水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，特別是涉及一種水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著人們對水下仿生推進(jìn)技術(shù)的研究，海龜、企鵝等水生動(dòng)物的撲翼推進(jìn)技術(shù)引起了人們的興趣，近年來水下?lián)湟硗七M(jìn)特性研究已經(jīng)取得了很多理論跟實(shí)驗(yàn)成果，并且也有越來越多的水下航行器開始采用撲翼推進(jìn)技術(shù)。但是目前已有的水下?lián)湟硗七M(jìn)特性研究大多為單翼推進(jìn)特性研究，而多翼相對于單翼應(yīng)用在水下航行器能夠產(chǎn)生更大的推力，機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)，實(shí)用價(jià)值更大，目前國內(nèi)外尚缺乏多翼擺動(dòng)推進(jìn)特性實(shí)驗(yàn)研究。
[0003]參照圖1。文獻(xiàn)“Effect of angle of attack profiles in flapping foilpropuls1n.Journal of Fluids and Structures, 19 (2004): 38”公開了一種單翼推進(jìn)特性試驗(yàn)裝置。該裝置由翼板1、測力傳感器2、扭矩傳感器3、伺服電機(jī)4、電位計(jì)5以及傳動(dòng)鏈6構(gòu)成，該裝置通過伺服電機(jī)4控制傳動(dòng)鏈6帶動(dòng)翼板1按既定規(guī)律實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，通過測力傳感器2測量翼板1擺動(dòng)所產(chǎn)生的推力以及升力，通過扭矩傳感器3測量撲翼擺動(dòng)所產(chǎn)生的力矩。該實(shí)驗(yàn)裝置能夠測量單翼擺動(dòng)所產(chǎn)生的力并計(jì)算出推進(jìn)效率，但是它并不能研究多翼擺動(dòng)的推進(jìn)特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有單翼推進(jìn)特性試驗(yàn)裝置實(shí)用性差的不足，本實(shí)用新型提供一種水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置包括翼板、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、電機(jī)套筒、固定塊、豎直支架、固定架、橫向支架、平行連桿機(jī)構(gòu)、電機(jī)和螺栓。所述橫向支架通過豎直支架及固定架固定于固定塊上，固定塊通過螺栓緊固于電機(jī)套筒，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸等距分布在橫向支架上并能夠在橫向支架上的孔中轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過橫向支架后其上端分別與平行連桿機(jī)構(gòu)固定，其下端分別與翼板的一端固定，翼板的另一端是自由端。所述平行連桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形雙搖桿機(jī)構(gòu)，其一條長邊作為橫向支架，短邊為擺動(dòng)桿，所有擺動(dòng)桿通過螺栓分別與平行四邊形的另一條長邊相連。所述電機(jī)固定于電機(jī)套筒之內(nèi)，電機(jī)的軸與平行連桿機(jī)構(gòu)短邊固定，通過電機(jī)的軸驅(qū)動(dòng)平行連桿機(jī)構(gòu)，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)翼板同相位同頻率擺動(dòng)。本實(shí)用新型不僅可以實(shí)現(xiàn)多翼同頻率同相位擺動(dòng)，多翼擺動(dòng)頻率和擺動(dòng)幅度皆可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率跟幅值調(diào)節(jié)，可以有效測量水下多翼擺動(dòng)的推進(jìn)特性，實(shí)用性強(qiáng)。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特點(diǎn)是包括翼板1、轉(zhuǎn)動(dòng)軸2、電機(jī)套筒3、固定塊4、豎直支架5、固定架6、橫向支架7、平行連桿機(jī)構(gòu)8、電機(jī)9和螺栓10。所述橫向支架7通過豎直支架5及固定架6固定于固定塊4上，固定塊4通過螺栓緊固于電機(jī)套筒3，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸2有六個(gè)，等距分布在橫向支架7上并能夠在橫向支架7上的孔中轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)軸2穿過橫向支架7后其上端分別與平行連桿機(jī)構(gòu)8固定，其下端分別與翼板1的一端固定，翼板1的另一端是自由端。所述平行連桿機(jī)構(gòu)8為平行四邊形雙搖桿機(jī)構(gòu)，平行四邊形的一條長邊作為橫向支架7，短邊為擺動(dòng)桿，所有擺動(dòng)桿通過螺栓10分別與平行四邊形的另一條長邊相連。所述電機(jī)9固定于電機(jī)套筒3之內(nèi)，電機(jī)9的軸與平行連桿機(jī)構(gòu)8短邊固定，通過電機(jī)9的軸驅(qū)動(dòng)平行連桿機(jī)構(gòu)8，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸2帶動(dòng)翼板1同相位同頻率擺動(dòng)。
[0006]所述電機(jī)9的軸是D型軸。
[0007]所述擺動(dòng)桿最大擺動(dòng)角度為120度。
