专利名称：一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置的制作方法
技术领域：
一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置，涉及扑翼机及其模型技术领域，可广泛应用于运输、军事、农林业及体育娱乐等领域。其原理和结构也可用作水上交通工具的推进器。
背景技术：
人类渴望像鸟一样在空中自由飞翔，到目前为止，都没实现真正意义上的扑翼飞行。传统的连杆机抅扑翼靠上下煽动来产生升力，效率较低，能产生的升力有限，很难实现重载飞行；专利号为ZL200910073435. 8的中国专利公开了一种靠扑翼提升机构使扑翼片复位的扑翼升力生成装置，其效率高，但传动及控制系统均较复杂，不能用连续转动的·动力直接驱动扑翼机构，扑翼片数量受其结构限制，使用一套装置时不能连续产生升力，稳定性不高；专利号为ZL200710071871. 2的中国专利公开了一种滑动翼式升力生成装置，虽能用连续转动的动力直接驱动翼片，但翼片数量受其轴向尺寸限制，产生升力连续性不好。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种效率较高、结构简单、能连续稳定地产生升力的翼框做单向转动的扑翼升力生成装置。本发明采用的技术方案是包括主轴、前轴承、后轴承、导向罩和两套、三套或四套结构完全相同的扑翼单元。每套扑翼单元均由翼片、翼框和压翼机构组成。其中，翼片为刚性矩形平板，在翼片的长度方向即翼展方向的一端即翼片的头端有一个垂直翼展方向的穿透孔，另一端即翼片的尾端装有为了减小翼片尾端紧贴导向罩内壁滑动摩擦的减摩滚筒和滚筒轴。翼框由前转臂、翼轴、后转臂和挡翼杆围成；前转臂、翼轴和后转臂处于同一平面内，前转臂和后转臂均为空心管，前转臂与后转臂平行且尺寸一样；翼轴穿过翼片头端的穿透孔，翼片可绕翼轴转动但不能沿翼轴轴线方向移动，翼轴的前端和后端分别与前转臂的一端和后转臂的一端垂直固连，翼框靠前转臂的另一端和后转臂的另一端与主轴垂直连接；在翼片水平布置于主轴的右边时观察，翼片的头端朝右，翼片的尾端朝左，翼片头端中部延伸至右上方安装着一个高于翼片平面的换向轮，主轴轴线至换向轮外边缘的最远处的距离小于压翼杆靠主轴最近时主轴轴线到前导轮外边缘的最远处的距离，以确保翼框随主轴转至主轴左边水平位置时换向轮不会触及导向罩侧罩的内壁；换向轮的作用是便于翼框随主轴转动至11点钟后翼片改变方向，直至翼片与翼框重合并保持一段时间。压翼机构由压翼杆、前导杆、前弹簧、后导杆和后弹簧组成。前导杆和后导杆尺寸相同，前弹簧和后弹簧尺寸相同；前导杆的一端插入前转臂内，后导杆的一端插入后转臂内，前导杆插入前转臂的一端连接着如弹黃，IU弹黃的另一端贴近王轴，后导杆插入后转臂的一端连接着后弹黃，后弹簧的另一端也贴近主轴；前导杆的另一端安装着前导轮，以便紧贴导向罩内壁滚动，同样地，后导杆的另一端安装着后导轮，以便紧贴导向罩内壁滚动，前导轮和后导轮的结构和尺寸相同。在翼框水平布置于主轴的右边时观察，前转臂和后转臂靠近主轴的一端的正上方都开有一个离主轴等距的相同的长腰形孔，以便压翼杆的安装和压翼杆能在翼框平面上方左右往复平移一定的距离，该长腰形孔的位置和尺寸能确保压翼杆最靠近主轴时压翼杆的投影在翼片尾端的左边而不落在翼片上，压翼杆离开主轴最远时压翼杆的投影在翼片尾端的减摩滚筒的右边落在翼片上；前转臂和后转臂靠近主轴的一端的下面固定安装着用于挡住翼片的与翼轴平行的挡翼杆，挡翼杆确保扑翼单元在过主轴轴线的铅垂面的右边时，翼片不往下掉。压翼杆为短柄“U”状杆，压翼杆的前端头即前柄与压翼杆的后端头即后柄都与压翼杆主体垂直，压翼杆的前柄穿过前转臂的长腰孔与前导杆连接着前弹簧的一端垂直固连，压翼杆的后柄穿过后转臂的长腰孔与后导杆连接着后弹簧的一端垂直固连，压翼杆“U”形平面与翼框平面垂直，压翼杆的前柄和后柄等长，其长度确保带减摩辊的压翼杆压住翼片时翼片与翼框重合。