CN113998083A - 基于波浪自供能的两自由度变翼装置及水下滑翔机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于波浪自供能的两自由度变翼装置及水下滑翔机，所述基于波浪自供能的两自由度变翼装置，包括变翼发电结构；所述变翼发电结构包括发电机构、变翼机构，所述变翼机构包括左侧机翼、右侧机翼以及机翼调节机构，所述左侧机翼与右侧机翼对称布置；所述机翼调节机构能够调节所述左侧机翼以及右侧机翼的翼展长度和后掠角大小，所述发电机构能够在波浪激励所述左侧机翼或右侧机翼扑动时产生电能。本发明将机翼作为捕能体捕获波浪能，并利用机翼的扑动发电，在解决供能问题的同时，还使得整个捕能发电过程简洁高效。除此以外，所述机翼调节机构，主动调整机翼的后掠角大小和翼展长度，使得水下滑翔机能够更好地适应不同的工作模式。

Description

基于波浪自供能的两自由度变翼装置及水下滑翔机
技术领域
本发明涉及水下滑翔机和新能源领域，具体地，涉及一种基于波浪自供能的两自由度变翼装置及水下滑翔机。
背景技术
水下滑翔机能够将净浮力转化为驱动本体前进的动力，具有大航程、低能耗的特点，广泛应用于海洋监测领域，但其锯齿状运动轨迹使得其不能实现定点精密探测。水下滑翔机在传统水下滑翔机的尾部增加了动力推进单元，有效地提升了水下滑翔机的机动性和灵活性。
水下滑翔机具有滑翔和AUV两种运动模式，因此对机身的外形，尤其是机翼的形态提出了不同的要求。在滑翔模式下，机翼翼展长、翼展面积大，后掠角较小，以增大滑翔经济性；AUV模式下，机翼翼展短、翼展面积小、后掠角较大，以减小运动阻力。除此以外，现有的水下滑翔机主要依靠自身所携带的电池供电，AUV模式下续航时间相对较短，使得能源问题成为限制水下滑翔机长时间运行工作的主要难题。
综上所述，水下滑翔机不同的运动模式对变翼系统提出了要求，同时高能耗的AUV模式对随体能源提出了要求，现有设计难以很好地在保证结构紧凑的同时满足上述两项要求，因此现有设计难以保证在结构紧凑的同时，具备高机动性和高续航能力。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于波浪自供能的两自由度变翼装置及水下滑翔机。
根据本发明提供的一种基于波浪自供能的两自由度变翼装置，包括变翼发电结构；
所述变翼发电结构包括发电机构、变翼机构，所述变翼机构包括左侧机翼、右侧机翼以及机翼调节机构，所述左侧机翼与右侧机翼对称布置；
所述机翼调节机构能够调节所述左侧机翼以及右侧机翼的翼展长度和后掠角大小，所述发电机构能够在波浪激励所述左侧机翼或右侧机翼扑动时产生电能。
优选的，所述机翼调节机构包括驱动组件、连杆组件、滑动组件以及载物板；
所述驱动组件通过所述滑动组件与所述连杆组件连接，所述连杆组件与所述左侧机翼和右侧机翼连接；
所述驱动组件能够通过所述滑动组件驱使所述连杆组件带动所述左侧机翼和右侧机翼运动，以调整翼展长度和后掠角大小。
优选的，所述驱动组件包括第一电机、第二电机、电机第一基座、电机第二基座、电机第三基座、电机第四基座、第一丝杆螺母、第二丝杆螺母；
所述电机第一基座、电机第二基座、电机第三基座、电机第四基座均安装在所述载物板上；
第一电机与第二电机的输出轴末端均有丝杆结构；所述第一电机输出轴的两端由电机第一基座和电机第二基座支承，所述第二电机输出轴的两端由电机第三基座和电机第四基座支承；
所述第一丝杆螺母、所述第二丝杆螺母分别套装在所述第一电机、第二电机的输出轴末端，所述第一电机的输出轴末端丝杆结构与第一丝杆螺母相匹配，第二电机输出轴末端丝杆与第二丝杆螺母相匹配，第一电机能够通过第一电机输出轴末端的丝杆结构驱动第一丝杆螺母沿所述第一电机输出轴方向直线移动；第二电机能够通过第二电机输出轴末端的丝杆结构驱动第二丝杆螺母沿所述第二电机输出轴方向直线移动；所述第一电机与第二电机均为步进电机。
优选的，所述滑动组件包括第一光杆、第二光杆、第一转动块、第二转动块、连接销钉、第一主动滑块、第二主动滑块、第三主动滑块、第四主动滑块、第一变翼基座以及第二变翼基座；
所述第一变翼基座与第二变翼基座均安装在所述载物板上；
第一光杆与第二光杆左右对称布置，且第一光杆与第二光杆均通过第一变翼基座和第二变翼基座固定；
第一转动块、第一主动滑块以及第二主动滑块均套装在第一光杆上；第一转动块通过连接件与第一光杆固定连接，第一主动滑块和第二主动滑块能够沿着第一光杆的长度方向滑动；