[0008]所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸2的下端呈叉狀，嵌入翼板1后用螺絲固定。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:該裝置包括翼板、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、電機(jī)套筒、固定塊、豎直支架、固定架、橫向支架、平行連桿機(jī)構(gòu)、電機(jī)和螺栓。所述橫向支架通過豎直支架及固定架固定于固定塊上，固定塊通過螺栓緊固于電機(jī)套筒，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸等距分布在橫向支架上并能夠在橫向支架上的孔中轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過橫向支架后其上端分別與平行連桿機(jī)構(gòu)固定，其下端分別與翼板的一端固定，翼板的另一端是自由端。所述平行連桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形雙搖桿機(jī)構(gòu)，其一條長邊作為橫向支架，短邊為擺動(dòng)桿，所有擺動(dòng)桿通過螺栓分別與平行四邊形的另一條長邊相連。所述電機(jī)固定于電機(jī)套筒之內(nèi)，電機(jī)的軸與平行連桿機(jī)構(gòu)短邊固定，通過電機(jī)的軸驅(qū)動(dòng)平行連桿機(jī)構(gòu)，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)翼板同相位同頻率擺動(dòng)。本實(shí)用新型不僅實(shí)現(xiàn)了多翼同頻率同相位擺動(dòng)，多翼擺動(dòng)頻率和擺動(dòng)幅度皆能夠通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率跟幅值調(diào)節(jié)，能夠有效測量水下多翼擺動(dòng)的推進(jìn)特性，實(shí)用性強(qiáng)。
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0011]圖1是【背景技術(shù)】單翼推進(jìn)特性試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中，1-翼板，2-測力傳感器，3-扭矩傳感器，4-伺服電機(jī)，5-電位計(jì)，6_傳動(dòng)鏈。
[0013]圖2是本實(shí)用新型水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是圖2中電機(jī)軸、平行連桿機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是本實(shí)用新型裝置翼板旋轉(zhuǎn)角度為60度時(shí)翼板與平行連桿機(jī)構(gòu)的位置關(guān)系示意圖。
[0016]圖5是本實(shí)用新型裝置翼板初始相位時(shí)翼板與平行連桿機(jī)構(gòu)的位置關(guān)系示意圖。
[0017]圖6是本實(shí)用新型裝置翼板旋轉(zhuǎn)角度為-60度時(shí)翼板與平行連桿機(jī)構(gòu)的位置關(guān)系示意圖。
[0018]圖7是本實(shí)用新型裝置安裝于水槽進(jìn)行水下多翼擺動(dòng)推進(jìn)特性實(shí)驗(yàn)的示意圖。
[0019]圖中，1-翼板，2-轉(zhuǎn)動(dòng)軸，3-電機(jī)套筒，4-固定塊，5-豎直支架，6-固定架，7_橫向支架，8-平行連桿機(jī)構(gòu)，9-電機(jī)，10-螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)施例參照圖2-7。
[0021]本實(shí)用新型水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置包括翼板1、轉(zhuǎn)動(dòng)軸2、電機(jī)套筒3、固定塊4、豎直支架5、固定架6、橫向支架7、平行連桿機(jī)構(gòu)8、電機(jī)9和螺栓10。
[0022]利用平行連桿機(jī)構(gòu)8驅(qū)動(dòng)六個(gè)翼板1實(shí)現(xiàn)多翼同頻率同相位擺動(dòng)，并且擺動(dòng)頻率跟擺動(dòng)幅值可以控制。
[0023]所述各翼板1均選用NACA0012翼型，其擁有較小的阻力特性，翼板1通過線切割技術(shù)開槽，轉(zhuǎn)動(dòng)軸2做成叉狀嵌入翼板1上并用螺絲固定，這樣可有效減小轉(zhuǎn)動(dòng)軸2對翼板1水動(dòng)力特性的影響，轉(zhuǎn)動(dòng)軸2穿過橫向支架7與平行連桿機(jī)構(gòu)8固定。
[0024]所述平行連桿機(jī)構(gòu)8為平行四邊形雙搖桿機(jī)構(gòu)，一條長邊為橫向支架7，故短邊為擺動(dòng)桿，最大擺動(dòng)角度為120度，各桿之間通過螺栓10相連。
[0025]所述電機(jī)9固定于電機(jī)套筒3之內(nèi)，電機(jī)9的軸與平行連桿機(jī)構(gòu)8短邊固定，通過電機(jī)9的軸驅(qū)動(dòng)平行連桿機(jī)構(gòu)8，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸2帶動(dòng)翼板1同相位同頻率擺動(dòng)。
[0026]所述橫向支架7通過豎直支架5及固定架6固定，各轉(zhuǎn)動(dòng)軸2等距分布在橫向支架7，可以有效消除翼板1擺動(dòng)產(chǎn)生的升力引起的力矩。
[0027]所述各個(gè)翼板1均通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸2相連，轉(zhuǎn)動(dòng)軸2在橫向支架7上可以轉(zhuǎn)動(dòng)，并且與平行連桿機(jī)構(gòu)8固定，這樣即可將翼板1在豎直方向上定位，結(jié)構(gòu)簡單。
[0028]所述電機(jī)9的軸是D型軸，通過中間的短桿與平行連桿機(jī)構(gòu)8相連，為平行連桿機(jī)構(gòu)8的擺動(dòng)提供動(dòng)力，同時(shí)還控制翼板1的擺動(dòng)頻率及擺動(dòng)幅值。這樣可以有效抵消擺動(dòng)產(chǎn)生的升力引起的力矩。