导向罩由包角为180°的内壁光滑的类弧状的侧罩、前支架和后支架(这里采用支架而不像ZL200710071871.2的中国专利那样采用端板是为了减轻结构质量和减小空气阻力)构成。其中，前支架和后支架形状大小相同，对称固定于侧罩的前后两端，起支撑侧罩的作用；主轴两端的前轴承和后轴承分别安装在导向罩的前支架和后支架的孔内，导向罩的侧罩置于主轴的左侧，主轴的轴线与侧罩的上母线和下母线在同一个 铅垂面内。导向罩的侧罩分成光滑连接的内壁光滑的三段，分别是位于下部的包角为60°的下段、位于中部的包角为90°的宽导罩和位于上部的包角为30°的上段。其中，侧罩的下段包括位于前面的前导轨、位于中间的挡板和位于后面的后导轨；前导轨和后导轨相同，均是一窄条弧状导轨，它们的宽度均略大于前导轮的厚度，便于前导轮和后导轮紧贴它们的内壁滚动；前导轨和后导轨包角为45°的左段均为圆弧状，它们的内壁半径都等于压翼杆靠主轴最近时主轴轴线到前导轮和后导轮外边缘的最远处的距离；前导轨和后导轨包角为15°的右段由左至右逐渐向下展开，向下半径逐渐增大至稍大于前导杆和后导杆甩出最长时即压翼杆远离主轴最远时主轴轴线到前导轮和后导轮外边缘的最远处的距离，以便扑翼单元随主轴做顺时针转动在主轴下方过程中不被侧罩的下段卡住，由最长半径顺利过渡至最短半径；侧罩下段的挡板是一块平板，挡板的前后方向尺寸即宽度略小于翼片的宽度，挡板的上端与侧罩的宽导罩相切于侧罩的宽导罩和下段的连接处，起挡住翼片的作用，以免摆脱压翼杆约束的绕翼轴顺时针转动甩出的翼片继续向左边运动。侧罩的位于中部的宽导罩是一整块圆弧状罩，其前后方向尺寸即宽度为前支架与后支架的内侧间距，其内壁半径与侧罩的下段的前导轨的包角为45°的左段的内壁半径相等。侧罩的上段包括位于前面的前导片、位于中间的换向导片和位于后面的后导片；前导片和后导片相同，均是一条弧状导向片，它们的宽度大于前导轮的厚度；前导片和后导片的包角为20°的左段均为圆弧状，它们的内壁半径等于侧罩的宽导罩的内壁半径，它们的包角为10°的右段由左至右逐渐向上展开，向上半径逐渐增至最大即稍大于前导杆和后导杆甩出最长时即压翼杆远离主轴最远时主轴轴线到前导轮和后导轮外边缘的最远处的距离，以便翼框转至接近主轴正上方时压翼杆迅速上移压住翼片；侧罩的上段的换向导片宽度大于换向轮的厚度，换向导片分成通过圆弧过渡的光滑连接的包角均为15°的左段和右段，换向导片的左段从左至右内壁半径由与侧罩的宽导罩的内壁半径相等逐渐变短，换向导片的右段为一个圆弧状导向片，其内壁半径等于换向导片的左段最短的内壁半径即翼片与翼框重合时主轴轴线至换向轮外边缘的最远处的距离；换向导片与翼片头端的换向轮的共同作用是使翼片换向，翼框随主轴做顺时针转动至11点钟后，换向轮逐渐接近换向导片随后紧贴换向导片内壁滚动，翼片绕翼轴做逆时针转动，由翼片与翼框有一定角度逐渐减小夹角至翼片与翼框重合，确保扑翼单元转至主轴正上方竖直位置时，翼片被压翼杆稳稳压住。导向罩的前支架和后支架的内侧间距略大于翼框的宽度，翼框在导向罩内随主轴转动时不会被卡住；为方便翼片在翼框内绕翼轴灵活转动，翼片的前后方向尺寸即宽度小于前导杆与后导杆之间的净空距离；为减小翼片绕翼轴转动的摩擦，翼片与翼轴靠轴承相连；为减小压翼杆紧贴翼片表面往复滑动的摩擦，压翼杆套有减摩辊，减摩辊靠轴承与压翼杆相连。
