[发明专利]基于仿生两栖型机器人的水下空气润滑辅助推进器

说明书

一种基于仿生两栖型机器人的水下空气润滑辅助推进器，包括：一外壳，具有流线型曲面，在所述外壳的外壁设置一环带区域，在所述环带区域与所述外壳的内壁之间包括一空腔，且在所述环带区域表面开设多个斜孔；一储气罐，固设于所述外壳内，并通过一气体传输通路连通于所述空腔，使得所述储气罐中的气体通过所述气体传输通路进入所述空腔，并从所述多个斜孔喷出；所述外壳的内壁设置有一带有凹槽的环形凸台和多个带通孔的凸台。本公开将空气润滑技术引入两栖型机器人的水下运动模态，通过喷出的压缩空气降低两栖型机器人与周围水流之间的摩擦阻力，实现两栖型机器人身体与周围水流之间的固液分离，提高了仿生两栖型机器人在水下和跨介质运动的速度。

技术领域

本公开涉及空气润滑式仿生两栖型机器人的摩擦阻力降低装置，尤其涉及一种基于仿生两栖型机器人的水下空气润滑辅助推进器。

背景技术

因现代作战的必要性，多模态仿生水陆两栖型机器人成为竞相研究的热点。与单一环境机器人不同，水陆两栖型机器人涉及陆地运动，水下运动以及跨介质运动，由此衍生出多种运动模态以及推进装置。仿生水陆两栖型机器人在水中运动时，会受到摩擦阻力、形状阻力、波漂阻尼等流体阻力，损耗了水陆两栖型机器人推进力。其中，形状阻力和波漂阻力可以通过调整外形来改善，而在低速下占主要部分的摩擦阻力则需要从其机理出发，寻求改进方法。

因此，受启发于两栖生物通过释放羽毛中的绒毛网在水面收集的空气，从而在皮肤表面形成减阻层，实现跃水的空气润滑机理，我们提出了一种新的仿生两栖水下空气润滑辅助推进器。这种用微小气泡包裹自身的方式，极大的减少了阻力，使他们的速度可以达到正常游速的2-3倍。

空气润滑在船舶中已有广泛的应用，部分研究表明，空气润滑系统可以节省5％-15％的燃料。其中，该系统主要分为五种模式，分别是气泡减阻、过渡空气层减阻、空气层减阻、部分空腔减阻以及多波部分空腔减阻。在气泡减阻中，气体通常通过槽、多孔材料或穿孔板注入边界层，但纯气泡减阻的持久性较差，因此需要在船体上开设较多注气位置。在空气层减阻中，气体通常通过水平板注入，此时发生从气泡流到空气层的转变，改善了纯气泡减阻的问题。在过渡空气层减阻中，既发生了气泡减阻，又发生了空气层减阻。在部分空腔减阻中，气体通常通过凹槽注入，从而在船体和外部水流之间形成一个空腔，气体被连续注入空腔内，以维持空腔内的气体，凹槽的长度接近空腔流向波长的一半。在多波部分空腔减阻中，凹槽的长度延伸到空腔表面波长的n倍。这些方法的本质是利用气体将固体表面与液体分离，并维持气体的稳定存在，从而发挥应有的减阻效果。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决应用于两栖型机器人水下运动的仿生空气润滑难题，本公开提供了一种基于仿生两栖型机器人的水下空气润滑辅助推进器，以提高仿生两栖型机器人在水下和跨介质运动的速度。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本公开采用的技术解决方案如下：

一种基于仿生两栖型机器人的水下空气润滑辅助推进器，包括：一外壳1，具有流线型曲面，在所述外壳的外壁设置一环带区域，在所述环带区域与所述外壳的内壁之间包括一空腔17，且在所述环带区域表面开设多个斜孔16；以及一储气罐7，固设于所述外壳内，并通过一气体传输通路连通于所述空腔17，使得所述储气罐7中的气体通过所述气体传输通路进入所述空腔17，并从所述多个斜孔16喷出；其中，所述外壳的内壁设置有一带有凹槽的环形凸台14和多个带通孔的凸台15，所述环形凸台14的凹槽内放置有环形垫圈6，对所述储气罐7进行辅助支撑；所述凸台15的通孔与所述储气罐7底端设置的多个螺纹盲孔19通过螺栓进行连接，对所述储气罐7的底端进行固定。

上述方案中，所述外壳的内壁还设置有多个空心接头13，所述空心接头的一端连通于所述空腔17，另一端连通于所述气体传输通路。

上述方案中，所述空心接头13的个数为3，间隔120度均匀分布于所述外壳的内壁；或者所述空心接头13的个数为4，间隔90度均匀分布于所述外壳的内壁。