CN111605662B - 一种可自适应变形的流体航行器增推止退结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可自适应变形的流体航行器增推止退结构，属于船舶与海洋工程领域。本发明包括若干个增推止退器；所述增推止退器包括铰链和非对称翻板结构；所述铰链通过铰链座固定在所述流体航行器底部，所述非对称翻板结构有孔，被所述铰链穿过；所述铰链在所述铰链座内转动。流体航行器于振荡的流体环境中航行时，该结构能够根据流体航行器的振荡运动方向进行自适应的翻转，从而增加航行器在后退时受到的流体阻力，有效遏制其后退运动的趋势，达到增推止退的效果，提高流体航行器的航行效率。此外，由于本发明具有可自适应变形的特性，因此可有效降低该结构对流体航行器表面粗糙度的影响，不会显著增加航行阻力。

Description

一种可自适应变形的流体航行器增推止退结构
技术领域
本发明属于船舶与海洋工程领域，涉及一种可自适应变形的流体航行器增推止退结构。
背景技术
近些年来，流体航行器大量应用于工程实践，其广泛存在于海洋、江河、生物液体和空气中。一些无人流体航行器在资源勘探、环境监测和军事侦查等领域发挥着至关重要的作用。
航行速度是评估流体航行器整体性能的关键参数，更快的航行速度意味着更高的工作效率以及更少的能源消耗。然而，由于波浪、海流、气流等环境因素的干扰以及自身驱动能力的限制，有些航行器在振荡的流体环境中难以始终沿着既定的航向运动，例如波浪滑翔机等一些小型的海面无人船。在这种情况下，这一类流体航行器会在航行的方向上反复振荡，从而降低航行速度，进而降低航行器的工作效率以及经济性。
目前针对提高流体航行器航行效率的研究主要致力于改进其外壳的整体结构形状，例如设计流线型外壳、安装球鼻首和采用方尾结构等。这些设计确实可以有效减小航行器沿前进方向所受的航行阻力，提高航行速度。但是对于在振荡流体中运动不稳定的流体航行器，这些设计则无法起到遏制其后退运动的作用。目前，已有的关于这一方向的研究成果包括在流体航行器底部安装固定式的非对称结构，以期达到增推止退的效果。然而，这种结构具有如下两个弊端：第一，它会显著增加流体航行器表面的粗糙度，从而增加航行阻力；第二，由于考虑到粗糙度的影响，该结构无法设计得很大，因此无法用于较大的流体航行器。
因此，本领域的技术人员致力于为在振荡流体环境中航行的流体航行器设计一种更加灵活、高效的增推止退装置。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是流体航行器在振荡流体中受干扰，影响航行效率的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种可自适应变形的流体航行器增推止退结构，包括若干个增推止退器；所述增推止退器包括铰链和非对称翻板结构；所述铰链通过铰链座固定在所述流体航行器底部，所述非对称翻板结构有孔，被所述铰链穿过；所述铰链在所述铰链座内转动；
所述非对称翻板结构是直角三角形；
在所述非对称翻板结构的直角位置开孔与所述铰链固定连接。
进一步地，所述非对称翻板结构可实现0-90度的翻转。
进一步地，在所述流体航行器底部设有所述非对称翻板结构的翻转角度限位。
进一步地，所述直角三角形的长直角边边长是短直角边的两倍以上。
进一步地，所述直角三角形的所述短直角边的长度由流动摩擦阻力和所述流体航行器的粗糙度决定。
进一步地，所述非对称翻板结构可用钢板一次切割而成。
进一步地，所述铰链座与所述流体航行器外壳焊接连接。
进一步地，所述铰链座也可以通过螺栓与所述流体航行器连接。
本发明的技术效果是：
