的网状扑翼支架结构，通过将大薄膜片变成多片可活动的薄膜片覆盖在支架上；当扑翼上下扑动时，薄膜片由于空气阻碍，自动开合，使得上下扑动产生大小不同的空气阻力，为了能更好的产生空气阻力，小片状薄膜片采用部分重叠的方式排列。

3、活动的薄膜片排列好后，扑翼上下扑动时，薄膜片自动开合的方向比较一致。但当运动比较剧烈时，个别薄膜片的开合方向不一致；因此，在薄膜片边缘上找几个点，与支架丝网上的几个对应点之间用有限长细丝线或是细条带连接，限制薄膜片的运动范围，这样就不管运动有多剧烈，薄膜片自动开合的方向可以保持一致。

附图说明

图1是本发明实施例提供的细网状支架带多薄膜片的单向扑翼结构示意图；

图中：1、机身；2、传动装置；3、支架；4、细网结构；5、薄膜片；6、限位丝线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的扑翼由网状支架与多片可活动的薄膜片组成，薄膜片按照一定的方式排列好后，空气沿设计的方向流通时可以顺利通过，而沿着相反方向流通时受到的阻力很大；扑翼只要简单的上下扑动，就可以形成升力。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例的细网状支架带多薄膜片的单向扑翼主要包括：机身1、传动装置2、支架3、细网结构4、薄膜片5、限位丝线6；

扑翼的支架结构由支架3和细网结构4构成，薄膜片5的一边边缘固定在细网结构4上，另一边可以自由活动，薄膜片5按照一定的方式排列，限位丝线6一端连接在细网结构4，另一端连接在薄膜片5的可活动边缘上，这样可以将薄膜片5活动限制在一定范围内；当网状的支架3在传动装置2的作用下，做上下往返运动时，薄膜片5在空气的影响下，会自动开启或闭合；当扑翼向上扑动时，薄膜片5开启，空气可以很顺利流通过去，受到的空气阻力很小。当扑翼向下扑动时，薄膜片5闭合，空气很难流通过去，形成很大的空气阻力。因此当扑翼做往复上下扑动时，就可以产生升力。

本发明的工作原理：

网状扑翼的支架结构，其主要结构为细丝网与固定细丝网的支架，丝网结构可以是交叉的也与可以是无交叉，固定细丝网的支架的材质采用了强度大、质量轻的材料，如碳纤维，以降低支架的重量，网状结构采用高强度轻质细丝编织，网眼一般取合适的大小，既能保证一定的受力要求，同时保证上下扑动时空气流过细丝网时的空气阻力非常小。扑翼上下扑动时，产生不同空气阻力的实现方法：单纯的网状支架结构，在上下扑动时，受到的空气相同且很小，就不能产生让上升的力，为了让向下扑动时，有较大的空气阻力，进而能产生向上的力；而在向上扑动时，只有很小的空气阻力，飞行器受到向下的力非常小，在细丝网下排列了系列的可活动的薄膜片，薄膜片的一条边缘固定在细丝网上，由于薄膜片非常薄，质量轻，当受到空气吹动时，薄膜片可以绕着其固定边缘摆动，当扑翼向下扑时，薄膜片受到空气给其向上的阻力，所有的薄膜片向上摆动，由于细丝网的存在，薄膜片最后都紧贴在了细线网上，此时相当于一大块薄膜片贴在了细丝网上，因此受到的空气阻力很大，此外，薄膜片的宽度比薄膜片之间的间距大，当薄膜片紧贴在细丝网上时，薄膜片之间有相互重叠的部分，可以更好的阻止空气流过薄膜片，当扑翼向上扑时，薄膜片受到空气给其向下的阻力，所有的薄膜片绕固定边缘向下摆动至受空气阻力最小的位置，在这种情况下，相当于只有网状支架结构，薄膜片对空气不产生影响，空气很容易的通过扑翼，扑翼受到的空气阻力也非常的小，当扑翼上下往复扑动时，每个往复运动时，向下扑动时有很大空气阻力，空气对其有向上的作用力；向上扑空气阻力很小，空气对其向下的作用力很小，相当于每个往复，空气对扑翼都有向上的作用力，即让飞行器产生了向上升的力，当扑动的比较剧烈时，薄膜片的摆动方向可能不一致，将导致扑翼向下扑动时，一些薄膜片向反方向摆动，使得细丝网上有些地方没有薄膜片覆盖，部分空气可以从这些地方流走，导致空气对扑翼阻力减小，降低了飞行器的升力，采用限位细丝线或是细条带，限制薄膜片的摆动范围，在薄膜片的可活动边缘上找几个适当位置，将有限长的细丝线的两端分别固定在薄膜片边缘上的适当固定点与细丝网上对应的固定点上，这样处理之后，薄膜片的摆动就被限制在一定的范围内，可以保证空气对对所有薄膜片的作用方向一致，更有效率的产生升力。

