一種仿生機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的海上航行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本實(shí)用新型涉及一種海上航行器，特別是涉及一種利用仿生機(jī)構(gòu)作為推進(jìn)裝置的海上航行器。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋約占地球表面積的71 %，蘊(yùn)含著大量的礦物和生物資源，對(duì)海洋資源的勘測(cè)和開(kāi)發(fā)是關(guān)系著人類長(zhǎng)久發(fā)展的重大命題。上世紀(jì)60年代以來(lái)，各種航行器的應(yīng)用為海洋開(kāi)發(fā)提供了初步技術(shù)保障。傳統(tǒng)的航行器主要采用螺旋槳推進(jìn)，這種推進(jìn)方式存在著不足之處：推進(jìn)效率低，空泡現(xiàn)象嚴(yán)重；轉(zhuǎn)彎半徑大，機(jī)動(dòng)性能差。近幾年來(lái)，科學(xué)家和工程師們對(duì)烏賊和魚類的游動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了大量研究，研制了新型仿生推進(jìn)器，其推進(jìn)性能得到了很大改善，但由于新型仿生推進(jìn)器機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要多種新型高性能的材料，與理想推進(jìn)效果仍有較大差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，克服螺旋槳推進(jìn)器效率低、空泡現(xiàn)象嚴(yán)重、機(jī)動(dòng)性能差的缺陷，同時(shí)避免時(shí)下仿生推進(jìn)器機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料性能要求高的問(wèn)題。本實(shí)用新型提供一種仿鴨子游動(dòng)機(jī)理的海上航行器。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種仿生機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的海上航行器，包括水面裝置，驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行裝置；
[0005]所述水面裝置包括浮體、隔板、太陽(yáng)能電池板、控制通訊器、蓄電池、方向舵、蓄電池倉(cāng)、驅(qū)動(dòng)倉(cāng)和控制通訊器倉(cāng)。浮體采用類似船型結(jié)構(gòu)，減小航行時(shí)的阻力；浮體兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有六個(gè)蓄電池倉(cāng)，用于安裝六塊大容量蓄電池；浮體中間設(shè)有驅(qū)動(dòng)倉(cāng)，用于安裝驅(qū)動(dòng)裝置；浮體后部設(shè)有控制通訊器倉(cāng)，用于安裝控制通訊器，控制通訊器與地面基站進(jìn)行信息數(shù)據(jù)交換，控制航行器的行進(jìn)，同時(shí)反饋?lái)憫?yīng)數(shù)據(jù)；浮體上部安裝隔板，隔板將蓄電池密封在蓄電池倉(cāng)中；太陽(yáng)能電池板均勻排布于隔板之上，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，為航行器上電機(jī)和電子設(shè)備供電；方向舵固定于水面浮體尾部，用于控制航行器的方向。
[0006]所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、帶輪I、帶輪II、步進(jìn)帶、曲軸、連桿徑I、連桿徑II、連桿
I、連桿II、曲柄I、曲柄II、安裝座、半軸I、半軸II和電機(jī)座。電機(jī)安裝于驅(qū)動(dòng)倉(cāng)前部的電機(jī)座，為整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力；帶輪I安裝于電機(jī)主軸上，帶輪II安裝于曲軸上，帶輪I和帶輪II用步進(jìn)帶連接；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶輪I通過(guò)步進(jìn)帶驅(qū)動(dòng)帶輪II轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶輪II帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)；曲軸兩端安裝于驅(qū)動(dòng)倉(cāng)兩側(cè)內(nèi)壁，曲軸有連桿徑I和連桿徑II，并且連桿徑I和連桿徑II相差180度相位；連桿I 一端和曲軸上連桿徑I鉸連接，另一端和曲柄I鉸連接，曲柄I和半軸I固連，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲軸通過(guò)連桿I帶動(dòng)曲柄I往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)曲柄I帶動(dòng)半軸I往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄I、連桿I將曲軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為半軸I的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)；連桿II 一端和曲軸上連桿徑II鉸連接，另一端和曲柄II鉸連接，曲柄II和半軸II固連，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲軸通過(guò)連桿II帶動(dòng)曲柄II往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)曲柄II帶動(dòng)半軸II往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄II、連桿II將曲軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為半軸II的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]所述執(zhí)行裝置包括大擺臂、小擺臂、限位塊、支座、支架、鴨蹼。大擺臂一端與半軸固連，另一端和小擺臂鉸連接，當(dāng)半軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)大擺臂往復(fù)擺動(dòng)；在大擺臂下端設(shè)有限位塊，限制小擺臂在一定角度內(nèi)擺動(dòng)；支座固定于小擺臂的一端，其上設(shè)有安裝槽，用于安裝支架，同時(shí)限制支架的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍；支架與支架之間設(shè)有用柔性材料制成的鴨蹼，當(dāng)大擺臂在半軸的帶動(dòng)下向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，鴨蹼在水的阻力作用下張開(kāi)，增大與水的接觸面積，產(chǎn)生較大推進(jìn)力，當(dāng)大擺臂在半軸的帶動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，鴨蹼在水的作用下閉合，減小水的阻力。
