CN213921459U - 一种多功能旋翼装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气动力学装置技术领域，具体指一种多功能旋翼装置；包括主杆和翼翅，所述主杆上能转动地设有转接器，转接器上设有多个翼翅，多个翼翅均匀地设置于转接器的周围且与转接器固定连接，主杆的下端设有第一手柄；所述翼翅的翼型为双凸型翼型；所有翼翅的前缘朝同一方向。本发明结构简单合理，通过第一手柄沿主杆轴向往复位移可以驱动翼翅旋转；或通过第二手柄驱动转接器在主杆上进行往复运动驱动翼翅绕主杆旋转；翼翅的旋转速度与主杆或转接器的位移频率相关，既能够满足娱乐的需求，也能够直观地显示翼翅结构面与空气动力学之间的关系，寓教于乐提高教学效率。

Description

一种多功能旋翼装置

技术领域

本发明涉及空气动力学装置技术领域，具体指一种多功能旋翼装置。

背景技术

飞行器的升力装置是一种基于空气动力学的机构，可以分为固定翼和旋翼，固定翼飞行器由推进器提供动力以获得较大的飞行速度和机动性。其飞行原理在于固定翼与空气之间存相对的速度，空气与固定翼的各面相互作用产生升力从而使飞机获得飞行能力。旋翼飞行器如直升机，特点在于起飞时无需跑道，可以在空中悬停，发动机驱动旋翼旋转产生向下的作用力，该作用力即升力克服地球引力使直升机离地飞行。自转旋翼机是结合了固定翼和旋翼两种方式的飞行器，其主要结构包括了旋翼、轮式起落架和推进器，推进器驱动自转旋翼机在跑道上滑行，滑行过程中空气与旋翼叶片相互作用，空气可以推动旋翼叶片旋转，而旋翼叶片旋转则相对滑行方向产生作用力，当旋翼叶片的转速足够高时，该作用力使自转旋翼机升空从而实现飞行。

固定翼和旋翼各自具有不同的流体力学特征，但是在实际的生活学习中对其应用较少，仅在尖端科教领域中开展，主要原因在于模型的可操作性和实用性较差，理论过于高深且不能很好的模拟和展示翼与空气之间的运动关系，使人缺乏对其产生兴趣的基础和深入研究的动力。

小孩子的玩具风车基本上是在有自然风的情况下或通过跑步吹风而实现转动，驱动风向单一。

颜色叠加的教学道具多采用电机驱动，不节能不环保。

简易的运动健身器材尤其是公园的体育器材功能单一缺乏观享性和娱乐性，较难提起人们的兴趣。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、操作方式多样、使用灵活、功能丰富的多功能旋翼装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的一种多功能旋翼装置,包括主杆和翼翅，所述主杆上能转动地设有转接器，转接器上设有两个或两个以上的翼翅，多个翼翅均匀地设置于转接器的周围且与转接器固定连接，主杆的下端设有第一手柄；所述翼翅的翼型为双凸型翼型，翼型的最大厚度处靠近翼前缘而远离翼后缘；所有翼翅的前缘朝同一方向，所有翼翅的弦线与主杆的垂直面即翼翅的旋转平面的夹角不大于2度，该夹角称为翼翅1的安装角。

根据以上方案，所有翼翅的形状和结构均相同；翼翅的翼型采用双凸对称型翼型，如NACA0012或NACA0016翼型；为了获得更快的转速，翼翅的安装角为0度。

根据以上方案，所述转接器上设有转动轴承，转接器通过转动轴承与主杆构成转动连接；为了方便收纳，所述翼翅的翅根部通过能拆卸结构或能折叠结构与转接器固定连接。

根据以上方案，为了方便双手持握该发明装置，所述转接器与第一手柄之间的主杆上设有附属滑套，附属滑套通过第一滑动轴承与主杆构成滑动连接；所述附属滑套上设有第二手柄。

根据以上方案，所述转接器上设有第二滑动轴承，转接器通过第二滑动轴承与主杆构成滑动连接；所述第二滑动轴承上设有转动轴承，翼翅的翅根部通过能拆卸结构或能折叠结构与转动轴承固定连接从而围绕主杆旋转。

根据以上方案，所述转接器还包括固定帽，固定帽通过螺纹连接固定在主杆的上端，固定帽的上端设有吊环；所述第二滑动轴承活动地设于固定帽和转接器之间的主杆上，且转接器与主杆之间设有能拆卸的定位销子；所述转接器上设有附属接口，附属接口上连接有第二手柄。

根据以上方案，各个翼翅表面的颜色不同，每个翼翅的表面采用一种颜色；本发明装置在动力的推拉下翼翅转动能观察到不同颜色组合的不同效果，方便光学和美学教学，可应用于物理实验。

