CN213768932U - 刚性被动变形扑翼 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了刚性被动变形扑翼，涉及潜航器技术领域，解决了现有技术中仿生性较差的问题，包括刚性的连接杆和弹性连接件，所述连接杆设置有多根，所有所述连接杆沿翼展方向依次铰接，相连两根所述连接杆的关节处均设置有所述弹性连接件，所述弹性连接件的两端分别连接所处关节处的相邻两所述连接杆；所述弹性连接件用于为相连所述连接杆于关节处提供抗变形阻力或回复力。本实用新型，在扑翼的每个关节处通过弹性连接件将刚性的连接杆连接起来并提供抗变形阻力或回复力，使扑翼既具有足够的刚性又具有足够的柔性，能够很好地控制扑翼的变形形状，是扑翼具有较好的仿生性，能够很好地控制变形形状，结构简单维修方便，成本较低。
Description
技术领域
本实用新型涉及潜航器技术领域，具体的说，是刚性被动变形扑翼。
背景技术
目前很多水下潜航器的扑翼结构复杂，不便于维修，成本较高，扑翼通常采用柔性材料制作，柔性的扑翼主要靠扑翼的结构弹性在水中产生变形提供动力，但是柔性材料本身刚性不足，在很多情况会产生过渡变形，影响扑翼摆动效果，致使仿生性不好。还有的扑翼采用的是刚性扑翼，这种扑翼不会产生变形，仿生性不好，存在水阻过大的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计出一种刚性被动变形扑翼，具有较好的仿生性，能够很好地控制变形形状，结构简单维修方便，成本较低。
本实用新型通过下述技术方案实现：
刚性被动变形扑翼，包括刚性的连接杆和弹性连接件，所述连接杆设置有多根，所有所述连接杆沿翼展方向依次铰接，相连两根所述连接杆的关节处均设置有所述弹性连接件，所述弹性连接件的两端分别连接所处关节处的相邻两所述连接杆；所述弹性连接件用于为相连所述连接杆于关节处提供抗变形阻力或回复力。
采用上述设置结构时，在扑翼的每个关节处通过弹性连接件将刚性的连接杆连接起来并提供抗变形阻力或回复力，使扑翼既具有足够的刚性又具有足够的柔性，能够很好地控制扑翼的变形形状，使扑翼具有较好的仿生性，当被动变形发生时可以按照事先设计好的形状发生形变。同时又可通过改变弹性连接件的弹力来改变扑翼的变形量，整个设计结构不仅简单而且方便改装和维修，成本较低。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：相连的两所述连接杆于关节处分别设置为榫头和卯头，一个所述连接杆的榫头伸入另一个所述连接杆的卯头内侧并通过同时穿过榫头和卯头的销轴实现铰接。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述连接杆的榫头端部设置有外凸的限位结构，所述限位结构缩小了相配的榫头和卯头之间的活动间距，而限制了相连所述连接杆于关节处的变形量。
采用上述设置结构时，在扑翼的关节旋转位置设计限位结构，能使扑翼的每个关节的变形量控制在一个有效的范围之内，这样可以保护弹性连接件不受扑翼产生的过渡变形而造成的永久形变。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在翼展方向上，自扑翼的根部至尾部，所有所述弹性连接件的整体弹力依次递减。
采用上述设置结构时，从扑翼根部到尾部的弹性连接件的弹性力递减，这样当扑翼在水中摆动时可以在水阻的作用下产生被动变形而且更加仿生。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述弹性连接件设置为板簧。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：相连的两所述的连接杆于关节处的端部均设置有板簧槽，所述弹性连接件的两端伸入并安装于相应所述板簧槽内。
采用上述设置结构时，板簧槽的设置能够将弹性连接件设置于连接杆内侧进行保护，同时可降低阻力影响。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述弹性连接件邻近翼根的一端与相应所述连接杆的相应所述板簧槽固定连接，所述弹性连接件邻近翼尾的一端活动插装于相应所述连接杆的相应所述板簧槽内且所述弹性连接件邻近翼尾的一端的板厚小于相应所述板簧槽。
采用上述设置结构时，板簧槽的槽宽大于弹性连接件的板厚，使关节在变形量较小的时候可不受弹性连接件的作用，使扑翼具有较好的变形相应，同时可通过改变弹性连接件的厚度和数量获得不同的弹力来调节扑翼的变形量。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：位于翼根处的所述连接杆设置有固定孔，所述固定孔安装有牺牲阳极。
采用上述设置结构时，在固定孔处安装加工好的牺牲阳极能保护扑翼整体结构件不受海水腐蚀。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：位于翼尾处的所述连接杆的尾端处连接有翼尾弹性钢片。
采用上述设置结构时，翼尾弹性钢片的设置为扑翼尾部提供了一个被动变形的结构。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述连接杆安装有浮材。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述连接杆套设有橡胶皮套。
采用上述设置结构时，在每个连接杆上可以按照扑翼形状固定浮材，最后套上定制加工的橡胶皮套使整体形状更加逼真。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述连接杆设置有镂空孔。