[0008]—種仿生機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的海上航行器利用清潔可再生的太陽(yáng)能為航行器提供能量，太陽(yáng)能經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存在蓄電池中供給電機(jī)使用，同時(shí)采用曲軸分別驅(qū)動(dòng)左右兩個(gè)鴨蹼，交替劃水，巧妙模仿了鴨子的劃水動(dòng)作，提高了能量利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010]圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)裝置示意圖。
[0012]圖3是本實(shí)用新型的執(zhí)行裝置示意圖。
[0013]圖4是本實(shí)用新型的曲軸細(xì)節(jié)示意圖。
[0014]圖中1.太陽(yáng)能電池板，2.隔板，3.蓄電池，4.驅(qū)動(dòng)倉(cāng)，5.蓄電池倉(cāng)，6.浮體，7.方向舵，8.控制通訊器倉(cāng)，9.控制通訊器，10.電機(jī)，11.帶輪I，12.步進(jìn)帶，13.帶輪II，
14.曲軸，15.連桿II，16.半軸I，17.安裝座，18.半軸II，19.曲柄II，20.曲柄I，21.連桿I，22.電機(jī)座，23.大擺臂，24.限位塊，25.小擺臂，26.支座，27.鴨蹼，28.支架，29.連桿徑I，30.連桿徑II。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參閱圖1-圖4,本實(shí)施例一種仿生機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的海上航行器，包括水面裝置，驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行裝置；
[0016]所述水面裝置包括浮體￠)、隔板（2)、太陽(yáng)能電池板（1)、控制通訊器（9)、蓄電池
(3)、方向舵（7)、蓄電池倉(cāng)（5)、驅(qū)動(dòng)倉(cāng)（4)和控制通訊器倉(cāng)（8)。浮體（6)采用類似船型結(jié)構(gòu)，減小航行時(shí)的阻力；浮體（6)兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有六個(gè)蓄電池倉(cāng)（5)，用于安裝六塊大容量蓄電池（3);浮體（6)中間設(shè)有驅(qū)動(dòng)倉(cāng)（4)，用于安裝驅(qū)動(dòng)裝置；浮體（6)后部設(shè)有控制通訊器倉(cāng)（8)，用于安裝控制通訊器（9)，控制通訊器（9)與地面基站進(jìn)行信息數(shù)據(jù)交換，控制航行器的行進(jìn)，同時(shí)反饋?lái)憫?yīng)數(shù)據(jù)；浮體（6)上部安裝隔板（2)，隔板（2)將蓄電池（3)密封在蓄電池倉(cāng)（5)中；太陽(yáng)能電池板⑴均勻排布于隔板⑵之上，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，為航行器上電機(jī)（10)和電子設(shè)備供電；方向舵（7)固定于浮體（6)尾部，用于控制航行器的方向。
[0017]所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)（10)、帶輪I (11)、帶輪II (13)、步進(jìn)帶（12)、曲軸（14)、連桿徑I (29)、連桿徑II (30)、連桿I (21)、連桿II (15)、曲柄I (20)、曲柄II (19)、安裝座（17)、半軸I (16)、半軸II (18)和電機(jī)座（22)。電機(jī)（10)安裝于驅(qū)動(dòng)倉(cāng)⑷前部的電機(jī)座（22)，為整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力；帶輪I (11)安裝于電機(jī)（10)主軸上，帶輪II (13)安裝于曲軸（14)上，帶輪I (11)和帶輪II (13)用步進(jìn)帶（12)連接；當(dāng)電機(jī)（10)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶輪I (11)通過(guò)步進(jìn)帶（12)驅(qū)動(dòng)帶輪II (13)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶輪II (13)帶動(dòng)曲軸（14)轉(zhuǎn)動(dòng)；曲軸（14)兩端安裝于驅(qū)動(dòng)倉(cāng)（4)兩側(cè)內(nèi)壁，曲軸（14)有連桿徑I (29)和連桿徑II (30)，并且連桿徑I (29)和連桿徑II (30)相差180度相位；連桿I (21) —端和曲軸（14)上連桿徑I (29)鉸連接，另一端和曲柄I (20)鉸連接，曲柄I (20)和半軸I (16)固連，當(dāng)曲軸（14)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲軸（14)通過(guò)連桿I (21)帶動(dòng)曲柄I (20)往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)曲柄I (20)帶動(dòng)半軸I (16)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄I (21)、連桿I (20)將曲軸（14)的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為半軸
I(16)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)；連桿II (15) —端和曲軸（14)上連桿徑II (30)鉸連接，另一端和曲柄II (19)鉸連接，曲柄II (19)和半軸II (18)固連，當(dāng)曲軸（14)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲軸（14)通過(guò)連桿II (15)帶動(dòng)曲柄II (19)往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)曲柄II (19)帶動(dòng)半軸II (18)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄
II (19)、連桿II (15)將曲軸（14)的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為半軸II (18)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]所述執(zhí)行裝置包括大擺臂（23)、小擺臂（25)、限位塊（24)、支座（26)、支架（28)、
鴨蹼（27)。大擺臂（23) —端與半軸（16)固連，另一端和小擺臂（25)鉸連接，當(dāng)半軸（16)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)大擺臂（23)往復(fù)擺動(dòng)；在大擺臂（23)下端設(shè)有限位塊（24)，限制小擺臂