本发明装置采用两套扑翼单元时，两套扑翼单元的翼框互成180°对称固连在主轴的两侧；采用三套扑翼单元时，三套扑翼单元的翼框互成120°均匀固连在主轴的周围；采用四套扑翼单元时，四套扑翼单元的翼框均匀固连在主轴的四周，相邻翼框的夹角均为90。。在动力的驱动下,主轴带动扑翼单元连续做顺时针单向转动,在过主轴轴线的铅垂面的右边，扑翼单元从主轴的正上方竖直位置即12点钟处顺时针转至主轴的正下方竖直位置即6点钟处，在此过程中，虽然翼片在空气阻力的作用下有绕翼轴做顺时针转动的趋势，但因离心力及前弹簧和后弹簧的共同作用，并在前导杆和后导杆的长腰形孔的控制下，压翼机构甩至远离主轴的位置，压翼杆始终压住翼片，使翼片保持与翼框重合，翼片随翼框一起转动向下拨动空气，产生向上的升力；在此过程中，转速较低时在挡翼杆的支持下翼片也不会离开翼框往下掉。在过主轴轴线的铅垂面的左边，扑翼单元从主轴的正下方竖直位置即6点钟处顺时针继续转至主轴的正上方竖直位置即12点钟处，此过程分三个连续的阶段第一阶段为翼框从6点钟位置转到8点钟位置，由于导向罩侧罩的下段的前导轨和后导轨的右段由左至右逐渐向下展开，受导向罩侧罩的下段的前导轨和后导轨限制，前导轮和后导轮紧贴导向罩侧罩的下段前导轨和后导轨内壁滚动，压翼杆在前导杆和后导杆的带动下向主轴靠近并离开翼片解除对翼片的约束，翼片在空气阻力作用下绕翼轴做顺时针转动，直至被导向罩侧罩的下段的挡板挡住；第二阶段为翼框从8点钟位置转到11点钟位置，由于导向罩的侧罩的中部的宽导罩是一整块圆弧状罩，其内壁半径与侧罩的下段的前导轨的包角为45°的左段的内壁半径相等，受宽导罩的限制，前导轮和后导轮紧贴宽导罩内壁滚动，压翼杆继续保持靠主轴最近位置，翼轴牵引着翼片向左上方运动，翼片尾端的减摩滚筒紧贴导向罩侧罩内壁滚动；第三阶段为翼框从11点钟位置转到12点钟位置，换向轮逐渐接触导向罩侧罩的上段的换向导片内壁，由于换向导片包角为15°的左段从左至右内壁半径由与侧罩的宽导罩的内壁半径相等逐渐变短，换向导片包角为15°的右段为一个圆弧状导片，其内壁半径等于左段最短的内壁半径即翼片与翼框重合时主轴轴线至换向轮外边缘的最远处的距离，受换向导片的左段的限制，相对翼轴而言，换向轮带动翼片绕翼轴做逆时针转动，直至翼框转至11点半时翼片与翼框重合，翼框继续随主轴往右转动，在换向导片的右段的限制下，翼片与翼框继续保持重合，当翼框快转到12点时，由于导向罩侧罩的上段的前导片和后导片的包角为10°的右段由左至右逐渐向上展开，半径逐渐增大，压翼机构向远离主轴方向移动，压翼杆迅速上移压住翼片。在过主轴轴线的铅垂面的左边，此过程尽管翼框向上运动，由于受到导向罩的限制，前导轮和后导轮紧贴导向罩的侧罩内壁滚动，压翼杆靠近主轴，翼片摆脱压翼杆的约束在空气阻力的作用下绕翼轴顺时针转动甩出，在翼轴的牵引下，除翼框从11点钟位置转到12点钟位置外，翼片与翼框形成一个较大的夹角，不会将大量的空气往上拨动，故在此半个周期内对升力的负面影响很小。如此连续重复上述过程，该装置能产生较大的升力，效率较高，且连续稳定可靠。
图I:一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置采用四个扑翼单元时的后视结构示意图(图中未画出导向罩的前支架和后支架)；图2:—种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置采用三个扑翼单元时的后视结构示意图(图中未画出导向罩的前支架和后支架)；图3:—种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置采用两个扑翼单元时的后视结构示意图；·
图4 :一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置的导向罩立体示意图；图5 :—种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置的一个放大了的扑翼单元水平布置于主轴的右侧时的后视结构示意图；图6 :—种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置的一个放大了的扑翼单元水平布置于主轴的右侧时的俯视结构示意图；图7 : —种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置的导向罩的侧罩分段后视示意图。其中，图I中顺时针方向带箭头的实线圆弧表示主轴带动扑翼单元的转动方向，逆时针方向带箭头的虚线圆弧表示在换向轮及导向罩侧罩上段换向导片的共同作用下翼片绕翼轴转动的方向；图2中右边的顺时针方向带箭头的实线圆弧表示主轴带动扑翼单元的转动方向，右下方顺时针方向带箭头的虚线圆弧表示翼片摆脱压翼杆的约束后绕翼轴转动的方向；图3中顺时针方向带箭头的圆弧表示主轴带动扑翼单元的转动方向。