进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述连接杆为铝合金结构件。
采用上述设置结构时，扑翼主体结构为材质轻刚性好的铝合金，不会由于水阻过大产生过渡变形。
本实用新型具有以下优点及有益效果：
(1)本实用新型中，在扑翼的每个关节处通过弹性连接件将刚性的连接杆连接起来并提供抗变形阻力或回复力，使扑翼既具有足够的刚性又具有足够的柔性，能够很好地控制扑翼的变形形状，使扑翼具有较好的仿生性，当被动变形发生时可以按照事先设计好的形状发生形变。同时又可通过改变弹性连接件的弹力来改变扑翼的变形量，整个设计结构不仅简单而且方便改装和维修，成本较低；
(2)本实用新型中，在扑翼的关节旋转位置设计限位结构，能使扑翼的每个关节的变形量控制在一个有效的范围之内，这样可以保护弹性连接件不受扑翼产生的过渡变形而造成的永久形变；
(3)本实用新型中，从扑翼根部到尾部的弹性连接件的弹性力递减，这样当扑翼在水中摆动时可以在水阻的作用下产生被动变形而且更加仿生。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是刚性被动变形扑翼的结构示意图；
图2是刚性被动变形扑翼的侧视图；
图3是位于中部的连接杆的结构示意图；
图4是弹性连接件的安装结构示意图；
图5是限位结构作用示意图；
图中标记为：
1、连接杆；11、榫头；12、卯头；13、限位结构；14、板簧槽；15、压块；16、挡块；2、弹性连接件；3、翼尾弹性钢片；4、翼根连接件。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1：
刚性被动变形扑翼，具有较好的仿生性，能够很好地控制变形形状，结构简单维修方便，成本较低，如图1、图2、图3、图4、图5所示，特别设置成下述结构：
该刚性被动变形扑翼包括由铝合金制成的刚性连接杆1和弹性连接件2，连接杆1设置有多根，本实施例以四根连接杆的扑翼为例进行说明。四根连接杆1包括沿翼展方向依次设置，连接杆1之间两两铰接，位于翼根的连接杆1的指向翼尾的一端设置有榫头11形成单耳结构，位于翼尾的连接杆1的指向翼根的一端设置有卯头12形成双耳结构，位于中部的两根连接杆1的两端根据连接对象分别设置榫头11和卯头12。相连的两连接杆1的榫头11伸入另一根连接杆1的卯头12内侧，通过两根销轴分别同时从连接杆1的两侧穿过榫头11和卯头12实现两根连接杆的铰接，铰接处形成关节。相连的两根连接杆1的关节处均设置有一个弹性连接件2，该弹性连接件2优选为不锈钢片制成的板簧，弹性连接件2的两端分别连接于所处关节处的相邻两连接杆1，弹性连接件2用于为相连所述连接杆1于关节处提供抗变形阻力或回复力。扑翼主体结构为材质轻刚性好的铝合金，不会由于水阻过大产生过渡变形。在扑翼的每个关节处通过弹性连接件2将刚性的连接杆1连接起来并提供抗变形阻力或回复力，使扑翼既具有足够的刚性又具有足够的柔性，能够很好地控制扑翼的变形形状，使扑翼具有较好的仿生性，当被动变形发生时可以按照事先设计好的形状发生形变。同时又可通过改变弹性连接件2的弹力来改变扑翼的变形量，整个设计结构不仅简单而且方便改装和维修，成本较低。
作为弹性连接件2的优选设置方案，相连的两的连接杆1于关节处的端部均设置有一板簧槽14，弹性连接件2从连接杆1的端部插入使其两端伸入板簧槽14内，弹性连接件2的两端可以与连接杆1固定连接也可设置一定的活动空间，比如使板簧槽14在连接杆1的内侧面形成开口，在板簧槽14的该开口处设置有相应的台阶，位于榫头11一端的板簧槽14的开口处放入压块15，压块15将弹性连接件2的一端与连接杆1固定并压紧，位于卯头12一端的板簧槽14的开口处放入挡块16，挡块16固定于板簧槽14内的台阶处使板簧槽14与挡块16之间形成间隙，该间隙作为板簧槽14的安装槽宽，其宽度大于弹性连接件2的板厚，弹性连接件2插装于板簧槽14和挡块16的间隙中具有可活动的空间。板簧槽14的设置能够将弹性连接件2设置于连接杆1内侧进行保护，同时可降低阻力影响。板簧槽14的槽宽大于弹性连接件2的板厚，使关节在变形量较小的时候可不受弹性连接件2的作用，使扑翼具有较好的变形相应，同时可通过改变弹性连接件2的厚度和数量获得不同的弹力来调节扑翼的变形量。
优选的，在扑翼的翼展方向上，自扑翼的根部至尾部，所有的三个弹性连接件2的整体弹力依次递减。从扑翼根部到尾部的弹性连接件2的弹性力递减，这样当扑翼在水中摆动时可以在水阻的作用下产生被动变形而且更加仿生。
实施例2：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：
连接杆1的榫头11端部的两侧位置设置有朝前外凸的限位结构13，限位结构为一略微凸出的斜面凸台，限位结构13相比于榫头11的其他部位缩小了相配的榫头11和卯头12之间的活动间距，进而限制了相连连接杆1于关节处的变形量。相连两连接杆1转动后，一连接杆1的限位结构13的斜面会抵在另一连接杆1的端部阻止关节的进一步转动。在扑翼的关节旋转位置设计限位结构13，能使扑翼的每个关节的变形量控制在一个有效的范围之内，这样可以保护弹性连接件2不受扑翼产生的过渡变形而造成的永久形变。
实施例3：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：
位于翼尾处的所述连接杆1的尾端处连接有翼尾弹性钢片3，翼尾弹性钢片3的根部较宽而尾部较窄以获得更加的仿生性，翼尾弹性钢片3的设置为扑翼尾部提供了一个被动变形的结构。