根据以上方案，所述翼翅上设有声光显示装置和位移/转速传感器，位移/转速传感器与声光显示装置电连接。

根据以上方案，所述翼翅的翅根部上设有感应线圈，主杆或转接器或第二滑动轴承上固定设有永磁体，感应线圈与声光显示装置电连接。

本发明有益效果为：本发明结构简单合理，翼翅通过转接器转动连接在主杆上时，通过第一手柄沿主杆轴向往复位移可以驱动翼翅绕主杆旋转；或者，通过吊环将主杆安装在悬挂点上时，可以通过第二手柄驱动转接器在主杆上进行上下往复运动从而驱动翼翅绕主杆旋转；翼翅的旋转速度与主杆或转接器的位移频率正相关，在一定的数值范围内，如翼翅数量不超过6个时，翼翅的旋转速度也与翼翅的数量正相关，还与翼翅的弦长正相关。位移/转速传感器和磁电转化装置直接将运动规律通过声光显示装置进行显示，既能够满足娱乐的需求，也能够直观地显示翼翅结构面与空气动力学之间的关系，寓教于乐提高教学效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明翼翅的纵向截面结构示意图。

图中：

1、翼翅；2、主杆；3、转接器；11、上翼面；12、下翼面；13、翼前缘；14、翼后缘；15、转动轴承；16、声光显示装置；17、感应线圈；18、永磁体；21、第一手柄；22、附属滑套；23、第一滑动轴承；24、第二手柄；31、第二滑动轴承；32、固定帽；33、吊环；34、定位销子；35、附属接口。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

实施例1

如图1-2所示，本发明所述的一种多功能旋翼装置,包括主杆2和翼翅1，所述主杆2上能转动地设有转接器3，转接器3上设有两个或两个以上翼翅1，多个翼翅1均匀地设置于转接器3的周围且与转接器3的外圈固定连接，主杆2的下端设有第一手柄21；所述翼翅1的翼型为双凸型翼型，翼型的最大厚度处靠近翼前缘而远离翼后缘，翼型的最大厚度H在弦长X的20％至35％处；所有翼翅1的前缘朝同一方向，所有翼翅1的弦线与主杆的垂直面即翼翅的旋转平面的夹角不大于2度，该夹角称为翼翅1的安装角。操作者通过第一手柄21握持本装置并进行上下运动（或将主杆水平放置做前后推拉运动），主杆2通过转接器3带动翼翅1上下往复运动，翼翅1在上升时，所述翼翅10的上翼面11与上方空气相互作用，空气在上翼面11短的前部曲面和长的后部平滑面之间产生压力差，大量的空气往翼后缘14方向流出，该压力差推动翼翅10向翼前缘13方向运动，多个翼翅10同向作用从而使翼翅1以主杆2为中心定向旋转；同理，所述翼翅1在下降时，所述翼翅10的下翼面12与下方空气相互作用，空气在下翼面12前部曲面和后部平滑面之间产生压力差，大量的空气往翼后缘14方向流出，该压力差推动翼翅10也向翼前缘13方向运动，多个翼翅10同向作用从而使翼翅1以主杆2为中心单向旋转。推拉主杆往复运动前先用手拨动翼翅转动起来后再推拉主杆会使翼翅转动起来容易些。

翼翅1可以采用空心结构以降低自重。如图2所示，图示中X为翼型结构的弦长，图示中Z为翼型结构的展长。

所述转接器3上设有转动轴承15，转接器3通过转动轴承15与主杆2构成转动连接；所述翼翅1的翅根部通过能拆卸结构或能折叠结构与转接器3固定连接。所述能拆卸结构可以是螺纹连接结构、卡扣锁合结构以及其他可固定结构，翼翅1可以从转接器3上拆卸从而便于收纳存储；也方便更换不同颜色、不同展弦比的翼翅，便于做光学、美学及流体力学等实验；且该可拆卸结构可以进一步地添加角度调节机构，从而改变翼翅1的安装角C，便于做流体力学实验，收集和分析数据。

所述翼翅1上设有声光显示装置16和位移/转速传感器，位移/转速传感器与声光显示装置16电连接。所述翼翅1的旋转速度与主杆2或转接器3的位移频率相关，位移/转速传感器也可以是陀螺仪，位移/转速传感器和磁电转化装置直接将运动规律通过声光显示装置16进行显示，既能够满足娱乐的需求，也能够直观地显示翼翅1结构面与空气动力学之间的关系，寓教于乐提高教学效率。

所述翼翅1的翅根部上设有感应线圈17，主杆2或转接器3或第二滑动轴承31上固定设有永磁体18，感应线圈17与声光显示装置16电连接。所述翼翅1相对主杆2或转接器3或第二滑动轴承31产生旋转运动时，感应线圈17切割永磁体18上的磁力线产生感应电流，该感应电流可以驱动声光显示装置16以及位移/转速传感器工作，且感应线圈17中的感应电流大小与翼翅1的转速相关，从而通过声光显示装置16可以直观地显示翼翅1的旋转速度，既能够满足娱乐的需求，也能够直观地显示翼翅1结构面与流体力学之间的关系，寓教于乐提高教学效率。