具体实施例方式下面给出本发明的实施方式实例，并结合附图I 7加以说明。如图I 7所示，一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置包括主轴I、前轴承4、后轴承5、导向罩2和两套、三套或四套结构完全相同的扑翼单元3。每套扑翼单元3均由翼片31、翼框32和压翼机构33组成。其中，翼片31为刚性矩形平板，在翼片31的长度方向即翼展方向的一端即翼片31的头端有一个垂直翼展方向的穿透孔，另一端即翼片31的尾端装有为了减小翼片31尾端紧贴导向罩2内壁滑动摩擦的减摩滚筒312和滚筒轴311。翼框32由前转臂321、翼轴323、后转臂322和挡翼杆324围成；前转臂321、翼轴323和后转臂322处于同一平面内，前转臂321和后转臂322均为空心管，前转臂321与后转臂322平行且尺寸一样；翼轴323穿过翼片31头端的穿透孔，翼片31可绕翼轴323转动但不能沿翼轴323轴线方向移动，翼轴323的前端和后端分别与前转臂321的一端和后转臂322的一端垂直固连，翼框32靠前转臂321的另一端和后转臂322的另一端与主轴I垂直连接；在翼片31水平布置于主轴I的右边时观察，翼片31的头端朝右，翼片31的尾端朝左，翼片31头端中部延伸至右上方安装着一个高于翼片31平面的换向轮313，主轴I轴线至换向轮313外边缘的最远处的距离小于压翼杆331靠主轴I最近时主轴I轴线到前导轮336外边缘的最远处的距离，以确保翼框32随主轴I转至主轴I左边水平位置时换向轮313不会触及导向罩2侧罩21的内壁；换向轮313的作用是便于翼框32随主轴I转动至11点钟后翼片31改变方向，直至翼片31与翼框32重合并保持一段时间。压翼机构33由压翼杆331、前导杆332、前弹簧333、后导杆334和后弹簧335组成。前导杆332和后导杆334尺寸相同，前弹簧333和后弹簧335尺寸相同；前导杆332的一端插入前转臂321内，后导杆334的一端插入后转臂322内，前导杆332插入前转臂321的一端连接着前弹簧333，前弹簧333的另一端贴近主轴1，后导杆334插入后转臂322的一端连接着后弹簧335，后弹簧335的另一端也贴近主轴I ;前导杆332的另一端安装着前导轮336，以便紧贴导向罩2内壁滚动，同样地，后导杆334的另一端安装着后导轮337，以便紧贴导向罩2内壁滚动，前导轮336和后导轮337的结构和尺寸相同。在翼框32水平布置于主轴I的右边时观察，前转臂321和后转臂322靠近主轴I的一端的正上方都开有一个离主轴I等距的相同的长腰形孔，以便压翼杆331的安装和压翼杆331能在翼框32平面上方左右往复平移一定的距离；该长腰形孔的位置和尺寸能确保压翼杆331最靠近主轴I时压翼杆331的投影在翼片31尾端的左边而不落在翼片31上，压翼杆331离开主轴I最远时压翼杆331的投影在翼片31尾端的减摩滚筒312的右边落在翼片31上；前转臂321和后转臂322靠近主轴I的一端的下面固 定安装着用于挡住翼片31的与翼轴323平行的挡翼杆324，挡翼杆324确保扑翼31单元在过主轴I轴线的铅垂面的右边时，翼片31不往下掉。