CN111806661A - 一种分段可调式震荡翼板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分段可调式震荡翼板，其包括设置在推进器支架两侧且呈对称分布的分段式翼板、连接板和限位档杆，其中，所述推进器支架上设有轴承安装孔、翼板限位孔和限位槽，所述轴承安装孔内安装有轴承，所述连接板上设置有用于固定所述分段式翼板的翼板夹取口及位于所述翼板夹取口对侧的固定横轴和限位横轴，所述固定横轴穿过所述轴承并固定于对侧的另一连接板上，所述限位横轴穿过所述翼板限位孔并固定于对侧的另一连接板上，所述分段式翼板通过所述翼板夹取口固定在所述连接板上，所述限位槽内设置有所述限位档杆，通过所述限位档杆可控制所述分段式翼板的转动角度。本发明所制备的分段可调式震荡翼板可有效提高波浪能源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及波浪能驱动型无人船领域，尤其涉及一种分段可调式震荡翼板。
背景技术
波浪能驱动型无人船(Wave-driven Unmanned Surface Vehicle，简称WUSV)是一种利用可再生波浪能源将其转化为推进力的可持续工作的无人船型海洋环境观测平台，被广泛应用于海洋水质监测、海洋资源勘探等领域。
为了将波浪能源转化为推进力，波浪能驱动型无人船通常需要装载震荡翼板，震荡翼板在随无人船本体在海浪中上下浮动的过程中，会不断摆动到上限位角度和下限位角度并且维持该角度一段时间，此时，呈一定倾斜角度的翼板与垂直方向的水流相互作用，产生无人船前进方向的推进力。但是，震荡翼板在实际应用过程中，在限位角度下可提供的推进性能有限，波浪能源的转换效率低，且从上限位角度摆动到下限位角度所需时间以及从下限位角度摆动到上限位角度所需时间均较长，从而使得震荡翼板在一个波浪周期内实际的工作时间比较少，同时，还存在运动速度低的技术问题。
因此，现有技术仍有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种分段可调式震荡翼板，旨在解决现有的震荡翼板的波浪能源利用率低的技术问题。
本发明的技术方案如下所示：
提供了一种分段可调式震荡翼板，其中，所述分段可调式震荡翼板设置在推进器的支架上，其包括设置在推进器支架两侧且呈对称分布的分段式翼板、连接板和限位档杆，其中，所述推进器支架上设有轴承安装孔、翼板限位孔和限位槽，所述限位槽和所述轴承安装孔分设在所述翼板限位孔两侧，所述限位槽包括有上限位槽和下限位槽，所述轴承安装孔内安装有轴承，所述连接板上设置有用于固定所述分段式翼板的翼板夹取口及位于所述翼板夹取口对侧的固定横轴和限位横轴，所述固定横轴穿过所述轴承并固定于对侧的另一连接板上，所述限位横轴穿过所述翼板限位孔并固定于对侧的另一连接板上，所述分段式翼板通过所述翼板夹取口固定在所述连接板上，所述限位槽内设置有所述限位档杆，通过所述限位档杆可控制所述分段式翼板的转动角度。
在上述实现方式中，通过将翼板设计为分段式翼板，一方面，分段式翼板在达到限位角度并停止摆动的时间段内，能够对水流起到聚拢效果，提供更大的推进力，另一方面，分段式翼板在非工作时间内，即分段式翼板从上限位角度转移到下限位角度或是从下限位角度转移至上限位角度的过程中，转动所需的力矩小，在同样的推动力的情况下，可以达到更高的运动速度，从而缩短无效工作时间，提高波浪能驱动型无人船的波浪能转换效率，从而在每一个波浪周期内可提供更多的推进力。此外，本发明，还可通过调节分段可调式震荡板上的限位档杆的位置，使分段式翼板的上限位角度和下限位角度得到调整，因此，所制备的波浪能驱动型无人船能够适应各种不同的海面状况，达到最佳工作状态。
可选地，所述固定横轴底部设置有第一凹槽，所述第一凹槽用于与对侧的另一连接板上的固定横轴进行卡合。
可选地，所述固定横轴上设置有带有螺纹的第一横轴固定孔和第二横轴固定孔，所述第一横轴固定孔位于所述第一凹槽内并穿过所述第一凹槽的槽壁，所述第二横轴固定孔位于所述固定横轴的顶部，紧固螺纹通过所述第一横轴固定孔和所述第二横轴固定孔对所述连接板进行固定。
可选地，所述限位横轴底部设置有第二凹槽，所述第二凹槽用于与对侧的另一连接板上的限位横轴进行卡合。