第二转动块、第三主动滑块以及第四主动滑块均套装在第二光杆上；第二转动块通过连接件与第二光杆固定连接，第三主动滑块和第四主动滑块能够沿着第二光杆的长度方向滑动；
所述第一主动滑块、第三主动滑块以及第一丝杆螺母通过第一连接结构紧固连接；所述第二主动滑块、第四主动滑块以及第二丝杆螺母通过第二连接结构紧固连接；所述第一电机能够通过所述第一丝杆螺母带动所述第一主动滑块、第三主动滑块滑动；所述第二电机能够通过所述第二丝杆螺母带动所述第二主动滑块、第四主动滑块滑动。
优选的，所述第一连接结构包括第一连接板、第二连接板、连接铜柱以及第二螺钉；所述第一连接板、第二连接板上均设置有第一通孔与第二通孔，所述第一连接板、第二连接板均通过第一通孔套装在所述第一光杆上，所述第一连接板、第二连接板均通过第二通孔套装在所述第二光杆上，且所述第一主动滑块、第三主动滑块以及第一丝杆螺母均安装在所述第一连接板与第二连接板之间，所述第一连接板与第二连接板之间通过连接铜柱与第二螺钉连接。
优选的，所述第二连接结构包括第三连接板和第四连接板、连接铜柱以及第二螺钉；所述第三连接板、第四连接板上均设置有第三通孔与第四通孔，所述第三连接板、第四连接板均通过第三通孔套装在所述第一光杆上，所述第三连接板、第四连接板均通过第四通孔套装在所述第二光杆上，且所述第二主动滑块、第四主动滑块以及第二丝杆螺母均安装在所述第三连接板与第四连接板之间，所述第三连接板与第四连接板之间通过连接铜柱与第二螺钉连接。
优选的，所述连杆组件包括第一连杆组件与第二连杆组件，所述驱动组件通过所述滑动组件分别与第一连杆组件、第二连杆组件连接，所述第一连杆组件、第二连杆组件分别与所述左侧机翼、右侧机翼连接；
所述驱动组件能够通过所述滑动组件驱使所述第一连杆组件带动所述左侧机翼运动，以调整左侧机翼的翼展长度和后掠角大小；所述驱动组件能够通过所述滑动组件驱使所述第二连杆组件带动所述右侧机翼运动，以调整右侧机翼的翼展长度和后掠角大小；所述第一连杆组件与所述第二连杆组件结构相同，且左右对称布置；
所述第二连杆组件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一被动滑块、第二被动滑块；
所述右侧机翼上设置有第五通孔与第六通孔，所述第五通孔设置在第六通孔的左侧；
所述第一连杆和第五连杆上均开设有滑槽；
所述第一连杆左端与第四主动滑块可转动连接，所述第一连杆上设置有第七通孔，所述第七通孔位于所述第一连杆上滑槽的左侧，所述第四连杆的左端通过所述第七通孔与所述第一连杆可转动连接，所述第一连杆右端与右侧机翼上的第五通孔可转动连接；所述第一被动滑块安装在所述第一连杆的滑槽内，且能够在第一连杆的滑槽内滑动；
第五连杆左端与第四连杆右端可转动连接，第五连杆右端与右侧机翼上的第六通孔连接，第二被动滑块安装在所述第五连杆上的滑槽内，且能够在所述在第五连杆上的滑槽内滑动；
所述第二连杆左端与第三主动滑块可转动连接，所述第二连杆的中部设置有第八通孔，所述第二连杆通过第八通孔与第三连杆右端以及第一被动滑块可转动连接，所述第二连杆的右端与第二被动滑块可转动连接；
第三连杆左端与第二转动块可转动连接。
优选的，所述第一连杆上滑槽右端到所述第一连杆右端的距离与所述第五连杆上滑槽右端到第五连杆右端的距离相等，所述第一连杆上滑槽与第五连杆上滑槽的长度、深度均相等，且滑槽深度大于第一被动滑块和第二被动滑块的厚度；
第四连杆的长度、右侧机翼上第五通孔与第六通孔之间的距离、第二连杆上第八通孔与第二连杆右端之间的距离，三者相等。
优选的，发电机构包括第一发电机、第二发电机、第一联轴器以及第二联轴器；所述第一发电机和第二发电机对称地安装在发电机基座上，所述发电机基座安装在所述载物板上；
所述第一发电机输入轴端部通过第一联轴器与第一光杆的顶端连接，第二发电机输入轴端部通过第二联轴器与第二光杆的顶端连接。
根据本发明提供的一种水下滑翔机，包括所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，还包括前导流罩、浮力调节结构、控制结构、姿态调节结构、动力推进结构、主舱体、后导流罩；
