一種單翼或多翼旋轉撲翼裝置的製作方法

2023-05-08 10:55:06

本發明涉及一種單翼或多翼旋轉撲翼裝置，屬於機械製造領域，特別是一種撲翼飛行器或撲翼航行器的撲翼裝置。

背景技術：

撲翼飛行器或撲翼航行器的撲翼裝置是一種模仿鳥類飛行的裝置，它具有重量輕、使用靈活、效率高等優勢，如果搭載傳感器和相關的數據傳輸和控制系統，具有廣闊的應用前景。人類現有的飛行器主要還是依靠螺旋槳和固定翼產生空氣升力及動力，研究表明，鳥類、昆蟲、蝙蝠的飛行效率遠遠高於現在人類現有飛行技術。它們可以消耗極小的能量飛得更高更遠。撲翼飛行器，是指像鳥一樣通過機翼主動運動產生升力和前行力的飛行器，撲翼飛行器在飛行過程中靠雙翼扇動進行飛行。撲翼飛行與固定翼和旋翼飛行相比，具有如原地或小場地起飛，良好的飛行機動性和一定的空中懸停性能，長距離飛行能耗較少等特點。撲翼飛行器有諸多優點，如撲翼飛行器無需跑道垂直起落；動力系統和控制系統合為一體，機械效率高於固定翼飛機。

現有撲翼裝置大多通過複雜的撲翼驅動機構實現撲翼的複合運動，這種技術途徑必須以增大撲翼飛行器空機重量和降低可靠性為代價，應用受到了限制。由於撲翼驅動機制多為單純的平面上下撲動，而自然界的鳥類和昆蟲在飛行過程中，其翼的撲動除了上下運動之外，還附加了前後掃掠以及翼面繞展向的扭轉。對於鳥類和昆蟲飛行的相關研究表明，複合撲動模式的氣動效率顯著高於單純上下撲動。

目前撲翼機和撲翼航行器還沒能達到實用階段，主要是傳統的撲翼方式效率低，撲翼做上下往復擺動，運動的連續性差，運動裝置對材料的疲勞強度要求太高。

中國專利「一種連續撲翼飛行器」(授權公告號cn103213680b，授權公告日2015年2月18日)公開了一具有三個撲翼，轉翼軸在同一平面以三叉星形分布的撲動裝置。該發明是由三根撲翼連續扑打空氣來產生升力、前行力或後行力的飛行器，具有機械效率高，連續穩定，安靜，控制反推力方向容易準確的優點。其不足之處是，機構的組成比較複雜，難以輕量化，且撲翼葉片在與空氣發生作用時，除了產生升力外，撲翼翼翅的背面也會產生反作用力，雖然設置成為一定的弧度，但依然會產生極大的風阻，加大了機械動力的損失。

中國專利「偽仿生撲翼飛機」(授權公告號101618765a，授權公告日2010年1月6日)由靠近機身前緣與其平行安裝的一個撲翼轉軸帶動兩個撲翼上下擺動，撲翼由翼撐和翼羽組成，翼撐為細長支杆，翼羽沿翼撐軸線等距安裝，所有翼羽寬度相同，其長度由小到大從前向後依次排列，相鄰翼羽兩兩重疊。翼羽由硬質杆和彈性薄片製成，在上撲過程中可以打開，避免產生負升力。其不足之處是，特殊的機翼設計使整個機翼的轉動慣量和氣動阻力增加，需要伺服電機較大的功率輸出，增加了撲翼飛機的自重，影響了載荷特性；彈性薄片變形能力匹配困難，難以獲得理想的氣動效率：變形能力強，則整個變形過程耗時長，在撲翼撲動頻率較大時響應滯後，無法實現預定的上扑打開、下撲合攏的效果；變形能力太差，則撲動過程中打開和合攏的幅度較小，效果非常有限。

傳統的撲翼裝置，為了減少空氣的反作用力，翼翅的背部設置均有一定的弧度，翼翅是按弧軌跡撲動的，翼翅上下拍動時在橫向的水平方向即翅膀展長方向產生了一部分空氣動力分量，該水平方向的分量對飛行器的前行和升空都沒有正面效果，是動力的一種損耗；傳統撲翼飛行器大多為兩片翅膀，飛行不夠靈活，機動性不強。但是即使最佳弧度設置，依然會產生反作用力，消耗大量的機械動力能量。

現有的撲翼發明專利或實用新型專利，均單獨涉及飛行器或航行器。能夠使用同一原理且同時能夠裝備在飛行器和航行器上的撲翼裝置依然難以在實際中生產使用。

技術實現要素：

針對上述撲翼裝置存在的難以消除空氣或水的反作用力的缺陷，本發明提供一種能夠最大限度消除空氣或水的反作用力的撲翼裝置，減弱或消除空氣或水的反作用力而產生的機械動力損耗。

本發明提供了一種單翼或多翼旋轉撲翼裝置，包括發動機、主動輪、從動輪、撲翼、滑動連杆機構。所述發動機驅動主動輪做連續旋轉運動，主動輪與從動輪之間通過滑動連杆機構連接，主動輪上數個連接軸鑲嵌進滑動連杆的滑動腔中，可以連接軸可以在滑動腔中上下滑動，從動輪上相應連接軸與滑動連杆的另一端孔位鑲嵌，從動輪連接軸可以在孔位中旋轉。從動輪上鑲嵌一個或數個撲翼翼翅，當主動輪帶動從動輪旋轉時，通過滑動連杆機構的滑動腔的作用，可以使撲翼在旋轉的同時改變運動方向（將旋轉運動改變為直線運動，類似剃鬚刀原理），向下運動以最大面積壓迫空氣或水產生最大反作用力，向上運動時由於滑動腔的作用，撲翼改變仰角方向，與空氣或水形成最小切角，減弱或消除空氣或水的阻力。

