水下航行器划桨式推进和滑翔机构的制作方法

本发明涉及一种水下航行器推进装置，特别是涉及一种水下航行器划桨式推进和滑翔机构。

背景技术：

海洋占全球面积的70％以上，蕴藏着丰富的海洋资源。水下航行器作为一种重要的水下探测装备，广泛应用于对海洋系统的探索。

现有技术中无人水下航行器大多采用的推进器是螺旋桨推进器和扑翼推进器。螺旋桨推进器在理论研究和实际应用都比较成熟，但其自身亦存在不足，如噪声大、对环境扰动大和隐蔽性较差。扑翼推进器是基于仿生学原理设计制造的一种水下推进器。其具有机动性好，转弯半径小，隐蔽性好等优点。但对于双自由度扑翼推进器和三自由度扑翼推进器不仅结构复杂，而且需配置复杂的控制系统，不易实现工程应用。虽然单自由度推进器结构简单易实现，但其推力有限。

现有的水下航行器亦有不依靠推进器而通过调节净浮力来改变其运动姿态的，并依靠滑翔翼来保证其稳定滑翔，如中国科学院沈阳自动化研究所研制的“海翼”水下滑翔机，其具有航程远，隐蔽性好的优点，但由于其没有推进装置使得其机动性差，转弯半径大。一部分水下滑翔机具有螺旋桨推进装置，但其隐蔽性稍差而且螺旋桨推进装置影响其外形布局，使其流体阻力增加，如中国发明专利cn107336817a公布了一种混合驱动水下滑翔机，它具有尾部主推螺旋桨推进装置和翼载螺旋桨推进装置，其机动性相较于无推进装置水下滑翔机有所提高，但螺旋桨推进装置影响了水下滑翔机的外形布局，使其流体阻力增加，影响其滑翔性能。

技术实现要素：

为了克服现有水下航行器推进装置实用性差的不足，本发明提供一种水下航行器划桨式推进和滑翔机构。该机构包括固定滑翔翼、上折叠滑翔翼、下折叠滑翔翼、活塞杆、第一连杆、第二连杆、电机、第三连杆和曲柄盘，所述上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼通过合叶铰链连接。合叶与固定滑翔翼上的配合轴配合。所述固定滑翔翼中活塞杆前端设置有第一连杆和第二连杆，通过销轴分别与上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼连接。所述第三连杆前端通过销轴连接于固定滑翔翼根后缘，第三连杆后端通过销轴连于曲柄盘。曲柄盘在电机驱动下实现上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼张开与闭合，以及固定滑翔翼的前后摆动。活塞杆与曲柄盘配合，实现滑翔机划桨运动和滑翔运动。本发明对环境扰动小，隐蔽性强，控制简单，推力较扑翼推进大且兼顾推进与滑翔运动可不破坏滑翔机的外形布局，不影响其滑翔性能，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水下航行器划桨式推进和滑翔机构，其特点是包括固定滑翔翼1、上折叠滑翔翼2、下折叠滑翔翼3、第一合叶4、第二合叶5、活塞6、活塞杆7、第一连杆8、第二连杆9、带销套筒10、可转动直角销11、液压油缸12、输油软管13、液压泵14、电机15、齿轮组16、曲柄盘17、第三连杆18、螺钉19、限位条20、限位槽21和配合轴22。所述上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3通过第一合叶4和第二合叶5并用螺钉19固定连接。所述第一合叶4的轴中空与固定滑翔翼1上的配合轴22配合。所述固定滑翔翼1内部设置有液压油缸12，液压油缸12内部设置有活塞6和活塞杆7，活塞6固连于活塞杆7上，活塞杆7前端通过带销套筒10分别连接有第一连杆8和第二连杆9，第一连杆8和第二连杆9前端通过可转动直角销11分别与上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3的销轴连接。所述液压油缸12后端通过输油软管13与液压泵14相连。所述第三连杆18前端通过销轴连接于固定滑翔翼1翼根后缘，第三连杆18后端通过销轴连于曲柄盘17。曲柄盘17下连接有齿轮组16，齿轮组16由电机15驱动。

液压泵14工作时，液压油通过输油软管13被送入和吸出液压油缸12，带动活塞6和活塞杆7前后运动，活塞杆7带动第一连杆8和第二连杆9，实现上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3张开与合拢。并通过限位条20与限位槽21的配合使得上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3准确复位。上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3之间的张开角度范围为0°～120°。电机15驱动齿轮组16，齿轮组16带动曲柄盘17作旋转运动，通过第三连杆18带动固定滑翔翼1绕固定滑翔翼1翼根前缘转动，实现摆动运动，摆动的角度范围为0°～60°。

所述固定滑翔翼1翼根前缘与航行器机体23销轴连接，当固定滑翔翼1摆动角度为0°，活塞杆7前移带动第一连杆8和第二连杆9从而撑开上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3，同时曲柄盘17带动第三连杆18使固定滑翔翼1带动上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3绕固定滑翔翼1翼根前缘向航行器机体23尾部摆动。当固定滑翔翼1达到最大摆动角度60°，曲柄盘17带动第三连杆18使固定滑翔翼1绕固定滑翔翼1翼根前缘向航行器机体23头部摆动，同时活塞杆7后移带动第一连杆8和第二连杆9使上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3合拢，到达初始摆角0°，完成一个周期的划桨运动。