所述前导流罩固定安装在主舱体前端，所述后导流罩固定安装在主舱体后端；所述浮力调节结构、控制结构、姿态调节结构、变翼发电结构、动力推进结构均安装在所述主舱体上。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明将机翼作为捕能体捕获波浪能，并利用机翼的扑动发电，在解决供能问题的同时，还使得整个捕能发电过程简洁高效。
2、本发明提供的机翼调节机构，能够很好地主动调整机翼的后掠角大小和翼展长度，使得水下滑翔机能够更好地适应不同的工作模式和工况要求。
3、本发明利用连杆组件与光杆结构同时实现了滑翔机的变翼功能与利用波浪能发电功能，连杆组件与光杆结构同时作为两种功能的核心部件，在保证滑翔机结构紧凑的同时，还使其具备了高机动性和高续航能力。利用连杆组件与光杆结构实现滑翔机的变翼功能的同时，利用机翼为载体，连杆组件与光杆结构作为传动部件，在未增加其他捕能结构的前提下，实现了滑翔机的高续航能力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的水下滑翔机整体结构示意图；
图2为本发明波浪激励下发电时的前视示意图；
图3为本发明的主要体现两自由度变翼状态的俯视示意图；
图4为本发明的变翼发电结构示意图；
图5为本发明的变翼发电结构局部放大示意图；
图6为本发明的水下滑翔机主要体现两自由度变翼状态的俯视示意图。
图中示出：
Figure BDA0003395022710000061
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种基于波浪自供能的两自由度变翼装置，所述基于波浪自供能的两自由度变翼装置，包括变翼发电结构5，所述变翼发电结构5包括发电机构、变翼机构，所述变翼机构包括左侧机翼52、右侧机翼51以及机翼调节机构，所述左侧机翼52与右侧机翼51对称布置；
所述机翼调节机构能够调节所述左侧机翼52以及右侧机翼51的翼展长度和后掠角大小，所述发电机构能够在波浪激励所述左侧机翼52或右侧机翼51扑动时产生电能。
如图2、如图3、图4、图5所示，所述变翼发电结构包括发电机构、变翼机构，所述变翼机构包括左侧机翼52、右侧机翼51以及机翼调节机构，所述左侧机翼52与右侧机翼51对称布置；所述机翼调节机构能够调节所述左侧机翼52以及右侧机翼51的翼展长度和后掠角大小，所述发电机构能够在波浪激励所述左侧机翼52或右侧机翼51扑动时产生电能。
所述机翼调节机构包括驱动组件、连杆组件、滑动组件以及所述载物板529；所述驱动组件通过所述滑动组件与所述连杆组件连接，所述连杆组件与所述左侧机翼52和右侧机翼51连接；所述驱动组件能够通过所述滑动组件驱使所述连杆组件带动所述左侧机翼52和右侧机翼51运动，以调整翼展长度和后掠角大小。
所述驱动组件包括第一电机520、第二电机525、电机第一基座519、电机第二基座530、电机第三基座524、电机第四基座540、第一丝杆螺母522、第二丝杆螺母527。所述电机第一基座519、电机第二基座530、电机第三基座524、电机第四基座540均安装在所述载物板529上。在一个优选例中，所述第一电机520的输出轴的轴线与第二电机525的输出轴的轴线均位于第一平面内，所述第一平面与水平面平行，且位于所述主舱体7高度的中心位置。第一电机520与第二电机525的输出轴末端均有丝杆结构；所述第一电机520输出轴的两端由电机第一基座519和电机第二基座530支承，所述第二电机525输出轴的两端由电机第三基座524和电机第四基座540支承；在一个优选例中，所述第一电机520与第二电机525均为步进电机，所述电机第二基座5-30与所述电机第三基座524相接触。
所述第一丝杆螺母522、所述第二丝杆螺母527分别套装在所述第一电机520、第二电机525的输出轴末端，所述第一电机520的输出轴末端丝杆结构与第一丝杆螺母522相匹配，第二电机525输出轴末端丝杆与第二丝杆螺母527相匹配，第一电机520能够通过第一电机520输出轴末端的丝杆结构驱动第一丝杆螺母522沿所述第一电机520输出轴方向直线移动；第二电机525能够通过第二电机525输出轴末端的丝杆结构驱动第二丝杆螺母527沿所述第二电机525输出轴方向直线移动。
所述滑动组件包括第一光杆56、第二光杆55、第一转动块54、第二转动块53、连接销钉515、第一主动滑块516、第二主动滑块517、第三主动滑块534、第四主动滑块535、第一变翼基座538以及第二变翼基座539；所述第一变翼基座538与第二变翼基座539均安装在所述载物板529上；第一光杆56与第二光杆55对称布置，且第一光杆56与第二光杆55均通过第一变翼基座538和第二变翼基座539固定。