可选地，所述限位档杆包括左限位档杆和右限位档杆，其中，所述左限位档杆上设置有左限位档杆固定板，所述右限位档杆上设置有右限位档杆固定板，所述左限位档杆一端设置有限位档杆螺孔，所述右限位档杆一端设置有限位档杆螺柱，所述左限位档杆与所述右限位档杆螺纹连接。
可选地，所述连接板为曲面板。
可选地，所述分段式翼板与所述连接板的所述翼板夹取口相接触的部位为具有与所述连接板相同弧度的曲面板。
可选地，所述分段式翼板包括橡胶夹层及设置在所述橡胶夹层表面的翼板片层，所述翼板片层分设在所述橡胶夹层的上表面和下表面，且靠近所述橡胶夹层边缘。
可选地，所述分段式翼板包括两块间隔设置的翼板片层及铺设在所述翼板片层上表面和下表面的两层橡胶层，间隔设置的所述翼板片层间通过橡胶连接。
可选地，所述推进器支架、所述连接板、分段式翼板以及所述限位档杆均采用不锈钢材料制成，且表面铺设有一层油漆层。
附图说明
图1为本发明一种分段可调式震荡翼板的较佳实施例的结构示意图；
图2为本发明一种分段可调式震荡翼板中推进器的较佳实施例的结构示意图。
图3为本发明一种分段可调式震荡翼板中连接板的较佳实施例的结构示意图。
图4为本发明一种分段可调式震荡翼板中连接板的另一较佳实施例的结构示意图。
图5为本发明一种分段可调式震荡板中限位档杆的较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
如图1-3所示，本实施例提供了一种分段可调式震荡翼板，所述分段可调式震荡翼板设置在推进器的支架上，其包括设置在所述推进器支架1两侧且呈对称分布的分段式翼板2(2a/2b)、连接板3(3a/3b)和限位档杆4(4a/4b)，其中，所述推进器支架1上设有轴承安装孔10、翼板限位孔11和限位槽12，所述轴承安装孔10和所述限位槽12分设在所述翼板限位孔11两侧，所述限位槽12包括有上限位槽120和下限位槽121，所述轴承安装孔10内安装有轴承13，所述连接板3(3a/3b)上设置有用于固定所述分段式翼板2(2a/2b)的翼板夹取口30(30a/30b)及位于所述翼板夹取口30(30a/30b)对侧的固定横轴31(31a/31b)和限位横轴32(32a/32b)，所述固定横轴31(31a/31b)穿过所述轴承13并固定于对侧的另一连接板3(3a/3b)上，所述限位横轴32(32a/32b)穿过所述翼板限位孔11并固定于对侧的另一连接板3(3a/3b)上，所述分段式翼板2(2a/2b)通过所述翼板夹取口30(30a/30b)固定在所述连接板3(3a/3b)上，所述限位档杆4(4a/4b)设置于所述限位槽12(120和121)内，并通过所述限位档杆4(4a/4b)控制所述分段式翼板2(2a/2b)的转动角度。
本实施例中，所制备的分段可调式震荡翼板为推进器的一部分，所述分段可调式震荡翼板设置在所述推进器的支架上，并通过缆索、所述推进器支架结构搭载于波浪能驱动型无人船上。当波浪能驱动型无人船在海上航行时，会随着海浪的波动上下起伏，所制备的分段可调式震荡翼板位于海面下方，同样也会随着海浪的波动上下起伏，且在所述分段可调式震荡翼板的周围存在有垂直方向的相对水流。在波浪能驱动型无人船上升的过程中，相对于所述分段可调式震荡翼板而言，垂直方向的相对水流的方向向下，所述分段可调式震荡翼板上的连接板3(3a/3b)会向下发生转动，从而带动卡设在所述连接板3(3a/3b)的述翼板夹取口30(30a/30b)处的部分分段式翼板2(2a/2b)向下转动，为方便描述将所述分段翼板2(2a/2b)卡设在所述翼板夹取口30(30a/30b)处的部分翼板设定为前段翼板，其余部分设定为后段翼板，所述前段翼板在所述连接板3(3a/3b)的带动下发生转动时会带动所述后段翼板一同向下转动，在转动过程中，由于所述连接板3(3a/3b)的限位横轴31(31a/31b)在所述翼板限位孔11内的活动受限制，优选地，所述翼板限位孔11的形状为弧形，所述连接板3(3a/3b)向下转动到一定角度后无法继续转动，开始产生有效推进力，其后，所述后段翼板受到所述下限位槽121中限位档杆4的限制也停止转动，进入有效工作时间并产生有效推进力。同时，在波浪能驱动型无人船下降的过程中，相对于所述分段可调式震荡翼板而言，垂直方向的相对水流的方向向上，所述分段可调式震荡翼板上的所述连接板3(3a/3b)会发生转动并带动所述前段翼板向上转动，所述后段翼板在所述前段翼板的带动下会一同向上转动，直至受到所述翼板限位孔11及所述上限位槽120中所述限位挡板4的限制，停止转动。本实施例中，垂直方向的相对水流会对呈一定角度的分段式翼板2(2a/2b)产生前进方向的推进力，在每一个波浪周期内，波浪能驱动型无人船均会上升及下降一次，所述分段可调式震荡翼板也会完成上述运动，从而可持续为波浪能驱动型无人船提供较高的推动力，使其实现长周期高速的在海上航行。
