柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机制造技术

本发明专利技术提出一种柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，属于水下航行器技术领域，其尾鳍具有柔性，尾鳍驱动控制机构的体积小、重量轻，可完全安装于尾部，不占用除尾部以外的其它空间，且柔性尾鳍的摆动幅度和频率能够准确控制。该柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机包括滑翔机主体，滑翔机主体的尾部安装有柔性尾鳍驱动装置，柔性尾鳍驱动装置包括呈尾鳍形状的柔性蒙皮，柔性蒙皮通过尾鳍连接件安装于滑翔机主体的尾端，柔性蒙皮内设有用于带动柔性蒙皮摆动的张拉组件，滑翔机主体的尾部内设有用于驱动张拉组件的驱动组件。

【技术实现步骤摘要】
柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机
本专利技术属于水下航行器
，尤其涉及一种柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机。
技术介绍
水下滑翔机依靠调节浮力实现升沉，配合水平翼的升力将垂直运动转换为水平运动，采用内置的姿态调整机构改变姿态以实现滑翔运动，可对复杂海洋环境进行长时序、大范围的观测与探测，在全球海洋观测与探测系统中发挥着重要作用，具有长航程、长航时、隐蔽性好等优点。由于水下滑翔机自身的航行速度低，自身机动性和抗海流能力差，因而，研发了多种混合驱动水下滑翔机，尾鳍混合驱动水下滑翔机就是其中的一种。目前，尾鳍混合驱动水下滑翔机多数采用刚性尾鳍，例如专利CN106005323A公开的仿生水下滑翔机，也有少数在尾鳍后加装了柔性鳍片，例如专利CN104386228A公开的鱼尾式扑翼混合动力水下滑翔机，但即使加装了柔性鳍片，其尾鳍柔性仍然较差，不利于水下滑翔机长时间、大范围作业。在仿生机器鱼领域，虽然提出了许多柔性尾鳍结构，但其整体存在驱动结构体积较大、驱动复杂的问题，若在水下滑翔机上采用类似的驱动结构，不可避免的会占用水下滑翔机除尾部以外的其它空间，在体积小、重量轻的水下滑翔机上并不适用。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有尾鳍混合驱动水下滑翔机存在的不足，提出一种柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，其尾鳍具有柔性，尾鳍驱动控制机构的体积小、重量轻，可完全安装于尾部，不占用除尾部以外的其它空间，且柔性尾鳍的摆动幅度和频率能够准确控制。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，包括滑翔机主体，以滑翔机主体的首部为前、尾部为后、顶部为上、底部为下；所述滑翔机主体的尾部安装有柔性尾鳍驱动装置，所述柔性尾鳍驱动装置包括呈尾鳍形状的柔性蒙皮，所述柔性蒙皮通过尾鳍连接件安装于所述滑翔机主体的尾端，所述柔性蒙皮内设有用于带动所述柔性蒙皮摆动的张拉组件，所述滑翔机主体的尾部内设有用于驱动所述张拉组件的驱动组件；所述张拉组件包括多组成对设置的立杆，每根所述立杆均沿上下方向设置，同组的两根所述立杆分别贴于所述柔性蒙皮的左侧面和右侧面，多组所述立杆沿前后方向分布于所述柔性蒙皮内；相邻两组所述立杆中，位于不同侧面且不同组的两根所述立杆之间均铰接有横撑杆；位于最前方的一组所述立杆固定连接于所述尾鳍连接件，该组所述立杆为固定立杆，其余组所述立杆均为活动立杆；同组的两根所述活动立杆之间均连接有处于张紧状态的被动弹簧、以及用于连接所述驱动组件的传动件，每组所述活动立杆对应的所述传动件均包括处于张紧状态的第一主动弹簧和第二主动弹簧，以及一根刚性绳；所述第一主动弹簧连接于位于左侧面的所述活动立杆，所述第二主动弹簧连接于位于右侧面的所述活动立杆；所述刚性绳的中部位于所述滑翔机主体的尾部内；每组所述活动立杆对应的所述刚性绳的左端沿自前向后方向依次穿过所述尾鳍连接件、位于该组所述活动立杆前方且位于左侧面的全部所述立杆，并与所述第一主动弹簧相连；每组所述活动立杆对应的所述刚性绳的右端沿自前向后方向依次穿过所述尾鳍连接件、位于该组所述活动立杆前方且位于右侧面的全部所述立杆，并与所述第二主动弹簧相连；所述驱动组件包括防水电机和安装于所述防水电机输出轴的导线器，所述导线器包括与所述防水电机输出轴共轴线设置的多个绕线轮，所述绕线轮的数量与所述刚性绳的数量一致，每根所述刚性绳的中部绕过一个所述绕线轮，自前向后排列的所述活动立杆连接的刚性绳所对应的绕线轮的半径逐渐增大。作为优选，所述柔性蒙皮为橡胶或硅胶材质，所述柔性蒙皮与活动立杆经硫化处理粘合连接，所述柔性蒙皮与尾鳍连接件经硫化处理粘合连接。作为优选，所述柔性尾鳍驱动装置还包括用于支撑所述柔性蒙皮的支撑组件，所述支撑组件设置于所述柔性蒙皮内，所述支撑组件包括第一支撑杆和第二支撑杆；所述第一支撑杆的一端连接于所述活动立杆的上端并向上延伸，另一端连接于所述柔性蒙皮的内侧；所述第二支撑杆的一端连接于所述活动立杆的下端并向下延伸，另一端连接于所述柔性蒙皮的内侧。作为优选，所述第一支撑杆和第二支撑杆均连接于最后方一组所述活动立杆。