CN114013571A - 一种用于波浪滑翔机的柔性翼和波浪滑翔机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于波浪滑翔机的柔性翼，采用流线型结构，由骨架和设置在其外侧的塑形外包层组成，骨架设有由金属弹性薄板制成的矩形基板，矩形基板的两个长边外侧分别设有沿其整个长度延伸的固定轴和随动轴，固定轴比随动轴直径大，在矩形基板的上表面和下表面均固接有柔性弹片，使用时，多个柔性翼水平对称地设置在水下牵引机主框架的两侧，固定轴位于随动轴的前方，一端与水下牵引机主框架的一侧垂直固接，在波浪的作用下，柔性翼的后部上下摆动，实现波浪动力的转化。本发明还公开了采用上述柔性翼的波浪滑翔机。本发明不依靠翼板随轴摆动，不会有摩擦产生，转化效率更高，能进一步降低水下牵引机上的振动和噪声。

Description

一种用于波浪滑翔机的柔性翼和波浪滑翔机
技术领域
本发明涉及波浪滑翔机领域，具体涉及一种用于波浪滑翔机转化波浪动力的柔性翼和采用该柔性翼的波浪滑翔机。
背景技术
波浪滑翔机是一种利用波浪动力、可大范围巡航、用于观测海洋的移动观测装备，在行进过程中可通过水下牵引机上翼板的摆动将波浪的上下运动转化为自身前向运动的动力，进而实现依靠环境能源进行海洋大范围的巡航。波浪滑翔机由上浮体、铠装缆和水下牵引机三部分组成，在波浪的作用下，上浮体会随波上下起伏进而拉拽水下牵引机上下运动，在水下牵引机上下运动的过程中，分布在水下牵引机上的六对摆动翼板会随波绕固定轴摆动，进而产生一定的前向推力。当前，波浪滑翔机采用的波浪动力转化装置通常包括摆动轴、随动轴、弹性复位装置和摆动翼板等，在波浪滑翔机的运动过程中摆动翼板连续的上下摆动会加速弹性复位装置的疲劳，导致波浪动力转化装置的转化效率降低或失效。
此外波浪滑翔机在随波运动时，水下牵引机上翼板不停的随轴摆动对回转机构、弹性复位机构的疲劳寿命有更高的要求，长期使用时会因回转机构和弹性复位机构的疲劳损坏导致波浪滑翔机转化动力的效率减弱或失效，最终导致波浪滑翔机失去运动的动力。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于波浪滑翔机的柔性翼和采用该柔性翼的波浪滑翔机，不依靠翼板随轴摆动，不会有摩擦产生，转化效率更高，能进一步降低水下牵引机上的振动和噪声。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种用于波浪滑翔机的柔性翼，该柔性翼采用流线型结构，由骨架和设置在其外侧的塑形外包层组成，所述骨架设有由金属弹性薄板制成的矩形基板，所述矩形基板设有两长两短四个边，所述矩形基板的两个长边外侧分别设有沿其整个长度延伸的固定轴和随动轴，所述固定轴比所述随动轴直径大，在所述矩形基板的上表面和下表面均固接有柔性弹片，使用时，多个所述柔性翼水平对称地设置在水下牵引机主框架的两侧，每个所述柔性翼固定轴位于随动轴的前方，且所述固定轴的一端与水下牵引机主框架的一侧垂直固接，在波浪的作用下，所述柔性翼的后部利用自身弹性上下摆动，实现波浪动力的转化。
所述塑形外包层是由橡胶片构成的。
所述柔性弹片采用蜂窝结构。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种波浪滑翔机，在水下牵引机主框架的两侧对称地设置多个水平布置的所述柔性翼，每个所述柔性翼固定轴位于随动轴的前方，且所述固定轴的一端与所述水下牵引机主框架的一侧垂直固接。
本发明具有的优点和积极效果是：通过采用固定轴一端与水下牵引机主框架一侧垂直固接的柔性翼，在波浪的作用下，柔性翼后部利用自身弹性实现上下摆动，通过摆动实现波浪动力的转化。相较于当前使用的波浪动力转化装置结构和运动方式均更为简单，仅需要柔性翼本身，不在需要弹性复位装置，依靠柔性翼的弹性变形即可实现波浪动力的转化。基于柔性翼的波浪滑翔机，水下牵引机由主框架和柔性翼组成，不再需要附加弹性复位机构、回转机构、支撑座、轴承等部件，结构更加简单，能够避免因弹性复位机构和回转机构疲劳损坏而导致的波浪滑翔机转化动力效率减弱或失效，可以有效提高波浪滑翔机的疲劳寿命，降低振动和噪声，当波浪滑翔机在波浪作用下上下起伏，水下牵引机仅依靠柔性翼后部的上下摆动即可实现波浪动力的转化，不像传统翼板随轴摆动，不再有摩擦产生，转化效率更高。因消除了翼板的随轴摆动，能进一步降低水下牵引机上的振动和噪声，更利于波浪滑翔机进行隐蔽性调查和观测。
附图说明
图1为本发明柔性翼的主视剖面图；
图2为本发明波浪滑翔机的水下牵引机示意图；
图3为本发明柔性翼的轴测图；
图4为本发明波浪滑翔机上升过程水下牵引机上柔性翼的变化；
图5为本发明波浪滑翔机上升过程柔性翼的随波摆动示意图；
图6为本发明波浪滑翔机下降过程水下牵引机上柔性翼的变化；
