撲翼裝置和撲翼裝置的工作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種撲翼裝置，其帶有基體(2)、驅(qū)動裝置(3)和撲翼(4)，其中，所述撲翼(4)包括第一和第二翼段(8、9)以及在第一和第二翼段(8、9)之間的鉸接裝置(42)，其中，所述第一翼段(8)具有用于可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地支承在基體(2)上的鉸接機(jī)構(gòu)(7)，其中，所述驅(qū)動裝置(3)被構(gòu)造用于在基體(2)和撲翼(4)之間引入相對運(yùn)動。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，鉸接機(jī)構(gòu)(7)的鉸接軸和鉸接裝置(42)的回轉(zhuǎn)軸至少幾乎彼此平行地朝向。
【專利說明】撲翼裝置和撲翼裝置的工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及撲翼裝置，其帶有基體、驅(qū)動裝置和撲翼，其中，所述撲翼包括第一和第二翼段以及在第一和第二翼段之間的鉸接裝置，其中，所述第一翼段具有用于可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地支承在基體上的鉸接機(jī)構(gòu)，其中，所述驅(qū)動裝置被構(gòu)造用于在基體和撲翼之間引入相對運(yùn)動。此外，本發(fā)明還涉及用于撲翼裝置的工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]DE4125974A1公開了 一種擺動翼驅(qū)動裝置，其包括兩個被布置在主發(fā)動機(jī)兩側(cè)的翼，主發(fā)動機(jī)包括曲柄傳動機(jī)構(gòu)，以便將主發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槠揭七\(yùn)動。為了提高已知的擺動翼驅(qū)動裝置的效率，規(guī)定將翼分別劃分為可彼此獨(dú)立扭轉(zhuǎn)的翼部分。為此在翼中設(shè)置有鉸鏈，并安裝有伺服電機(jī)，這樣所述翼在向下擺動時可能發(fā)生扭轉(zhuǎn)，從而后翼邊緣指向斜上方，而在向上擺動時指向斜下方。與之相應(yīng)的是，所述翼部分可以分別圍繞與主發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸相垂直并且與擺動翼驅(qū)動裝置的前進(jìn)方向相垂直地朝向的軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提出一種撲翼裝置以及該撲翼裝置的、效率提高的工作方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該目的通過具有權(quán)利要求1所述特征的、開篇所述類型的撲翼裝置得以實現(xiàn)。
[0005]在此規(guī)定，所述鉸接機(jī)構(gòu)的鉸接軸和鉸接裝置的回轉(zhuǎn)軸至少近乎彼此平行地朝向。通過所述鉸接軸和回轉(zhuǎn)軸的這種朝向，所述撲翼可以彎折。由此在撲翼向上擺動的階段期間，此時所述撲翼從下翻轉(zhuǎn)位置向上翻轉(zhuǎn)位置轉(zhuǎn)變，在垂直方向上實現(xiàn)盡可能小的空氣動力的橫向力。與此相反，在撲翼向下擺動時，產(chǎn)生盡可能大的空氣動力的作用力，該作用力的分量是垂直向上的上升力和水平指向的推進(jìn)力。這通過如下方式實現(xiàn)，即所述撲翼的兩個翼段彼此處于伸展的位置，在該位置處，水平面上的投影面積最大。該撲翼的伸展的位置優(yōu)選地相應(yīng)于在第一和第二翼段之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動的運(yùn)動區(qū)域的終止位置。由于可以借助于鉸接裝置彎折，所以可以實現(xiàn)撲翼的相比于目前已知的現(xiàn)有技術(shù)水平明顯更接近于鳥翼空氣動力特性的空氣動力特性。
[0006]從屬權(quán)利要求所述為本發(fā)明的有利改進(jìn)方案。
[0007]有益的是，第一翼段包括形狀穩(wěn)定的第一支承梁，該支承梁與在鉸接機(jī)構(gòu)和鉸接裝置之間延伸的第一延伸軸相鄰地特別是平行地布置，其中在所述支承梁上布置有橫向于延伸軸朝向的支承元件。通過支持梁和安裝在其上的支承元件的結(jié)合，可以實現(xiàn)翼段的特別輕便且穩(wěn)固的構(gòu)造方式，其也被稱作翼肋構(gòu)造方式(Spantenbauweise)。在此,在支承元件之間是可用于撲翼的有效工作的技術(shù)裝置例如執(zhí)行器和/或傳感器的空間。也可以通過相同的方式構(gòu)造第二翼段。