当固定滑翔翼1处于固定角度0°，活塞杆7后移带动第一连杆8和第二连杆9使上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3合拢，并通过限位条20与限位槽21的配合使得上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3准确复位，用于滑翔运动。

本发明的有益效果是：该机构包括固定滑翔翼、上折叠滑翔翼、下折叠滑翔翼、活塞杆、第一连杆、第二连杆、电机、第三连杆和曲柄盘，所述上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼通过合叶铰链连接。合叶与固定滑翔翼上的配合轴配合。所述固定滑翔翼中活塞杆前端设置有第一连杆和第二连杆，通过销轴分别与上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼连接。所述第三连杆前端通过销轴连接于固定滑翔翼根后缘，第三连杆后端通过销轴连于曲柄盘。曲柄盘在电机驱动下实现上折叠滑翔翼和下折叠滑翔翼张开与闭合，以及固定滑翔翼的前后摆动。活塞杆与曲柄盘配合，实现滑翔机划桨运动和滑翔运动。本发明对环境扰动小，隐蔽性强，控制简单，推力较扑翼推进大且兼顾推进与滑翔运动可不破坏滑翔机的外形布局，不影响其滑翔性能，实用性好。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明水下航行器划桨式推进和滑翔机构(折叠滑翔翼张开时)的结构示意图。

图2是本发明水下航行器划桨式推进和滑翔机构(折叠滑翔翼闭合时)的结构示意图。

图3是图1中固定滑翔翼的结构示意图。

图4是图1中上折叠滑翔翼的结构示意图。

图5是图1中下折叠滑翔翼的结构示意图。

图6是本发明水下航行器划桨式推进和滑翔机构应用示意图。

图7是本发明水下航行器划桨式推进和滑翔机构划桨推进简图。

图中，1-固定滑翔翼，2-上折叠滑翔翼，3-下折叠滑翔翼，4-第一合叶，5-第二合叶，6-活塞，7-活塞杆，8-第一连杆，9-第二连杆，10-带销套筒，11-可转动直角销，12-液压油缸，13-输油软管，14-液压泵，15-电机，16-齿轮组，17-曲柄盘，18-第三连杆，19-螺钉，20-限位条，21-限位槽，22-配合轴，23-航行器机体。

具体实施方式

以下实施例参照图1～7。

本发明水下航行器划桨式推进和滑翔机构包括固定滑翔翼1、上折叠滑翔翼2、下折叠滑翔翼3、第一合叶4、第二合叶5、活塞6、活塞杆7、第一连杆8、第二连杆9、带销套筒10、可转动直角销11、液压油缸12、输油软管13、液压泵14、电机15、齿轮组16、曲柄盘17、第三连杆18、螺钉19、限位条20、限位槽21和配合轴22。所述固定滑翔翼1翼根前缘与航行器机体23销轴连接，所述上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3通过第一合叶4和第二合叶5并用螺钉19固定连接。所述第一合叶4的轴中空与固定滑翔翼1上的配合轴22配合。所述固定滑翔翼1内部设置有液压油缸12，液压油缸12内部设置有活塞6和活塞杆7，活塞6连于活塞杆7，活塞杆7前端通过带销套筒10分别连接有第一连杆8和第二连杆9，第一连杆8和第二连杆9前端通过可转动直角销11分别与上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3销轴连接。所述液压油缸12后端通过输油软管13与液压泵14相连。所述第三连杆18前端通过销轴连接于固定滑翔翼1翼根后缘，第三连杆18后端通过销轴连于曲柄盘17。曲柄盘17下连接有齿轮组16，齿轮组16由电机15驱动。

液压泵14工作时，液压油通过输油软管13被送入和吸出液压油缸12，带动活塞6和活塞杆7前后运动，活塞杆7带动第一连杆8和第二连杆9，从而实现上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3张开和合拢。并通过限位条20与限位槽21的配合使得上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3准确复位(以保证整个机构的流线外形)。上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3之间的张开角度范围为0°～120°。电机15驱动齿轮组16，齿轮组16带动曲柄盘17作旋转运动，通过第三连杆18带动固定滑翔翼1绕固定滑翔翼1翼根前缘转动，实现摆动运动，摆动的角度范围为0°～60°。

当固定滑翔翼1摆动角度为0°，活塞杆7前移带动第一连杆8和第二连杆9从而撑开上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3，同时曲柄盘17带动第三连杆18使固定滑翔翼1带动上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3绕固定滑翔翼1翼根前缘向航行器机体23尾部摆动。当固定滑翔翼1达到最大摆动角度60°，曲柄盘17带动第三连杆18使固定滑翔翼1绕固定滑翔翼1翼根前缘向航行器机体23头部摆动，同时活塞杆7后移带动第一连杆8和第二连杆9使上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3合拢，到达初始摆角0°，从而完成一个周期的划桨运动。

当固定滑翔翼1处于固定角度0°，活塞杆7后移带动第一连杆8和第二连杆9使上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3合拢，并通过限位条20与限位槽21的配合使得上折叠滑翔翼2和下折叠滑翔翼3准确复位(以保证整个机构的流线外形)，用于滑翔运动。