第一转动块54、第一主动滑块516以及第二主动滑块517均套装在第一光杆56上；第一转动块54通过连接件与第一光杆56固定连接，所述第一转动块54能带动所述第一光杆56转动。第一主动滑块516和第二主动滑块517能够沿着第一光杆56的长度方向滑动；第二转动块53、第三主动滑块534以及第四主动滑块535均套装在第二光杆55上；第二转动块53通过连接件与第二光杆55固定连接，所述第二转动块53能带动所述第二光杆55转动。第三主动滑块534和第四主动滑块535能够沿着第二光杆55的长度方向滑动；在一个优选例中，所述第一转动块54通过连接销钉515周向和轴向固定在第一光杆56上，所述第二转动块53通过连接销钉515周向和轴向固定在第二光杆55上。
所述第一主动滑块516、第三主动滑块534以及第一丝杆螺母522通过第一接连结构紧固连接；所述第二主动滑块517、第四主动滑块535以及第二丝杆螺母527通过第二连接结构紧固连接；所述第一电机520能够通过所述第一丝杆螺母522带动所述第一主动滑块516、第三主动滑块534滑动；所述第二电机525能够通过所述第二丝杆螺母527带动所述第二主动滑块517、第四主动滑块535滑动；
所述第一连接结构包括第一连接板523、第二连接板532、连接铜柱536以及第二螺钉528；所述第一连接板523、第二连接板532上均设置有第一通孔与第二通孔，所述第一连接板523、第二连接板532均通过第一通孔套装在所述第一光杆56上，所述第一连接板523、第二连接板532均通过第二通孔套装在所述第二光杆55上，且所述第一主动滑块516、第三主动滑块534以及第一丝杆螺母522均安装在所述第一连接板523与第二连接板532之间，优选的，第一连接板523通过第一螺钉与第一丝杆螺母522固定连接。所述第一连接板523与第二连接板532之间通过连接铜柱536与第二螺钉528连接。将第一主动滑块516、第三主动滑块534以及第一丝杆螺母522均安装在所述第一连接板523与第二连接板532之间后，使得第一连接板523、第二连接板532、第一主动滑块516、第三主动滑块534和第一丝杆螺母522能够在第一电机520驱动下同步沿着机身轴线移动。
所述第二连接结构包括第三连接板533和第四连接板537、连接铜柱536以及第二螺钉528；所述第三连接板533、第四连接板537上均设置有第三通孔与第四通孔，所述第三连接板533、第四连接板537均通过第三通孔套装在所述第一光杆56上，所述第三连接板533、第四连接板537均通过第四通孔套装在所述第二光杆55上，且所述第二主动滑块517、第四主动滑块535以及第二丝杆螺母527均安装在所述第三连接板533与第四连接板537之间，优选的，第三连接板533通过第一螺钉与第二丝杆螺母527固定连接。所述第三连接板533与第四连接板537之间通过连接铜柱536与第二螺钉528连接。所述第二主动滑块517、第四主动滑块535以及第二丝杆螺母527均安装在所述第三连接板533与第四连接板537之间后，使得第三连接板533、第四连接板537、第二主动滑块517、第四主动滑块535和第二丝杆螺母527能够在第二电机525驱动下同步沿着机身轴线移动。
通过所述第一主动滑块516、第三主动滑块534、第二主动滑块517以及第四主动滑块535的同步运动有利于所述基于波浪自供能的两自由度变翼装置的变翼控制。
所述连杆组件包括第一连杆组件与第二连杆组件，所述驱动组件通过所述滑动组件分别与第一连杆组件、第二连杆组件连接，所述第一连杆组件、第二连杆组件分别与所述左侧机翼52、右侧机翼51连接，所述驱动组件能够通过所述滑动组件驱使所述第一连杆组件带动所述左侧机翼52运动，以调整左侧机翼52的翼展长度和后掠角大小；所述驱动组件能够通过所述滑动组件驱使所述第二连杆组件带动所述右侧机翼51运动，以调整右侧机翼51的翼展长度和后掠角大小；
如图4所示所述第一连杆组件与所述第二连杆组件结构相同，且对称布置，为便于叙述，以位于右侧的第二连杆组件为例进行说明。具体的，当以第一电机520第二电机525为驱动时，所述连杆组件具有两个自由度，输入运动为第四主动滑块535与第三主动滑块534的直线运动，右侧机翼51为连杆组件的末端执行构件，右侧机翼51的输出运动为机翼相对机身的姿态改变，包括后掠角大小和机翼翼展长度。
