推进。本实用新型装置与传统船用推进装置相比提高了工作效率，同时降低水动力噪声，有助于船舶的隐蔽。
[0020]叶片3根据实际应用中桨的大小，来调整其数量，一般不需要过多片。叶片3较多时有利于缩短回复时间，减小叶片3的旋转力矩；但是叶片3过多则会增加桨面整体回复阻力，且不利于桨框2的力学特性。桨面各部分的整体压强基本相同，面积较小的叶片3上分得的压力较小，几乎不可能对叶片3造成机械结构上的损坏。
[0021]传动齿轮4位于船体内部。传动齿轮4连接船内的动力装置，来提供桨摆动的动力。
[0022]链齿5提供叶片3翻转的主要驱动力，船桨通过链条带动链齿5来控制叶片3的翻转，所以链齿5结构是实现百叶窗式船桨的重要基础。
[0023]如图5、图6所示:叶片2通过叶片轴和叶片轴孔6连接在桨框2上。通过链齿5的带动，可以使叶片3处于“打开”和“闭合”两种状态。链齿结构由船内步进电机进行精确控制，以保证对叶片状态准确调整。如图2和图4所示，叶片处在“闭合”状态，这时候桨面处于全封闭结构。这种状态下，桨在摆动时桨面不透水，此时桨起到划水的作用。如图3所示，桨面处于“打开”状态。这种工作状态下，此时水流能够流过桨面。当桨回复时，桨的这种“打开”状态能够大大减小回复力。
[0024]在船体上具体实施时，本实用新型可以采用单桨、双桨、多桨等多种工作方式。如图2、图3、图4所示的三种情况，是在船只尾部安装单只桨作为主推进装置时的三个临界位置。桨从两端的临界位置向中间划的时候，叶片“闭合”，此时桨起到划水的作用。当桨由一端运动过中间位置时，链齿结构控制叶片“打开”，让水流通过桨面，如图3所示。桨从中间位置回复到两端位置后，桨面上的叶片由“打开”状态再回到“闭合”状态，准备进行下一次划水。这样，桨完成了一个从划水到回复的运动周期。
[0025]显然，如上所述的单桨工作方式在桨划水的过程中，船体除了受到向后的力，还受到向侧面的力。正如鱼在水中游的时候，与身体也有左右摆动一样。我们的解决方案有很多种，比如采取控制舵的方向的方式。但是如果采用运动方向相反的两只这样的桨作为一组桨组的方式，就可以完美解决该问题。两只桨横向的推力相互抵消，并且可以船体获得向后的两倍的推动力。通过控制桨组中两只桨的差速度，还可以实现船体行进方向的控制。采用多组这样的桨组不仅获得的推动力非常大，还能保证船体平稳。就算船只的一组桨受到破坏性攻击或者停用，另外一组桨的工作状态也丝毫不会收到影响。
[0026]在具体应用时，我们还可以把桨横置于船体两侧，利用桨的前后摆动来获得船体的推动力。这种工作方式类似于传统的手动木桨。但是这种桨可以有效减小船桨的回复力，完全不必像手划桨那样把桨抬出水面来避免回复力。所以这种桨更适用于机械实现和控制。
[0027]本实用新型最重大的突破，是对于桨框槽1的设计。水流从船体边流过。桨框2的上边框“隐藏”桨框槽1内，避免桨框2受到正面水流的冲击，从而直接减小了推进过程中桨框结构所受的水阻力。否则，桨框在水中克服往复阻力所耗费的能量累计起来相当巨大。桨面沿着扇形轨迹做往复运动，这种运动状态模仿了鱼类的鱼鳍的摆动方式。这种往复式结构，只需要进行简单的往复运动，就可以实现很快速的推进。这种推进方式在提高了效率的同时，还能够减小水动力噪声，减轻空泡效应。
[0028]本实用新型涉及一种船体推进装置，能够实现高效的推进效率。本实用新型装置对桨的形状结构进行了突破性设计，并发明了可隐藏桨框的桨框槽结构。本实用新型装置利用仿生学原理，采用模仿鱼类尾部推进的往复运动方式，机械结构简单易实现。船桨设计共包括桨框槽、桨框、叶片和传动齿轮四部分。叶片上的叶片轴插入桨框上的叶片轴孔内，叶片以百叶窗式结构与桨框连接，叶片可以在桨框内做绕轴转动。桨框在桨框槽内做往复运动。桨框槽的深度略低于桨框上边框的宽度。桨框的上边框“隐藏”桨框槽内，避免桨框受到正面水流的冲击，从而直接减小了推进过程中桨框结构所受的水阻力。本实用新型具体实现时可以采用单桨、双桨、多桨桨组等方式实现，具有高效率推进，船体控制，减小水动力噪声，减轻空泡效应，船体隐蔽等优点。
[0029]本实用新型由叶片3，传动齿轮4，桨框2和船体上的桨框槽1四部分组成。叶片3上的叶片轴插入桨框上的叶片轴孔6内，叶片3以百叶窗式结构与桨框2连接，叶片3可以在桨框2内绕轴转动。船桨通过链条链齿结构主动控制叶片，实现叶片的“打开”和“闭合”。叶片通过链齿结构驱动，当船桨做往复运动时，船体主动控制叶片的“打开”和“关闭”。桨框的运动方式为往复摆动式，机械结构简单易实现；船体下方有桨框槽，桨框的上边框“隐藏”在桨框槽中，而起推进作用的叶片能够露在外面。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，可以在船体两侧多个安装本实用新型，使船桨起到舵的导航作用和减摇鳍的减摇作用。
【主权项】
1.一种两自由度仿生尾鳍，其特征在于: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。
【专利摘要】本实用新型提供一种两自由度仿生尾鳍，包括桨框槽、桨框、叶片和传动齿轮四部分。叶片上的叶片轴插入桨框上的叶片轴孔内，叶片以百叶窗式结构与桨框连接，叶片可以在桨框内做绕轴转动。桨框在桨框槽内做往复运动。桨框槽的深度略低于桨框上边框的宽度。桨框的上边框“隐藏”桨框槽内，避免桨框受到正面水流的冲击，从而直接减小了推进过程中桨框结构所受的水阻力。本实用新型具体实现时可以采用单桨、双桨、多桨桨组等方式实现，具有高效率推进，船体控制，减小水动力噪声，减轻空泡效应，船体隐蔽等优点。
【IPC分类】B63H1/36
【公开号】CN205076019
【申请号】CN201520797615
【发明人】温强, 毛成林, 王佳松, 刘诗畅, 廖为桂, 刘鹏飞, 何立, 刘贺平, 罗阿妮
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月15日