上海交通大学：《力学仿生——启示与探索》课程教学资源（专利资料）水下仿生（2015）可用于水文测量设备水下推进系统的电磁仿生蹼.pdf_大学文库

CN104943840A 权利要求书 1/1页 1.一种可用于水文测量设备水下推进系统的电磁仿生蹼，其特征在于，在轮毂电机定子轴(23)两端连接有左隔板(1)和右隔板(12)，左隔板(1)上连接有左电磁板(20)，右隔板(12)上连接有右电磁板(13)，套装在轮教电机定子轴(23)上并位于左隔板(1)及右隔板(12)之间的轮毂电机转子筒(2)上沿上、下方向各布置有一对左上固定杆(5)和右上固定杆(6)，以及一对左下固定杆(17)和右下固定杆(16)，沿前、后方向各布置有一对左前固定杆(24)和右前固定杆(9)，以及一对左后固定杆(28)和右后固定杆(27)，在左上固定杆 (5)、右上固定杆(6)、左下固定杆(17)、右下固定杆(16)上分别活动套装有相应的左上仿生蹼(4)、右上仿生蹼(7)、左下仿生蹼(19)、右下仿生蹼(15)，而在左前固定杆(24)、右前固定杆(9)、左后固定杆(28)、右后固定杆(27)上分别活动套装有相应的左前仿生璞(21)、右前仿生蹼(10)、左后仿生蹼(30)、右后26，所述每个仿生蹼绕各自相应的固定杆自由转动，并在所述的每个仿生蹼的边缘上连接有永磁条，而且同侧仿生蹼上连接的永磁条磁极与连接在左隔板(1)上的左电磁板(20)及连接在右隔板(12)上的右电磁板(13)磁极相反，所述轮教电机定子轴(23)通过电源线接轮教电机专用交流电源，而带电磁板的左隔板(1) 及右隔板(12)通过电源线接直流电源：轮毂电机工作产生磁性，迫使轮毂电机转子筒(2)转动并带动其上连接的固定杆转动，当连接在一对固定杆上的一对仿生璞运动到隔板的非磁力作用区时，该对防生蹼在迎水面阻力的作用下，会自然闭合，处于闭合状态，使防生蹼与迎水面的接触面积最小，受到水的作用力较小，当该对防生蹼运动到隔板的磁力作用区时，该对防生蹼上的永磁条在隔板上电磁板的磁引力作用下，该对防生蹼缓慢打开形成一个完整的扇面，与水的接触面积最大，受到水的作用力也较大，整个系统装置的上下方向受到的水作用力产生一个力差，在该水力差的作用下，使推进系统向前运动。 2

CN104943840A 说明书 1/3页可用于水文测量设备水下推进系统的电磁仿生蹼技术领域 [0001]本发明涉及一种水文测量设备的水下推进系统，特别是可用于水文测量设备水下推进系统的电磁仿生蹼。它不仅可用于小型船模，也可用于大型船舶，潜艇等领域。背景技术 [0002]水文测量设备采用的传统水下推进器有机械式的如螺旋桨推进器、水泵喷水推进器等。该类推进器在推进过程中，存在推进效率低下，噪声大、装置的加工难度大等缺点。还有采用超导磁流体推进器，该，超导电磁流体推进器虽然具有安静无噪声，操作简便等特点，但是，磁流体推进技术成本高，速度慢，还需要大型发电机，增加船只或潜艇重量，而驱动发电机的动力系统如直接驱动传统推进器速度高于MD技术。发明内容 [0003]本发明的目的在于提供一种可用于水文测量设备水下推进系统的电磁仿生璞，它能够克服己有技术的不足，具有阻力较小、动力较大及静音效果好的特点，可有效地提高推进效率，节能、环保效果好。 [0004]其解决方案是：在轮毂电机定子轴两端分别连接有带电磁板的隔板，套装在轮毂电机定子轴上并位于两个带电磁板隔板之间的轮毂电机转子筒上，沿其上、下方向各布置有一对上固定杆及一对下固定杆，沿其前、后方向各布置有一对前固定杆及一对后固定杆，在每个固定杆上活动套装有仿生蹼，该仿生蹼可绕固定杆自由转动，并在每个仿生蹼的边缘上连接有永磁条，而且同侧仿生蹼上连接的永磁条磁极与连接在两隔板上的电磁板磁极相反。轮毂电机定子轴通过电源线接轮毂电机专用交流电源，而带电磁板的隔板通过电源线接直流电源。 [0005]轮毂电机工作产生磁性，迫使轮毂电机转子筒转动并带动其上连接的固定杆转动。当连接在一对固定杆上的一对仿生蹼运动到隔板的非磁力作用区时，该对防生蹼在迎水阻力的作用下，会自然闭合，处于闭合状态，防生蹼与迎水的接触面积最小，受到水的作用力也较小。当该对防生蹼运动到隔板的磁力作用区时，该对防生蹼边缘上的永磁条在隔板上电磁板的磁引力作用下，该对防生蹼缓慢打开形成一个完整的扇面，与水的接触面积最大，受到水的作用力也较大。整个系统装置的上、下方向受到的水作用力产生一个力差，在该水力差的作用下，可使推进系统向前运动，为水文测量设备提供推动力。 [0006]本发明采用上述技术方案，产生以下的技术效果： 1、本发明在前进时，由于前进方向上引起阻力作用的面积很小，故而阻力较小，同时，在前进方向的相反方向上起动力作用的作用面积比较大，故而动力较大，从而可产生较高的推进效率和较好的节能效果，并且因仿生蹼的运转方式，使本系统装置具有明显的静音效果； 2、由于本发明固定杆的旋转由轮毂电机提供动力，仿生蹼的旋转由电磁力提供，两者所用能源都是电力，因此，本发明是纯电推进系统，既具有绿色无污染的特点，又有利于环 3