所述第二连杆组件包括第一连杆512、第二连杆59、第三连杆514、第四连杆511、第五连杆57、第一被动滑块513、第二被动滑块58；如图4所示，所述右侧机翼51上设置有第五通孔与第六通孔，所述第五通孔设置在第六通孔的左侧；所述第一连杆512和第五连杆57上均开设有滑槽；
所述第一连杆512左端与第四主动滑块535可转动连接，所述第一连杆512上设置有第七通孔，所述第七通孔位于所述第一连杆512上滑槽的左侧，所述第四连杆511的左端通过所述第七通孔与所述第一连杆512可转动连接，所述第一连杆512右端与右侧机翼51上的第五通孔可转动连接；所述第一被动滑块513安装在所述第一连杆512的滑槽内，所述第一被动滑块513与第一连杆512的滑槽形成移动副，第一被动滑块513能够在第一连杆512的内滑动；
第五连杆57左端与第四连杆511右端可转动连接，第五连杆57右端与右侧机翼51上的第六通孔连接，第二被动滑块58安装在所述第五连杆57上的滑槽内，第二被动滑块58与第五连杆57上的滑槽形成移动副，第二被动滑块58能够在所述在第五连杆57上的滑槽内滑动；所述第二连杆59左端与第三主动滑块534可转动连接，所述第二连杆59的中部设置有第八通孔，所述第二连杆59通过第八通孔与第三连杆514右端以及第一被动滑块513可转动连接，所述第二连杆59的右端与第二被动滑块58可转动连接；第三连杆514左端与第二转动块53可转动连接。在一个优选例中，可转动连接为铰接。
所述第一连杆512上滑槽右端到所述第一连杆512右端的距离与所述第五连杆57上滑槽右端到第五连杆57右端的距离相等，所述第一连杆512上滑槽与第五连杆57上滑槽的长度、深度均相等，且滑槽深度大于第一被动滑块513和第二被动滑块58的厚度。第四连杆511的长度、右侧机翼51上第五通孔与第六通孔之间的距离、第二连杆59上第八通孔与第二连杆59右端之间的距离，三者相等。
如图2所示，发电机构包括第一发电机521、第二发电机531、第一联轴器510以及第二联轴器526；所述第一发电机521和第二发电机531对称地安装在发电机基座518上，所述发电机基座518安装在所述载物板529上；所述第一发电机521输入轴端部通过第一联轴器510与第一光杆56的顶端连接，第二发电机531输入轴端部通过第二联轴器526与第二光杆55的顶端连接。
本发明的工作原理如下：
变翼发电结构5相对主舱体7具有三个自由度，具体的，所述当以第一电机520与第二电机525为驱动时，所述连杆组件具有两个自由度，所述左侧机翼52和右侧机翼51在所述连杆组件作用下也具有两个自由度，此时所述机翼调节机构能够调节所述左侧机翼52与右侧机翼51的翼展长度和后掠角大小，所述两自由度变翼水下滑翔机也是因此命名。当在波浪激励下，所述波浪激励使左侧机翼52或右侧机翼51具有一个自由度，为上下扑动自由度，所述发电机构能够在波浪激励所述左侧机翼52或右侧机翼51扑动时产生电能。
为便于叙述，以位于右侧的第二连杆组件为例进行说明，如图3和图4所示，以第一电机520、第二电机525为驱动时，所述连杆组件具有两个自由度，且连杆组件为变翼机构的执行机构，第一电机520和第二电机525输出的电机轴转动通过丝杆螺母机构分别转化为第三主动滑块534和第四主动滑块535沿着轴线的直线移动，进而输入位于右侧的第二连杆组件，驱动输出构件右侧机翼51运动，输出的运动参数为机翼的翼展长度和后掠角大小。即利用一个两自由度的连杆组件，在两个步进电机的驱动下，确定两个主动滑块轴向的位置后，即可唯一确定机翼的翼展展长和后掠角大小，实现了水下滑翔机机翼翼展长度和后掠角大小两个运动特征参数的变翼控制。
如图2以及图4所示，发电机构的执行机构为机身两侧对称布置的单自由度转动机构，所述转动机构由第二连杆组件、第二光杆55、第二转动块53、第二联轴器526以及第二发电机531构成。在波浪激励下，右侧机翼51上下扑动，从而带动右侧机翼51驱动整个连杆组件扑动，所述连杆组件带动第二转动块53转动，由于第二转动块53和第二光杆55固接，从而带动第二光杆55转动，进而通过第二联轴器526带动第二发电机531输入轴转动，实现发电。同理，左侧机翼52也能够通过扑翼运动捕获波浪能供给第一发电机521发电。优选的所述左侧机翼52与右侧机翼51的扑动是相互独立，互不影响的。
