一种两自由度仿生尾鳍的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种船体推进装置，尤其涉及一种两自由度仿生尾鳍，属于船桨结构技术领域。
【背景技术】
[0002]现阶段，各类大小船只所采用的推进方式中，无论哪种推进方式，都具有一定的缺点。以螺旋桨推进方式为例:螺旋桨具有不可忽视的轴向面积，当螺旋桨的转速极大的时候，其推进效率反而会下降。螺旋桨是采用轴系连接的。螺旋桨在进行快速推进过程中，所产生的水动力噪声也是很大的。螺旋桨还具有空泡效应，即螺旋桨转速达到一定值时，桨叶的吸水面上出现汽泡溢出的现象。螺旋桨转速越大，空泡效应越严重。螺旋桨的空泡效应不仅会使水流发生畸变，使桨叶空转，降低桨叶的推进效能，还可能导致强冲击波的出现，并引起桨叶表层的腐蚀。而对于潜艇而言，更为严重的是大量空泡的产生，使航行中的潜艇拖着一条尾迹，并产生非常大的空泡噪声，很容易暴露潜艇的位置。传统木划桨做往复运动，在到达极限位置向反方向回复的时候，水会有和推进力同样大的阻力，克服回复力做的功也非常多，所以木划桨只能用于小型的个人用船艇上。
[0003]本实用新型吸收了仿生推进方式，船桨的运动模仿鱼类尾部推进时的往复运动方式，机械结构简单易实现。这种运动方式减小了水流与桨在船运动方向上的相对面积，从而减小阻力。并且本实用新型装置对桨的形状结构进行了突破性改进，采用了与船体相依附的桨框结构，桨框中有叶片，叶片采用百叶窗式结构。该结构能够有效减少船桨回复阻力。本翼桨能够实现船桨高效率的水下推进，有效的减轻空泡效应，降低水动力噪声。采用多组船桨方案，可以使船桨具有舵的导航作用和减摇鳍的减摇作用。在网上检索与本实用新型较为相近的是《一种变结构船用翼桨》的专利。我们突出性的对这篇专利的船桨结构和运动方式做了改进。首先突破性的使用了桨槽结构，将叶片变的上半部分隐藏在桨槽内。这样能减小船桨正面的冲击面积，从而减小船运动是水的阻力。将桨框合二为一后，桨框的结构更为简单，也更为坚固，同时桨框的回复阻力也有了大幅度减小。本实用新型的相较前人的发明更具突破创新性。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了改进桨的结构而提供一种两自由度仿生尾鳍。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的:包括设置在船体上的扇形桨框槽、安装在扇形桨框槽中的桨框、叶片和传动齿轮，所述桨框内部是中空式结构，所述桨框的相对的两个边上分别对称设置有一列叶片轴孔，一对叶片轴孔对应一个叶片和一个叶片轴，所述叶片安装在叶片轴上，叶片轴的两端安装在一对叶片轴孔中且叶片轴的两端设置有链轮，所述桨框内设置有与两根链条，两根链条分别于叶片轴两端的两轮配合，所述桨框的端部与转轴固连，转轴上安装有传动齿轮，且所述传动齿轮位于船体内部。
[0006]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型装置采用可开合叶片结构，使桨在往复运动过程中既能够实现正常的推进，又能大大减小桨在回复过程中的反向阻力。往复式的推进方式，在提高工作效率的同时，减小水动力噪声。本实用新型装置采用模仿鱼类鳍部推进的仿生原理，使桨的推进方式只需要做简单地往复运动，方便操作，易于实现，结构简单合理，设计可行性非常高。本实用新型装置最重要的设计是采用可变结构船桨来减小浆的回复力。在船桨结构上吸收了仿生推进方式，采用模仿鱼鳍的往复运动方式，机械结构简单，方便操作，易于实现，设计可行性非常高。桨框2内的叶片3连接采用了百叶窗的结构，船桨做推进运动时，船桨控制叶片3关闭，此时桨面不透水；船桨做回复运动时，船桨控制叶片3打开，此时桨面透水，从而减小了船桨复位时的回复力。这样在不影响船桨总体的推进作用下，能够实现船桨推进效率的提高。船体采用扇形桨框槽1的结构，通过减小船桨在回复过程中的反向阻力，减少了船桨做回复运动时克服水阻力所做的无用功，从而提高了船桨的整体推进效率。具体实施时，可以在船体安装多组船桨，通过控制船桨来控制船体的运动状态，起到舵和减摇鳍的作用。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的总体结构示意图；
[0008]图2是船桨总体结构图；对应桨工作的三个工作上方临界位置(以单桨工作为例
[0009]图3是船桨总体结构图；对应桨工作的三个工作中间临界位置(以单桨工作为例)
[0010]图4是船桨总体结构图；对应桨工作的三个工作下方临界位置(以单桨工作为例)
[0011]图5是本实用新型的桨面结构示意图；
[0012]图6是本实用新型的桨面及叶片的结构示意图；
[0013]图7是本实用新型的桨框的结构示意图；
[0014]图8是本实用新型的叶片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。
[0016]结合图1至图8，本实用新型由桨框槽1、桨框2、叶片3、传动齿轮4四部分组成。
[0017]桨框槽1的形状为扇形。其形状是根据桨框2做往复运动的扇形轨迹而设计的。桨框槽1的深度略低于桨框2上边框的宽度。这样的设计，一方面可以将桨框2上边框隐藏在桨框槽1内，减少了桨框2上边框在水中的阻力；另一方面可以减轻桨框2轴根部所受到的水冲击力，对桨轴的机械结构起到一定的保护作用。
[0018]桨框2与船体相依附，其工作模式直观上类似于鱼鳍。桨框2依靠一条轴带动，做往复运动。桨框2内部为中空式结构，内部为叶片3轴上齿轮与框内链条啮合的空间。在桨框2上有叶片轴孔6。桨框2位于桨框槽1中。
[0019]叶片3上的叶片轴插入桨框2上的叶片轴孔6，以百叶窗式结构与桨框2连接，叶片3可以在桨框2内做绕轴转动。船桨通过链条链齿5结构主动控制实现叶片3的开与合与绕轴转动。在船桨的往复运动过程中，在船桨的推进状态中，船桨控制叶片3关闭，使桨面不透水，并通过两条链齿5结构驱动圆弧挡板，增加桨前端的兜水能力，产生强劲的推动力，实现船桨的推进作用；在船桨的回复状态中船桨控制叶片3打开，此时桨面透水，从而极大的减小了桨在回复过程中的反向阻力，叶片3形状为长方形，截面为流线型，当船桨在回复状态更有利于减小阻力。桨框2为内空结构，叶片3的轴两侧插入桨框2内，叶片3轴上的链齿5与桨框2内部的链条链齿结构相连。船桨通过控制桨框2内部的链条链齿结构，主动地控制叶片3在桨框2内做绕轴转动，并可以控制叶片3的翻转的周期，幅度等。由于船桨是主动的控制叶片3翻转运动，所以桨的工作更稳定。应用时，人们可以通过精确地建模和计算得出叶片3的翻转程度，从而使桨适应不同环境下的