本发明为在振荡流体中运动的流体航行器设计了增推止退结构，本发明能够增加航行器在后退时受到的流体阻力，有效遏制其后退运动的趋势，使流体航行器获得平均意义上的向前推力，进而达到增推止退的效果，提高流体航行器的航行效率。此外，由于本发明具有可自适应变形的特性，因此可有效降低该结构对流体航行器表面粗糙度的影响，不会显著增加航行阻力。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的一种可自适应变形的流体航行器增推止退结构应用示意图；
图2是本发明的航行方向与振荡方向一致的流体航行器增推止退结构应用示意图；
图3是本发明的航行方向与振荡方向相反的流体航行器增推止退结构应用示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，一种可自适应变形的流体航行器增推止退结构，包括若干个增推止退器，增推止退器包括铰链2和非对称翻板结构3；铰链2通过铰链座固定在流体航行器1底部，非对称翻板结构3有孔，被铰链2穿过；铰链2在铰链座内转动。非对称翻板结构3是直角三角形，非对称翻板结构3的直角位置开孔与铰链2固定连接，非对称翻板结构3可实现0-90度的翻转，在流体航行器1底部设有非对称翻板结构3的翻转角度限位。直角三角形的长直角边边长是短直角边的两倍以上，直角三角形的短直角边的长度由流动摩擦阻力和流体航行器的粗糙度决定。非对称翻板结构3可用钢板一次切割而成。铰链座与流体航行器1外壳焊接连接，铰链座也可以通过螺栓与流体航行器1连接。
如图2所示，流体航行器1向左航行，振荡流体的振荡方向也是向左，流体航行器1航行于振荡流体中，具有沿总体航行方向前后振荡的趋势。当流体航行器1沿振荡方向1运动时，由于流体力的作用，非对称翻板结构3顺时针翻转，非对称翻板结构3的长直角边贴合流体航行器1外壳，呈闭合状态。根据流动摩擦阻力的相关原理，此时流体与非对称翻板结构3的接触湿面积较小，因此流体航行器1受到的阻力较小。
如图3所示，流体航行器1向左航行，振荡流体的振荡方向向右，当流体航行器1沿振荡方向的反方向运动时，由于流体力的作用，非对称翻板结构3逆时针翻转，非对称翻板结构3的短直角边贴合流体航行器1外壳，呈张开状态。此时，流体的压力作用于非对称翻板结构3的张开面，且其方向与总体航行方向相同，从而为流体航行器1提供向前运动的推力。并且由于此时非对称翻板结构3的受力面积较大，因此流体对非对称翻板结构3施加的总压力，即流体航行器1受到的推力也较大。可见，本发明可达到增推止退的效果，提高流体航行器1的航行效率。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种可自适应变形的流体航行器增推止退结构，其特征在于，包括若干个增推止退器；所述增推止退器包括铰链和非对称翻板结构；所述铰链通过铰链座固定在所述流体航行器底部，所述非对称翻板结构有孔，被所述铰链穿过；所述铰链在所述铰链座内转动；
所述非对称翻板结构的形状是直角三角形；
在所述非对称翻板结构的直角位置开孔与所述铰链固定连接；
所述非对称翻板结构可实现0-90度的翻转；
所述直角三角形的长直角边边长是短直角边的两倍以上。
2.如权利要求1所述的可自适应变形的流体航行器增推止退结构，其特征在于，在所述流体航行器底部设有所述非对称翻板结构的翻转角度限位。
3.如权利要求2所述的可自适应变形的流体航行器增推止退结构，其特征在于，所述直角三角形的所述短直角边的长度由流动摩擦阻力和所述流体航行器的粗糙度决定。
4.如权利要求1所述的可自适应变形的流体航行器增推止退结构，其特征在于，所述非对称翻板结构用钢板一次切割而成。
5.如权利要求1所述的可自适应变形的流体航行器增推止退结构，其特征在于，所述铰链座与所述流体航行器外壳焊接连接。
6.如权利要求1所述的可自适应变形的流体航行器增推止退结构，其特征在于，所述铰链座通过螺栓与所述流体航行器连接。
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