本发明还提供了一种水下滑翔机，包括前导流罩1、浮力调节结构2、控制结构3、姿态调节结构4、变翼发电结构5、动力推进结构6、主舱体7、后导流罩8；
如图1所示，所述前导流罩1固定安装在主舱体7前端，所述后导流罩8固定安装在主舱体7后端；从而形成所述水下滑翔机整体流线型的耐压密封外壳；所述浮力调节结构2、控制结构3、姿态调节结构4、变翼发电结构5、动力推进结构6均安装在所述主舱体7上；优选的，所述浮力调节结构2、控制结构3、姿态调节结构4、动力推进结构6均安装在所述主舱体7内，所述载物板529安装在所述主舱体7内；
所述主舱体7内部由沿轴向分布的第一隔板71、第二隔板72、第三隔板73、第四隔板74和第五隔板75分隔为四个舱段；
所述浮力调节结构2安装在第一隔板71和第二隔板72之间，所述控制结构3安装在第二隔板72和第三隔板73之间，所述姿态调节结构4安装在第三隔板73和第四隔板74之间，所述变翼发电结构5安装在第四隔板74和第五隔板75之间；所述动力推进结构6安装在尾部后导流罩8内，如图6为本发明的水下滑翔机主要体现两自由度变翼状态的俯视示意图。
所述滑翔机为混合驱动，即滑翔机自身所具有的动力设备及所述发电机构均可驱动。所述滑翔机共有水下滑翔、动力推进和海面发电三种工作模式。滑翔模式下，机翼调节机构能够实现滑翔机机翼翼展和后掠角大小的改变，以适应滑翔机不同的工况要求；动力推进模式下，由滑翔机本身具有的动力装置提供动力，机翼调节机构减小机翼翼展、增大后掠角，使得机身阻力减小，提升推进效率；发电模式下，滑翔机宽大的机翼在波浪的激励下相对机身扑动并驱动发电机发电，实现水下滑翔机的自供能。在一个优选例中，所述发电机构、机翼调节机构均为沿主舱体7轴线对称分布的两套结构且各自运动独立，实现两只机翼在同一波浪不同相位下的高效捕能发电。
本发明利用机翼在波浪激励下带动连杆组件相对发电机轴线摆动，并通过第一转动块54、第二转动块53将动力传递给光杆，将动力输入给发电机，实现了水下滑翔机的波浪能发电；利用丝杆螺母传动机构将步进电机的转动转换为两个主动滑块的直线运动，并通过连杆组件输出机翼运动，实现了水下滑翔机后掠角大小和机翼翼展长度的主动控制。本发明利用连杆组件与光杆结构同时实现了滑翔机的变翼功能与利用波浪能发电功能，同连杆组件与光杆结构同时作为两种功能的核心部件，在保证滑翔机结构紧凑的同时，还使其具备了高机动性和高续航能力。利用连杆组件与光杆结构实现滑翔机的变翼功能(改变滑翔机后掠角大小和机翼翼展长度)的同时，利用机翼为载体，连杆组件与光杆结构作为传动部件，在未增加其他捕能结构的前提下，实现了滑翔机的高续航能力。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于波浪自供能的两自由度变翼装置，其特征在于，包括变翼发电结构(5)；
所述变翼发电结构(5)包括发电机构、变翼机构，所述变翼机构包括左侧机翼(52)、右侧机翼(51)以及机翼调节机构，所述左侧机翼(52)与右侧机翼(51)对称布置；
所述机翼调节机构能够调节所述左侧机翼(52)以及右侧机翼(51)的翼展长度和后掠角大小，所述发电机构能够在波浪激励所述左侧机翼(52)或右侧机翼(51)扑动时产生电能。
2.根据权利要求1所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，其特征在于，所述机翼调节机构包括驱动组件、连杆组件、滑动组件以及载物板(529)；
所述驱动组件通过所述滑动组件与所述连杆组件连接，所述连杆组件与所述左侧机翼(52)和右侧机翼(51)连接；
所述驱动组件能够通过所述滑动组件驱使所述连杆组件带动所述左侧机翼(52)和右侧机翼(51)运动，以调整翼展长度和后掠角大小。
3.根据权利要求2所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，其特征在于，所述驱动组件包括第一电机(520)、第二电机(525)、电机第一基座(519)、电机第二基座(530)、电机第三基座(524)、电机第四基座(540)、第一丝杆螺母(522)、第二丝杆螺母(527)；
所述电机第一基座(519)、电机第二基座(530)、电机第三基座(524)、电机第四基座(540)均安装在所述载物板(529)上；
