CN201687651U

CN201687651U - 一种转动变径扑翼

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Publication number: CN201687651U
Application number: CN2010201151203U
Authority: CN
Inventors: 周跃平; 周红球; 周星果
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2020-02-08
Also published as: WO2011095117A1

Abstract

本实用新型涉及水力与风力动力领域的一种转动变径扑翼，它包括框架结构、滑动装置、滑动控制装置、翼片，框架结构具有滑道、轴孔或转轴，滑动装置与滑道相连，翼片与滑动装置相连，滑动控制装置与滑动装置相连，框架结构围绕轴孔或转轴转动时，翼片可在框架结构上滑动，水力与风力作用在翼片上，由于翼片在框架结构上滑动，翼片在框架结构上下摆动或转动实现在径向的不对称分布，产生扑翼作用，通过动力转换装置实现风能或水能与其它能的相互转换。本实用新型可用于风力水力发电交通运输等领域，具有较大的开发价值。

Description

一种转动变径扑翼

技术领域

本发明涉及水力与风力动力领域的一种转动变径扑翼。

背景技术

扑翼设备与其它同等大小的水力或风力设备相比，由于扑翼的风力与水力作用面积大，能量转换的效率高，一直是社会研究的课题，至目前扑翼技术并不是非常成熟，市场商业化产品也很少。扑翼主要通过改变翼片的形状或角度来改变翼片上下或前后或左右摆动运动或旋转运动时的作用力，以实现水力与风力设备的能量的转换，现有的扑翼技术方案主要有三种，一种是上下摆动式结构，上下摆动过程，翼片采取形变的方式产生上下不同的作用力，该方案效率低，成本高，目前仅应用在一些小型扑翼飞机上；第二种为旋转式扑翼，翼片在围绕中心轴转动过程中并围绕自身轴转动，通过改变受力面积产生不同的作用力，该方案已应用在立轴式风力发电设备与旋转扑翼式飞机上，该方案中立轴式风力发电设备体积大，重量重，不能适合于大型风力发电；第三种方案为本人以前提交的一种回转扑翼变径器方案，该方案的旋转变径的基本原理是采用翼链杆装置沿相对固定的轨道环绕转子装置转动，带动翼片的变径旋转运动，该方案不仅适合于风力、水力、波浪、潮汐发电，也适合用于船舶、飞机的动力推进与助力推进，虽然与第一种及第二种方案相比，具有成本低、重量轻、效率高等优点，该方案用于小型的风力发电、水力发电、助力装置尤其扑翼飞机的结构较为复杂，本发明在此提供另一种旋转变径原理方案。

发明内容

本发明目的之一是提供一种转动变径扑翼，其特征在于它包括框架结构、滑动装置，框架结构包括有滑道、轴孔或转轴，滑动装置与滑道相连。

框架结构重量轻，空气或水可以从中穿过，框架结构的滑道至少2条以上，框架结构由多条结构件组成，其中径向结构件与轴孔或转轴相连，径向结构件是框架结构中指与轴孔或转轴相连并与框架结构框边的结构件相连的结构件，滑道在径向结构件上，每条滑道都有另一条滑道与其匹配，相互匹配的2条滑道优先采用平行结构，滑动装置在框架结构的相互匹配的2条滑道上运动，框架结构可围绕轴孔或转轴转动或摆动，框架结构在转动或摆动过程中，滑动装置带动翼片在滑道上运动，改变翼片在框架结构的径向的位置或形状，称为变径，翼片在框架结构的径向的位置不同或大小不同，水力或风力在框架结构上所产生的扭力不同，这就是本发明内容的基本原理，在基本原理上根据需要选择其它结构方案配合完成扑翼的各种功能。

