CN109278965B - 一种仿生肠管型水下推进器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿生肠管型水下推进器，主要包括由刚性管道构成的外肠管、设置于所述外肠管内部的内肠壁和纵向平行设置于所述内肠壁内的若干震子环，所述内肠壁头尾两端与所述外肠管相对固定；所述震子环为内部中空的螺旋管状结构，并且连通正、负压力管，通过注入和抽出震子环内的液体，来控制震子环径向的扩张和收缩；液体的注入和抽出由液压开关及其控制电路控制；所述外肠管内壁设有电控管，所述正、负压力管和所述液压开关及其控制电路设置于所述电控管内。本发明所述的推进器的推进效率高，运行稳定性好；推进器改变速度和方向基本没有滞后性。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下推进器，具体是一种模仿动物的肠管排空运动设计的水下推进器。
背景技术
水下推进器大体分为螺旋桨推进器和仿生推进器。螺旋桨推进器具有动力和传动装置体积大、质量重、能耗高、、瞬间响应有滞后现象、运动灵活性差并且伴有较大的噪声和尾涡等问题，效率低是其主要问题，推进速度变化慢，改变前进后退的速度慢，另外推进器的固定加工要求高、维护成本高。单个螺旋桨工作中会产生扭矩。螺旋桨工作中可能会划伤海洋动物，并且产生的噪音会影响海洋生物；另一方面，海带或废弃的渔网会缠绕螺旋桨。
仿生推进器的体积和结构与现有生物的神经控制相关，难以模仿，水生生物的游动大多是身体和鳍配合运动，身体也在相对运动，难以有一个相对稳定的空间，与生物的整体结构相符合，难以提出一个相对独立的不发生相对运动的空间结构。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种仿生肠管型水下推进器，模仿动物的肠管排空运动设计的水下推进器。
一种仿生肠管型水下推进器，主要包括由刚性管道构成的外肠管、设置于所述外肠管内部的内肠壁和纵向平行设置于所述内肠壁内的若干震子环，所述内肠壁与所述外肠管相对固定连接；
所述震子环为内部中空的螺旋管状结构，并且连通正、负压力管，通过注入和抽出震子环内的液体，来控制震子环径向的扩张和收缩；液体的注入和抽出由液压开关及其控制电路控制；
所述内肠壁为鱼鳞阵结构，所述鱼鳞阵由数条纤维绳和等间隔固定于所述纤维绳上的若干圆形甲片构成，所述纤维绳固定于所述圆形甲片内接正六边形的一条边上，且所有圆形甲片均为同侧固定，纤维绳的固定长度与非固定长度比例为1:3，数条固定有圆形夹片的纤维绳S形紧密交织在一起形成鱼鳞阵；
所述外肠管内壁设有电控管，所述正、负压力管和所述液压开关及其控制电路设置于所述电控管内。
进一步的，所述震子环每一螺旋折叠处均设有一个卡环式圆弧。
进一步的，所述圆形甲片上相对设有永磁体和软磁体；所述永磁体设置于固定在所述圆形甲片上的纤维绳的中心点，所述软磁体设置于与纤维绳垂直的相对一侧的半径上。
进一步的，所述内肠壁等间隔地通过三根牵引绳与所述外肠管相对固定，牵引绳两端均固定于所述外肠管上，其中心点固定于所述震子环上，每根牵引绳两端固定点之间相隔120°；所述震子环上固定有三对轮轴，三对轮轴两两间隔120°，所述牵引绳两个固定点之间的部分均绕过所述轮轴。
本发明的有益效果：1.推进器的推进效率高；2.运行稳定性好； 3.推进器改变速度和方向基本没有滞后性；4.推进器灵敏度高，可相对精确地调节航行器在水中的状态；5:动力来源要求不高；6.静音、环保，对在推进器中的生物不形成物理伤害；7.制造成本低、维护简单且成本低；8.不容易受水下生物，例如海带等的影响。
附图说明
图1为仿生肠管型水下推进器整体结构示意图；
图2为震子环局部结构示意图；
图3为震子环的剖视图；
图4为鱼鳞阵部分结构示意图；
图5为鱼鳞阵构成过程示意图；
图6为永磁体和软磁体固定位置示意图；
图7为内肠壁和外肠管的固定结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例1
