對稱式仿魚尾擺動水下推進器的製作方法
2023-06-07 18:00:21 1
專利名稱：對稱式仿魚尾擺動水下推進器的製作方法
技術領域：
本發明專利屬於水下推進器(系統)，區別於現行的螺旋槳、噴氣(水) 式水下推進器(系統)，是一種仿魚尾擺動的水下推進器。
技術背景如何利用仿魚尾的擺動來推動船體前進的技術正受到國內外專業人 士的關注，各種機器魚的研製也正方興未艾。但是要想讓船，尤其是大船， 像真正的魚兒一樣在水中靈活、敏捷的遊動，目前的仿生技術恐怕還有相當長的路要走。眾所周知，魚類(含水中動物)主要是靠尾部擺動時產生的渦流來 推動軀體前進的；而渦流的推力是很複雜的，如果把魚看成是剛性的，從 圖3的A部分的受力分析可以看出，渦流的推力還將對軀體產生橫向推力 Fx ，使軀體在前進時發生左右搖擺(即產生振動)。魚顯然是利用了自 身軀體的柔軟性以改變身體的曲線來適應渦流的作用，而對於剛性的船 體，如何克服這種振動，這正是本發明以解決的技術難點問題。發明內容本發明正是針對目前存在的技術難題，提出一種對稱式仿魚尾擺動 水下推進器，以有效克服單(仿魚尾)擺動時產生的振動，提高推進速度。為解決上述技術問題，本發明提出的對稱式仿魚尾擺動機構包括有動 力系統、偏心連杆機構、搖臂、傳動軸、兩組傘齒輪副、兩根輸出軸和兩 副仿魚尾式搖鰭；所述動力系統的輸出軸連接偏心連杆機構，偏心連杆構將動力系統輸出的旋轉運動變成直線往復運動;再經搖臂轉換成軸的有 限轉動，所述偏心連杆機構的輸出連接搖臂，搖臂固接在傳動軸上，傳動 軸的兩端分別固接傘齒輪副，傘齒輪副又分別固接一根輸出軸，兩輸出軸 的另 一端分別安裝對稱式仿魚尾搖鰭。所述偏心連杆機構包括徧心軸連杆和第一、第二、第三搖動連杆，徧 心軸連杆連接在動力系統的輸出端，第一搖動連杆的一端與徧心軸連杆相 對於動力系統的輸出中心偏心端連接，另一端連接第二搖動連杆，將徧心 軸連杆的轉動變成第二搖動連杆的水平直線往復運動;第二搖動連杆的另 一端與第四搖動連杆連接；第四搖動連杆的另一端與搖動臂連接，搖動臂 的另一端與傳動軸固接，將第二連杆的直線往復運動轉換成軸的在0 180度之間的來迴轉動。也可將第二和第三搖動連杆省略，即將第一搖動 連杆的另一端直接與搖臂連接，也可實現前述功能。傳動軸和輸出軸都分 別通過軸承及軸承座或軸套安裝在底座上。所述傘齒輪副由兩個傘齒輪以轉動軸軸心線為參考線，呈90度夾角 相互嚙合而成，固接在傳動軸兩端的為主動傘齒輪，被動傘齒輪則分別固 接一根輸出軸。工作時，動力系統輸出轉動力，帶動偏心連杆機構，由偏心連杆機構 將(圓周運動)轉動轉換成]搖臂和傳動軸在有限角度之間(0 180度之 間)的轉動，傳動軸帶動兩傳動軸上的傘齒輪副，使兩輸出軸同時形成相 向或相反轉動，即對稱式轉動，並帶動其上的仿魚尾作對稱式擺動。本發明具有以下優勢1、消除了振動從(圖3)的A和B的受力分析可以看出，通過設置仿魚尾的對稱式轉動，對船體而言，對稱式仿魚尾(鰭)作對稱式擺動時必將形成對稱式渦流，其產生的橫向推力Fx的影響被抵消，振動被消 除，而剩下了前進的推力Fy，這是對現行技術的重大改革和突破2、 節能仿魚尾擺動時渦流所產生的推力效率高於螺旋槳所產生的 推力效率，這一理論已為各國科學家證實。3、 低噪音由於擺動機構是在低速狀態下運行(擺動頻率遠小於轉 動頻率)，故噪音很小。4、 無尾跡而具有很大的隱蔽性。5、 結構簡單，易於製造，具有現實性。6、 易於實現功能的擴展
圖l是本發明的結構原理圖；圖2是圖1的後視圖；圖3是本發明安裝到船上的渦流產生的推力分解示意圖； 圖4是本發明安裝到船上的示意圖； 圖5是本發明實現舵機合一的原理圖。
具體實施方式