压翼杆331为短柄“U”状杆，压翼杆331的前端头即前柄与压翼杆331的后端头即后柄都与压翼杆331主体垂直，压翼杆331的前柄穿过前转臂321的长腰孔与前导杆332连接着前弹簧333的一端垂直周连，压翼杆331的后柄穿过后转臂322的长腰孔与后导杆334连接着后弹簧335的一端垂直固连，压翼杆331 “U”形平面与翼框32平面垂直，压翼杆331的前柄和后柄等长，其长度确保带减摩辊3311的压翼杆331压住翼片31时翼片31与翼框32重合。导向罩2由包角为180°的内壁光滑的类弧状的侧罩21、前支架22和后支架23构成。其中，前支架22和后支架23形状大小相同，对称固定于侧罩21的前后两端，起支撑侧罩21的作用；主轴I两端的前轴承4和后轴承5分别安装在导向罩2的前支架22和后支架23的孔内，导向罩2的侧罩21置于主轴I的左侧，主轴I的轴线与侧罩21的上母线和下母线在同一个铅垂面内。导向罩2的侧罩21分成光滑连接的内壁光滑的三段，分别是位于下部的包角为60°的下段、位于中部的包角为90°的宽导罩212和位于上部的包角为30°的上段。其中，侧罩21的下段包括位于前面的前导轨2111、位于中间的挡板2112和位于后面的后导轨2113 ;前导轨2111和后导轨2113相同，均是一窄条弧状导轨，它们的宽度均略大于前导轮336的厚度，便于前导轮336和后导轮337紧贴它们的内壁滚动；前导轨2111和后导轨2113包角为45°的左段均为圆弧状，它们的内壁半径都等于压翼杆331靠主轴I最近时主轴I轴线到前导轮336和后导轮337外边缘的最远处的距离；前导轨2111和后导轨2113包角为15°的右段由左至右逐渐向下展开，向下半径逐渐增大至稍大于前导杆332和后导杆334甩出最长时即压翼杆331远离主轴I最远时主轴I轴线到前导轮336和后导轮337外边缘的最远处的距离，以便扑翼单元3随主轴I做顺时针转动在主轴I下方过程中不被侧罩21的下段卡住，由最长半径顺利过渡至最短半径；侧罩21下段的挡板2112是一块平板，挡板2112的前后方向尺寸即宽度略小于翼片31的宽度，挡板2112的上端与侧罩21的宽导罩212相切于侧罩21的宽导罩212和下段的连接处，起挡住翼片31的作用，以免摆脱压翼杆331约束的绕翼轴323顺时针转动甩出的翼片31继续向左边运动。侧罩21的宽导罩212是一整块圆弧状罩，其内壁半径与侧罩21的下段的前导轨2111的包角为45°的左段的内壁半径相等。侧罩21的上段包括位于前面的前导片2131、位于中间的换向导片2132和位于后面的后导片2133 ;其中，前导片2131和后导片2133相同，均是一条弧状导向片，它们的宽度大于前导轮336的厚度；前导片2131和后导片2133的包角为20°的左段均为圆弧状，它们的内壁半径等于侧罩21的宽导罩212的内壁半径，它们的包角为10°的右段由左至右逐渐向上展开，向上半径逐渐增至最大即稍大于前导杆332和后导杆334甩出最长时即压翼杆331远离主轴I最远时主轴I轴线到前导轮336和后导轮337外边缘的最远处的距离，以便翼框32转至接近主轴I正上方时压翼杆331迅速上移压住翼片31 ;侧罩21的上段的换向导片2132宽度大于换向轮313的厚度，换向导片2132分成包角均为15°的左段和右段，换向导片2132的左段从左至右内壁半径由与侧罩21的宽导罩212的内壁半径相等逐渐变短，换向导片2132的右段为一个圆弧状导片，其内壁半径等于换向导片2132的左段最短的内壁半径即翼片31与翼框32重合时主轴I轴线至换向轮313外边缘的最远处的距离；换向导片2132与翼片31头端的换向轮313的共同作用是使翼片31换向，翼框32随主轴I做顺 时针转动至11点钟后，换向轮313逐渐接近换向导片2132随后紧贴换向导片2132内壁滚动，翼片31绕翼轴323做逆时针转动，由翼片31与翼框32有一定角度逐渐减小夹角至翼片31与翼框32重合,确保扑翼单兀3转至主轴I正上方竖直位置时,翼片31被压翼杆331稳稳压住。