CN109292065B - 自适应变面积尾鳍水下推进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物仿生技术领域，具体地说，是一种自适应变面积尾鳍水下推进装置，包括尾鳍安装板，尾鳍安装板上内嵌有第一形状记忆金属，第一形状记忆金属的另一端固定在支撑板上，尾鳍安装板还与尾鳍变形部件相连，尾鳍变形部件整体呈等腰三角形，尾鳍变形部件分为腰杆和底杆，底杆中间部分连接有两条末端运动杆件，支撑板通过拉杆连接到尾鳍变形部件的底杆上，拉杆的数量为2条，拉杆一端固定在支撑板的尖端连接固定孔内，另一端固定在尾鳍变形部件的底杆与末端运动杆件的连接处，便于以后人类对海洋探测、海洋防护等各项科研生产活动。
Description
技术领域
本发明涉及生物仿生技术领域，具体地说，是一种自适应变面积尾鳍水下推进装置。
背景技术
随着人类利用和开发海洋资源的节奏补发加快，人类对海洋探测、海洋防护等领域的重视，关于仿生水下推进器的研究也逐步得到了发展。当前水下推进也存在诸多问题，如重量大、游动形态单一、能耗高、效率低、机动性差等问题。当前水下推进器以仿生机器鱼较为盛行。鱼类通过鱼鳍的协调运动及尾部的摆动以实现高难度高技巧性的动作。尾鳍的作用至关重要，以推进模式而言，尾鳍的摆动式是效率最高、推进速度最快的模式。尾鳍的形状对摆动鱼鳍的推进性能具有重要影响。尾鳍的表面积的大小决定了水动力系数的大小，因此对尾鳍变面积的研究对水下推进装置的发展有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种自适应变面积尾鳍水下推进装置，便于以后人类对海洋探测、海洋防护等各项科研生产活动。
本发明采用的具体技术方案如下：
一种自适应变面积尾鳍水下推进装置，包括尾鳍安装板，尾鳍安装板上内嵌有第一形状记忆金属，第一形状记忆金属的另一端固定在支撑板上，尾鳍安装板还与尾鳍变形部件相连，尾鳍变形部件整体呈等腰三角形，尾鳍变形部件分为腰杆和底杆，底杆中间部分连接有两条末端运动杆件，支撑板通过拉杆连接到尾鳍变形部件的底杆上，拉杆的数量为2条，拉杆一端固定在支撑板的尖端连接固定孔内，另一端固定在尾鳍变形部件的底杆与末端运动杆件的连接处。
本发明的进一步改进，支撑板与第一形状记忆金属的连接部设置有固定安装旋钮便于安装，支撑板的中间部分内凹有三角槽便于安装第二形状记忆金属，第二形状记忆金属的尾端通过与拉杆形状构造一致的连接杆连接到尾鳍变形部件底杆处中间两条末端运动杆件连接部。
本发明的进一步改进，支撑板的三角槽中间位置还设置有纵向的运动通道。
本发明的进一步改进，运动通道的两侧设置有对称的镂空孔，镂空款形状采用近似椭圆形状。
本发明的进一步改进，支撑板的两侧还设置有对称的侧边孔，尾鳍变形部件的腰杆上设置有对称的腰杆连接孔，侧边孔与腰杆连接孔通过柔性拉簧连接。
本发明的进一步改进，还包括蒙皮，蒙皮包裹住尾鳍变形部件，蒙皮采用柔性材料制成。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
（1）本发明中的尾鳍变形部件可根据外界附近水域物体的运动形态，通过控制器控制形状记忆金属形变，从而实现尾部面积形状的自适应变化，实现多态游动。
（2）本发明中通过第一形状记忆金属拉动连接支撑板运动，可实现尾鳍变形部件扇形面积及末端形状变化，通过支撑板内嵌的第二形状记忆金属拉动尾鳍变形部件实现三角末端尖锐形状变化。
（3）本发明中支撑板的内部具有内凹的三角槽中加工有仿树叶脉络的近似椭圆形状的镂空孔，不仅保证了支撑板的刚度与弹性需求，同时还降低了工件质量，减小了运动能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的各个部件分解示意图。
图3为本发明中支撑板的结构示意图。
图4为本发明中尾鳍变形部件的结构示意图。
图5为本发明中形状记忆金属未发生形变时结构示意图。
图6为本发明中第一形状记忆金属发生形变时结构示意图。
图7为本发明中第一、第二形状记忆金属发生形变时结构示意图。
