CN108146600B      一种长鳍扭波推进仿生水下航行器及其运动方式

有效
授权

申请日:2017.12.18

IPC分类号:B63G8/18

公开日:20200428

申请人:中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所)

发明人:张军;白亚强;高德宝;姚明珠;刘媛慧

专利详情
PDF
发明名称

一种长鳍扭波推进仿生水下航行器及其运动方式

技术领域

无人潜航器领域

技术问题

目前,水下航行器主要采用螺旋桨推进,但在低速或悬停状态下难以实现机动,此外,当螺旋桨作小幅运动调整时经常处于非全程旋转的工作状态,其效率显著降低,并且产生难以预期的脉冲力,运动控制精度降低;另一方面,螺旋桨推进的噪声和尾迹的控制目前尚存技术瓶颈。

技术方案

提供一种长鳍扭波推进仿生水下航行器,包括主体,于所述主体两侧分别对称布置用于实现波动运动的波动鳍结构,各波动鳍结构均由运动控制系统控制摆动频率、幅度、中失面位置及波数;于所述主体尾部还设置尾鳍结构。

技术效果

本发明通过主体两侧波动鳍结构运动方式来实现本发明进行零航速或甚低航速下的侧向平移运动、垂直带动力上升与下潜运动、零航速或甚低航速下的侧翻运动、零航速或甚低航速下的俯仰运动以及零航速或甚低航速下的水平面回转运动,利用各波动鳍结构之间的差动,可以实现本发明的特殊机动性能。

著录项目

申请号:CN201711365813.0

公开(公告)号:CN108146600B

申请日:2017.12.18

公开(公告)日:20200428

优先权:

同族:中国

同族引用文献:6

同族施引专利:3

相关人

申请人:中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所)

申请人地址:214082 江苏省无锡市滨湖区山水东路222号

权利人:中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所)

权利人地址:214082 江苏省无锡市滨湖区山水东路222号

发明人:张军;白亚强;高德宝;姚明珠;刘媛慧

代理机构:无锡华源专利商标事务所(普通合伙)