进一步地，本实施例中采用分段式翼板2(2a/2b)，当所述分段式翼板2(2a/2b)从上限位角度转移到下限位角度或从下限位角度转移至上限位角度的过程中，所需的力矩小，相对于现有的采用整段式翼板，可实现更高的运动速度，进而缩短了所述分段式翼板2(2a/2b)不提供推进力的无效工作时间，同时，本实施例中的所述分段式翼板2(2a/2b)在达到限位角度并停止摆动的时间段内，所述分段式翼板2(2a/2b)对水流具有聚拢效果，可提供更大的推进力，提高了翼板有效工作时间段的推进力，从整体上提高了波浪能驱动型无人船的海浪能吸收及转换效率。此外，本实施例中，还可对所述限位档杆4在所述限位槽12(120和121)中的位置进行调整，从而使得所述分段式翼板2(2a/2b)可适应不同海况下对后段翼板的转动角度需求，使得所制备的分段可调式震荡翼板能够达到最优工作状态。
需要说明的是，如图1所示，本实施例中设置在所述推进器支架1两侧且呈对称分布的所述连接板3a和所述连接板3b的运动是同步的，同时，卡设在所述连接板3a上的所述分段式翼板2a和卡设在所述连接板3b上的所述分段式翼板2b的运动也是同步的。在实际使用时，所述推进器支架1上呈对称分布的分段式翼板为多对，本实施例中仅针对一对分段式翼板进行说明，并不代表实际使用时，设计的分段式翼板仅为一对。
在一些实施方式中，所述固定横轴31(31a/31b)底部设置有第一凹槽33(33a/33b)，所述第一凹槽33(33a/33b)用于与对侧的另一连接板3(3a/3b)上的固定横轴31(31a/31b)进行卡合。
本实施例中，在所述推进器支架1两侧且呈对称分布有连接板3a和连接板3b，所述连接板3a的所述固定横轴31a的底部设置有第一凹槽33a，同理，所述连接板3b的所述固定横轴31b的底部也设置有第一凹槽33b，所述固定横轴31a穿过所述轴承13可与所述推进器支架1另一侧的所述连接板3b上的所述第一凹槽33b进行卡合，同时，所述固定横轴32a穿过所述轴承13可与所述推进器支架1另一侧的所述连接板3a上的所述第一凹槽33a进行卡合，从而形成稳定的卡合结构。优选地，所述固定横轴31(31a/31b)为半圆柱型，所述第一凹槽33(33a/33b)为半圆柱型凹槽，且所述第一凹槽33(33a/33b)的直径与所述固定横轴31(31a/31b)的直径相等。
在一些实施方式中，所述固定横轴31(31a/31b)上设置有带有螺纹的第一横轴固定孔35(35a/35b)和第二横轴固定孔36(36a/36b)，所述第一横轴固定孔35(35a/35b)位于所述第一凹槽33(33a/33b)内并穿过所述第一凹槽33(33a/33b)的槽壁，所述第二横轴固定孔36(36a/36b)位于所述固定横轴31(31a/31b)的顶部，紧固螺纹通过所述第一横轴固定孔35(35a/35b)和所述第二横轴固定孔36(36a/36b)对所述连接板3(3a/3b)进行固定。
本实施例中，在所述连接板3a的固定横轴31a上设置有带有螺纹的第一横轴固定孔35a和第二横轴固定孔36a，位于所述推进器支架1另一侧的所述连接板3b的固定横轴31b上设置有带有螺纹的第一横轴固定孔35b和第二横轴固定孔36b，所述第一横轴固定孔35(35a/35b)和所述第二横轴固定孔36的孔径相同。当所述固定横轴31a穿过所述轴承13与所述推进器支架1另一侧的所述连接板3b上的所述第一凹槽33b进行卡合，以及所述固定横轴32a穿过所述轴承13与所述推进器支架1另一侧的所述连接板3a上的所述第一凹槽33a进行卡合形成稳定的卡合结构时，所述固定横轴31a的所述第一横轴固定孔35a与所述固定横轴31b的所述第二横轴固定孔36b对齐，所述固定横轴31a的所述第二横轴固定孔36a与所述固定横轴31b的所述第一横轴固定孔35b对齐，通过紧固螺纹进行紧固，即可保证所述连接板3(3a/3b)在工作过程中，不易脱落，能够稳定的带动所述分段式翼板进行转动。