[0008]有利的是，所述支承元件可運(yùn)動地特別是可偏轉(zhuǎn)地安置在支承梁上。由于在支承梁上可運(yùn)動地布置支承元件，在撲翼于上下翻擺位置之間運(yùn)動期間，實現(xiàn)撲翼的由支承元件確定的空氣動力輪廓(Profil)的在空氣動力方面有利的朝向。由于支承元件優(yōu)選可擺 動地安置在支承梁上，可以實現(xiàn)使得翼圍繞支承梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)。某些情況下，這種扭轉(zhuǎn)可以有 針對性地利用相應(yīng)的調(diào)整機(jī)構(gòu)予以影響，以便在向上和/或向下擺動階段期間或者在相繼 的向上和/或向下擺動階段中可以調(diào)整所述撲翼的不同的空氣動力性能。
[0009]優(yōu)選地為第一和/或第二翼段配設(shè)有用于引起支承元件相對于支承梁運(yùn)動特別 是圍繞與支承梁同心地布置的回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動的調(diào)整機(jī)構(gòu)。借助于調(diào)整機(jī)構(gòu)(其示范性 地可以為變速電機(jī)、電動的線性調(diào)整器或者氣動的平移或旋轉(zhuǎn)裝置)選擇性地使支承元件 圍繞回轉(zhuǎn)軸發(fā)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動。特別優(yōu)選地規(guī)定，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)布置在第二翼段的位于外面的 端部段上，以便在那里引起支承元件的最大程度的偏轉(zhuǎn)。從那里起，這種偏轉(zhuǎn)可以通過連接 機(jī)構(gòu)以減弱的方式在所述第一翼段的方向上傳導(dǎo)。在本發(fā)明的一個有利改進(jìn)方案中規(guī)定， 所述支承元件布置在第一和/或第二翼段的支承梁上，并且分別可以圍繞與相應(yīng)的支承梁 平行地特別是同心地延伸的回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)。由此可以根據(jù)所述撲翼的運(yùn)動狀態(tài)來調(diào)整支承元 件，進(jìn)而調(diào)整所述撲翼的由所述支承元件確定的外部幾何形狀。有利的是，所述支承元件經(jīng) 過設(shè)計，使得支承元件和支承梁之間的相對運(yùn)動受限。這可以例如通過所述支承梁和安置 在其上的支承元件的相應(yīng)的輪廓來實現(xiàn)，以便特別是實現(xiàn)限制回轉(zhuǎn)運(yùn)動的擺幅。
[0010]有益的是，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)被構(gòu)造用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給至少一個支承元件，該支 承元件被布置在第二翼段的與鉸接裝置相背的端部區(qū)域上。由此實現(xiàn)使得位于最外側(cè)的支 承元件之一特別是位于最外側(cè)的那個支承元件被加載的擺動運(yùn)動的幅度(Ausschlag)最 大?；谥С性g的彈性耦接，與該支承元件相鄰地布置的支承元件，特別是布置在所 述撲翼內(nèi)側(cè)較遠(yuǎn)處的支承元件被加載發(fā)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動，而所述回轉(zhuǎn)運(yùn)動隨著相距與所述調(diào)整 元件直接耦接的支承元件的間距的增加而通樣減小。由此可以實現(xiàn)使得在相應(yīng)的支承元件 于向上和/或向下擺動期間朝向豎直方向的偏轉(zhuǎn)與相應(yīng)的支承元件偏轉(zhuǎn)之間的比例對于 所有沿著撲翼的支承元件來說都至少基本恒定。由此實現(xiàn)所述撲翼的有利的空氣動力特 性。
[0011]在本發(fā)明的一個有利的改進(jìn)方案中規(guī)定，所述第一翼段包括優(yōu)選與所述第一翼段 的支承梁平行地延伸的控制梁，該控制梁與所述第一支承梁耦接且可相對運(yùn)動。優(yōu)選地，所 述控制梁被設(shè)置用于第二翼段的鉸接，由此第二翼段可以相對于第一翼段進(jìn)行所希望的相 對運(yùn)動特別是彎折。
[0012]替代地，所述控制梁可以用可旋轉(zhuǎn)的或可平移的驅(qū)動裝置來代替，特別是用布置 在第一或第二支承梁上的變速電動機(jī)來代替。這種驅(qū)動裝置被構(gòu)造用于對其它各支承梁產(chǎn) 生作用，以便引起第二翼段相對于第一翼段發(fā)生所希望的彎折。