图7为本发明波浪滑翔机下降过程柔性翼的随波摆动示意图。
图中：1、固定轴；2、塑形外包层；3、柔性弹片；4、矩形基板；5、随动轴；6、柔性翼；7、水下牵引机主框架。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图7，一种用于波浪滑翔机的柔性翼，该柔性翼采用流线型结构，由骨架和设置在其外侧的塑形外包层2组成，所述骨架设有由金属弹性薄板制成的矩形基板4，所述矩形基板4设有两长两短四个边，所述矩形基板4的两个长边外侧分别设有沿其整个长度延伸的固定轴1和随动轴5，所述固定轴1比所述随动轴5直径大，在所述矩形基板4的上、下表面上均固接有柔性弹片3，使用时，多个所述柔性翼6水平对称地设置在水下牵引机主框架7的两侧，每个所述柔性翼6固定轴1位于随动轴5的前方，且所述固定轴1的一端与水下牵引机主框架7的一侧垂直固接，在波浪的作用下，所述柔性翼6的后部利用自身弹性上下摆动，实现波浪动力的转化。
在本实施例中，保持矩形基板4的长边沿固定轴1轴向，矩形基板4的短边沿固定轴1径向，固定轴1与矩形基板4长度方向平行地焊接在矩形基板4的一个长边外侧，随动轴5与矩形基板4长度方向平行地焊接在矩形基板4的另一长边外侧。在矩形基板4的上、下两个表面各焊接一个柔性弹片3，柔性弹片3采用弹性材料制作，具体讲，采用弹性金属薄板制作，并按设计外形构成蜂窝结构。塑形外包层2是由橡胶片构成的，橡胶片由橡胶制作，以一定的外形包裹固定轴1、柔性弹片3和随动轴5，用于隔绝柔性翼外部的水和氧气，防止柔性翼内部腐蚀；表面光滑，可以减小水阻力，减少生物附着。
请参阅图2，一种基于上述柔性翼的波浪滑翔机，在水下牵引机主框架的两侧对称地设置多个水平布置的上述柔性翼6，每个所述柔性翼6固定轴1位于随动轴5的前方，且所述固定轴1的一端与水下牵引机主框架7的一侧垂直固接，在波浪的作用下，所述柔性翼6的后部利用自身弹性上下摆动，实现波浪动力的转化，请参阅图4～图7。
本发明的工作原理：
现有波浪滑翔机由上浮体、铠装缆和水下牵引机三部分组成，通常水下牵引机上分布有六对翼板用于转化波浪动能产生前向推力。在波浪的作用下，上浮体会随波上下起伏进而拉拽水下牵引机上下运动，在水下牵引机上下运动的过程中，分布在水下牵引机两侧的六对摆动翼板会随波绕固定轴摆动，进而产生一定的前向推力。本发明提出的用于波浪滑翔机的柔性翼，当水下牵引机受波浪作用上下起伏时，柔性翼尾部会因水流作用发生柔曲变形，如图4-7所示，当水下牵引机在波浪作用下处于上升状态时，柔性翼的尾部会在水流作用向下弯曲，伴随着水下牵引机的向上运动，进而在翼面上产生一定的前向推力；当水下牵引机在波浪作用下处于下降状态时，柔性翼的尾部会水流作用向上弯曲，伴随着水下牵引机的向下运动，进而在翼面上再次产生一定的前向推力，如此周期往复实现前向动力的不断转化。基于柔性翼的水下牵引机将传统水下牵引机的翼板摆动转化为翼板的柔性变形，本发明省去了复杂动作机构，结构更加简单。此外，相较于传统意义的水下牵引机，基于柔性翼的水下牵引机的波浪动力转化原理发生了一定的变化，传统意义的水下牵引机是翼板在随轴摆动时翼型不变，翼型的攻角发生变化，而柔性翼在水流作用下后部发生柔性变形时，翼型产生了一定的弯度，翼板的攻角不变，但是翼型发生了变化。柔性翼后部的变形是基于弹簧钢和橡胶片的弹性变形，由于柔性翼后部较前部薄，后部较前部弹性系数小，就会发生弹性变形，而前部不会。
因此本发明提出的一种用于波浪滑翔机的柔性翼不仅体现在结构本身，更体现了一种全新的波浪动力转化方法。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于波浪滑翔机的柔性翼，其特征在于，该柔性翼采用流线型结构，由骨架和设置在其外侧的塑形外包层组成，所述骨架设有由金属弹性薄板制成的矩形基板，所述矩形基板设有两长两短四个边，所述矩形基板的两个长边外侧分别设有沿其整个长度延伸的固定轴和随动轴，所述固定轴比所述随动轴直径大，在所述矩形基板的上表面和下表面均固接有柔性弹片，使用时，多个所述柔性翼水平对称地设置在水下牵引机主框架的两侧，每个所述柔性翼固定轴位于随动轴的前方，且所述固定轴的一端与水下牵引机主框架的一侧垂直固接，在波浪的作用下，所述柔性翼的后部利用自身弹性上下摆动，实现波浪动力的转化。
2.根据权利要求1所述的用于波浪滑翔机的柔性翼，其特征在于，所述塑形外包层是由橡胶片构成的。
3.根据权利要求1所述的用于波浪滑翔机的柔性翼，其特征在于，所述柔性弹片采用蜂窝结构。
4.一种波浪滑翔机，其特征在于，在水下牵引机主框架的两侧对称地设置多个水平布置的所述柔性翼，每个所述柔性翼固定轴位于随动轴的前方，且所述固定轴的一端与所述水下牵引机主框架的一侧垂直固接。
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