CN111268075A - 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置 - Google Patents

一种用于水下滑翔器可缩放翼装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111268075A
CN111268075A CN202010157717.2A CN202010157717A CN111268075A CN 111268075 A CN111268075 A CN 111268075A CN 202010157717 A CN202010157717 A CN 202010157717A CN 111268075 A CN111268075 A CN 111268075A
Authority
CN
China
Prior art keywords
underwater glider
supporting rod
connecting seat
sliding block
frame body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010157717.2A
Other languages
English (en)
Inventor
徐令令
王健
张华�
曹园山
张安通
陈伟
顾媛媛
刘志勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
702th Research Institute of CSIC
Original Assignee
702th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 702th Research Institute of CSIC filed Critical 702th Research Institute of CSIC
Priority to CN202010157717.2A priority Critical patent/CN111268075A/zh
Publication of CN111268075A publication Critical patent/CN111268075A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/18—Control of attitude or depth by hydrofoils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/24—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type
    • B63B1/248—Shape, hydrodynamic features, construction of the foil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/24—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type
    • B63B1/26—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type having more than one hydrofoil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/24—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type
    • B63B1/28—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type with movable hydrofoils
    • B63B1/30—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type with movable hydrofoils retracting or folding

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

一种用于水下滑翔器可缩放翼装置，包括水下滑翔器，所述水下滑翔器的两侧对称安装有可缩放翼，单个可缩放翼的安装结构为：包括水下滑翔器的耐压壳体，所述耐压壳体上固定有机架体，所述机架体上固定安装驱动系统，所述机架体上还固定有旋转基座，所述旋转基座上铰接有首缘支撑杆，所述首缘支撑杆的顶部通过插销铰接有尾缘支撑杆，所述尾缘支撑杆成折弯型结构，所述尾缘支撑杆的底部通过同样的插销铰接有滑块，所述滑块固定在滑块连接座上，所述滑块连接座与驱动系统的输出端连接，通过驱动系统驱动滑块连接座在水平方向的滑移；所述首缘支撑杆、尾缘支撑杆和滑块连接座的内部安装有弹性支撑结构。工作可靠。