[0013]第一和第二翼段之間的鉸接裝置優(yōu)選包括多個在空間上分布地布置的回轉(zhuǎn)鉸鏈 (Schwenkgelenk),所述回轉(zhuǎn)鉸鏈被構(gòu)造在第一支承梁、控制梁和第二支承梁的彼此相鄰的 端部區(qū)域上。通過為鉸接裝置在空間上分配回轉(zhuǎn)鉸鏈，可以實現(xiàn)使得第二翼段相對于第一 翼段利用位置固定的、實際的或可移動的、虛擬的回轉(zhuǎn)軸進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動。由此例如可以實現(xiàn) 在第一和第二翼段之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，該回轉(zhuǎn)運(yùn)動以有利的方式與所述回轉(zhuǎn)翼的機(jī)械的構(gòu)造 方式相一致。
[0014]有利的是，在第一支承梁的回轉(zhuǎn)鉸鏈和控制梁的回轉(zhuǎn)鉸鏈之間布置有轉(zhuǎn)向桿。該 轉(zhuǎn)向桿確保在支承梁和控制梁上的兩個回轉(zhuǎn)鉸鏈之間的明確限定的運(yùn)動的耦接。所述轉(zhuǎn)向桿優(yōu)選被構(gòu)造為剛性。在本發(fā)明的一種替代的實施方式中，所述轉(zhuǎn)向桿可以被構(gòu)造為有彈性和/或長度可調(diào)。
[0015]在本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)中規(guī)定，所述第一支承梁和控制梁分別在與鉸接裝置相背的端部區(qū)域上借助于轉(zhuǎn)向桿可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地彼此耦接。該轉(zhuǎn)向桿的任務(wù)在于，在所述支承梁和控制梁之間引入相對運(yùn)動。通過這種相對運(yùn)動，可以例如實現(xiàn)使得第二翼段相對于第一翼段按所希望地彎折。
[0016]有利的是，所述驅(qū)動裝置包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器被構(gòu)造用于在與所述轉(zhuǎn)向桿運(yùn)動耦接的曲柄上引入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該轉(zhuǎn)向桿被布置在第一支承梁和控制梁之間。所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器例如指的是電動馬達(dá)，特別是無電刷的、電整流的直流電機(jī)。所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器可以根據(jù)設(shè)計情況直接作用到曲柄上，或者通過傳動裝置與曲柄進(jìn)行運(yùn)動耦接。該曲柄的任務(wù)在于，把所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動在與布置在第一支承梁和控制梁之間的轉(zhuǎn)向桿共同作用的情況下轉(zhuǎn)化為撲翼的所希望的擺動。在擺動中，兩種回轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生疊加。第一回轉(zhuǎn)運(yùn)動被轉(zhuǎn)變?yōu)閾湟淼南蛏虾拖蛳聰[動。所述第二回轉(zhuǎn)運(yùn)動被轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙矶蜗鄬τ诘谝灰矶蔚南鄬ζD(zhuǎn)。與之相應(yīng)的是，設(shè)置有曲柄銷，用于可運(yùn)動地把曲柄和布置在第一支承梁和控制梁之間的轉(zhuǎn)向桿連接起來。該曲柄銷在由所述曲柄確定的圓形軌道上運(yùn)動，并且被設(shè)置用于提供兩個彼此垂直朝向的運(yùn)動分量，所述運(yùn)動分量引起翼段的擺動以及彎折。所述曲柄銷在此沿徑向方向與所述曲柄的旋轉(zhuǎn)軸間隔開地布置。
[0017]優(yōu)選規(guī)定，在支承梁和支承元件之間構(gòu)造有復(fù)位彈簧。該復(fù)位彈簧的任務(wù)在于，為所述支承元件預(yù)先指定相對于支承梁的在沒有外力影響下被可靠地占據(jù)的優(yōu)選位置。有利的是，所述復(fù)位彈簧指的是與所述支承梁平行地優(yōu)選同心地布置的扭轉(zhuǎn)彈簧。替代地，還可以設(shè)置承彎桿(Biegestab)作為復(fù)位彈簧。特別有利的是，多個支承元件布置在一個共同的復(fù)位彈簧上，從而在根據(jù)所述復(fù)位彈簧的固定點對這些支承元件施加相同大小的力的情況下，各個支承元件出現(xiàn)不同程度的偏轉(zhuǎn)。