滑动装置根据实际需要选择包括有如下方案中的一种或多种：

方案之一：包括由滑杆组成；

方案之二：包括由翼片固定座组成；

方案之三：包括由滑框组成；

方案之四：包括由滑轮组成；

方案之五：包括由加强杆组成；

方案之六：包括由弹性元件组成，弹簧或乳胶等都为弹性元件；

方案之七：包括由滑套组成；

方案之八：包括由直线滑动轴承组成

滑道及径向结构件需要承受较大的负荷，径向结构件可采用拉索或其它结构件改善受力并防止滑动装置脱落。

径向结构件的滑道根据实际需要选择包括有如下方案中的一种或多种：

1、圆柱面滑道；如采用包括由滑套组成的滑动装置与其配合；

2、平面滑道；如采用包括由滑轮组成的滑动装置与其配合；

在多数具体的实施方案中，滑道与径向结构件是一体的，即由径向结构件构成滑道，有的径向结构件仅为加强件或安装件，没有滑道。

本发明在基本原理上还提供一种转动变径扑翼，其特征在于它包括框架结构与滑动装置，框架结构具有滑道、轴孔或转轴，滑动装置与滑道相连；其特征在于具有滑动控制装置，滑动控制装置与滑动装置相连。

滑动装置在框架结构的滑道上运动的控制具有多种方式，滑动控制装置根据实际需要选择包括有如下方案中的一种或多种：

方案之一：包括由齿轮与齿条组成的控制方式，或包括由滚轮与齿条组成的控制方式；

方案之二：包括由链与链轮或皮带与皮带轮组成的控制方式；

方案之三：包括由软索组成的控制方式；

方案之四：包括由连杆组成的控制方式；

方案之五：包括由行星齿轮组成的控制方式。

本发明在基本原理上还提供一种转动变径扑翼，其特征在于它包括框架结构与滑动装置，框架结构具有滑道、轴孔或转轴，滑动装置与滑道相连；其特征在于具有翼片卷扬装置，翼片卷扬装置与框架结构相连或翼片卷扬装置与滑动装置相连。

框架结构上的翼片卷扬装置的驱动根据需要选择，如包括由弹簧、液压泵马达、电动马达、行星齿轮中的一个或多个组成的驱动装置。翼片在滑动装置及滑动控制装置作用下拉伸，在翼片卷扬装置控制下收回，这样，框架结构转动的角度不同，翼片的大小不同，作用在框架结构产生扭力不同。

装配在滑动装置上的翼片卷扬装置的驱动控制有多种方式，根据实际需要选择包括有如下方案中的一种或多种：

方案之一：包括由齿轮与齿条组成的控制方式翼片卷扬装置与齿轮相连，齿条装配在径向结构件上；

方案之二：包括由弹簧、液压泵马达、电动马达中的一个或多个组成的驱动装置；

方案之三：包括由卷扬滑道组成；卷扬滑道装配与框架结构的中心轴线垂直的平面上，滑动装置与卷扬滑道相连，翼片卷扬装置沿卷扬滑道移动；翼片滑道根据需要选择采用固定结构或活动结构，活动结构采用控制机构根据风向传感器的风向信号调整，由于无论风向如何变化，翼片滑道只需围绕框架结构中心轴线摆动一定的角度，就可满足风向变化的要求，控制机构根据需要选择采用包括由电机或液压马达或油缸或摆臂组成；

方案之四：包括由风向传感器组成。

装配在滑动装置上的翼片卷扬装置方案主要用于风力发电，装配在滑动装置上的翼片卷扬装置可沿卷扬滑道运动，由于许多地方风向变换快，翼片需捕捉方向变化的风力，电脑控制中心根据风向传感器检测风向信号调整卷扬滑道的位置，翼片大小的方向随风向变化而变化；