导向罩2的前支架22和后支架23的内侧间距略大于翼框32的宽度，翼框32在导向罩2内随主轴I转动时不会被卡住；为方便翼片31在翼框32内绕翼轴323灵活转动，翼片31的前后方向尺寸即宽度小于前导杆332与后导杆334之间的净空距离；为减小翼片31绕翼轴323转动的摩擦，翼片31与翼轴323靠轴承相连；为减小压翼杆331紧贴翼片31表面往复滑动的摩擦，压翼杆331套有减摩辊3311，减摩辊3311靠轴承与压翼杆331相连。本发明装置采用两套扑翼单元3时，两套扑翼单元3的翼框32互成180°对称固连在主轴I的两侧；采用三套扑翼单元3时，三套扑翼单元3的翼框32互成120°均匀固连在主轴I的周围；采用四套扑翼单元3时，四套扑翼单元3的翼框32均匀固连在主轴I的四周，相邻翼框32的夹角均为90°。本发明装置是这样工作的在动力的驱动下，主轴I带动扑翼单元3连续做顺时针单向转动，在过主轴I轴线的铅垂面的右边，扑翼单元3从主轴I的正上方竖直位置即12点钟处顺时针转至主轴I的正下方竖直位置即6点钟处，在此过程中，虽然翼片31在空气阻力的作用下有绕翼轴32做顺时针转动的趋势，但因离心力及前弹簧333和后弹簧335的共同作用，并在前导杆332和后导杆334的长腰形孔的控制下，压翼机构33甩至远离主轴I的位置，压翼杆331始终压住翼片31，使翼片31保持与翼框32重合，翼片31随翼框32一起转动向下拨动空气，产生向上的升力；在此过程中，转速较低时在挡翼杆324的支持下翼片31也不会离开翼框32往下掉。在过主轴I轴线的铅垂面的左边，扑翼单元3从主轴I的正下方竖直位置即6点钟处顺时针继续转至主轴I的正上方竖直位置即12点钟处，此过程分三个阶段第一阶段为翼框32从6点钟位置转到8点钟位置，由于导向罩2侧罩21的下段的前导轨2111和后导轨2113的右段由左至右逐渐向下展开，受导向罩2侧罩21的下段的前导轨2111和后导轨2113限制，前导轮336和后导轮337紧贴导向罩2侧罩21的下段前导轨2111和后导轨2113内壁滚动，压翼杆331在前导杆332和后导杆334的带动下向主轴I靠近并离开翼片31解除对翼片31的约束，翼片31在空气阻力的作用下绕翼轴323做顺时针转动，直至被导向罩2侧罩21的下段的挡板2112挡住；第二阶段为翼框32从8点钟位置转到11点钟位置，由于导向罩2的侧罩21的中部的宽导罩212是一整块圆弧状罩，其内壁半径与侧罩21的下段的前导轨2111的包角为45°的左段的内壁半径相等，受宽导罩212的限制，前导轮336和后导轮337紧贴宽导罩212内壁滚动，压翼杆331继续保持靠主轴I最近位置，翼轴323牵引着翼片31向左上方运动，翼片31尾端的减摩滚筒312紧贴导向罩2侧罩21内壁滚动；第三阶段为翼框32从11点钟位置转到12点钟位置，换向轮313逐渐接触导向罩2侧罩21的上段的换向导片2132内壁，由于换向导片2132包角为15°的左段从左至右内壁半径由与侧罩21的宽导罩212的内壁半径相等逐渐变短，换向导片2132包角为15°的右段为一个圆弧状导片，其内壁半径等于左段最短的内壁半径即翼片31与翼框32重合时主轴I轴线至换向轮313外边缘的最远处的距离，受换向导片2132的左段的限制，相对翼轴323而言，换向轮313带动翼片31绕翼轴323做逆时针转动，直至翼框32转至11点半时翼片31与翼框32重合，翼框32继续随主轴I往右转动，在换向导 片2132的右段的限制下，翼片31与翼框32继续保持重合，当翼框32快转到12点时，由于导向罩2侧罩21的上段的前导片2131和后导片2133的包角为10°的右段由左至右逐渐向上展开，半径逐渐增大，压翼机构33向远离主轴I方向移动，压翼杆331迅速上移压住翼片31。