经过上述措施可以得到完整的扑翼机构，在这种结构下，只有在单一方向上，空气可以顺利通过，即扑翼上扑时，空气可以顺利通过扑翼，扑翼下扑时，空气无法通过扑翼，除了空气，对于其它流体，如水介质，这种结构也有类似的性质。

本发明具有很强的实用性和创新性，与现有的模仿鸟类翅膀或是昆虫翼翅的扑翼机不同，从仿生学角度设计的扑翼，由于要模仿鸟类翅膀或昆虫翼翅的活动，支架结构设计比较复杂，这里设计的网状扑翼支架结构由于不需要考虑完成复杂的动作，因此支架结构可以设计的很简单，支架也可以设计的很轻。

与现有的整片薄膜片覆盖支架不同，扑翼薄膜采用多个可活动的片状薄膜片构成，按本设计的方式排列薄膜片，支架简单的上下扑动就可以让扑翼机得到升，

本发明适用范围可以推广到其它流体中，除了可以在空气流体中使用，也可以在水介质等流体中使用，

1、薄膜片的排列方式除了沿径向排列，也可以沿着横向排列，薄膜片一边固定在细丝网状支架上，另一边缘可以自由活动，当扑翼支架上下扑动时，薄膜片也可以自动闭合与开启，只允许一个方向上的空气顺利流通，因此扑翼在单一方向受到的空气阻力较大，形成上升的动力。

2、对于双扑翼机构，也可以采用前面所述的设计，双扑翼机中有四个扑翼，上方两个扑向下扑动，薄膜片闭合，空气很难流通过去，受到空气阻力大；下方向个扑翼向上扑动，薄膜片开启，空气很顺利流通过去，受到空气阻力很小，当扑翼摆动的方向相反，上方向个扑翼向上扑动，薄膜片开启，空气很顺利流通过去，受到空气阻力很小情况相反；下方两个扑向下扑动，薄膜片闭合，空气很难流通过去，受到空气阻力大，因此，扑翼持续受到向上的空气阻力，产生升力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种细网状支架带多薄膜片的单向扑翼，其特征在于，所述细网状支架带多薄膜片的单向扑翼设置有机身，所述机身的两侧安装有传动装置，所述传动装置的两侧安装有支架，所述单向扑翼支架由支架和细网结构组成，薄膜片的一边边缘固定在细网结构上，限位丝线的一端连接在细网结构，限位丝线的另一端连接在薄膜片的可活动边缘上，薄膜片均排列在细网结构的同一侧。

2.如权利要求1所述的细网状支架带多薄膜片的单向扑翼，其特征在于，所述薄膜片为多片状,所述薄膜片为活动的。

3.如权利要求1所述的细网状支架带多薄膜片的单向扑翼，其特征在于，所述丝网结构为交叉或无交叉结构。

4.如权利要求1所述的细网状支架带多薄膜片的单向扑翼，其特征在于，所述支架采用碳纤维；所述网状结构采用轻质细丝编织。

5.如权利要求1所述的细网状支架带多薄膜片的单向扑翼，其特征在于，所述薄膜片的排列方式沿径向或横向排列在细网状支架的同一侧。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述细网状支架带多薄膜片的单向扑翼在水介质流体中的应用。

7.一种如权利要求1-5任意一项所述细网状支架带多薄膜片的单向扑翼在双扑翼中的应用。