专利名称：电机驱动水翼仿生推进器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于船舶或其它水上交通工具的推进装置，特别 涉及一种能将水舱内水体晃荡激励转换为水翼推进力的仿生推进装置。
背景技术：
在海洋运输、海洋环境调査、海底资源勘探、海洋军事，乃至未来深海 空间站等众多工程技术领域，都需要高效、性能优异的水上及水下航行器。 而鱼类摆尾式推进模式具有推进效率高、对环境扰动小、噪音低等优异性能， 是目前各式推进系统所无法比拟的，为高效率、低噪声、高机动性、高稳定 性和易隐蔽的航行器的推进系统提供新的思路。
本申请人在2006200780748的专利文件中已公开了一种人力推进仿生水 翼航行器，它包括航行器舱体、航行器舱体中的激励水舱、后垂直支柱、前 垂直支柱，后水翼、前水翼，还包括前、后水翼的弹性阻尼回转复位装置。 航行器启动时，站在甲板上的操纵者只需轻摇一下航行器，给激励水舱内液 体一个初始扰动，然后操纵者只要随着液舱的晃动周期不断摇晃就可以保持 对液舱的一个周期性激励，带动前、后水翼作上下运动，通过水翼的升沉和 纵摇运动来产生推力，推动水翼航行器前进。
但是，该人力推进仿生水翼航行器的前、后水翼的复位是依靠扭簧的弹 性力，由于扭簧的弹性力的关系导致前后水翼变换的自身的攻角不大，该航 行器所获得的推力不是很大，此外，完全依靠人力推进，水翼航行器前进的 动力较小。 实用新型内容针对现有的人力推进仿生水翼航行器前后水翼变换的自身攻角不大，人 力推进动力较小的缺陷，本实用新型提出一种电动-激励水舱联合驱动水翼摆 动的仿生推进装置。
本实用新型通过以下技术方案予以实现
一种电机驱动水翼仿生推进器，包括底板、电机减速装置、曲柄滑块装 置、激励水舱、水翼装置、水舱支架、水舱水翼连接装置、船体、外罩；所 述底板位于船体的上部；所述电机减速装置包括电机、减速箱，该电机减速 装置设置在底板上，所述减速箱通过带传动与电机轴衔接；所述曲柄滑块装 置包括曲柄、滑块，所述曲柄的一端与减速箱的输出轴固定连接，另一端与 滑块铰接；所述激励水舱位于底板的上方，该激励水舱为密封水舱，其纵剖 面为U形；所述水翼装置设置在船体的下方；该水翼装置包括前水翼和后水 翼，所述前水翼和后水翼各由三块水翼板纵向首尾相接组成；第1心轴沿所 述前水翼的纵向，第2心轴沿所述后水翼的纵向，各自依次穿过前水翼、后 水翼的前端，并与其固定连接；第3心轴沿所述前水翼的纵向，第4心轴沿 所述后水翼的纵向，各自依次穿过前水翼、后水翼的后端，并与其固定连接; 所述水舱支架固定在激励水舱的底部；所述水舱水翼连接装置上下连接水舱 框架和水翼装置。
本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。 所述水舱框架包括位于两轴承座内侧的两里纵杆、位于两轴承座外侧的 两外纵杆、横杆、滑槽、中心横杆；所述两里纵杆、两外纵杆与横杆、滑槽 的两端固定连接构成一个矩形框架，所述中心横杆的两端与所述两里纵杆、 两外纵杆的中点固定连接，该中心橫杆通过轴承与固定在底板中央的两侧的 轴承座铰接。所述水舱水翼连接装置，包括两根前水翼前支杆、两根后水翼前支杆、 两根前水翼摆动支杆、两根后水翼摆动支杆；所述两根前水翼前支杆和两根 后水翼前支杆各自的上端与底板固定连接，两根前水翼前支杆的下端通过轴 承与第1心轴铰接，两根后水翼前支杆的下端通过轴承与第2心轴铰接；所 述两根前水翼摆动支杆和两根后水翼摆动支杆各自的上端分别与两外纵杆的 两端铰接，两根前水翼摆动支杆的下端分别与第3心轴铰接，两根后水翼摆 动支杆的下端分别与第4心轴铰接。
所述滑块与水舱支架的滑槽构成移动副。
所述前水翼和所述后水翼摆动的频率为20 40次/分。
与现有的人力推进仿生水翼航行器相比，本实用新型通过电机减速装置 驱动曲柄旋转，带动滑块在滑槽内来回滑动，从而带动激励水舱周期性地纵 摇，再通过水舱水翼连接装置带动前、后水翼摆动，利用水翼作周期性地摆 动和激励水舱的纵摇耦合运动来产生向前的推进力，当水箱内水的运动周期 与水翼升沉纵摇运动的周期一致时，前后两个水翼能够产生最大的推进力。 本实用新型结构简单、传动效率高、性能可靠，在航行器的启动、推进效率、 人力消耗等方面创新的效果显著。