本发明另还提供一种转动变径扑翼，其特征在于它包括框架结构与滑动装置，框架结构具有滑道、轴孔或转轴，滑动装置与滑道相连；其特征在于具有翼片，翼片与滑动装置相连。

翼片根据需要选择如下材料或结构，包括有薄板或传送带或柔性面料或弹性材料或由柔性材料与弹性材料构成的复合型面料制成。

翼片的一边或一边以上与滑动装置相连，与滑动装置相连的翼片中的一部分面料或全部面料就随同滑动装置在径向结构件的滑道上滑动。

采用弹性材料的翼片的一边装配在框架结构上，另一边装配在滑动装置上，通过滑动装置将翼片拉长，翼片可在其弹性作用下自动收回，翼片的面积在可控制状态下变化，从而产生变径。

或翼片与滑动装置相连并与翼片与翼片卷扬装置相连，翼片通过翼片卷扬装置收回，通过滑动装置伸出，翼片的面积在可制下变化，从而产生变径。

附图说明

附图1所示的是本发明实施例之一。

附图2所示的是本发明实施例之二。

附图3所示的是本发明实施例之三。

附图4所示的是本发明实施例之四。

附图5所示的是本发明实施例之五。

附图6所示的是本发明实施例之六。

附图7所示的是本发明实施例之七。

附图8所示的是本发明实施例之八。

附图9所示的是本发明实施例之九。

附图10所示的是实施例九状态图之一。

附图11所示的是实施例九状态图之二。

附图12所示的是本发明实施例之十。

附图13所示的是实施例十状态图之一。

附图14所示的是实施例十状态图之二。

附图15所示的是实施例十状态图之三。

附图16所示的是实施例十状态图之四。

附图17所示的是实施例十状态图之五。

附图18所示的是本发明实施例6的液压原理图。

附图19所示的是本发明所涉及的翼片及滑动装置的结构图之一。

附图20所示的是本发明所涉及的翼片及滑动装置的结构图之二。

附图21所示的是本发明涉及的翼片及弹性滑动装置结构图之三。

附图22所示的是本发明涉及的翼片及弹性滑动装置状态图之一。

附图23所示的是本发明涉及的翼片及弹性滑动装置状态图之二。

附图中：1、框架结构；2、滑动装置；4、动力转换装置；5、机架；6、船体；7、支座；8、翼片；101、滑道；102、轴孔；103、支轴；104、铰座；105、拉索；106、径向结构件；107、支重轮；109、锁止装置；201、滑杆；202、滑套；203、滑轮；204、翼片固定座；205、加强件；206、弹性元件；207、翼片卷扬装置；301、滑轮；302、软索；303、卷扬装置；304、齿轮；305、链条；306、链轮；307、液压泵马达；308、连杆；309、行星齿轮；310、传动齿轮；401、液压泵马达；402、液压马达；403、高压油路；404、中压油路；405、回油路；406、连杆；408、动力装置；409、配流装置；410、双向液压油泵；411、发电装配置；501、空气螺桨；502、车轮；503、浮囊；601、螺桨；602、升降装置；701、拉索；702、静齿轮；703、风向传感器；704、卷扬滑道。

具体实施方式

附图1中所示的是一种单翼片变径扑翼。

框架结构1为一个长方形单框结构，框架结构1上包括有支轴103、滑道101、径向结构件106，径向结构件106与支轴103相连，二边的径向结构件各有一条滑道101，滑道101在径向结构件106上，框架结构1可绕支轴103转动；滑动装置2装配在滑道101上；由静齿轮702、连杆308、行星齿轮309、传动齿轮310组成滑动控制装置，滑动装置2可沿二条平行的径向结构件106上的滑道从支轴103的左边移到右边再从支轴103的右边移到左边；框架结构1装配在支座7上，静齿轮702装配在支座7上，静齿轮702为定齿轮，行星齿轮309与传动齿轮310随同框架结构1围绕静齿轮702转动，行星齿轮309与静齿轮702相互啮合，行星齿轮309与传动齿轮310相互啮合，框架结构1转动一圈，传动齿轮310也转动一圈，滑动装置2往复滑动1次；框架结构1在绕支轴103旋转时，框架结构1转动一圈过程中，滑动装置2也随同摆动，滑动装置2并不随同框架结构1进行360度转动，框架结构1转到一定的角度，滑动装置2通过滑动控制装置向支轴103的另一侧滑道滑动，当框架结构1转动180度后，滑动装置从支座103一侧滑道移到支座103另一侧的滑道上，直到完全移到另一侧滑道上，滑动装置2基本上保持在支座7的一侧，翼片随滑动装置2移动，这样翼片8大部分面积就常处于支座7的一侧，翼片8也不随同框架结构1进行360度转动，框架结构1在绕支轴103转动一圈过程中，翼片8在框架结构1上沿一个方向摆动2次，完成扑翼动作2次。