一种仿生肠管型水下推进器，如图1所示，主要包括由刚性管道构成的外肠管1、设置于所述外肠管内部的内肠壁2和纵向平行设置于所述内肠壁内的若干震子环3，所述内肠壁与所述外肠管通过牵引绳相对固定连接；
所述震子环3为内部中空的螺旋管状结构，如图2、图3所示，并且连通正、负压力管501、502，通过注入和抽出震子环内的液体，来控制震子环径向的扩张和收缩；液体的注入和抽出由液压开关及其控制电路控制；所述震子环3每一螺旋折叠处均设有一个卡环式圆弧301，用于减少运动过程中的应力集中。
所述内肠壁2为鱼鳞阵结构，所述鱼鳞阵4由数条纤维绳401和等间隔固定于所述纤维绳上的若干圆形甲片402构成，如图4所示，所述纤维绳固定于所述圆形甲片内接正六边形的一条边上，且所有圆形甲片均为同侧固定，纤维绳的固定长度与非固定长度比例为1:3，数条固定有圆形夹片的纤维绳S形紧密交织在一起形成鱼鳞阵，如图5所示。
所述圆形甲片402上相对设有永磁体403和软磁体404；所述永磁体设置于固定在所述圆形甲片上的纤维绳的中心点，所述软磁体设置于与纤维绳垂直的相对一侧的半径上，如图6所示。
鱼鳞阵像一张孔洞上覆盖有圆形甲片的网，为了让这些圆形甲片结合得更为紧密，其上设有永磁体和软磁体，整体类似带鳞片的鱼皮，故称之为鱼鳞阵。鱼鳞阵构成了内肠壁，工作时鱼鳞阵的面积可随震子环扩张和收缩。
所述外肠管1内壁设有电控管，所述正、负压力管和所述液压开关及其控制电路设置于所述电控管内。
通过液压开关及其控制电路，使得震子环有规律地扩张和收缩，进而若干震子环和鱼鳞阵构成的内肠壁内和内肠壁与外肠管围成的腔隙向后移动，从而推动其中的水体向后移动，获得推力。
所述内肠壁2等间隔地通过三根牵引绳6与所述外肠管1相对固定，牵引绳6两端均固定于所述外肠管1上，其中心点固定于所述震子环3上，每根牵引绳6两端固定点之间相隔120°，所述震子环3上固定有三对轮轴7，三对轮轴两两间隔120°，所述牵引绳6两个固定点之间的部分均绕过所述轮轴7，如图7所示，三根牵引绳实现内肠壁与外肠管的360°固定。轮轴可以保证牵引绳的状态可以随震子环的扩张和收缩而变动。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种仿生肠管型水下推进器，其特征在于：主要包括由刚性管道构成的外肠管、设置于所述外肠管内部的内肠壁和纵向平行设置于所述内肠壁内的若干震子环，所述内肠壁与所述外肠管相对固定连接；
所述震子环为内部中空的螺旋管状结构，并且连通正、负压力管，通过注入和抽出震子环内的液体，来控制震子环径向的扩张和收缩；液体的注入和抽出由液压开关及其控制电路控制；
所述内肠壁为鱼鳞阵结构，所述鱼鳞阵由数条纤维绳和等间隔固定于所述纤维绳上的若干圆形甲片构成，所述纤维绳固定于所述圆形甲片内接正六边形的一条边上，且所有圆形甲片均为同侧固定，纤维绳的固定长度与非固定长度比例为1:3，数条固定有圆形甲片的纤维绳S形紧密交织在一起形成鱼鳞阵；
所述外肠管内壁设有电控管，所述正、负压力管和所述液压开关及其控制电路设置于所述电控管内，所述震子环每一螺旋折叠处均设有一个卡环式圆弧，所述圆形甲片上相对设有永磁体和软磁体。
2.根据权利要求1所述的仿生肠管型水下推进器，其特征在于：所述永磁体设置于固定在所述圆形甲片上的纤维绳的中心点，所述软磁体设置于与纤维绳垂直的相对一侧的半径上。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的仿生肠管型水下推进器，其特征在于：所述内肠壁等间隔地通过三根牵引绳与所述外肠管相对固定，牵引绳两端均固定于所述外肠管上，其中心点固定于所述震子环上，每根牵引绳两端固定点之间相隔120°；
所述震子环上固定有三对轮轴，三对轮轴两两间隔120°，所述牵引绳两个固定点之间的部分均绕过所述轮轴。
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