本实用新型的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行 图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的俯视结构示意图。
图3是本实用新型的A向放大的结构示意图。
图4是水翼摆动的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1-图4所示的为本实用新型的一个实施例。
图1以全剖视的方式展示了本实用新型的结构示意图，图2为图1拆去 外罩9后的俯视结构示意图。
本实用新型的电机驱动水翼仿生推进器包括底板l、电机减速装置2、曲 柄滑块装置3、激励水舱4、水翼装置5、水舱支架6、水舱水翼连接装置7、 船体8、外罩9。底板1位于船体8的上方，电机减速装置2设置在底板1的 后部，它包括电机21、减速箱22，该减速箱22通过带传动与电机轴衔接。 激励水舱4位于底板的上方，该激励水舱4为密封水舱，其纵剖面为U形。 水翼装置5包括前水翼51和后水翼52，设置在船体6的下方。前水翼51和 后水翼52各由三块水翼板511纵向首尾相接组成。第1心轴512沿前水翼51 的纵向，第2心轴513沿所述后水翼52的纵向，各自依次穿过前水翼51、后 水翼52的前端，并与其固定连接。第3心轴514沿前水翼51的纵向，第4 心轴515沿所述后水翼52的纵向，各自依次穿过前水翼51、后水翼52的后
端，并与其固定连接。
水舱框架6固定在激励水舱4的底部，该水舱框架6包括位于两轴承座 11内侧的两里纵杆61、 62、位于两轴承座11外侧的两外纵杆66、 67、横杆 63、滑槽64、中心横杆65;两里纵杆61、 62、两外纵杆66、 67与横杆63、 滑槽64的两端固定连接构成一个矩形框架，该水舱框架6固定在激励水舱4 的底部，中心横杆65的两端与两里纵杆61、 62、两外纵杆66、 67的中点固 定连接，该中心横杆65通过轴承68与固定在底板1中央的两侧的轴承座11铰接。
水舱水翼连接装置7上下连接水舱支架6和水翼装置5。水舱水翼连接装 置7的两根前水翼前支杆71和两根后水翼前支杆72各自的上端与底板1固 定连接，两根前水翼前支杆71的下端通过轴承与第1心轴512铰接，两根后 水翼前支杆72的下端分别与第2心轴513铰接。两根前水翼摆动支杆73和 两根后水翼摆动支杆74各自的上端分别与两外纵杆66、 67的两端铰接，两 根前水翼摆动支杆73的下端分别与第3心轴514铰接，两根后水翼摆动支杆 74的下端分别与第4心轴515铰接。
图3所示的曲柄滑块装置3的曲柄31的一端与减速箱22的输出轴固定 连接，曲柄31的另一端与滑块32铰接，滑块32与水舱支架6的滑槽64构 成移动副。滑块32中心与减速箱22的输出轴中心距离的2倍等于滑槽64上 下摆动的距离。
图4所示本实用新型的激励水舱4处于处于船首一端上升，船尾一端下 降的倾斜状态，此时曲柄滑块装置3的曲柄31运转到下死点的位置。
在图4中，电机减速装置2的电机21通过带传动驱动减速箱22运转， 减速箱22的输出轴带动曲柄31旋转，由于曲柄31的另一端与滑块32铰接， 因此滑块32带动滑槽64下移，固定在激励水舱4底部的水舱支架6绕轴承 座ll铰接中心顺时针转动，激励水舱4处于船首一端上升，船尾一端下降的 倾斜状态。前水翼摆动支杆73随着船首一端的激励水舱4上升，使得前水翼 51绕第1心轴512的轴心逆时针转动；同时，后水翼摆动支杆74也随着船尾 一端的激励水舱4下降，使得后水翼52绕第2心轴513的轴心顺时针转动。 这样，在电机减速装置2的驱动下，前水翼51和后水翼52作周期性地相对 摆动，同时，激励水舱4也作作周期性地纵向倾斜摆动，通过控制前、后的水翼摆动升沉和激励水舱4纵摇耦合运动提供的激励力来产生向前的推进力， 在本实施例中，前水翼51和所述后水翼52的摆动的频率为30次/分。
本实用新型的电机驱动水翼仿生推进器，采用了从鱼类尾鳍摆动式推进 模式中抽象出来的水翼升沉纵摇运动作为推进运动，利用U形激励水舱内液 体晃动所产生的周期性激励产生的摇荡力矩和电机驱动的前后水翼的周期性 摆动，带动水翼进行升沉和纵摇运动，通过水翼的升沉和纵摇运动产生的推 力。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换 或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。