Description

一种用于水下滑翔器可缩放翼装置
技术领域
本发明涉及技术海洋工程系统与装备技术领域，尤其是一种用于水下滑翔器可缩放翼装置。
背景技术
水下滑翔器是一种新型的水下航行器，利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗小，能够长期在水下执行海洋环境探测和检测。
水平翼是水下滑翔器重要的附体，其主要功能为提供滑翔时的升力，并保证垂直面运动稳定性。
目前，随着海洋环境探测和监测作业任务的复杂化，衍生了混合驱动滑翔器，即在滑翔器尾部适配了推进器，使其获得了一定的航速和机动性，但由于水平翼为较大，在高速航行时阻力很大(约占总阻力的30％)，航速很难继续提高，同时对高航速下的运动稳定性也会产生明显的不利影响，机动性也有一定限制，采用当前水平翼的结构形式很难获得高航速和高机动性。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于水下滑翔器可缩放翼装置，从而采用蒙皮支撑结构及弹性蒙皮组合结构形式，改变水平翼后掠角、展弦比及面积大小，实现水下滑翔器水动力外形的改变，达到减小高速航行阻力并提高航行稳定性的目的。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于水下滑翔器可缩放翼装置，包括水下滑翔器，所述水下滑翔器的两侧对称安装有可缩放翼，
单个可缩放翼的安装结构为：包括水下滑翔器的耐压壳体，所述耐压壳体上固定有机架体，所述机架体上固定安装驱动系统，所述机架体上还固定有旋转基座，所述旋转基座上铰接有首缘支撑杆，所述首缘支撑杆的顶部通过插销铰接有尾缘支撑杆，所述尾缘支撑杆成折弯型结构，所述尾缘支撑杆的底部通过同样的插销铰接有滑块，所述滑块固定在滑块连接座上，所述滑块连接座与驱动系统的输出端连接，通过驱动系统驱动滑块连接座在水平方向的滑移；
所述首缘支撑杆、尾缘支撑杆和滑块连接座的内部安装有弹性支撑结构。
其进一步技术方案在于：
所述驱动系统的结构为：包括电机，所述电机的输出端通过联轴器安装有丝杆，所述丝杆的端头通过轴承支撑安装在丝杠固定筒中，所述丝杠固定筒的端部通过紧固件与电机的罩壳连接，所述丝杠上配合安装有螺母，所述螺母与滑块连接座固定，螺母的滑移带动滑块连接座同步滑移。
机架体上还安装有滑轨，所述滑块沿着滑轨滑移。
所述弹性支撑结构采用波纹板结构，所述波纹板结构的外部包裹有弹性硅胶，波纹板结构的一端与首缘支撑杆连接，另一端通过螺钉与尾缘支撑杆连接。
所述机架体焊接在耐压壳体的外部，形成一体。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过弹性支撑结构及弹性硅胶组合结构的设计，采用的可缩放翼形技术，可根据任务模式进行水下滑翔器外形重构，在滑翔探测时滑翔翼放出、可感知环境条件自适应调整翼形以提高滑翔性能；高速航行时滑翔翼收回，可有效减小高速航行阻力并提高航行稳定性，具有快速机动能力，有效解决水下滑翔器低速滑翔探测与高速航行搜索功能的有机融合。
本发明主要功能是改变水下滑翔器水平翼的面积、展弦比及后掠角，达到改变水下滑翔器升阻比目的，实现水下滑翔器水动力构型低速滑翔和高速航行两种工作模式的转换。
附图说明
图1为本发明的结构示意图(水下滑翔器展翼状态)。
图2为本发明的结构示意图(水下滑翔器收翼状态)。
图3为本发明水下滑翔器的结构示意图。
图4为本发明单个可缩放翼的结构示意图(展翼状态)
图5为本发明单个可缩放翼的结构示意图(收翼状态)。
图6为本发明单个可缩放翼的俯视图。
图7为本发明驱动系统的结构示意图。
其中：1、水下滑翔器；101、耐压壳体；2、可缩放翼；3、执行机构；4、弹性支撑结构；6、驱动系统；7、旋转基座；8、首缘支撑杆；9、插销；10、滑块连接座；11、尾缘支撑杆；12、滑块；13、滑轨；14、机架体；15、波纹板；16、弹性硅胶；17、螺钉；18、电机；19、联轴器；20、轴承；21、丝杠固定筒；22、丝杠；23、导向键；24、螺母。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2和图3所示，本实施例的用于水下滑翔器可缩放翼装置，包括水下滑翔器1，水下滑翔器1的两侧对称安装有可缩放翼2，
如图4和图5所示，单个可缩放翼2的安装结构为：包括水下滑翔器1的耐压壳体101，耐压壳体101上固定有机架体14，机架体14上固定安装驱动系统6，机架体14上还固定有旋转基座7，旋转基座7上铰接有首缘支撑杆8，首缘支撑杆8的顶部通过插销9铰接有尾缘支撑杆11，尾缘支撑杆11成折弯型结构，尾缘支撑杆11的底部通过同样的插销9铰接有滑块12，滑块12固定在滑块连接座10上，滑块连接座10与驱动系统6的输出端连接，通过驱动系统6驱动滑块连接座10在水平方向的滑移；
首缘支撑杆8、尾缘支撑杆11和滑块连接座10围成的空间内部安装有弹性支撑结构4。
如图6所示，弹性支撑结构4采用波纹板结构15，波纹板结构15的外部包裹有弹性硅胶16，波纹板结构15的一端与首缘支撑杆8连接，另一端通过螺钉17与尾缘支撑杆11连接。
如图7所示，驱动系统6的结构为：包括电机18，电机18的输出端通过联轴器19安装有丝杆22，丝杆22的端头通过轴承20支撑安装在丝杠固定筒21中，丝杠固定筒21的端部通过紧固件与电机18的罩壳连接，丝杠22上配合安装有螺母24，螺母24与滑块连接座10固定，螺母24的滑移带动滑块连接座10同步滑移。
机架体14上还安装有滑轨13，滑块12沿着滑轨13滑移。
机架体14焊接在耐压壳体101的外部，形成一体。
本发明的具体结构与功能如下：
可缩放翼2主要包括执行机构3(由首缘支撑杆8、尾缘支撑杆11和滑块连接座10构成)、弹性支撑结构4、弹性硅胶16、驱动系统6，驱动系统6为执行机构3提供动力输入，
执行机构3压缩和展开弹性支撑结构4，弹性硅胶16保持缩放翼表面光滑，水下滑翔器1根据作业任务控制可缩放翼2的面积及后掠角的大小，分别实现水下滑翔器1的展翼状态(图1)及水下滑翔器1的收翼状态(图2)。
