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专利号: 2023101887558
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置,其特征在于,包括固定轴(21)、若干依次套设于固定轴上的鳍条(22)、与鳍条(22)相对位置固定的第一动力模块(1)、第二动力模块(6)、幅值调节模块和相位差调节模块,所述幅值调节模块包括套设于鳍条上的滑块、带动滑块沿鳍条移动的第一传动装置,第一传动装置包括若干第一传动单元,每个鳍条上均设置一个滑块(20),每个滑块(20)由一个第一传动单元带动,每个第一传动单元之间通过内软轴(121)连接,第一动力模块(1)驱动幅值调节模块转动,幅值调节模块转动使得滑块在鳍条上的移动,从而驱动鳍条绕固定轴(21)转动,实现水下扑翼;

所述相位差调节模块包括若干第二传动单元,第二传动单元包括锥齿轮筒、与锥齿轮筒配合的齿轮传动装置、相互啮合的主动锥齿轮(81)和从动锥齿轮(54),每个第二传动单元的锥齿轮筒之间通过外软轴(120)连接,锥齿轮筒转动通过齿轮传动装置带动主动锥齿轮转动,主动锥齿轮和从动锥齿轮分别与相邻的两个鳍条的第一传动单元固定连接,主动锥齿轮(81)和从动锥齿轮(54)的转轴相互垂直,主动锥齿轮转动带动相邻的两个第一传动单元反向转动,通过滑块使得相邻两个鳍条反向转动;

所述第二动力模块(6)包括幅值驱动模块和相位差驱动模块,幅值驱动模块驱动第一传动装置带动滑块移动,相位差驱动模块驱动锥齿轮筒转动;

所述第一传动单元包括转动轴Ⅲ(42)、固定套设于转动轴Ⅲ(42)上的锥齿轮Ⅲ(44)、与锥齿轮Ⅲ(44)相互啮合的锥齿轮Ⅳ(43)、与锥齿轮Ⅳ(43)固定连接的滚珠丝杠Ⅰ(30)、套设于滚珠丝杠Ⅰ(30)外的固定筒Ⅰ(28),所述固定筒Ⅰ(28)与滚珠丝杠Ⅰ(30)螺纹连接,且固定筒Ⅰ(28)远离滚珠丝杠的一端与第一动力模块(1)固定连接,第一动力模块(1)驱动固定筒Ⅰ(28)转动,固定筒Ⅰ(28)的转轴平行于固定轴(21);所述滑块(20)套设于转动轴Ⅲ(42)外,幅值驱动模块驱动转动轴Ⅲ(42)转动,通过锥齿轮Ⅲ(44)和锥齿轮Ⅳ(43)带动滚珠丝杠Ⅰ(30)转动,滚珠丝杠Ⅰ(30)相对固定筒Ⅰ(28)移动,带动转动轴Ⅲ(42)相对固定筒Ⅰ(28)移动,从而带动滑块在鳍条(22)上移动;

所述第二动力模块(6)包括驱动电机Ⅱ(34)、电磁切换装置,幅值驱动模块和相位差驱动模块由驱动电机Ⅱ(34)共同驱动,所述幅值驱动模块包括与转动轴Ⅲ(42)一端固定连接的锥齿轮Ⅱ(38)、与锥齿轮Ⅱ(38)啮合的锥齿轮Ⅰ(37),所述相位差驱动模块包括与锥齿轮筒的锥齿纹啮合的锥齿轮Ⅴ(36),所述锥齿轮Ⅰ(37)和锥齿轮Ⅴ(36)均套设于驱动电机Ⅱ(34)的输出轴上,并通过电磁切换装置得电失电切换锥齿轮Ⅰ(37)和锥齿轮Ⅴ(36)是否与驱动电机Ⅱ(34)的输出轴固定连接;

所述驱动电机Ⅱ的输出轴套设有内齿轮Ⅰ(61)、内齿轮Ⅱ(59)、内齿轮Ⅲ(60),内齿轮Ⅰ(61)和内齿轮Ⅱ(59)位于内齿轮Ⅲ(60)两侧,且与第一传动单元固定连接,所述内齿轮Ⅲ(60)与驱动电机Ⅱ(34)输出轴固定连接,所述锥齿轮Ⅰ(37)位于内齿轮Ⅰ(61)和内齿轮Ⅲ(60)之间,锥齿轮Ⅴ(36)位于内齿轮Ⅱ(59)和内齿轮Ⅲ(60)之间,且锥齿轮Ⅰ(37)和锥齿轮Ⅴ(36)两侧均固定连接磁力吸附直齿轮,内齿轮Ⅰ(61)靠近锥齿轮Ⅰ(37)一侧、内齿轮Ⅱ(59)靠近锥齿轮Ⅴ(36)一侧、内齿轮Ⅲ(60)两侧均设置与磁力吸附直齿轮啮合的齿纹凹槽,内齿轮Ⅰ(61)、内齿轮Ⅱ(59)、内齿轮Ⅲ(60)均设置电磁控制装置,电磁控制装置得电吸附磁力吸附直齿轮;