[0018]在本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)方案中規(guī)定，第一和/或第二翼段上的彼此相鄰的支承元件通過優(yōu)選構(gòu)造為有彈性的連接機(jī)構(gòu)彼此運(yùn)動耦接。所述連接機(jī)構(gòu)用于實現(xiàn)使得相應(yīng)的翼段的輪廓發(fā)生盡可能均勻且連續(xù)的變形。連接機(jī)構(gòu)例如可以是至少布置在每兩個相鄰的支承元件之間的柔軟易彎的繩段或有彎曲彈性的彈簧絲。特別優(yōu)選的是，所述連接機(jī)構(gòu)同時也用作支承元件之間的復(fù)位彈簧。
[0019]適宜的是，所述鉸接機(jī)構(gòu)布置在第一翼段的支承梁上。由于所述支承梁的任務(wù)是，將作用于翼段的力傳遞至基體，所以該支承梁具有穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，因此必定能將在撲翼擺動運(yùn)動時產(chǎn)生的力傳遞給基體。
[0020]依據(jù)本發(fā)明的第二方面，所述目的通過具有權(quán)利要求17所述特征的、用于撲翼裝置的工作方法得以實現(xiàn)。在此，撲翼裝置的工作方法有下述步驟:檢測撲翼相對于基體的空間位置，特別是檢測第一翼段和/或第二翼段相對于基體的空間位置；根據(jù)撲翼的所確定的空間位置，在至少一個可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地安置在支承梁上的支承元件上引入回轉(zhuǎn)運(yùn)動，特別是圍繞與支承梁同心地布置的回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，以便實現(xiàn)撲翼的扭轉(zhuǎn)。采用該方法將實現(xiàn)所述撲翼的盡可能高的空氣動力效率。為此規(guī)定，撲翼的扭轉(zhuǎn)(Verwindung)與撲翼的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(Schlagbewegung)處于可預(yù)定的關(guān)系中。使用撲翼裝置時，在邊緣條件固定不變的情況下可預(yù)先確定出這種關(guān)系。在邊緣條件動態(tài)可變的情況下使用撲翼裝置時，特別是在利用撲翼裝置以實現(xiàn)飛行器向上浮動和/或向前推動時，可以在預(yù)先確定相應(yīng)的撲翼的扭 轉(zhuǎn)時考慮動態(tài)可變的邊緣條件，例如飛行位置、飛行速度、當(dāng)前飛行方向、力求的飛行方向、 上升速度或下降速度、大氣壓力等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]附圖示出本發(fā)明的有利實施方式，圖示如下:
[0022]圖1:撲翼裝置的示意性前視圖；
[0023]圖2:撲翼的沿A-A線的剖面圖；和
[0024]圖3:撲翼的沿B-B剖切線的剖面圖。
【具體實施方式】
[0025]在圖1中示意性地未按照標(biāo)準(zhǔn)比例示出的撲翼裝置I包括示范性的基體2、驅(qū)動裝 置3和兩個撲翼4，為明了起見，僅示出其中的一個撲翼。兩個撲翼4優(yōu)選被布置成相對于 鏡軸5對稱。
[0026]所述基體2可以是飛行器的沒有詳細(xì)示出的機(jī)身的一部分。該機(jī)身優(yōu)選地沿著與 圖2的圖示平面相垂直的軸延伸。所述基體2優(yōu)選是在由沿著與圖1的圖示平面垂直的軸 所布置的幾個翼肋(Spant)形成的機(jī)身內(nèi)部的一個翼肋。在基體2上安置有兩個優(yōu)選相對 于鏡軸5對稱的支撐臂6，圖1中僅示出其中的一個支撐臂。在所述支撐臂6的端部布置有 鉸接機(jī)構(gòu)7，其被設(shè)置用于將第一機(jī)翼段8以及固定在其上的第二機(jī)翼段9可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地支 撐在所述基體2上。
[0027]所述鉸接機(jī)構(gòu)7示范性地被實現(xiàn)為安置在所述支撐臂6的端部的螺栓10和圖1 中未示出的、位于第一翼段8的第一支承梁11中的凹槽的結(jié)合。在本發(fā)明的未示出的實施 方式中，所述鉸接機(jī)構(gòu)也可被構(gòu)造為固體鉸鏈特別是薄膜鉸鏈。
[0028]所述第一支承梁11通過轉(zhuǎn)向桿15與第二支承梁12可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地耦接。示范性 地，所述第一支承梁11被構(gòu)造為直線形，而第二支承梁12被構(gòu)造為呈L形彎曲。在本發(fā)明 的未示出的實施方式中，無論第一支承梁還是第二支承梁都可分別被構(gòu)造為彎曲，和/或 在第二支承梁的短邊和長邊之間規(guī)定一個不同于90°的角。