可缩放翼2主支撑骨架采用曲柄滑块机构，主要包括旋转基座7、首缘支撑杆8、插销9、滑块连接座10、尾缘支撑杆11、滑块12，滑轨13、机架体14组成，整个机构集旋转、滑动为一体，可缩放翼2的外部受力以及弹性支撑结构4的变化，都是通过该结构骨架实现。
首缘支撑杆8两端有旋转副，在旋转副上分别安装插销9，首缘支撑杆8通过插销9可绕旋转基座7旋转，尾缘支撑杆11通过插销9可绕首缘支撑杆8旋转，旋转基座7通过锁紧件固定在机架体14上。
插销9的功能是保证支撑杆在旋转过程中不发生卡死，实现支撑杆的旋转运动。
尾缘支撑杆11通过插销9定位在滑块12上，可以绕着滑块连接座10做旋转运动，滑块连接座10通过紧固件安装在螺母24上，滑块12可以在滑轨13上面前后滑动，以此来改变尾缘支撑杆11与机架体14之间的夹角。
首缘支撑杆8和尾缘支撑杆11绕各种机架体14上的支撑点进行旋转，通过滑块12作为驱动元件，确定首缘支撑杆8和尾缘支撑杆11的位置和角度，实现改变可缩放翼2的后掠角和面积。
弹性支撑结构4采用波纹板结构15布置在可缩放翼2的内部，该结构形式法向和面法向都具有较高的承载能力，能够满足可缩放翼2大幅度的变形，又能承载一定的水动力。
弹性支撑结构4一端与首缘支撑杆8连接，一端与尾缘支撑杆11连接，通过螺钉17进行固定，外表面覆盖一层弹性硅胶16。
驱动系统6主要包括电机18、联轴器19、轴承20、丝杠22、丝杠固定筒21、导向键23、螺母24等。
电机18旋转带动丝杠22旋转，螺母24将丝杠22的旋转运动转换为直线运动，螺母24带动滑块12移动，改变滑块12的位置，实现对执行机构3的动作。
当螺母24向丝杠固定筒21缩短时，执行机构3朝向耐压壳体101旋转运动，可缩放翼2的面积减小、后掠角减小，当螺母24向丝杠固定筒21伸长时，执行机构3远离耐压壳体101旋转运动，可缩放翼2的面积增大、后掠角增大。
通过精确控制电机18的转动角度，控制螺母24的位移量，闭环控制可缩放翼2的变化。
整个驱动系统6通过锁紧件固定在耐压壳体101上的机架体14上面，机架体14固定在耐压壳体101上，确保驱动系统6在动作时不发生位移。
螺母24与丝杠22之间通过螺旋副来传动，通过合理的设计丝杠22相关传动参数，能够使丝杠22具有自锁功能，即丝杠22停止运动后螺母24在受力的情况下也不会发生运动。
在螺母24上安装导向键23，一方面能够确保螺母24在丝杠固定筒21滑动，另一方能够保证螺母24不与丝杠22一起旋转，能够有效的将丝杠的旋转运动转换为直线运动。
丝杠22一端通过角接触轴承(轴承20)安装在丝杠固定筒21上，该轴承20能够承受较大的轴向力，两个角接触球轴承通过背靠背的安装形式能够承载丝杠22的正向拉力和反向拉力。
丝杠22需要承受推力的时候，一个角接触球轴承(轴承20)承受该推力，当丝杠22需要承受拉力的时候，另一个角接触球轴承承受拉力。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种用于水下滑翔器可缩放翼装置，包括水下滑翔器(1)，其特征在于：所述水下滑翔器(1)的两侧对称安装有可缩放翼(2)，
单个可缩放翼(2)的安装结构为：包括水下滑翔器(1)的耐压壳体(101)，所述耐压壳体(101)上固定有机架体(14)，所述机架体(14)上固定安装驱动系统(6)，所述机架体(14)上还固定有旋转基座(7)，所述旋转基座(7)上铰接有首缘支撑杆(8)，所述首缘支撑杆(8)的顶部通过插销(9)铰接有尾缘支撑杆(11)，所述尾缘支撑杆(11)成折弯型结构，所述尾缘支撑杆(11)的底部通过同样的插销(9)铰接有滑块(12)，所述滑块(12)固定在滑块连接座(10)上，所述滑块连接座(10)与驱动系统(6)的输出端连接，通过驱动系统(6)驱动滑块连接座(10)在水平方向的滑移；
所述首缘支撑杆(8)、尾缘支撑杆(11)和滑块连接座(10)的内部安装有弹性支撑结构(4)。
2.如权利要求1所述的一种用于水下滑翔器可缩放翼装置，其特征在于：所述驱动系统(6)的结构为：包括电机(18)，所述电机(18)的输出端通过联轴器(19)安装有丝杆(22)，所述丝杆(22)的端头通过轴承(20)支撑安装在丝杠固定筒(21)中，所述丝杠固定筒(21)的端部通过紧固件与电机(18)的罩壳连接，所述丝杠(22)上配合安装有螺母(24)，所述螺母(24)与滑块连接座(10)固定，螺母(24)的滑移带动滑块连接座(10)同步滑移。
3.如权利要求1所述的一种用于水下滑翔器可缩放翼装置，其特征在于：机架体(14)上还安装有滑轨(13)，所述滑块(12)沿着滑轨(13)滑移。
4.如权利要求1所述的一种用于水下滑翔器可缩放翼装置，其特征在于：所述弹性支撑结构(4)采用波纹板结构(15)，所述波纹板结构(15)的外部包裹有弹性硅胶(16)，波纹板结构(15)的一端与首缘支撑杆(8)连接，另一端通过螺钉(17)与尾缘支撑杆(11)连接。
5.如权利要求1所述的一种用于水下滑翔器可缩放翼装置，其特征在于：所述机架体(14)焊接在耐压壳体(101)的外部，形成一体。
CN202010157717.2A 2020-03-09 2020-03-09 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置 Pending CN111268075A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010157717.2A CN111268075A (zh) 2020-03-09 2020-03-09 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010157717.2A CN111268075A (zh) 2020-03-09 2020-03-09 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111268075A true CN111268075A (zh) 2020-06-12