代理人:聂启新

权利要求
    1.一种长鳍扭波推进仿生水下航行器进行运动的运动方式,其特征在于:所述长鳍扭波推进仿生水下航行器的结构如下:包括主体(7),所述主体(7)呈扁平状;于所述主体(7)两侧分别对称布置用于实现波动运动的波动鳍结构,各波动鳍结构均由运动控制系统控制摆动频率、幅度、中失面位置及波数;于所述主体(7)尾部还设置尾鳍结构; 所述波动鳍结构包括设置于主体(7)左侧前端的左侧前鳍(1)、设置于主体(7)左侧后端的左侧后鳍(2)、设置于主体(7)右侧前端的右侧前鳍(3)及设置于主体(7)右侧后端的右侧后鳍(4);所述左侧前鳍(1)、左侧后鳍(2)、右侧前鳍(3)、右侧后鳍(4)均包括多根鳍条(8),每根鳍条(8)均对应一个舵机驱动控制,各相邻鳍条(8)之间连接有鳍膜(9),各鳍条(8)、鳍膜(9)一体连接形成柔性长鳍; 所述尾鳍结构为分别设置于主体(7)尾部左侧的尾部左舵(5)、以及设置于主体(7)尾部右侧的尾部右舵(6); 所述主体(7)通过各舵机的规律运动来驱动控制各鳍条(8)实现摆动运动,所述摆动运动包括零航速或甚低航速下的侧向平移运动、垂直带动力上升与下潜运动、零航速或甚低航速下的侧翻运动、零航速或甚低航速下的俯仰运动以及零航速或甚低航速下的水平面回转运动; 在零航速或甚低航速下的侧翻运动时,所述左侧前鳍(1)、右侧前鳍(3)在Y方向的作用力互为相反,所述左侧后鳍(2)、右侧后鳍(4)在Y方向的作用力互为相反,使所述左侧前鳍(1)、右侧前鳍(3)之间、以及左侧后鳍(2)、右侧后鳍(4)之间在Y方向的作用力抵消;所述左侧前鳍(1)、左侧后鳍(2)在X方向的作用力互为相反,所述右侧前鳍(3)、右侧后鳍(4)在X方向的作用力互为相反,使所述左侧前鳍(1)、左侧后鳍(2)之间、以及右侧前鳍(3)、右侧后鳍(4)之间在X方向的作用力抵消;所述左侧前鳍(1)、左侧后鳍(2)在Z方向的分力与右侧前鳍(3)、右侧后鳍(4)在Z方向的分力方向相反,左侧前鳍(1)、左侧后鳍(2)扭波推进的中失面与水平面夹角为180°+α或180°-α,右侧前鳍(3)、右侧后鳍(4)扭波推进的中失面与水平面的夹角为α或-α,使左侧前鳍(1)与右侧前鳍(3)之间、以及左侧后鳍(2)与右侧后鳍(4)之间形成X方向的力偶,由此实现了主体(7)向右或向左的侧翻运动; 在零航速或甚低航速下的俯仰运动时,所述左侧前鳍(1)、右侧前鳍(3)在Y方向的作用力互为相反,所述左侧后鳍(2)、右侧后鳍(4)在Y方向的作用力互为相反,使所述左侧前鳍(1)、右侧前鳍(3)之间、以及左侧后鳍(2)、右侧后鳍(4)之间在Y方向的作用力抵消;所述左侧前鳍(1)、左侧后鳍(2)在X方向的作用力互为相反,所述右侧前鳍(3)、右侧后鳍(4)在X方向的作用力互为相反,使所述左侧前鳍(1)、左侧后鳍(2)之间、以及右侧前鳍(3)、右侧后鳍(4)之间在X方向的作用力抵消;右侧前鳍(3)扭波推进的中失面与水平面交角为α、左侧前鳍(1)扭波推进的中失面与水平面的交角为180°-α、左侧后鳍(2)扭波推进的中失面与水平面交角为180°+α,右侧后鳍(4)扭波推进的中失面与水平面交角为-α,左侧前鳍(1)与右侧前鳍(3)之间,左侧后鳍(2)与右侧后鳍(4),之间形成差动运动,使左侧前鳍(1)与右侧前鳍(3)之间共同形成向下合力,左侧后鳍(2)与右侧后鳍(4)之间形成向上合力,从而形成Y方向力偶,实现主体(7)头部降低尾部升高的俯仰运动;反之,若右侧前鳍(3)扭波推进的中失面与水平面交角为-α,左侧前鳍(1)扭波推进的中失面与水平面交角为180°+α、左侧后鳍(2)扭波推进的中失面与水平面交角为180°-α,右侧后鳍(4)扭波推进的中失面与水平面交角为α,左侧前鳍(1)与左侧后鳍(2)之间、以及右侧前鳍(3)及右侧后鳍(4)之间形成差动运动,使左侧前鳍(1)与右侧前鳍(3)之间共同形成向上合力,左侧后鳍(2)与右侧后鳍(4)之间形成向下合力,从而形成Y方向力偶,实现主体(7)头部升高尾部降低的俯仰运动; 在零航速或甚低航速下的水平面回转运动时,扭波推进中失面与水平面夹角为0°,右侧前鳍(3)与左侧后鳍(2)保持静止不动,左侧前鳍(1),所述左侧前鳍(1)与右侧后鳍(4)在X方向的波动传播方向相反,所述左侧前鳍(1)在Y方向的作用力与右侧后鳍(4)在Y方向的作用力呈相反,所述左侧前鳍(1)、右侧后鳍(4)的推力和侧向力都产生了相同方向的力偶,实现了主体(7)的顺时针旋转;反之,如果扭波推进中失面与水平面夹角为0°,左侧前鳍(1)与右侧后鳍(4)保持静止不动,所述右侧前鳍(3)与左侧后鳍(2)在X方向波动传播方向相反,所述右侧前鳍(3)在Y方向的作用力与左侧后鳍(2)在Y方向的作用力呈相反,右侧前鳍(3)与左侧后鳍(2)的推力和侧向力都产生了相同方向的力偶,实现了主体(7)的逆时针旋转。
法律信息概述
有效
授权
2037.12.18
失效
2020.04.28
授权
2018.06.12
申请局首次公开
2017.12.18
授权