作为优选，所述第一支撑杆和第二支撑杆均为多根，多根所述第一支撑杆分别连接于不同的所述活动立杆，多根所述第二支撑杆分别连接于不同的所述活动立杆。作为优选，所述尾鳍连接件为环形连接件，所述环形连接件的中心线沿前后方向设置，所述刚性绳从所述环形连接件的通孔穿过。作为优选，所述滑翔机主体包括呈筒状的耐压壳体，所述耐压壳体的中心线沿前后方向设置，所述耐压壳体的前后两端分别密封连接有前端盖和后端盖，所述耐压壳体的左右两侧分别连接有机翼，所述前端盖的前侧连接有前导流罩以形成所述滑翔机主体的首部，所述后端盖的后侧连接有后导流罩以形成所述滑翔机主体的尾部，所述尾鳍连接件连接于所述后导流罩的后端，所述驱动组件安装于所述后导流罩内。作为优选，所述后导流罩内设有防水电机固定架，所述防水电机固定架固定连接于所述后端盖，所述防水电机固定安装于所述防水电机固定架。作为优选，所述滑翔机主体内设有浮力驱动装置，所述浮力驱动装置包括内部盛装有油的内油箱、体积可膨胀的外油囊、用于将所述内油箱内的油泵入所述外油囊的油泵和连接于所述油泵的驱动电机，所述内油箱、油泵和驱动电机均设置于所述耐压壳体内，所述外油囊设置于所述后导流罩内，所述油泵的入口端和出口端分别通过输油油路连接于所述内油箱和外油囊，所述内油箱和外油囊之间还连通有回油油路，所述回油油路设有单向电磁阀。作为优选，所述滑翔机主体内设有姿态控制装置、主控装置、任务载荷、抛载装置和天线，所述姿态控制装置和主控装置设置于所述耐压壳体内，所述任务载荷设置于所述前导流罩内并从所述前导流罩的顶部露出，所述抛载装置设置于所述前导流罩内并从所述前导流罩的底部露出，所述天线连接于所述后端盖并从所述后导流罩的顶部伸出。与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果在于：1、本专利技术提供的柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，其柔性尾鳍驱动装置中，尾鳍为柔性蒙皮，相比于刚性尾鳍，具有更好的柔性，有利于提高水下滑翔机的机动性；2、本专利技术提供的柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，其尾鳍的摆动通过张拉组件和驱动组件控制，控制时通过一个防水电机与导线器配合即可实现对张拉组件的驱动，其驱动组件体积小、重量轻，可完全安装于尾部，不占用除尾部以外的其它空间；3、本专利技术提供的柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，通过设置的张拉组件，使其尾鳍具有较高的结构强度和质量比，通过改变张拉组件中第一主动弹簧、第二主动弹簧和被动弹簧的刚度，可改变尾鳍的刚度，以满足不同的推动需求，适用范围广、灵活性强；4、本专利技术提供的柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，通过控制防水电机的转速、转动量等变量，可精确控制尾鳍的摆动频率与幅度，使得其尾鳍具备高精度模拟鱼类运动规律的能力，实现了高效率地仿尾鳍推进；5、本专利技术提供的柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，具有高机动、长航时、低噪声、大深度作业等优点。附图说明图1为本专利技术实施例提供的柔性尾鳍混合驱动水下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，包括滑翔机主体，以滑翔机主体的首部为前、尾部为后、顶部为上、底部为下，其特征在于：所述滑翔机主体的尾部安装有柔性尾鳍驱动装置，所述柔性尾鳍驱动装置包括呈尾鳍形状的柔性蒙皮，所述柔性蒙皮通过尾鳍连接件安装于所述滑翔机主体的尾端，所述柔性蒙皮内设有用于带动所述柔性蒙皮摆动的张拉组件，所述滑翔机主体的尾部内设有用于驱动所述张拉组件的驱动组件；/n所述张拉组件包括多组成对设置的立杆，每根所述立杆均沿上下方向设置，同组的两根所述立杆分别贴于所述柔性蒙皮的左侧面和右侧面，多组所述立杆沿前后方向分布于所述柔性蒙皮内；相邻两组所述立杆中，位于不同侧面且不同组的两根所述立杆之间均铰接有横撑杆；位于最前方的一组所述立杆固定连接于所述尾鳍连接件，该组所述立杆为固定立杆，其余组所述立杆均为活动立杆；同组的两根所述活动立杆之间均连接有处于张紧状态的被动弹簧、以及用于连接所述驱动组件的传动件，每组所述活动立杆对应的所述传动件均包括处于张紧状态的第一主动弹簧和第二主动弹簧，以及一根刚性绳；所述第一主动弹簧连接于位于左侧面的所述活动立杆，所述第二主动弹簧连接于位于右侧面的所述活动立杆；所述刚性绳的中部位于所述滑翔机主体的尾部内；每组所述活动立杆对应的所述刚性绳的左端沿自前向后方向依次穿过所述尾鳍连接件、位于该组所述活动立杆前方且位于左侧面的全部所述立杆，并与所述第一主动弹簧相连；每组所述活动立杆对应的所述刚性绳的右端沿自前向后方向依次穿过所述尾鳍连接件、位于该组所述活动立杆前方且位于右侧面的全部所述立杆，并与所述第二主动弹簧相连；/n所述驱动组件包括防水电机和安装于所述防水电机输出轴的导线器，所述导线器包括与所述防水电机输出轴共轴线设置的多个绕线轮，所述绕线轮的数量与所述刚性绳的数量一致，每根所述刚性绳的中部绕过一个所述绕线轮，自前向后排列的所述活动立杆连接的刚性绳所对应的绕线轮的半径逐渐增大。/n...