权利要求1.一种电机驱动水翼仿生推进器，包括底板(1)、电机减速装置(2)、曲柄滑块装置(3)、激励水舱(4)、水翼装置(5)、水舱框架(6)、水舱水翼连接装置(7)、船体(8)、外罩(9)；所述底板(1)位于船体(8)的上部；所述电机减速装置(2)包括电机(21)、减速箱(22)，该电机减速装置(2)设置在底板(1)上，所述减速箱(22)通过带传动与电机轴衔接；所述曲柄滑块装置(3)包括曲柄(31)、滑块(32)，所述曲柄(31)的一端与减速箱(22)的输出轴固定连接，另一端与滑块(32)铰接；所述激励水舱(4)位于底板(1)的上方，该激励水舱(4)为密封水舱，其纵剖面为U形；所述水翼装置(5)设置在船体(6)的下方；该水翼装置(5)包括前水翼(51)和后水翼(52)，所述前水翼(51)和后水翼(52)各由三块水翼板(511)纵向首尾相接组成；其特征在于，第1心轴(512)沿所述前水翼(51)的纵向，第2心轴(513)沿所述后水翼(52)的纵向，各自依次穿过前水翼(51)、后水翼(52)的前端，并与其固定连接；第3心轴(514)沿所述前水翼(51)的纵向，第4心轴(515)沿所述后水翼(52)的纵向，各自依次穿过前水翼(51)、后水翼(52)的后端，并与其固定连接；所述水舱框架(6)固定在激励水舱(4)的底部，所述水舱水翼连接装置(7)上下连接水舱框架(6)和水翼装置(5)。
2. 根据权利要求l所述的电机驱动水翼仿生推进器，其特征在于，所述水 舱框架(6)，包括位于两轴承座(11)内侧的两里纵杆(61、 62)、位于两轴承 座(11)外侧的两外纵杆(66、 67)、横杆(63)、滑槽(64)、中心横杆(65); 所述两里纵杆(61、 62)、两外纵杆(66、 67)与横杆(63)、滑槽(64)的两 端固定连接构成一个矩形框架，所述中心横杆(65)的两端与所述两里纵杆(61、62)、两外纵杆(66、 67)的中点固定连接，该中心横杆(65)通过轴承(68) 与固定在底板(1)中央的两侧的轴承座(11)铰接。
3.根据权利要求l所述的电机驱动水翼仿生推进器，其特征在于，所述 水舱水翼连接装置(7)，包括两根前水翼前支杆(71)、两根后水翼前支杆(72)、 两根前水翼摆动支杆(73)、两根后水翼摆动支杆(74);所述两根前水翼前支 杆(71)和两根后水翼前支杆(72)各自的上端与底板(1)固定连接，两根前 水翼前支杆(71)的下端分别与第1心轴(512)铰接，两根后水翼前支杆(72) 的下端分别与第2心轴(513)铰接；所述两根前水翼摆动支杆(73)和两根后 水翼摆动支杆(74)各自的上端分别与两外纵杆(66、 67)的两端铰接，两根 前水翼摆动支杆(73)的下端分别与第3心轴(514)铰接，两根后水翼摆动支 杆(74)的下端分别与第4心轴(515)铰接。
4. 根据权利要求2所述的电机驱动水翼仿生推进器，其特征在于，所述滑 块(32)与水舱支架(6)的滑槽(64)构成移动副。
5. 根据权利要求l所述的电机驱动水翼仿生推进器，其特征在于，所述前 水翼(51)和所述后水翼(52)摆动的频率为20 40次/分。
专利摘要本实用新型公开了一种电机驱动水翼仿生推进器，它包括底板、电机减速装置、曲柄滑块装置、激励水舱、水翼装置、水舱支架、水舱水翼连接装置、船体。底板位于船体的上部，激励水舱位于底板的上方，水舱框架固定在激励水舱的底部，水翼装置设置在船体的下方，水舱水翼连接装置上下连接水舱框架和水翼装置。本实用新型通过电机减速装置驱动曲柄旋转，带动滑块在滑槽内来回滑动，从而带动激励水舱周期性地纵摇，再通过水舱水翼连接装置带动前、后水翼摆动，利用水翼作周期性地摆动和激励水舱的纵摇耦合运动来产生向前的推进力，本实用新型结构简单、传动效率高、性能可靠，在航行器的启动、推进效率、人力消耗等方面创新的效果显著。
文档编号B63B1/28GK201148207SQ20072004202
公开日2008年11月12日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者张振山, 张晓庆, 王志东, 翔 蒋, 赵俊杰, 裴 陈 申请人:江苏科技大学