在使用时，将位于翼根处的连接杆1的一端连接上翼根连接件4，翼根连接件4与潜航器的扑翼驱动设备连接。因为扑翼的使用环境在水中，可在位于翼根处的连接杆1加工处固定孔，并在固定孔处安装加工好的牺牲阳极，以保护扑翼整体结构件不受海水腐蚀。也可在连接杆1处加工出螺孔，并在螺孔处固定安装按照扑翼形状设计的浮材，最后再在连接杆1上套上一层定制加工的橡胶皮套使整体形状更加逼真。为了减重可在连接杆1的非安装位置处设置镂空孔。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.刚性被动变形扑翼，其特征在于：包括刚性的连接杆(1)和弹性连接件(2)，所述连接杆(1)设置有多根，所有所述连接杆(1)沿翼展方向依次铰接，相连两根所述连接杆(1)的关节处均设置有所述弹性连接件(2)，所述弹性连接件(2)的两端分别连接所处关节处的相邻两所述连接杆(1)；所述弹性连接件(2)用于为相连所述连接杆(1)于关节处提供抗变形阻力或回复力。
2.根据权利要求1所述的刚性被动变形扑翼，其特征在于：相连的两所述连接杆(1)于关节处分别设置为榫头(11)和卯头(12)，一个所述连接杆(1)的榫头(11)伸入另一个所述连接杆(1)的卯头(12)内侧并通过同时穿过榫头(11)和卯头(12)的销轴实现铰接。
3.根据权利要求2所述的刚性被动变形扑翼，其特征在于：所述连接杆(1)的榫头(11)端部设置有外凸的限位结构(13)，所述限位结构(13)缩小了相配的榫头(11)和卯头(12)之间的活动间距，而限制了相连所述连接杆(1)于关节处的变形量。
4.根据权利要求1所述的刚性被动变形扑翼，其特征在于：在翼展方向上，自扑翼的根部至尾部，所有所述弹性连接件(2)的整体弹力依次递减。
5.根据权利要求1-4任一项所述的刚性被动变形扑翼，其特征在于：所述弹性连接件(2)设置为板簧。
6.根据权利要求5所述的刚性被动变形扑翼，其特征在于：相连的两所述的连接杆(1)于关节处的端部均设置有板簧槽(14)，所述弹性连接件(2)的两端伸入并安装于相应所述板簧槽(14)内。
7.根据权利要求6所述的刚性被动变形扑翼，其特征在于：所述弹性连接件(2)邻近翼根的一端与相应所述连接杆(1)的相应所述板簧槽(14)固定连接；所述弹性连接件(2)邻近翼尾的一端活动插装于相应所述连接杆(1)的相应所述板簧槽(14)内且所述弹性连接件(2)邻近翼尾的一端的板厚小于相应所述板簧槽(14)。
8.根据权利要求1所述的刚性被动变形扑翼，其特征在于：位于翼根处的所述连接杆(1)设置有固定孔，所述固定孔安装有牺牲阳极。
9.根据权利要求1所述的刚性被动变形扑翼，其特征在于：位于翼尾处的所述连接杆(1)的尾端处连接有翼尾弹性钢片(3)。
10.根据权利要求1所述的刚性被动变形扑翼，其特征在于：所述连接杆(1)安装有浮材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022783433.2U CN213768932U (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 刚性被动变形扑翼 |
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| CN202022783433.2U CN213768932U (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 刚性被动变形扑翼 |
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| CN213768932U true CN213768932U (zh) | 2021-07-23 |
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| CN202022783433.2U Active CN213768932U (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 刚性被动变形扑翼 |
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|---|---|
| CN (1) | CN213768932U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114954878A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-30 | 河南理工大学 | 一种多级传动仿生蝠鲼胸鳍驱动装置 |
-
2020
- 2020-11-26 CN CN202022783433.2U patent/CN213768932U/zh active Active
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114954878A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-30 | 河南理工大学 | 一种多级传动仿生蝠鲼胸鳍驱动装置 |
| CN114954878B (zh) * | 2022-06-06 | 2024-03-15 | 河南理工大学 | 一种多级传动仿生蝠鲼胸鳍驱动装置 |
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