【技术特征摘要】
1.柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，包括滑翔机主体，以滑翔机主体的首部为前、尾部为后、顶部为上、底部为下，其特征在于：所述滑翔机主体的尾部安装有柔性尾鳍驱动装置，所述柔性尾鳍驱动装置包括呈尾鳍形状的柔性蒙皮，所述柔性蒙皮通过尾鳍连接件安装于所述滑翔机主体的尾端，所述柔性蒙皮内设有用于带动所述柔性蒙皮摆动的张拉组件，所述滑翔机主体的尾部内设有用于驱动所述张拉组件的驱动组件；
所述张拉组件包括多组成对设置的立杆，每根所述立杆均沿上下方向设置，同组的两根所述立杆分别贴于所述柔性蒙皮的左侧面和右侧面，多组所述立杆沿前后方向分布于所述柔性蒙皮内；相邻两组所述立杆中，位于不同侧面且不同组的两根所述立杆之间均铰接有横撑杆；位于最前方的一组所述立杆固定连接于所述尾鳍连接件，该组所述立杆为固定立杆，其余组所述立杆均为活动立杆；同组的两根所述活动立杆之间均连接有处于张紧状态的被动弹簧、以及用于连接所述驱动组件的传动件，每组所述活动立杆对应的所述传动件均包括处于张紧状态的第一主动弹簧和第二主动弹簧，以及一根刚性绳；所述第一主动弹簧连接于位于左侧面的所述活动立杆，所述第二主动弹簧连接于位于右侧面的所述活动立杆；所述刚性绳的中部位于所述滑翔机主体的尾部内；每组所述活动立杆对应的所述刚性绳的左端沿自前向后方向依次穿过所述尾鳍连接件、位于该组所述活动立杆前方且位于左侧面的全部所述立杆，并与所述第一主动弹簧相连；每组所述活动立杆对应的所述刚性绳的右端沿自前向后方向依次穿过所述尾鳍连接件、位于该组所述活动立杆前方且位于右侧面的全部所述立杆，并与所述第二主动弹簧相连；
所述驱动组件包括防水电机和安装于所述防水电机输出轴的导线器，所述导线器包括与所述防水电机输出轴共轴线设置的多个绕线轮，所述绕线轮的数量与所述刚性绳的数量一致，每根所述刚性绳的中部绕过一个所述绕线轮，自前向后排列的所述活动立杆连接的刚性绳所对应的绕线轮的半径逐渐增大。


2.根据权利要求1所述的柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，其特征在于：所述柔性蒙皮为橡胶或硅胶材质，所述柔性蒙皮与活动立杆经硫化处理粘合连接，所述柔性蒙皮与尾鳍连接件经硫化处理粘合连接。


3.根据权利要求1所述的柔性尾鳍混合驱动水下滑翔机，其特征在于：所述柔性尾鳍驱动装置还包括用于支撑所述柔性蒙皮的支撑组件，所述支撑组件设置于所述柔性蒙皮内，所述支撑组件包括第一支撑杆和第二支撑杆；所述第一支撑杆的一端连接于所述活动立杆的上端并向上延伸，另一端连接于所述柔性蒙皮的内侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树新，王延辉，王言哲，杨绍琼，牛文栋，马伟，
申请(专利权)人：青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心，天津大学青岛海洋技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37