本發明提供了一種單翼或多翼旋轉撲翼裝置，其特徵在於：撲翼翼翅不是由發動機直接驅動，而是由主動輪帶動從動輪驅動撲翼翼翅。發動機的作用是驅動主動輪做旋轉運動，主動輪通過滑動連杆機構帶動從動輪做旋轉運動的同時，主動輪上的滑動連杆機構軸柱隨著主動輪轉動在滑動連杆機構的滑動腔中上下運動，當滑動連杆機構軸柱到達滑動腔下止點時，撲翼翼翅呈現水平下移，與空氣或水的流動方向呈垂直方向，這個時候產生最大阻力，即產生最大升力或推動力；然後隨著主動輪轉動，主動輪上的滑動連杆機構軸柱隨著主動輪轉動在滑動連杆機構的滑動腔中向上止點方向運動，撲翼翼翅仰角發生變化，與空氣或水之間作用力的也隨之發生變化，阻力逐漸減少，當主動輪上的滑動連杆機構軸柱隨著主動輪轉動在滑動連杆機構的滑動腔中運動到達上止點時，這個時候，撲翼翼翅與空氣或水之間的反作用力最小。

本發明提供了一種單翼或多翼旋轉撲翼裝置，滑動連杆機構上的滑動腔的上止點和下止點之間的距離設計與撲翼翼翅與空氣或水之間的反作用力方向的角度從0-90°之間變化，當滑動連杆機構軸柱在下止點時，撲翼翼翅與空氣或水之間的反作用力方向的角度是0°，這個時候撲翼翼翅與空氣或水之間的反作用力最大；當滑動連杆機構軸柱在下止點時，撲翼翼翅與空氣或水之間的反作用力方向的角度是90°，這個時候撲翼翼翅與空氣或水之間的反作用力最小。

本發明提供了一種單翼或多翼旋轉撲翼裝置，本撲翼裝置可以為單翼裝置，也可以根據需要增加撲翼翼翅成為多翼撲翼裝置。

本發明提供了一種單翼或多翼旋轉撲翼裝置，可以以對稱兩組為單位裝備在撲翼飛機或撲翼航行器上，根據動力需要安裝多對撲翼裝置。

本發明提供了一種單翼或多翼旋轉撲翼裝置，不僅可以裝備在撲翼飛行器上，也可以裝備在撲翼航行器上，如輪船或潛艇上。

附圖說明

圖1是本發明裝置的示意圖。

圖2是滑動連杆機構示意圖。

圖3是使用本發明裝置飛行器示意圖。

1是發動機、2是主動輪、3是從動輪、4是滑動連杆機構、5是撲翼翼翅、6是主動輪連接軸、7是滑動腔、8是從動輪連接軸、9為飛行器機身、10為飛行器尾翼、11為滑動連杆機構從動輪連接軸孔位、12為滑動腔上止點、13為滑動連杆機構主動輪連接軸孔位、14為滑動腔下止點。

具體實施方式

如圖1、圖2所示,本發明提供的單翼或多翼旋轉撲翼裝置，包括發動機1、主動輪2、從動輪3、撲翼翼翅5、滑動連杆機構4，發動機1驅動主動輪2做連續旋轉運動，主動輪2與從動輪3之間通過滑動連杆機構4連接。主動輪2上主動輪連接軸6鑲嵌進滑動連杆的滑動腔7中，主動輪連接軸6可以在滑動腔7中上下滑動，從動輪連接軸8與滑動連杆機構4的另一端孔位鑲嵌。從動輪連接軸8可以在滑動連杆機構的孔位中旋轉，從動輪3上鑲嵌一個或數個撲翼翼翅5，當主動輪2帶動從動輪3旋轉時，通過滑動連杆機構4的滑動腔7的作用，可以使撲翼翼翅5在旋轉的同時改變運動方向，向下運動以最大面積壓迫空氣產生最大升力，向上運動時由於滑動腔7的作用，撲翼翼翅5改變仰角方向。滑動連杆機構4上的滑動腔上止點12和滑動腔下止點14之間的距離設計使撲翼翼翅5與空氣或水之間的反作用力方向的角度從0-90°之間變化，當滑動連杆機構主動輪連接軸6在滑動腔下止點14時，撲翼翼翅5與空氣或水之間的反作用力方向的角度是0°，這個時候撲翼翼翅5與空氣或水之間的反作用力最大；當滑動連杆機構主動輪連接軸6在滑動腔下止點14時，撲翼翼翅5與空氣或水之間的反作用力方向的角度是90°，這個時候撲翼翼翅5與空氣或水之間的反作用力最小。

採用上述結構後，本發明在克服空氣或水對撲翼翼翅的反作用力方面設計新穎，創意獨特，可以極大減少空氣或水對撲翼翼翅的反作用力，極大地提高機械使用效率，節約大量的發動機燃料，大幅增加撲翼設施的飛行或航行距離。

上述實施例僅為利於說明，並非用來限制本發明的實施態樣，本發明日後的實施，並不以此為限制，凡以本發明的技術特徵所為的改良實施，皆受本發明所約束。