Family

ID=70994393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010157717.2A Pending CN111268075A (zh) 2020-03-09 2020-03-09 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111268075A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115158573A (zh) * 2022-07-04 2022-10-11 武汉理工大学 船用伸缩式航向稳定装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU524255B2 (en) * 1978-12-29 1982-09-09 Commonwealth Of Australia, The Deployable wing
US20040217230A1 (en) * 2002-10-31 2004-11-04 Fanucci Jerome P. Extendable joined wing system for a fluid-born body
CN105460187A (zh) * 2015-11-30 2016-04-06 天津大学 一种新型的水下滑翔机变翼机构
CN207141334U (zh) * 2017-08-24 2018-03-27 杨莫轩 海上污油自动清理折叠翼式无人滑潜器
CN109353478A (zh) * 2018-08-31 2019-02-19 杭州电子科技大学 一种混合驱动水下滑翔器
CN110203360A (zh) * 2019-06-21 2019-09-06 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心 丝驱动柔性可变翼装置及水下航行器
CN110481737A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 浙江大学 一种应用于水下机器人的柔性可折叠翼装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU524255B2 (en) * 1978-12-29 1982-09-09 Commonwealth Of Australia, The Deployable wing
US20040217230A1 (en) * 2002-10-31 2004-11-04 Fanucci Jerome P. Extendable joined wing system for a fluid-born body
CN105460187A (zh) * 2015-11-30 2016-04-06 天津大学 一种新型的水下滑翔机变翼机构
CN207141334U (zh) * 2017-08-24 2018-03-27 杨莫轩 海上污油自动清理折叠翼式无人滑潜器
CN109353478A (zh) * 2018-08-31 2019-02-19 杭州电子科技大学 一种混合驱动水下滑翔器
CN110203360A (zh) * 2019-06-21 2019-09-06 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心 丝驱动柔性可变翼装置及水下航行器
CN110481737A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 浙江大学 一种应用于水下机器人的柔性可折叠翼装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
熊峻江等译: "《现代飞行技术》", 30 September 2011, 国防工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115158573A (zh) * 2022-07-04 2022-10-11 武汉理工大学 船用伸缩式航向稳定装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111703562B (zh) 可折展波浪能自给水下航行器
US6877692B2 (en) Oscillating foil propulsion system
CN108408010B (zh) 一种水下滑翔机机翼及其控制和工作方法
CN110155244B (zh) 一种船长可变的波浪能航行器
CN107600370B (zh) 一种折叠式水下滑翔机太阳能翼板展开机构
CN105460189A (zh) 一种水下扑翼驱动装置
CN112550551B (zh) 一种翼式潜水艇的折叠翼装置
CN215323203U (zh) 无人船平衡及远程可视化监控装置
CN108909994B (zh) 一种基于电机驱动展翼的空投型水下滑翔机
CN109533253B (zh) 一种单自由度可折展翼帆
CN111268075A (zh) 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置
CN113998083B (zh) 基于波浪自供能的两自由度变翼装置及水下滑翔机
CN115258153A (zh) 一种用于水空跨介质扑翼飞行器的机翼变形机构
CN113815792A (zh) 一种强生存力长周期智能无人航行器
CN109080801B (zh) 一种基于串列翼驱动的混合动力型水下滑翔机
CN117002706A (zh) 一种水面水下航行器及其航行控制方法
CN110937093A (zh) 一种水下装备矢量推进器
CN218055615U (zh) 一种推杆丝杆式动力系统倾转机构及航空器
CN110682752A (zh) 一种摆线式两栖推进器
CN109263889A (zh) 一种高速多旋翼飞行器
CN211336395U (zh) 一种水下装备矢量推进器
CN114394232A (zh) 一种扑翼-扑旋翼多飞行模态仿生飞行器
CN109080802B (zh) 一种基于拍翼驱动的混合动力型滑翔机
CN218367288U (zh) 一种球形陆空两栖机器人
CN218907557U (zh) 一种无人船

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200612

RJ01 Rejection of invention patent application after publication