本实施例可用于制作扑翼飞机。

附图2中所示的是一种多翼片圆柱型框架变径扑翼。

框架结构1为一个圆柱型框架结构，圆柱两端底面各有一个轴孔102及八条径向结构件106，径向结构件106上各具1条滑道101，圆柱两端面与底面各有一条相互平行的滑道101及径向结构件106构成一组平行滑道，共有8组平行滑道；8组滑动装置2装配在圆柱两端的相应的平行滑道101上，滑动装置2可沿滑道径向滑动；包括由滑轮301、软索302、行星齿轮309组成滑道控制装置，行星齿轮309围绕静齿轮702啮合旋转，静齿轮702为半齿圈，行星齿轮309进入半齿圈时带动滑动装置径向运动；框架结构1围绕轴孔102转动，滑动装置2带动翼片的张开，翼片可采用弹性材料或采用翼片卷扬装置，由翼片的弹力收回或由翼片卷扬装置收回。

静齿轮可以为外齿圈，也可以为内齿圈。

本实施例可用于制作扑翼飞机、水力发电、风力发电、助力装置等。

附图3中所示的是一种多翼片多边型框架变径扑翼。

框架结构1为一个长方体型框架结构，长方体两端底面为正方形，两端底面各有一个轴孔102及八条径向结构件106，其中四条径向结构件106具有一条滑道101，另四条径向结构件106为结构加强件，没有滑道，方形两端各有一条相互平行的滑道101及径向结构件106构成一组平行滑道，共有4组平行滑道；4组滑动装置2装配在方形两端的相应的滑道101上，滑动装置2可沿滑道径向滑动；包括由链条305、链轮306组成滑道控制装置；框架结构1围绕轴孔102转动，由链条305、链轮306、滑动装置2带动翼片的张开或收回。

在实施例中，链条305、链轮306可由皮带与皮带轮替代。

本实施例可用于制作扑翼飞机、水力发电、风力发电等。

附图4中所示的是一种单翼片变径摆动扑翼。

框架结构1为一个长方形，框架结构1上包括有支轴103、滑道101、径向结构件106，铰座104，二边的径向结构件各有一条滑道101，滑道101在径向结构件106上；滑动装置2装配在滑道101上；由滑轮301、软索302、卷扬装置303组成滑动控制装置，卷扬装置303的正反转动，带动软索302及滑动装置2往复运动实现变径；锁止装置109可以防止滑动装置随意移动；动力装置通过连杆运动机构与铰座104相连，带动框架结构1绕支轴103摆动。

本实施例可用于制作扑翼飞机。

附图5中所示的是一种单翼片变径摆动扑翼。

框架结构1为一个长方形，框架结构1上包括有轴孔102、滑道101、铰座104、拉索105、径向结构件106，二边的径向结构件各有一条滑道101，滑道101在径向结构件106上；滑动装置2装配在滑道101上；包括由齿轮304与齿条组成滑动控制装置，齿条装配在滑动装置2上，齿轮304的正反转动，带动齿条及滑动装置2往复运动实现变径；动力装置通过连杆运动机构与铰座104相连，带动框架结构1绕轴孔102摆动。