内齿轮Ⅲ(60)中的电磁控制装置得电吸附磁力吸附直齿轮,锥齿轮Ⅰ(37)或锥齿轮Ⅴ(36)与驱动电机Ⅱ(34)输出轴固定连接;

内齿轮Ⅰ(61)、内齿轮Ⅱ(59)中的电磁控制装置得电吸附磁力吸附直齿轮,锥齿轮Ⅰ(37)或锥齿轮Ⅴ(36)锁定。

2.根据权利要求1所述的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置,其特征在于,所述第一传动单元还包括套设于固定筒Ⅰ(28)外的滑动筒Ⅰ(31),滑动筒Ⅰ(31)远离固定筒Ⅰ(28)设置端盖Ⅰ(50),端盖Ⅰ(50)设置通孔用于滚珠丝杠Ⅰ(30)穿过,端盖Ⅰ(50)上固定设置立式轴承座Ⅱ(45),所述转动轴Ⅲ(42)安装于立式轴承座Ⅱ(45)内。

3.根据权利要求1所述的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置,其特征在于,所述转动轴Ⅲ(42)上还设置有与锥齿轮Ⅲ(44)、锥齿轮Ⅳ(43)、滚珠丝杠Ⅰ(30)、固定筒Ⅰ(28)关于滑块(20)对称设置的锥齿轮Ⅹ(47)、锥齿轮Ⅸ(48)、滚珠丝杠Ⅱ(52)、固定筒Ⅱ(53),锥齿轮Ⅹ(47)、锥齿轮Ⅸ(48)、滚珠丝杠Ⅱ(52)、固定筒Ⅱ(53)之间的连接关系与锥齿轮Ⅲ(44)、锥齿轮Ⅳ(43)、滚珠丝杠Ⅰ(30)、固定筒Ⅰ(28)之间的连接关系相同。

4.根据权利要求3所述的幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置,其特征在于,所述锥齿轮筒套设于转动轴Ⅲ(42)外侧,并开设通孔用于滚珠丝杠Ⅰ(30)的穿出及转动,所述外软轴(120)套设于内软轴(121)外侧,所述滑块(20)套设于锥齿轮筒外侧,锥齿轮筒上固定设置锥齿纹,所述齿轮传动装置包括与锥齿轮筒上的锥齿纹啮合的锥齿轮Ⅵ(86)、与锥齿轮Ⅵ(86)固定连接的转动轴Ⅳ(92)、与转动轴Ⅳ(92)固定连接的转动筒Ⅰ(84)、套设于转动筒Ⅰ(84)外侧并周向定位的转动筒Ⅱ(83),主动锥齿轮(81)与转动筒Ⅱ(83)固定连接,且主动锥齿轮(81)与锥齿轮Ⅵ(86)同转轴转动,所述转动筒Ⅰ(84)与第一传动单元的滑动筒Ⅰ(31)轴向固定,转动筒Ⅱ(83)与第一传动单元的固定筒Ⅰ(28)轴向固定,从动锥齿轮(54)与另一个相邻传动单元的固定筒Ⅱ(53)固定连接。

5.一种权利要求1至4任意一项所述幅值相位可调节式水下扑翼滑翔装置的调节方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)确定调节后的工作模式,包括扑翼模式和滑翔模式,扑翼模式包括急回模式和正弦模式,滑翔模式包括变摆角模式和变攻角模式;

(2)根据选定的工作模式,调节装置参数;装置参数包括滑块与固定轴之间的距离、相邻鳍条之间的角度差、第一动力模块驱动第一传动单元的角速度。

6.根据权利要求5所述调节方法,其特征在于,所述扑翼模式中的急回模式的调节方法为:确定调节后的目标参数包括扑翼急回系数K、扑翼弦向波数n、扑翼运动周期T,根据扑翼急回系数K调节滑块与固定轴之间的距离,根据扑翼弦向波数n调节相邻鳍条之间的角度差,根据扑翼运动周期T调节第一动力模块驱动第一传动单元的角速度;

所述扑翼模式中的正弦模式的调节方法为:确定调节后的鳍条目标运动规律,得到鳍条摆动幅值A和实时角速度,根据鳍条摆动幅值A,调节滑块与固定轴之间的距离,根据鳍条实时角速度,调节第一动力模块驱动第一传动单元的实时角速度。

7.根据权利要求6所述的调节方法,其特征在于,所述滑翔模式中的变摆角模式的调节方法为:确定调节后的扑翼摆角,调节相邻鳍条之间的角度差为零,根据扑翼摆角计算滑块与固定轴之间的理论距离,若理论距离大于或等于可调节范围中的最小值,则调节滑块与固定轴之间达到理论距离,且调节鳍条角度;若理论距离小于可调节范围中的最小值,则取最小值;

所述滑翔模式中的变攻角模式的调节方法为:确定调节后的扑翼攻角,调节相邻鳍条之间的角度差为设定值,根据扑翼攻角调节第一个鳍条的摆角。