CN104943840A 说明书 2/3页境保护，符合世界科技节能环保的大趋势，也符合国家的节能环保政策： 3、本发明结构简单，易加工，用途广。可用于小型水文测量船等对自持时间要求较高的系统：也可以用作纯电推进船舶的推进系统以代替传统的螺旋桨，可有效地提高船舶的推进效率：也可用于对推进系统的噪声有严格要求的一些特殊场合，比如水下声音信号的收集。它不仅适用于小型船模，也适用于大型船舶、潜艇等领域。并且，通过轮毂电机的反转还可轻易实现推进系统的反向推进。附图说明 [0007]图1为可用于水文测量设备水下推进系统的电磁仿生蹼的结构示意主视图。 [0008] 图2为图1的俯视图。 [0009] 图3为图1中的A-A剖视图。 [0010] 图4为图1中的B-B剖面图。具体实施方式 [0011]下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。 [0012] 图1至图4中，在轮毂电机定子轴23的左端连接有左隔板1，左隔板1的下半部上镶嵌有左电磁板20，而在轮毂电机定子轴23的右端连接有右隔板12，右隔板12的下半部上镶嵌有右电磁板13。套装在轮毂电机定子轴23上并位于左隔板1及右隔板12之间的轮毂电机转子筒2的中部沿其上、下方向设置有对称布置的一对左上固定杆5和右上固定杆6，以及一对左下固定杆17和右下固定杆16；沿其前、后方向设置有对称布置的一对左前固定杆24和右前固定杆9，以及一对左后固定杆28和右后固定杆27。在左上固定杆5、右上固定杆6、左下固定杆17及右下固定杆16上分别活动套装有相应的左上防生蹼4、右上防生蹼7、左下防生蹼19及右下防生蹼15，而在左前固定杆24、右前固定杆9、左后固定杆28和右后固定杆27上分别活动套装有相应的左前防生蹼21、右前防生蹼10、左后防生蹼30及右后防生蹼26。分别在左上防生蹼4、右上防生蹼7、左下防生蹼19及右下防生蹼 15的边缘上设置相应的左上永磁条3、右上永磁条8、左下永磁条18及右下永磁条14，而分别在左前防生蹼21、右前防生蹼10、左后防生蹼30及右后防生蹼26的边缘上设置相应的左前永磁条22、右前永磁条11、左后永磁条29及右后永磁条25，带有永磁条的防生蹼可绕相应的固定杆自由转动。而且连接在同侧相应防生蹼上的永磁条磁极与连接在隔板上的电磁板磁极相反。轮毂电机定子轴23通过电源线接轮毂电机专用交流电源，而连有左电磁板20的左隔板1及连有右电磁板13的右隔板12通过电源线接直流电源。 [0013]接通电源整个系统装置开始工作。轮毂电机由于通电产生磁性，迫使位于左隔板1 与右隔板12之间的轮毂电机转子筒2绕轮教电机定子轴23做定轴圆周运动，并带动该转子筒2上连接的一对上左、右固定杆5和6，一对下左、右固定杆17和16，一对前左、右固定杆24和9，以及一对后左、右固定杆28和27随之运动。当其中一对固定杆运动到左隔板1 与右隔板12之间的上半部分非磁力区时，由于受到迎水的阻力，连接在该对固定杆上的一对相应防生蹼分别绕该对固定杆旋转并逐渐合并在一起，使防生蹼与水的接触面减小，整个装置受到的水阻力也随之减少。当这对固定杆运动到左隔板1与右隔板12之间的下半部分磁力区时，连接在这对固定杆上的这对相应防生蹼分别通过各自边缘上的永磁条与相