本实施例可用于制作扑翼飞机。

附图6中所示的是一种用于发电或浇灌的多翼片圆柱型框架变径扑翼水能机。

框架结构1为一个圆柱型框架结构，圆柱两端底面各有一个轴孔102及8径向结构件106，每条径向结构件106具有一条滑道101，圆柱两端各有一条相互平行的滑道101及径向结构件106构成一组平行滑道，共有8平行滑道；8滑动装置2装配在圆柱两端的相应的滑道101上，滑动装置2可沿滑道径向滑动；包括由滑轮301、软索302、卷扬装置303组成滑道控制装置；能量转换装置4为液压泵与液压马达组成。附图18为该实施例的液压原理图，软索302的卷扬装置303由液压泵马达401驱动，高压油路403的压力油驱动液压泵马达401转动；框架结构1围绕轴孔102转动带动双向液压油泵410泵出高压油进入高压油路403，高压油路403通过远程的液压马达402发电，滑动装置2在液压泵马达401的驱动下带动翼片的张开，翼片8及滑动装置2可采用附图21所示结构，由弹性元件206的弹力收回并实现翼片的变径，并带动液压泵马达401转动，将中压油压入中压油路404中通过液压马达402发电或浇灌。

发电时，翼片在下方处于伸长状态，在上方处于收缩状态，并收在护罩内。本实施例适合于江河、水库、波浪的发电，水力推动下方翼片的转动或摆动，带动框架结构1及其它翼片转动并伸缩。高压油路403的油压低于一定压力如为零时，下方的翼片也处于收缩状态，框架结构1就不会转动，这样，当遇到特强的波浪时，就可停止发电。

发电站可由该实施例组成，由岸上远程发电中心统一发电，高压油路403与中压油路404将压力油远程输送至发电中心，发电设备易维护、安全性高，尤其可避免海水的的腐蚀，该实施例的框架结构、翼片、软索、滑轮、支座等可以采用非金属耐腐蚀性材料。

附图7中所示的是一种多翼片变径扑翼风力发电机。

框架结构1为一个长方体型框架结构，长方体两端底面及中间面各有一个轴孔102，框架结构1包括有多条径向结构件106，滑道101在径向结构件106具上，各有一条相互平行的滑道101及径向结构件106构成一组平行滑道，共有多组平行滑道，框架结构1底端配有支重轮107，框架结构1旋转时，支重轮107在支座7上滚动；滑动装置2包括有翼片卷扬装置207，多组滑动装置2装配在径向结构件106的相应的滑道101上，滑动装置2可沿滑道径向滑动；翼片滑道704装配在支座7上；包括由翼片滑道704、齿轮304组成滑道控制装置，齿轮304与径向结构件106上的齿条配合，滑动装置2与翼片滑道704相连，并沿翼片滑道704的轨道运动。

翼片在左方处于伸长状态，在右边处于收缩状态，风力作用在伸长的翼片上，带动框架结构1旋转发电；翼片滑道704及翼片卷扬装置207可随风向变化调整翼片收缩方位；拉索701用于改善支座7的受力。

附图8所示的是一种扑翼助力低能耗高速船。

在框架结构1中心轴线后下方的翼片处于伸长状态，其它方位的翼片外于收缩或半收缩状态，船6通过船内动力及螺桨601驱使下向前行驶，与水产生相对运动，在框架结构1中心轴线后下方的翼片产生翼升力，并带动框架结构1及其它翼片转动并在各个方位收缩或伸长，翼升力将船体升高，船6升高，会带动框架结构1及螺桨601升高，通过升降装置602调整框架结构1及螺桨601的高度，使框架结构1中心轴线后下方的翼片与螺桨601始终接触水面，船体升高减少了船体的吃水深度，同时框架结构1的转动带动能量转换装置4将翼升力产生的能量传送给螺桨601，加大了船6的推进功率，同时减轻了船行进中水的阻力，这样船会行驶越来越快，翼升力就越来越大，能量转换装置4输出的能量就越来越大，直到船体6完全脱离水面，船体脱离水面的速度由船体的重量决定，船越重，船脱离水面的速度就越高。船体6在小功率动力驱使下，就能获取极高的速度，达到高速低能耗的目的。