(25)在一定角度內(nèi)擺動(dòng)；支座（26)固定于小擺臂（25)的一端，其上設(shè)有安裝槽，用于安裝支架（28)，同時(shí)限制支架（28)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍；支架（28)與支架（28)之間設(shè)有用柔性材料制成的鴨蹼（27)，當(dāng)大擺臂（23)在半軸（16)的帶動(dòng)下向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，鴨蹼（27)在水的阻力作用下張開(kāi)，增大與水的接觸面積，產(chǎn)生較大推進(jìn)力，當(dāng)大擺臂（23)在半軸（16)的帶動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，鴨蹼（27)在水的作用下閉合，減小水的阻力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種仿生機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的海上航行器，其特征在于:一種仿生機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的海上航行器，包括水面裝置，驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行裝置； 所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、帶輪1、帶輪I1、步進(jìn)帶、曲軸、連桿徑1、連桿徑I1、連桿1、連桿I1、曲柄1、曲柄I1、安裝座、半軸1、半軸II和電機(jī)座；電機(jī)安裝于驅(qū)動(dòng)倉(cāng)前部的電機(jī)座，為整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力；帶輪I安裝于電機(jī)主軸上，帶輪II安裝于曲軸上，帶輪I和帶輪II用步進(jìn)帶連接；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶輪I通過(guò)步進(jìn)帶驅(qū)動(dòng)帶輪II轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶輪II帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)；曲軸兩端安裝于驅(qū)動(dòng)倉(cāng)兩側(cè)內(nèi)壁，曲軸有連桿徑I和連桿徑II，并且連桿徑I和連桿徑II相差180度相位；連桿I 一端和曲軸上連桿徑I鉸連接，另一端和曲柄I鉸連接，曲柄I和半軸I固連，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲軸通過(guò)連桿I帶動(dòng)曲柄I往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)曲柄I帶動(dòng)半軸I往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄1、連桿I將曲軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為半軸I的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)；連桿II一端和曲軸上連桿徑II鉸連接，另一端和曲柄II鉸連接，曲柄II和半軸II固連，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲軸通過(guò)連桿II帶動(dòng)曲柄II往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)曲柄II帶動(dòng)半軸II往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄I1、連桿II將曲軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為半軸II的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述執(zhí)行裝置包括大擺臂、小擺臂、限位塊、支座、支架、鴨蹼；大擺臂一端與半軸固連，另一端和小擺臂鉸連接，當(dāng)半軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)大擺臂往復(fù)擺動(dòng)；在大擺臂下端設(shè)有限位塊，限制小擺臂在一定角度內(nèi)擺動(dòng)；支座固定于小擺臂的一端，其上設(shè)有安裝槽，用于安裝支架，同時(shí)限制支架的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍；支架與支架之間設(shè)有用柔性材料制成的鴨蹼，當(dāng)大擺臂在半軸的帶動(dòng)下向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，鴨蹼在水的阻力作用下張開(kāi)，增大與水的接觸面積，產(chǎn)生較大推進(jìn)力，當(dāng)大擺臂在半軸的帶動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，鴨蹼在水的作用下閉合，減小水的阻力。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種海上航行器，包括水面裝置，驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行裝置。浮體采用類似船型結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有蓄電池倉(cāng)、驅(qū)動(dòng)倉(cāng)和控制通訊器倉(cāng)；太陽(yáng)能電池板均勻排布于浮體上部的隔板之上，方向舵固定于浮體尾部。電機(jī)安裝于驅(qū)動(dòng)倉(cāng)前部的電機(jī)座，帶輪Ⅰ安裝于電機(jī)主軸上，帶輪Ⅱ安裝于曲軸上，帶輪Ⅰ和帶輪Ⅱ用步進(jìn)帶連接；曲軸兩端安裝于驅(qū)動(dòng)倉(cāng)兩側(cè)內(nèi)壁，曲軸通過(guò)連桿Ⅰ帶動(dòng)曲柄Ⅰ往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)曲柄Ⅰ帶動(dòng)半軸Ⅰ往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。大擺臂一端與半軸固連，另一端和小擺臂鉸連接；半軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)大擺臂往復(fù)擺動(dòng)，完成鴨蹼張合動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)浮體前進(jìn)。一種仿生機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的海上航行器利用清潔可再生的太陽(yáng)能提供能量，巧妙模仿了鴨子的劃水動(dòng)作，提高了能量利用率。
【IPC分類】B63H1/32
【公開(kāi)號(hào)】CN205059974
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520794202
【發(fā)明人】常宗瑜, 杜光超, 張廣斌, 盧桂橋, 徐晶晶, 方亞明
【申請(qǐng)人】中國(guó)海洋大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月14日