[0029]所述橫向支架7由豎直支架5及固定架6固定于固定塊4，固定塊4通過螺栓緊固于電機(jī)套筒3。
[0030]下面結(jié)合【附圖說明】本實(shí)用新型的安裝及使用過程。
[0031]本實(shí)用新型裝置的安裝過程:首先將翼板1安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸2上；然后將兩個(gè)橫向支架7與豎直支架5固定；其次將平行連桿機(jī)構(gòu)8通過螺栓10相連；再次將6個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸2分別穿過橫向支架7與平行連桿機(jī)構(gòu)8固定；最后將固定架6與橫向支架7固定，通過固定塊4固定在電機(jī)套筒3上面。
[0032]本實(shí)用新型裝置的使用過程:在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，平行連桿機(jī)構(gòu)8按電機(jī)軸9擺動(dòng)頻率及旋轉(zhuǎn)幅值進(jìn)行擺動(dòng)，帶動(dòng)多翼進(jìn)行同頻率同相位擺動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)前先進(jìn)行翼板1調(diào)零，參照圖5 ;在一個(gè)擺動(dòng)周期內(nèi)，翼板1先擺到最大角度，參照圖4 ;然后回到零位，再擺到負(fù)的最大角度，參照圖6 ;最后再擺到零位。
[0033]本實(shí)用新型裝置安裝于水槽中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，水位沒過翼板即可。
[0034]本實(shí)用新型裝置實(shí)現(xiàn)了多翼同頻率同相位擺動(dòng)，并且擺動(dòng)頻率跟擺動(dòng)幅值可以控制，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可以用作研究多翼擺動(dòng)推進(jìn)特性及推進(jìn)效率的實(shí)驗(yàn)裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括翼板(1)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸(2)、電機(jī)套筒(3)、固定塊(4)、豎直支架(5)、固定架￠)、橫向支架(7)、平行連桿機(jī)構(gòu)(8)、電機(jī)(9)和螺栓(10);所述橫向支架(7)通過豎直支架(5)及固定架(6)固定于固定塊⑷上，固定塊(4)通過螺栓緊固于電機(jī)套筒(3)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸(2)有六個(gè)，等距分布在橫向支架(7)上并能夠在橫向支架(7)上的孔中轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)軸(2)穿過橫向支架(7)后其上端分別與平行連桿機(jī)構(gòu)(8)固定，其下端分別與翼板(1)的一端固定，翼板(1)的另一端是自由端；所述平行連桿機(jī)構(gòu)(8)為平行四邊形雙搖桿機(jī)構(gòu)，平行四邊形的一條長邊作為橫向支架(7)，短邊為擺動(dòng)桿，所有擺動(dòng)桿通過螺栓(10)分別與平行四邊形的另一條長邊相連；所述電機(jī)(9)固定于電機(jī)套筒⑶之內(nèi)，電機(jī)(9)的軸與平行連桿機(jī)構(gòu)⑶短邊固定，通過電機(jī)(9)的軸驅(qū)動(dòng)平行連桿機(jī)構(gòu)(8)，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸(2)帶動(dòng)翼板(1)同相位同頻率擺動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述電機(jī)(9)的軸是D型軸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述擺動(dòng)桿最大擺動(dòng)角度為120度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸(2)的下端呈叉狀，嵌入翼板(1)后用螺絲固定。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種水下多翼聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，用于解決現(xiàn)有單翼推進(jìn)特性試驗(yàn)裝置實(shí)用性差的技術(shù)問題。技術(shù)方案是包括翼板、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、電機(jī)套筒、固定塊、豎直支架、固定架、橫向支架、平行連桿機(jī)構(gòu)、電機(jī)和螺栓。所述橫向支架通過豎直支架及固定架固定于固定塊上，固定塊緊固于電機(jī)套筒，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸等距分布在橫向支架上并能夠在橫向支架上的孔中轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上端分別與平行連桿機(jī)構(gòu)固定，其下端分別與翼板的一端固定。所述平行連桿機(jī)構(gòu)的一條長邊作為橫向支架，短邊為擺動(dòng)桿，所有擺動(dòng)桿通過螺栓分別與平行連桿機(jī)構(gòu)的另一條長邊相連。通過電機(jī)的軸驅(qū)動(dòng)平行連桿機(jī)構(gòu)，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)翼板同相位同頻率擺動(dòng)，實(shí)用性強(qiáng)。
【IPC分類】G09B23/12
【公開號】CN205122037
【申請?zhí)枴緾N201520869834
【發(fā)明人】杜曉旭, 張正棟, 毛昭勇, 曹永輝, 王鵬, 姜軍
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月2日