[0029]所述第二支承梁12的短邊16在端部區(qū)域中與控制梁18鉸接，該控制梁示范性地 與第一支承梁11平行地延伸。第二轉(zhuǎn)向桿19被鉸接地安置在控制梁18上，并安置在第一 轉(zhuǎn)向桿15和第一支承梁11之間的鉸接連接處。所述控制梁18在與第二轉(zhuǎn)向桿19相背的 端部區(qū)域與連桿20鉸接地連接，該連桿與驅(qū)動裝置3以及與第一支承梁11可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地 耦接。
[0030]所述驅(qū)動裝置3包括曲柄銷21，該曲柄銷與連桿20可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地連接，并在徑向 外側(cè)被安置在曲柄22上。所述曲柄22配屬于傳動齒輪23，該傳動齒輪本身可以被一個示 范性地構(gòu)造為直流電機(jī)的驅(qū)動電機(jī)24驅(qū)動而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在與曲柄銷21相背的端部上， 所述連桿20與第一支承梁11的端部區(qū)域可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地連接。
[0031]因此所述第一支承梁11、第二支承梁12、第一轉(zhuǎn)向桿15、第二轉(zhuǎn)向桿19、控制梁
18、連桿20和曲柄22形成曲柄傳動裝置。該曲柄傳動裝置能實現(xiàn)基于驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動使得第一翼段圍繞鉸接機(jī)構(gòu)7的與圖1的圖示平面垂直朝向的、沒有詳細(xì)示出的鉸接軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以及實現(xiàn)在第一翼段8和第二翼段9之間圍繞同樣與圖1的圖示平面垂直朝向的回轉(zhuǎn)軸進(jìn)行折彎運(yùn)動(Abknickbewegung)。
[0032]基本上通過在第二支承梁12和控制梁18之間的可回轉(zhuǎn)運(yùn)動的連接部分構(gòu)成的鉸鏈的、同樣沒有示出的鉸接軸同樣與圖1的圖示平面垂直地延伸。
[0033]無論第一翼段8還是第二翼段9，都分別設(shè)有多個彼此間隔地布置的、肋狀的支承元件25、37，這些支承元件在圖2和3中被詳細(xì)地示出。
[0034]在第一翼段8上，所述支承元件25既包括第一支承梁11，又包括控制梁18。優(yōu)選規(guī)定，所述支承元件25被安置為可圍繞沿著第一支承梁11延伸的第一延伸軸28旋轉(zhuǎn)。相應(yīng)地，所述支承元件25相對于控制梁18可以進(jìn)行圓周運(yùn)動。為了引起第一翼段8上的支承元件25的協(xié)調(diào)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這些支承元件25通過至少一個基本上與第一支承梁11平行地延伸的柔性連接桿29彈性地相互耦接。為了確保支承元件25相對于第一支承梁11處于優(yōu)選的方位，在第一支承梁11和支承元件25之間構(gòu)造有復(fù)位彈簧30。所述復(fù)位彈簧30示范性地包括至少兩個彈簧桿31，所述彈簧桿在與所述第一支承梁11固定連接的支承板32上被夾緊，并優(yōu)選基本上與所述第一支承梁11平行地朝向。
[0035]在支承元件25圍繞第一延伸軸28回轉(zhuǎn)運(yùn)動地擺動時，彈簧桿31受到彎曲應(yīng)力，由此對分別配屬的支承元件25施加復(fù)位力。由此可以保證所述支承元件在無力狀態(tài)下被布置在相對于第一翼段8的第一支承梁11的優(yōu)選位置。
[0036]以相同的方式，在第二翼段9上也設(shè)置有支承元件37以及復(fù)位彈簧30，該復(fù)位彈簧包括兩個彈簧桿31和一個支承板33。
[0037]在第二翼段9的與第一翼段8相背的端部區(qū)域上布置有被示范性地構(gòu)造為變速電機(jī)的調(diào)整機(jī)構(gòu)33。所述調(diào)整機(jī)構(gòu)33被構(gòu)造用于準(zhǔn)備圍繞第二支承梁12的第二延伸軸34進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。示范性地規(guī)定，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)33的輸出軸35與第二支承梁12抗扭地連接。所述調(diào)整機(jī)構(gòu)33的殼體36 (在該殼體內(nèi)示范性地容納有未示出的電機(jī)以及未詳細(xì)示出的齒輪傳動裝置)被構(gòu)造為相對于第二支承梁12可擺動，其中，規(guī)定圍繞第二延伸軸34進(jìn)行擺動運(yùn)動。所述調(diào)整機(jī)構(gòu)33的殼體36配設(shè)有支承元件37，該支承元件優(yōu)選地與所述殼體36固定連接。