在过主轴I轴线的铅垂面的左边，此过程尽管翼框32向上运动，由于受到导向罩2的限制，前导轮336和后导轮337紧贴导向罩2的侧罩21内壁滚动，压翼杆331靠近主轴I，翼片31摆脱压翼杆331的约束在空气阻力的作用下绕翼轴323顺时针转动甩出，在翼轴323的牵引下，除翼框32从11点钟位置转到12点钟位置外，翼片31与翼框32形成一个较大的夹角，不会将大量的空气往上拨动，故在此半个周期内对升力的负面影响很小。如此连续重复上述过程，该装置能产生较大的升力，效率较高，且连续稳定可靠。下面举例简单说明该翼框做单向转动的扑翼升力生成装置使用在扑翼机上的三种情形例I、使用两个相同的本发明装置，从扑翼机正后方往前看，两装置左右对称排列于机身的两侧，两装置的导向罩与机体固连，机身左侧装置的导向罩的开口朝左，机身右侧装置的导向罩的开口朝右，两装置的主轴都与扑翼机前进方向一致，且两主轴处于同一水平面内。机身左侧装置的各扑翼单元在动力的驱动下做逆时针转动，机身右侧装置的各扑翼单元在动力的驱动下做顺时针转动，两装置均产生向上的升力。两装置可以同步联动驱动，也可以独立驱动，机动性能良好。同时将两装置中的一个翼片固定在靠机身左右外侧接近水平位置时，扑翼机可进行滑翔飞行，安全性能良好。例2、使用两对装置，每对装置包括两个相同的本发明装置，从扑翼机正后方往前看，一对装置对称排列于机身的前部的左右两侧，另一对装置对称排列于机身的后部的左右两侧，所有装置的导向罩与机体固连，机身左侧的两个装置的导向罩的开口朝左，机身右侧的两个装置的导向罩的开口朝右，四个装置的主轴都与扑翼机前后方向一致，且四个主轴处于同一水平面内。机身左边的两个装置的各扑翼单元在动力的驱动下做逆时针转动，机身右侧的两个装置的各扑翼单元在动力的驱动下做顺时针转动，四个装置均产生向上的升力。每对装置可以同步联动驱动，四个装置也可以完全独立驱动，机动性能良好。四个装置各提供一个翼片，同时将这四个翼片两两左右固定在机身外侧接近水平位置时，扑翼机可进行滑翔飞行，安全性能良好。例3、使用四个相同的本发明装置，矩阵排列于扑翼机的四周，组成一个飞行平台，四个装置的导向罩两两背对背对称地固定在机身周围，四个装置的主轴处于同一水平面内，四根主轴延长后围成一个正方形，四个装置的导向罩的开口都朝外。在机身的外侧，四个装置的扑翼单元都向下扑动，四个装置都产生向上的升力。四个装置独立驱动，机动性能良好。合理利用本发明装置的原理和结构，将两个结构相同的本发明装置背对背对称固连在船舶等水上交通工具的下部左右两侧，使两主轴处于同一垂直于船舶前后方向的铅垂面内，左边装置的导向罩的开口向左，右边装置的导向罩的开口向右，用来做推进器。左右两侧的装置转向相反(从上往下看左侧的逆时针转动右侧的顺时针转动)转速相同时，船舶直线前行；一侧转速降低时，船舶向此侧转向。·
权利要求
1.一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置，其特征在于它包括主轴(I)、前轴承(4)、后轴承(5)、导向罩⑵和两套、三套或四套结构完全相同的扑翼单元(3);每套扑翼单元(3)均由翼片(31)、翼框(32)和压翼机构(33)组成；其中，翼片(31)的头端有一个垂直翼展方向的穿透孔，翼片(31)的尾端装有减摩滚筒(312)和滚筒轴(311);翼框(32)由前转臂(321)、翼轴(323)、后转臂(322)和挡翼杆(324)围成；前转臂(321)和后转臂(322)均为空心管；翼轴(323)穿过翼片(31)的穿透孔，翼轴(323)的两端与前转臂(321)和后转臂(322)固连，翼框(32)与主轴(I)垂直连接；在翼片(31)水平布置于主轴(I)的右边时观察，翼片(31)头端朝右，翼片(31)头端中部延伸至右上方安装着换向轮(313);压翼机构(33)由压翼杆(331)、前导杆(332)、前弹簧(333)、后导杆(334)和后弹簧(335)组成；前导杆(332)的一端插入前转臂(321)内并连接着前弹簧(333)，后导杆(334)的一端插入后转臂(322)内并连接着后弹簧(335