实施例2

本实施例与实施例1之间的区别仅在于：所述转接器3与第一手柄21之间的主杆2上设有附属滑套22，附属滑套22通过第一滑动轴承23与主杆2构成滑动连接；所述附属滑套22上设有第二手柄24。使用者在操作时，一个手握持第二手柄24将本装置横向放置，或通过第二手柄24将本装置安装到其他基础结构上进行固定，再通过第一手柄21带动主杆2前后往复运动，主杆2通过第一滑动轴承23与附属滑套22构成相对位移，从而实现主杆2以及主杆2上的转接器3与翼翅1往复运动，驱动翼翅1绕主杆2作定向转动。翼翅1涂成不同的颜色，多人手握该装置在空中上下、前后、或左、或右进行推拉，可以表演集体舞蹈，既能锻炼身体又颇受观赏性。

实施例3

本实施例与实施例1之间的区别仅在于：所述转接器3上设有第二滑动轴承31，转接器3通过第二滑动轴承31与主杆2构成滑动连接；所述第二滑动轴承31上设有转动轴承15，翼翅1的翅根部通过能拆卸结构与转动轴承15固定连接从而围绕主杆2旋转。所述转接器3通过第二滑动轴承31可以沿主杆2上下往复运动，从而带动转接器3上的多个翼翅10通过转动轴承15绕主杆旋转。

实施例4

本实施例与实施例3之间的区别仅在于：所述转接器3还包括固定帽32，固定帽32通过螺纹连接固定在主杆2的上端，固定帽32的上端设有吊环33；所述第二滑动轴承31活动地设于固定帽32和转接器3之间的主杆2上，且转接器3与主杆2之间设有可拆卸的定位销子34；所述转接器3上设有附属接口35，附属接口35上连接有第二手柄24。所述主杆2可通过固定帽32上的吊环33安装在吊顶连接点上，进而通过驱动连接器3带动多个翼翅1沿主杆2往复运动，使翼翅1围绕主杆2产生旋转运动。尤其在于，在实施例3中，转接器3通过固定帽32和定位销子34固定在主杆2上时即可实现实施例1的操作方式，从而可有效提高本装置的使用灵活性。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (9)

1.一种多功能旋翼装置,包括主杆（2）和翼翅（1），其特征在于：所述主杆（2）上能转动地设有转接器（3），转接器（3）上设有两个或两个以上翼翅（1），多个翼翅（1）均匀地设于转接器（3）的周围且与转接器（3）固定连接，主杆（2）的下端设有第一手柄（21）；所述翼翅（1）的翼型为双凸型翼型；所有翼翅（1）的前缘朝同一方向，所有翼翅（1）的弦线与主杆的垂直面的夹角不大于2度。

2.根据权利要求1所述的多功能旋翼装置，其特征在于：所有翼翅（1）的形状和结构均相同；翼翅（1）的翼型采用双凸对称型翼型；翼翅（1）的弦线与主杆的垂直面的夹角为0度。

3.根据权利要求1所述的多功能旋翼装置，其特征在于：所述转接器（3）上设有转动轴承（15），转接器（3）通过转动轴承（15）与主杆（2）构成转动连接；所述翼翅（1）的翅根部通过能拆卸结构或者能折叠结构与转接器（3）固定连接。

4.根据权利要求1所述的多功能旋翼装置，其特征在于：所述转接器（3）与第一手柄（21）之间的主杆（2）上设有附属滑套（22），附属滑套（22）通过第一滑动轴承（23）与主杆（2）构成滑动连接；所述附属滑套（22）上设有第二手柄（24）。

5.根据权利要求1所述的多功能旋翼装置，其特征在于：所述转接器（3）上设有第二滑动轴承（31），转接器（3）通过第二滑动轴承（31）与主杆（2）构成滑动连接；所述第二滑动轴承（31）上设有转动轴承（15），翼翅（1）的翅根部通过能拆卸结构或能折叠结构与转动轴承（15）固定连接从而使翼翅（1）能围绕主杆（2）旋转。

6.根据权利要求5所述的多功能旋翼装置，其特征在于：所述转接器（3）还包括固定帽（32），固定帽（32）通过螺纹连接固定在主杆（2）的上端，固定帽（32）的上端设有吊环（33）；所述第二滑动轴承（31）活动地设于固定帽（32）和转接器（3）之间的主杆（2）上，且转接器（3）与主杆（2）之间设有能拆卸的定位销子（34）；所述转接器（3）上设有附属接口（35），附属接口（35）上连接有第二手柄（24）。

7.根据权利要求3所述的多功能旋翼装置，其特征在于：各个翼翅（1）表面的颜色不同，每个翼翅（1）的表面采用一种颜色。

8.根据权利要求1-7任一一项所述的多功能旋翼装置，其特征在于：所述翼翅（1）上设有声光显示装置（16）和位移/转速传感器，位移/转速传感器与声光显示装置（16）电连接。

9.根据权利要求8所述的多功能旋翼装置，其特征在于：所述翼翅（1）的翅根部上设有感应线圈（17），主杆（2）或转接器（3）或第二滑动轴承（31）上固定设有永磁体（18），感应线圈（17）与声光显示装置（16）电连接。

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