因此所述調(diào)整機(jī)構(gòu)33的運(yùn)動導(dǎo)致所述支承元件37相對于第二支承梁12進(jìn)行相對轉(zhuǎn)動。由于支承元件37可以與第二翼段的其余支承元件38以及有時也與第一翼段的支承元件25運(yùn)動耦接，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)33圍繞延伸軸34的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動被傳遞至第一翼段8和安置在其上的支承元件25。這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或扭轉(zhuǎn)的傳遞特別是通過彈簧桿31和連接桿29以及有時通過支承元件25的未詳細(xì)示出的外罩(Aussenbespannung)進(jìn)行。
[0038]通過適當(dāng)?shù)剡x擇復(fù)位彈簧30和連接桿29，在調(diào)整機(jī)構(gòu)33和沿著延伸軸28、34布置的支承元件25、38之間的運(yùn)動耦接度可以根據(jù)需要來調(diào)整。
[0039]所述驅(qū)動裝置3包括示意性地示出的驅(qū)動電機(jī)24，該驅(qū)動電機(jī)的傳動小齒輪41作用到傳動齒輪23上。示范性地，相對于鏡軸5對稱地設(shè)置有兩個彼此嚙合的傳動齒輪23，從而第一傳動齒輪23在第一旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動導(dǎo)致第二傳動齒輪23發(fā)生相反方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。與曲柄銷21連接的連桿20在曲柄22的回轉(zhuǎn)運(yùn)動期間進(jìn)行由平移運(yùn)動和擺動運(yùn)動的疊加組成的運(yùn)動。優(yōu)選地，傳動齒輪23在撲翼裝置I特別是驅(qū)動裝置3處于靜止?fàn)顟B(tài)時，被帶到圖1中所示的位置，這是因為達(dá)到了最小的空氣阻力，而這種空氣阻力例如在使用用于飛行器的撲翼裝置I時可以實現(xiàn)高滑動系數(shù)的滑翔運(yùn)行(Segelbetrieb)。[0040]連桿20的運(yùn)動被傳遞至第一支承梁11，在這種情況下導(dǎo)致第一支承梁11圍繞鉸 接機(jī)構(gòu)7的與圖1的圖示平面垂直地朝向的鉸接軸進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動。連桿20的運(yùn)動也被傳 遞至控制梁18，由此導(dǎo)致控制梁18的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和平移運(yùn)動的疊加。該控制梁一方面與第 一支承梁11同步地圍繞鉸接機(jī)構(gòu)7的與圖1的圖示平面垂直朝向的鉸接軸擺動。另一方 面，所述連桿20的運(yùn)動引起在第一支承梁11和控制梁18之間的相對移動或平移運(yùn)動。這 種平移運(yùn)動導(dǎo)致兩個轉(zhuǎn)向桿15和19的擺動，結(jié)果導(dǎo)致第二支承梁12的短邊16發(fā)生彎折。 根據(jù)第二轉(zhuǎn)向桿19的長度和第一支承梁11與控制梁18的在連桿20上的鉸鏈的間距的幾 何設(shè)計，可以針對連桿20的平移運(yùn)動分量來選擇運(yùn)動加速比或運(yùn)動減速比。
[0041]示范性地，在所述撲翼4向前運(yùn)動時(根據(jù)圖1所示，該運(yùn)動是逆時針的回轉(zhuǎn)運(yùn) 動)，借助于連桿20、控制梁18和鉸接裝置42，可以導(dǎo)致第二翼段9相對于第一翼段8順時 針折彎。在發(fā)生圖1所示順時針的后退運(yùn)動(Abschlagbewegung)時,第二翼段9逆時針地 發(fā)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動，以便在這種情況下達(dá)到伸展的位置，在該位置處，兩個延伸軸28和34至少 基本平行地朝向，此點如圖1所示。
[0042]如果由第一轉(zhuǎn)向桿15、第二轉(zhuǎn)向桿19以及第二支承梁12的短邊16構(gòu)成的鉸接裝 置42被構(gòu)造為鉸接四邊形特別是箏形形狀，則有利于第二翼段9相對于第一翼段8進(jìn)行翻 折運(yùn)動。因此，可以采用特別有效的方式，使連桿20的回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙矶?相對于 第一翼段8的所希望的翻折運(yùn)動。此外，可以通過鉸接裝置42的這種設(shè)計，在圓形軌道上 實現(xiàn)第二翼段9的有效運(yùn)動，而該運(yùn)動是通過第一翼段8的前進(jìn)運(yùn)動和后退運(yùn)動的疊加以 及第二翼段9相對于第一翼段8的擺動而引起的。通過第二翼段9的這種圓形軌道狀的運(yùn) 動，確保在運(yùn)動回復(fù)點上柔和地減速和重新加速，從而使得施加到第二翼段9上的力保持 很小，進(jìn)而能實現(xiàn)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。