扑翼助力装置同样可用于飞机上。

附图9所示的是一种水陆空三栖扑翼飞机。

附图9、附图10与附图11展示该扑翼飞机的扑翼运动状态。

附图9中，该扑翼飞机由左右两个变径扑翼组成，框架结构1由动力装置408、连杆406驱动上下摆动；由链轮306驱动滑动装置2及翼片实现变径，框架结构1从上向下摆动时，翼片处于伸长状态，产生向上的扑力，框架结构1从下向上摆动时，翼片处于收缩状态，产生较小向下的扑力；框架结构1摆动的速度达到一定的值时，推动飞机向上飞行。

浮囊503充气，飞机可浮在水面上，可通过空气螺桨501在水中驱动行驶，也可另外安装现有常用的各种船用动力推进装置。

车轮502用于在地面行驶，也通过空气螺桨501在地面上驱动行驶，也可另外安装现有常用的车用动力推进装置。

本实施例根据需要还可选配如下安全装置中一项或多项：通讯、雷达、方向盘、操控杆、照明开关、空调开关、音响、制动、大灯、全球卫星定位系统。

本实施例中的驾驶台设备根据需要选择配置雨刮开关或安全气囊或IC识别装置或指纹识别装置或对讲装置。

本实施例中根据需要还可选配如下安全装置中一项或多项：车用安全气囊、安全带、卷扬牵引装置、浮力气囊、快速充气阀、降落伞等。

本实施例可根据需要选配如下常用的动力源：一台或一台以上的燃油发动机、一台或一台以上的燃气发动机、电池与电机。

本实施如作为警务或军事上使用的车辆，根据需要选择配置导弹或激光等的发射装置、枪、炮，相关零部件根据需要选择隐形材料材料。

由于以上所涉及当代车辆与船舶上应用非常广泛的许多常用设备技术，本发明就不予以详细说明。

附图12所示的是一种扑翼飞机。

附图12、附图13、附图14、附图15、附图16、附图17展示该扑翼飞机的框架结构1顺时钟与逆时钟摆动及滑动装置2位置变换的运动状态。由于滑动装置2位置变换产生上下不同的扑翼力，推动动飞机的升降。

附图19至附图20展示了装配有翼片的滑动装置的二种实施方案。

附图21至附图23展示了装配有翼片的滑动装置一种弹性滑动装置的结构、收缩、伸张状态。

由上可见，本变径旋转扑翼方案与回转变径器的方案的结构原理基本不同，也同样

本发明中各方案都适合于开发各类玩具、欣赏及收藏用品。

由上可见，本发明所涉及的变径扑翼原理在能源、交通等领域具有广泛的应用及重大的开发价值。

Claims

1.一种转动变径扑翼，其特征在于它包括框架结构与滑动装置，框架结构具有滑道、轴孔或转轴，滑动装置与滑道相连。

2.一种转动变径扑翼，其特征在于它包括框架结构、滑动装置、滑动控制装置，框架结构具有滑道、轴孔或转轴，滑动装置与滑道相连，滑动控制装置与滑动装置相连。

3.一种转动变径扑翼，其特征在于它包括框架结构、滑动装置、翼片卷扬装置，框架结构具有滑道、轴孔或转轴，滑动装置与滑道相连，翼片卷扬装置与框架结构相连或翼片卷扬装置与滑动装置相连。

4.一种转动变径扑翼，其特征在于它包括框架结构、滑动装置、翼片，框架结构具有滑道、轴孔或转轴，滑动装置与滑道相连，翼片与滑动装置相连。