第一电机(520)与第二电机(525)的输出轴末端均有丝杆结构；所述第一电机(520)输出轴的两端由电机第一基座(519)和电机第二基座(530)支承，所述第二电机(525)输出轴的两端由电机第三基座(524)和电机第四基座(540)支承；
所述第一丝杆螺母(522)、所述第二丝杆螺母(527)分别套装在所述第一电机(520)、第二电机(525)的输出轴末端，所述第一电机(520)的输出轴末端丝杆结构与第一丝杆螺母(522)相匹配，第二电机(525)输出轴末端丝杆与第二丝杆螺母(527)相匹配，第一电机(520)能够通过第一电机(520)输出轴末端的丝杆结构驱动第一丝杆螺母(522)沿所述第一电机(520)输出轴方向直线移动；第二电机(525)能够通过第二电机(525)输出轴末端的丝杆结构驱动第二丝杆螺母(527)沿所述第二电机(525)输出轴方向直线移动；所述第一电机(520)与第二电机(525)均为步进电机。
4.根据权利要求3所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，其特征在于，所述滑动组件包括第一光杆(56)、第二光杆(55)、第一转动块(54)、第二转动块(53)、连接销钉(515)、第一主动滑块(516)、第二主动滑块(517)、第三主动滑块(534)、第四主动滑块(535)、第一变翼基座(538)以及第二变翼基座(539)；
所述第一变翼基座(538)与第二变翼基座(539)均安装在所述载物板(529)上；
第一光杆(56)与第二光杆(55)左右对称布置，且第一光杆(56)与第二光杆(55)均通过第一变翼基座(538)和第二变翼基座(539)固定；
第一转动块(54)、第一主动滑块(516)以及第二主动滑块(517)均套装在第一光杆(56)上；第一转动块(54)通过连接件与第一光杆(56)固定连接，第一主动滑块(516)和第二主动滑块(517)能够沿着第一光杆(56)的长度方向滑动；
第二转动块(53)、第三主动滑块(534)以及第四主动滑块(535)均套装在第二光杆(55)上；第二转动块(53)通过连接件与第二光杆(55)固定连接，第三主动滑块(534)和第四主动滑块(535)能够沿着第二光杆(55)的长度方向滑动；
所述第一主动滑块(516)、第三主动滑块(534)以及第一丝杆螺母(522)通过第一连接结构紧固连接；所述第二主动滑块(517)、第四主动滑块(535)以及第二丝杆螺母(527)通过第二连接结构紧固连接；所述第一电机(520)能够通过所述第一丝杆螺母(522)带动所述第一主动滑块(516)、第三主动滑块(534)滑动；所述第二电机(525)能够通过所述第二丝杆螺母(527)带动所述第二主动滑块(517)、第四主动滑块(535)滑动。
5.根据权利要求4所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，其特征在于，所述第一连接结构包括第一连接板(523)、第二连接板(532)、连接铜柱(536)以及第二螺钉(528)；所述第一连接板(523)、第二连接板(532)上均设置有第一通孔与第二通孔，所述第一连接板(523)、第二连接板(532)均通过第一通孔套装在所述第一光杆(56)上，所述第一连接板(523)、第二连接板(532)均通过第二通孔套装在所述第二光杆(55)上，且所述第一主动滑块(516)、第三主动滑块(534)以及第一丝杆螺母(522)均安装在所述第一连接板(523)与第二连接板(532)之间，所述第一连接板(523)与第二连接板(532)之间通过连接铜柱(536)与第二螺钉(528)连接。
6.根据权利要求4所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，其特征在于，所述第二连接结构包括第三连接板(533)和第四连接板(537)、连接铜柱(536)以及第二螺钉(528)；所述第三连接板(533)、第四连接板(537)上均设置有第三通孔与第四通孔，所述第三连接板(533)、第四连接板(537)均通过第三通孔套装在所述第一光杆(56)上，所述第三连接板(533)、第四连接板(537)均通过第四通孔套装在所述第二光杆(55)上，且所述第二主动滑块(517)、第四主动滑块(535)以及第二丝杆螺母(527)均安装在所述第三连接板(533)与第四连接板(537)之间，所述第三连接板(533)与第四连接板(537)之间通过连接铜柱(536)与第二螺钉(528)连接。