图中，1-尾鳍安装板，2-第一形状记忆金属，3-柔性拉簧，4-尾鳍变形部件，5-支撑板，6-第二形状记忆金属，7-蒙皮，401-腰杆，402-腰杆连接孔，403-末端运动杆件，404-拉杆，405-底杆，501-固定安装旋钮，502-三角槽，503-侧边孔，504-镂空孔，505-运动通道，506-尖端连接固定孔。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例：如图1-图7所示，一种自适应变面积尾鳍水下推进装置，包括尾鳍安装板1，尾鳍安装板1上内嵌有第一形状记忆金属2，第一形状记忆金属2的另一端固定在支撑板5上，尾鳍安装板1还与尾鳍变形部件4相连，尾鳍变形部件4整体呈等腰三角形，尾鳍变形部件4分为腰杆401和底杆405，底杆405中间部分连接有两条末端运动杆件403，支撑板5通过拉杆404连接到尾鳍变形部件4的底杆405上，拉杆404的数量为2条，拉杆404一端固定在支撑板5的尖端连接固定孔506内，另一端固定在尾鳍变形部件4的底杆405与末端运动杆件403的连接处，还包括蒙皮7，蒙皮7包裹住尾鳍变形部件4，蒙皮7采用柔性材料制成。
在本实施例中，支撑板5与第一形状记忆金属2的连接部设置有固定安装旋钮501便于安装，支撑板5的中间部分内凹有三角槽502便于安装第二形状记忆金属6，第二形状记忆金属6的尾端通过与拉杆404形状构造一致的连接杆连接到尾鳍变形部件4底杆405处中间两条末端运动杆件403连接部；支撑板5的三角槽502中间位置还设置有纵向的运动通道505；运动通道505的两侧设置有对称的镂空孔504，镂空款形状采用近似椭圆形状；支撑板5的两侧还设置有对称的侧边孔503，尾鳍变形部件4的腰杆401上设置有对称的腰杆连接孔402，侧边孔503与腰杆连接孔402通过柔性拉簧3连接。
本实施例中包括尾鳍安装板1、第一形状记忆金属2、柔性拉簧3、尾鳍变形部件4、支撑板5、第二形状记忆金属6以及蒙皮7，其中，尾鳍安装板1上的第一形状记忆金属2，该第一形状记忆金属2与支撑板5的3个固定安装旋钮501相配合，当第一形状记忆金属2未发生形变时，尾鳍推进器的面积不发生变化，其形状如图5所示。
当第一形状记忆金属2发生形变时，带动支撑板5沿中心线运动，与支撑板5相连的柔性拉簧3发生拉伸变形，从而带动尾鳍变形部件4两侧的腰杆401发生收缩，从而产生扇形面积变化，同时，与支撑板5有连接关系的尾鳍变形部件4在拉杆404的带动下，该部件的末端运动杆件403产生运动，从而带动尾鳍变形部件4缓慢变化，尾鳍面积变化如图6所示。
该连接板的内凹的三角槽502用于内嵌第二形状记忆金属6，该第二形状记忆金属6发生形变时沿内嵌运动通道505运动，通过拉杆404带动末端运动杆件403运动，促使尾鳍推进器产生三角尖锐变形，产生如图7所示的尾鳍变形。
如图3所示，连接板的内部具有内凹的三角槽502，安装固定第二形状记忆金属6；三角槽502中设置有仿树叶脉络的近似椭圆形状的镂空孔504，不仅保证了支撑板5的刚度与弹性需求，同时还降低了工件质量，减小了运动能耗。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种自适应变面积尾鳍水下推进装置，其特征在于，包括尾鳍安装板，所述尾鳍安装板上内嵌有第一形状记忆金属，所述第一形状记忆金属的另一端固定在支撑板上，所述尾鳍安装板还与尾鳍变形部件相连，所述尾鳍变形部件整体呈等腰三角形，所述尾鳍变形部件分为腰杆和底杆，所述底杆中间部分连接有两条末端运动杆件，所述支撑板通过拉杆连接到所述尾鳍变形部件的底杆上，所述拉杆的数量为2条，所述拉杆一端固定在所述支撑板的尖端连接固定孔内，另一端固定在所述尾鳍变形部件的底杆与所述末端运动杆件的连接处。
2.根据权利要求1所述的自适应变面积尾鳍水下推进装置，其特征在于，所述支撑板与所述第一形状记忆金属的连接部设置有固定安装旋钮便于安装，所述支撑板的中间部分内凹有三角槽便于安装第二形状记忆金属，所述第二形状记忆金属的尾端通过连接杆连接到所述尾鳍变形部件底杆处中间两条末端运动杆件连接部，所述连接杆与所述拉杆的形状构造一致。
3.根据权利要求2所述的自适应变面积尾鳍水下推进装置，其特征在于，所述支撑板的三角槽中间位置还设置有纵向的运动通道。
4.根据权利要求3所述的自适应变面积尾鳍水下推进装置，其特征在于，所述运动通道的两侧设置有对称的镂空孔，所述镂空款形状采用近似椭圆形状。
5.根据权利要求4所述的自适应变面积尾鳍水下推进装置，其特征在于，所述支撑板的两侧还设置有对称的侧边孔，所述尾鳍变形部件的腰杆上设置有对称的腰杆连接孔，所述侧边孔与腰杆连接孔通过柔性拉簧连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的自适应变面积尾鳍水下推进装置，其特征在于，还包括蒙皮，所述蒙皮包裹住所述尾鳍变形部件，所述蒙皮采用柔性材料制成。
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