在一些实施方式中，所述限位横轴32(32a/32b)底部设置有第二凹槽34(34a/34b)，所述第二凹槽34(34a/34b)用于与对侧的另一连接板3(3a/3b)上的限位横轴32(32a/32b)进行卡合。
本实施例中，在所述推进器支架1两侧且呈对称分布有连接板3a和连接板3b，所述连接板3a的所述限位横轴32a的底部设置有第二凹槽34a，同理，所述连接板3b的所述限位横轴32b的底部也设置有第二凹槽34b，所述限位横轴32a穿过所述轴承13可与所述推进器支架1另一侧的所述连接板3b上的所述第二凹槽34b进行卡合，同时，所述限位横轴32a穿过所述轴承13可与所述推进器支架1另一侧的所述连接板3a上的所述第二凹槽34a进行卡合，从而形成稳定的卡合结构。优选地，所述限位横轴32(32a/32b)为半圆柱型，所述第二凹槽34(34a/34b)为半圆柱型凹槽，且所述第二凹槽34(34a/34b)的直径与所述限位横轴32(32a/32b)的直径相等。
在一些实施方式中，如图5所示，所述限位档杆4(4a/4b)包括左限位档杆4a和右限位档杆4b，其中，所述左限位档杆4a上设置有左限位档杆固定板40a，所述右限位档杆4b上设置有右限位档杆固定板40b，所述左限位档杆4a一端设置有限位档杆螺孔41a，所述右限位档杆4b一端设置有限位档杆螺柱41b，所述左限位档杆4a与所述右限位档杆4b螺纹连接。
在一些实施方式中，所述连接板3(3a/3b)为曲面板。
本实施例中，通过将所述连接板3(3a/3b)设定为曲面板，可减少所述连接板3(3a/3b)在转动过程中的静水阻力。
进一步地，在一些实施方式中，所述分段式翼板2(2a/2b)与所述连接板3(3a/3b)的所述翼板夹取口30(30a/30b)相接触的部位为具有与所述连接板3(3a/3b)相同弧度的曲面板。
在一些实施方式中，所述所述分段式翼板2(2a/2b)包括橡胶夹层及设置在所述橡胶夹层表面的翼板片层，所述翼板片层分设在所述橡胶夹层的上表面和下表面，且靠近所述橡胶夹层边缘。
本实施例中，所述分段式翼板2(2a/2b)为两段式翼板，其中，每段翼板均包括有橡胶夹层及设置在所述橡胶夹层上表面和下表面的翼板片层，且所述翼板片层靠近所述橡胶夹层边缘设置，本实施例中，所述橡胶夹层的柔韧性好，从而使得所述分段式翼板在使用过程中翼板间的角度能够得到灵活的调节，更易于适应复杂多变的海洋环境。
在一些实施方式中，所述分段式翼板2(2a/2b)包括两块间隔设置的翼板片层及铺设在所述翼板片层上表面和下表面的两层橡胶层，所述间隔设置的翼板片层间通过橡胶连接。
本实施例中，所述分段式翼板2(2a/2b)为两段式翼板，其中，每段翼板均包括有翼板片层及设置在所述翼板片层上表面及下表面的翼板片层，且所述翼板片层间通过橡胶连接，本实施例中，所述翼板间也是通过橡胶连接，橡胶的柔韧性好，从而使得所述分段式翼板在使用过程中翼板间的角度能够得到灵活的调节，更易于适应复杂多变的海洋环境。
进一步地，在一些实施方式中，所述推进器支架1、所述连接板2、分段式翼板3以及所述限位档杆4均采用不锈钢材料制成，且表面铺设有一层油漆层，通过设置一层油漆层能够有效避免所制备的分段可调式震荡板在含有多种电解质和多种微生物群的海水环境中发生较快的腐蚀。
进一步地，在一些实施方式中，所述轴承13为密封防水型轴承，采用密封防水型轴承可避免其在水环境下工作失效。
综上所述，本发明提供了一种分段可调式震荡板，通过将翼板设计为分段式翼板，一方面，分段式翼板在达到限位角度并停止摆动的时间段内，能够对水流起到聚拢效果，从而提供更大的推进力，另一方面，分段式翼板在非工作时间内，即分段式翼板从上限位角度转移到下限位角度或是从下限位角度转移至上限位角度的过程中，转动所需的力矩小，在同样的推动力的情况下，可以达到更高的运动速度，从而缩短无效工作时间，提高波浪能驱动型无人船的波浪能转换效率，在每一个波浪周期内可提供更多的推进力。此外，本发明，还可通过调节上限位槽及下限位槽中的限位档杆的位置，使得所制备的波浪能驱动型无人船能够适应各种不同的海面状况，达到最佳工作状态。