);前导杆(332)的另一端安装着前导轮(336)，后导杆(334)的另一端安装着后导轮(337);在翼框(32)水平布置于主轴(I)的右边时观察，前转臂(321)和后转臂(322)靠近主轴(I)的一端的正上方都开有一个长腰形孔；压翼杆(331)的前柄和后柄分别穿过前转臂(321)和后转臂(322)的长腰孔与前导杆(332)和后导杆(334)固连；前转臂(321)和后转臂(322)靠近主轴(I)的一端的下面固定安装着与翼轴(323)平行的挡翼杆(324);导向罩⑵由包角为180°的侧罩(21)、前支架(22)和后支架(23)构成；前支架(22)和后支架(23)对称固定于侧罩(21)的前后两端；主轴(I)两端的前轴承(4)和后轴承(5)分别安装在导向罩(2)的前支架(22)和后支架(23)的孔内；导向罩(2)的侧罩(21)分成包角为60°的下段、包角为90°的宽导罩(212)和包角为30°的上段；侧罩(21)的下段包括前导轨(2111)、挡板(2112)和后导轨(2113);前导轨(2111)和后导轨(2113)包角为45°的左段均为圆弧状，前导轨(2111)和后导轨(2113)包角为15°的右段由左至右逐渐向下展开；侧罩(21)下段的挡板(2112)是一块平板，它与宽导罩(212)相切；宽导罩(212)是一整块圆弧状罩；侧罩(21)的上段包括前导片(2131)、换向导片(2132)和后导片(2133);前导片(2131)和后导片(2133)均是一条弧状导向片，它们的包角为20°的左段均为圆弧状，它们的包角为10°的右段由左至右逐渐向上展开；换向导片(2132)分成包角均为15°的左段和右段，左段从左至右内壁半径逐渐变短，右段为一个圆弧状导向片。
2.根据权利要求I所述的一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置，其特征在于它采用两套扑翼单元(3)时，它们的翼框(32)互成180°对称固连在主轴(I)的两侧；采用三套扑翼单元(3)时，它们的翼框(32)互成120°均匀固连在主轴(I)的周围；采用四套扑翼单元(3)时，它们的翼框(32)均匀固连在主轴⑴的四周，相邻翼框(32)的夹角均为90。。
3.根据权利要求I或2或3所述的一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置，其特征在于在同一扑翼机上使用两个或两对该装置，它们成对地对称排列于机身的左右两侧，它们的主轴⑴处于同一水平面内且与扑翼机前后方向一致，它们的导向罩⑵开口都朝外。
4.根据权利要求I或2或3所述的一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置，其特征在于四个相同的该装置安装在同一扑翼机上组成一个飞行平台，四个装置矩阵排列于机身的四周，它们的主轴(I)延长后在同一水平面内围成一个正方形，它们的导向罩(2)开口都朝外。
全文摘要
一种翼框做单向转动的扑翼升力生成装置，涉及扑翼机及其模型技术领域，包括主轴、前轴承、后轴承、导向罩和两套、三套或四套结构相同的扑翼单元。每套扑翼单元均由翼片、翼框和压翼机构组成。在动力的驱动下，主轴带动扑翼单元连续做顺时针单向转动，在过主轴轴线的铅垂面的右边，压翼杆压住翼片随翼框一起转动向下拨动空气，产生向上的升力；在过主轴轴线的铅垂面的左边，翼片摆脱压翼杆的约束，在翼轴的牵引下翼片不会将大量的空气往上拨动。该装置能产生较大的升力，效率较高，且连续稳定可靠。可广泛应用于运输、军事、农林业及体育娱乐等领域。其原理和结构也可用作水上交通工具的推进器。
文档编号B64C33/02GK102887225SQ20121040414
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者王志成 申请人:王志成