參見圖2和圖3，本機構主要由動力系統(虛線所示，可為電機，也 可為其他動力機構)、偏心軸連杆l、第一、第二和第三搖動連杆2、 3和 4 (2、 3、 4可為一體)、搖臂5、第一、第二主動傘齒輪6、 13和第一、 第二被動傘齒輪8、 14，傳動軸7，第一輸出軸9、第二輸出軸15,第一 軸套IO、第二軸套16、底座17、軸承及軸承座11和12、仿魚尾式搖鰭18等構成。其中第一、第二主動傘齒輪6、 13分別與第一、第二被動傘 齒輪8與14嚙合，並且它們完全相同，第一和第二輸出軸9與15也完全 相同，搖臂5、第一和第二主動傘齒輪6、 13固接在傳動軸7上，第一、 第二被動傘齒輪8、 14分別固接在第一和第二輸出軸9、 15上。工作時，動力系統輸出轉動力，帶動偏心軸連杆1轉動，同時經第一、 第二和第三搖動連杆2、 3、 4帶動搖臂5、使傳動軸7作有限角度(0 180度之間)轉動，經第一、第二主動傘齒輪6、 13分別耦合至第一、第 二被動傘齒輪8與14嚙合，使第一和第二輸出軸9與15同時成相向或相 反轉動，即對稱式轉動，並帶動其上的仿魚尾(鰭)作對稱式擺動，從而 實現對船體的推進。上述結構中，根據實際需要，也可將第二和第三搖動連杆3、 4省略， 即將第一搖動連杆2的另一端直接與搖臂5連接，也可實現前述功能。本機構可作縱向或橫向排列，均為偶數，以實現大功率輸出。參見 圖4，在船19上縱向、橫向排四套推進器20。參見圖5，本發明可實現舵機合一，即整機繞水平軸JS轉動時實現 轉向，可簡化作業系統；並可減小轉彎半徑，極大的提高船的靈活性和機 動性。
權利要求
1、對稱式仿魚尾擺動水下推進器，其特徵在於其包括有動力系統、偏心連杆機構、搖臂、傳動軸、兩組傘齒輪副、兩根輸出軸和兩副仿魚尾式搖鰭；所述動力系統的輸出軸連接偏心連杆機構，偏心連杆機構將動力系統輸出的旋轉運動變成直線往運動；所述偏心連杆機構的輸出連接搖臂，搖臂固接在傳動軸上，傳動軸的兩端分別固接傘齒輪副，傘齒輪副又分別固接一根輸出軸，兩輸出軸上分別安裝一副仿魚尾式搖鰭。
2、 根據權利要求1所述的對稱式仿魚尾擺動水下推進器，其特徵在 於所述偏心連杆機構包括徧心軸連杆(1)和第一搖動連杆(2)，徧心 軸連杆(1)連接在動力系統(1)的輸出端，第一搖動連杆(2)的一端 與徧心軸連杆(1)相對於動力系統(1)的輸出中心偏心連接，另一端連接搖臂(5);轉動軸和輸出軸都分別通過軸承及軸承座或軸套安裝在底座上。
3、 根據權利要求2所述的對稱式仿魚尾擺動水下推進器，其特徵在於所述第一搖動連杆(2)後端還連接第二搖動連杆(3)，第二搖動連杆(3再與搖臂(5)連接。
4、 根據權利要求3所述的對稱式仿魚尾擺動水下推進器，其特徵在 於所述第二搖動連杆(3)後端還連接第三搖動連杆(4)，第三搖動連 杆(4)再與搖臂(5)連接。
5、 根據權利要求1-4之任一項所述的對稱式仿魚尾擺動水下推進器， 其特徵在於所述傘齒輪副由兩個傘齒輪以軸心線為參考線互呈90度夾 角相互嚙合而成，連接在傳動軸兩端的為主動傘齒輪，被動傘齒輪則分別固接一根輸出軸。
6、根據權利要求1-4之任一項所述的對稱式仿魚尾擺動水下推進器， 其特徵在於所述動力系統為電機或其他動力機構。
全文摘要
本發明提出一種對稱式仿魚尾擺動水下推進器，其包括有動力系統、偏心連杆機構、搖臂、傳動軸、兩組傘齒輪副、兩根輸出軸和兩副仿魚尾式搖鰭；所述動力系統的輸出軸連接偏心連杆機構，偏心連杆機構將動力系統輸出的旋轉運動變成直線往運動；所述偏心連杆機構的輸出連接搖臂，搖臂固接在傳動軸上，傳動軸的兩端分別固接傘齒輪副，傘齒輪副又分別固接一根輸出軸，兩輸出軸上分別安裝一副仿魚尾式搖鰭。本發明能有效克服單(仿魚尾)擺動時產生的振動，提高推進速度。
文檔編號B63H1/36GK101323366SQ200810070058
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月31日 優先權日2008年7月31日
發明者江克堅 申請人:江克堅