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种分段可调式震荡翼板，其特征在于，所述分段可调式震荡翼板设置在推进器的支架上，其包括设置在所述推进器支架两侧且呈对称分布的分段式翼板、连接板和限位档杆，其中，所述推进器支架上设有轴承安装孔、翼板限位孔和限位槽，所述限位槽和所述轴承安装孔分设在所述翼板限位孔两侧，所述限位槽包括有上限位槽和下限位槽，所述轴承安装孔内安装有轴承，所述连接板上设置有用于固定所述分段式翼板的翼板夹取口及位于所述翼板夹取口对侧的固定横轴和限位横轴，所述固定横轴穿过所述轴承并固定于对侧的另一连接板上，所述限位横轴穿过所述翼板限位孔并固定于对侧的另一连接板上，所述分段式翼板通过所述翼板夹取口固定在所述连接板上，所述限位槽内设置有所述限位档杆，通过所述限位档杆可控制所述分段式翼板的转动角度。
2.根据权利要求1所述的分段可调式震荡翼板，其特征在于，所述固定横轴底部设置有第一凹槽，所述第一凹槽用于与对侧的另一连接板上的固定横轴进行卡合。
3.根据权利要求1所述的分段可调式震荡翼板，其特征在于，所述固定横轴上设置有带有螺纹的第一横轴固定孔和第二横轴固定孔，所述第一横轴固定孔位于所述第一凹槽内并穿过所述第一凹槽的槽壁，所述第二横轴固定孔位于所述固定横轴的顶部，紧固螺纹通过所述第一横轴固定孔和所述第二横轴固定孔对所述连接板进行固定。
4.根据权利要求1所述的分段可调式震荡翼板，其特征在于，所述限位横轴底部设置有第二凹槽，所述第二凹槽用于与对侧的另一连接板上的限位横轴进行卡合。
5.根据权利要求1所述的分段可调式震荡翼板，其特征在于，所述限位档杆包括左限位档杆和右限位档杆，其中，所述左限位档杆上设置有左限位档杆固定板，所述右限位档杆上设置有右限位档杆固定板，所述左限位档杆一端设置有限位档杆螺孔，所述右限位档杆一端设置有限位档杆螺柱，所述左限位档杆与所述右限位档杆螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的分段可调式震荡板，其特征在于，所述连接板为曲面板。
7.根据权利要求6所述的分段可调式震荡板，其特征在于，所述分段式翼板与所述连接板的所述翼板夹取口相接触的部位为具有与所述连接板相同弧度的曲面板。
8.根据权利要求1所述的分段可调式震荡板，其特征在于，所述分段式翼板包括橡胶夹层及设置在所述橡胶夹层表面的翼板片层，所述翼板片层分设在所述橡胶夹层的上表面和下表面，且靠近所述橡胶夹层边缘。
9.根据权利要求8所述的分段可调式震荡板，其特征在于，所述分段式翼板包括两块间隔设置的翼板片层及铺设在所述翼板片层上表面和下表面的两层橡胶层，间隔设置的所述翼板片层间通过橡胶连接。
10.根据权利要求1所述的分段可调式震荡板，其特征在于，所述推进器支架、所述连接板、分段式翼板以及所述限位档杆均采用不锈钢材料制成，且表面铺设有一层油漆层。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202010789852.9A CN111806661A (zh) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 一种分段可调式震荡翼板 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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2020
- 2020-08-07 CN CN202010789852.9A patent/CN111806661A/zh active Pending
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| CN115158377A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-10-11 | 中南大学 | 一种高速列车抗横风方法及可翻转车翼 |
| CN115158377B (zh) * | 2022-08-23 | 2023-11-28 | 中南大学 | 一种高速列车抗横风方法及可翻转车翼 |
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