[0043]從圖2可知，所述支承元件25被可旋轉(zhuǎn)地安置在第一支承梁11上。為此在支承 元件25上示范性地開設(shè)出圓環(huán)形的凹槽43，該凹槽被優(yōu)選構(gòu)造為管狀的第一支撐梁11穿 過。為了確保所述支承元件25能圍繞第一延伸軸28回轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述支承元件25還附加地 具有示范性的圓環(huán)段狀的凹槽44。所述凹槽44的圓心優(yōu)選與所述支承梁11的延伸軸28 一致。在圖2中所示的支承元件25的前面布置有固定在第一支承梁11上的用于彈簧桿31 的支承板32。在所述支承元件25的外圍端部區(qū)域上設(shè)置有與圖2的圖示平面垂直地延伸 的連接桿29。
[0044]圖3中示出與所述調(diào)整機(jī)構(gòu)33固定連接的支承元件37，該支承元件被彈簧桿31 和連接桿29穿過。
[0045]借助于調(diào)整機(jī)構(gòu)33和上面已經(jīng)介紹過的支承元件25、38與支承元件37的運(yùn)動耦 接，可以實現(xiàn)使得彈性繃緊的撲翼4在前進(jìn)和后退階段中朝不同的扭轉(zhuǎn)方向進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，以 便由此保證高的空氣動力效率。這種撲翼4例如可以被設(shè)置應(yīng)用在人造飛行物例如人造鳥 上。由于在端部對調(diào)整機(jī)構(gòu)3進(jìn)行安裝，在撲翼的外部區(qū)域內(nèi)引起支承元件37、38的特別 大的偏轉(zhuǎn)，這種偏轉(zhuǎn)在第一翼段8的方向上，通過彈簧桿31和彈性連接桿29的作用以減小 的形式傳遞。通過借助于調(diào)整機(jī)構(gòu)在撲翼尖端引入回轉(zhuǎn)運(yùn)動，可以實現(xiàn)使得在相應(yīng)支承元 件25、38的豎直偏轉(zhuǎn)與這些支承元件25、38圍繞各自相關(guān)的延伸軸28、34的偏轉(zhuǎn)之間的比 至少基本上恒定。這對于撲翼裝置I的空氣動力效果是有利的。
[0046]為了有利地控制調(diào)整機(jī)構(gòu)33和驅(qū)動裝置3，設(shè)置有控制單元50。所述控制單元50例如可被構(gòu)造為微處理器，其通過霍爾傳感器45、46和47得出所述驅(qū)動裝置24以及傳動齒輪23的未詳細(xì)示出的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。由此例如可以確定出所述撲翼何時位于如圖1所示的展開的位置上。基于這種確定，于是可以針對所述撲翼4的后續(xù)的前進(jìn)和后退運(yùn)動對調(diào)整機(jī)構(gòu)33進(jìn)行調(diào)節(jié)。為此在控制單元50上設(shè)置有多個出口(Ausgang) 48，其中的一個出口以未示出的方式特別是通過電纜連接與構(gòu)造在調(diào)整機(jī)構(gòu)33上的入口 49連接。
[0047]所述控制單元50上的其它出口 48可以和未詳細(xì)示出的其它調(diào)整機(jī)構(gòu)連接。所述控制單元50可被構(gòu)造用于和未示出的遙控裝置進(jìn)行無線通信。優(yōu)選地規(guī)定在控制單元50和遙控裝置之間進(jìn)行雙向通信。由此例如可以將遙控裝置的操縱者的控制命令傳遞至控制單元50。作為補(bǔ)充的是，由控制單元50提供的信號或數(shù)據(jù)都可被傳輸給遙控裝置。這些信號或數(shù)據(jù)可以例如由霍爾傳感器45、46、47提供，或者由其它未詳細(xì)示出的、可得出諸如溫度或空氣壓力的測量值的傳感器例如用于地球磁場的磁場傳感器和/或加速度傳感器和/或轉(zhuǎn)速傳感器和/或速度傳感器和/或環(huán)境傳感器提供。這些信息例如在所述撲翼裝置I被用于人造飛行器時是具有重要意義的。在此特別是在力求飛行器部分地或完全地自主飛行時有利的是，了解盡可能多的、有關(guān)飛行位置和環(huán)境條件的數(shù)據(jù)，以便由此例如可以優(yōu)化所述支承元件25、37、38的偏轉(zhuǎn)和/或撲翼4的撲動頻率。
[0048]在本發(fā)明的未詳細(xì)示出的實施方式中，所述驅(qū)動裝置也可以采用發(fā)電機(jī)式的工作方式進(jìn)行工作，或只是被實施為發(fā)電機(jī)，從而從外部作用到撲翼裝置上的流體例如空氣、蒸汽或水的質(zhì)量流能通過特別有效的方式轉(zhuǎn)化為電能。