7.根据权利要求4所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，其特征在于，所述连杆组件包括第一连杆组件与第二连杆组件，所述驱动组件通过所述滑动组件分别与第一连杆组件、第二连杆组件连接，所述第一连杆组件、第二连杆组件分别与所述左侧机翼(52)、右侧机翼(51)连接；
所述驱动组件能够通过所述滑动组件驱使所述第一连杆组件带动所述左侧机翼(52)运动，以调整左侧机翼(52)的翼展长度和后掠角大小；所述驱动组件能够通过所述滑动组件驱使所述第二连杆组件带动所述右侧机翼(51)运动，以调整右侧机翼(51)的翼展长度和后掠角大小；所述第一连杆组件与所述第二连杆组件结构相同，且左右对称布置；
所述第二连杆组件包括第一连杆(512)、第二连杆(59)、第三连杆(514)、第四连杆(511)、第五连杆(57)、第一被动滑块(513)、第二被动滑块(58)；
所述右侧机翼(51)上设置有第五通孔与第六通孔，所述第五通孔设置在第六通孔的左侧；
所述第一连杆(512)和第五连杆(57)上均开设有滑槽；
所述第一连杆(512)左端与第四主动滑块(535)可转动连接，所述第一连杆(512)上设置有第七通孔，所述第七通孔位于所述第一连杆(512)上滑槽的左侧，所述第四连杆(511)的左端通过所述第七通孔与所述第一连杆(512)可转动连接，所述第一连杆(512)右端与右侧机翼(51)上的第五通孔可转动连接；所述第一被动滑块(513)安装在所述第一连杆(512)的滑槽内，且能够在第一连杆(512)的滑槽内滑动；
第五连杆(57)左端与第四连杆(511)右端可转动连接，第五连杆(57)右端与右侧机翼(51)上的第六通孔连接，第二被动滑块(58)安装在所述第五连杆(57)上的滑槽内，且能够在所述在第五连杆(57)上的滑槽内滑动；
所述第二连杆(59)左端与第三主动滑块(534)可转动连接，所述第二连杆(59)的中部设置有第八通孔，所述第二连杆(59)通过第八通孔与第三连杆(514)右端以及第一被动滑块(513)可转动连接，所述第二连杆(59)的右端与第二被动滑块(58)可转动连接；
第三连杆(514)左端与第二转动块(53)可转动连接。
8.根据权利要求7所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，其特征在于，所述第一连杆(512)上滑槽右端到所述第一连杆(512)右端的距离与所述第五连杆(57)上滑槽右端到第五连杆(57)右端的距离相等，所述第一连杆(512)上滑槽与第五连杆(57)上滑槽的长度、深度均相等，且滑槽深度大于第一被动滑块(513)和第二被动滑块(58)的厚度；
第四连杆(511)的长度、右侧机翼(51)上第五通孔与第六通孔之间的距离、第二连杆(59)上第八通孔与第二连杆(59)右端之间的距离，三者相等。
9.根据权利要求2所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，其特征在于，发电机构包括第一发电机(521)、第二发电机(531)、第一联轴器(510)以及第二联轴器(526)；所述第一发电机(521)和第二发电机(531)对称地安装在发电机基座(518)上，所述发电机基座(518)安装在所述载物板(529)上；
所述第一发电机(521)输入轴端部通过第一联轴器(510)与第一光杆(56)的顶端连接，第二发电机(531)输入轴端部通过第二联轴器(526)与第二光杆(55)的顶端连接。
10.一种水下滑翔机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的基于波浪自供能的两自由度变翼装置，还包括前导流罩(1)、浮力调节结构(2)、控制结构(3)、姿态调节结构(4)、动力推进结构(6)、主舱体(7)、后导流罩(8)；
所述前导流罩(1)固定安装在主舱体(7)前端，所述后导流罩(8)固定安装在主舱体(7)后端；所述浮力调节结构(2)、控制结构(3)、姿态调节结构(4)、变翼发电结构(5)、动力推进结构(6)均安装在所述主舱体(7)上。
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