[发明专利]一种单自由度可折展翼帆

说明书

本发明公开了一种单自由度可折展翼帆，包括骨架组件、柔性蒙皮和线驱动组件；其中，柔性蒙皮固结于骨架组件，线驱动组件与骨架组件连接；骨架组件由从上至下依次设置的驱动骨架、随动骨架和固定骨架组成；随动骨架由第一铝合金杆件和第一碳纤维杆件组成；驱动骨架包括第二铝合金杆件、第二碳纤维杆件、展开线固定轴、折叠线固定轴、转动盘；固定骨架包括第三碳纤维杆件、第一螺纹杆、连架杆组件和第二螺纹杆。本发明通过不同数量的骨架展开来改变翼帆面积以适应海面不同风速、风向，使翼帆具备一个较好的推力性能和较为稳定的航行姿态，另外所有骨架折叠在一起实现较大折叠率，以使航行器可从翼帆驱动模式转换为螺旋桨推进或下潜航行运动模式。

技术领域

本发明涉及一种具备多运动模式的海洋航行器所用翼帆，具体涉及面积可调且具备大折叠率的单自由度可折展翼帆。

背景技术

目前，为使海洋航行器进行海气界面的长时间在位观测，需要利用自然能源风能作为驱动力，使航行器具备水面长航时航行能力，另外，当航行器需要切换为螺旋桨推进或下潜运动模式时，翼帆需要具备一个较大的折叠率。目前的风帆伸缩装置大多采用剪叉式、多级丝杆螺母叠加、液压升降杆的方式进行风帆的折叠变形，以上装置比较笨重、占用空间较大，不符合海洋航行器变形装置的轻量化设计原则，且折叠率有限。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种单自由度可折展翼帆，通过不同数量的骨架展开来改变翼帆面积以适应海面不同风速、风向，使翼帆具备一个较好的推力性能和较为稳定的航行姿态，另外所有骨架折叠在一起实现较大折叠率，以使航行器可以从翼帆驱动模式转换为螺旋桨推进或下潜航行运动模式。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种单自由度可折展翼帆，包括骨架组件、柔性蒙皮和线驱动组件；其中，柔性蒙皮固结于骨架组件，线驱动组件与骨架组件连接；所述骨架组件由从上至下依次设置的驱动骨架、随动骨架和固定骨架组成；所述随动骨架由第一铝合金杆件和第一碳纤维杆件组成；

所述驱动骨架包括第二铝合金杆件、第二碳纤维杆件、展开线固定轴、折叠线固定轴、转动盘；所述转动盘固定连接于第二铝合金杆件的侧部，第二碳纤维杆件固定连接于第二铝合金杆件的顶端，所述转动盘和第二铝合金杆件位于驱动骨架的下方，展开线固定轴位于第二铝合金杆件的下部，折叠线固定轴位于第二铝合金杆件的上部；

所述固定骨架包括第三碳纤维杆件、第一螺纹杆、连架杆组件和第二螺纹杆；第一螺纹杆位于固定骨架的左方，第二螺纹杆位于第一螺纹杆的右方，所述连架杆组件位于第一螺纹杆和第二螺纹杆之间，且连架杆组件通过第一螺纹杆和第二螺纹杆固定，驱动骨架、随动骨架和固定骨架的一端均与第一螺纹杆连接。

线驱动组件包括涡轮蜗杆电机、绕线轮、展开线和折叠线；所述绕线轮与涡轮蜗杆电机通过顶丝方式相互连接，展开线一端固定于远离涡轮蜗杆电机一侧的绕线轮下方，另一端固定于展开线固定轴处，折叠线一端固定于靠近涡轮蜗杆电机一侧的绕线轮上方，另一端固定于折叠线固定轴处。

进一步的，所述随动骨架设置有四片，分别为第一随动骨架、第二随动骨架、第三随动骨架和第四随动骨架，所述第一铝合金杆件和第一碳纤维杆件通过铆钉相互连接。

进一步的，所述转动盘上设置有锁齿、凸起和复位圆弧；其中，所述凸起位于锁齿的右端，复位圆弧位于锁齿的左端。

进一步的，连架杆组件包括连架杆、卡簧和锁片；所述连架杆上设有卡簧安装槽、锁片安装槽、卡槽和复位槽；卡簧和锁片分别安装于卡簧安装槽和锁片安装槽；其中卡槽和复位槽位于卡簧安装槽和锁片安装槽之间，且卡槽位于复位槽的右方。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明基于轻量化设计原则，采用骨架转动的方式实现翼帆的较大折叠率(94％折叠率)；