【權(quán)利要求】
1.一種撲翼裝置，帶有基體(2)、驅(qū)動裝置(3)和撲翼(4)，其中，所述撲翼(4)包括第一和第二翼段(8、9)以及在第一和第二翼段(8、9)之間的鉸接裝置(42)，其中，所述第一翼段(8)具有用于可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地支承在基體(2)上的鉸接機(jī)構(gòu)(7)，其中，所述驅(qū)動裝置(3)被構(gòu)造用于在基體(2)和撲翼(4)之間引入相對運(yùn)動，其特征在于，鉸接機(jī)構(gòu)(7)的鉸接軸和鉸接裝置(42)的回轉(zhuǎn)軸至少幾乎彼此平行地朝向。
2.如權(quán)利要求1所述的撲翼裝置，其特征在于，第一翼段(8)包括形狀穩(wěn)定的第一支承梁(11)，該第一支承梁與在鉸接機(jī)構(gòu)(7)和鉸接裝置(42)之間延伸的第一延伸軸(28)相鄰地特別是平行地布置，其中，在所述第一支承梁(11)上布置有橫向于延伸軸(28)朝向的支承元件(25)。
3.如權(quán)利要求2所述的撲翼裝置，其特征在于，第二翼段(9)包括形狀穩(wěn)定的第二支承梁(12)，該第二支承梁從鉸接裝置(42)起沿著第二延伸軸(34)構(gòu)造而成，并且被布置在橫向于第二延伸軸(34)朝向的支承元件(25)上。
4.如權(quán)利要求2或3所述的撲翼裝置，其特征在于，所述支承元件(25)可運(yùn)動地特別是可擺動地安置在支承梁(11、12)上。
5.如權(quán)利要求4所述的撲翼裝置，其特征在于，第一和/或第二翼段(8、9)配設(shè)有調(diào)整機(jī)構(gòu)(33)，用于引起支承元件(25、38)相對于支承梁(11、12)的運(yùn)動，特別是圍繞與支承梁(11、12)同心地布置的回轉(zhuǎn)軸(28、34)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。
6.如權(quán)利要求5所述的撲翼裝置，其特征在于，調(diào)整機(jī)構(gòu)(33)被構(gòu)造用于在至少一個支承元件(25、37、38)上引入回轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述支承元件被布置在第二翼段(9)的與鉸接裝置(42)相背的端部區(qū)域上。
7.如權(quán)利要求2至6`中任一項所述的撲翼裝置，其特征在于，所述第一翼段(8)包括優(yōu)選地與所述第一翼段(8)的支承梁(11)平行地延伸的控制梁(18)，該控制梁與所述第一支承梁(11)可相對運(yùn)動地耦接。
8.如權(quán)利要求7所述的撲翼裝置，其特征在于，第一和第二翼段(8、9)之間的鉸接裝置(42)包括多個在空間上分布地布置的回轉(zhuǎn)鉸鏈，所述回轉(zhuǎn)鉸鏈被構(gòu)造在第一支承梁(11)、控制梁(18)和第二支承梁(12)的彼此相鄰的端部區(qū)域上。
9.如權(quán)利要求8所述的撲翼裝置，其特征在于，鉸接裝置(42)被構(gòu)造為鉸接四邊形，特別是被構(gòu)造為箏形形狀，并且包括固定在第二支承梁(12)上的鉸接桿(16)，該鉸接桿可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地安置在控制梁(18)上，并且通過轉(zhuǎn)向桿(15)與第一支承梁可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地耦接。
10.如權(quán)利要求9所述的撲翼裝置，其特征在于，在第一支承梁(11)的回轉(zhuǎn)鉸鏈和控制梁(18)的回轉(zhuǎn)鉸鏈之間布置有轉(zhuǎn)向桿(19)。
11.如權(quán)利要求10所述的撲翼裝置，其特征在于，所述第一支承梁(11)和控制梁(18)分別在與鉸接裝置(42)相背的端部區(qū)域上借助于轉(zhuǎn)向桿(20)可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地彼此耦接。
12.如權(quán)利要求11所述的撲翼裝置，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(3)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器(24)，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器被構(gòu)造用于在與所述轉(zhuǎn)向桿(20)運(yùn)動耦接的曲柄(22)上引入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該轉(zhuǎn)向桿(20)被布置在第一支承梁(11)和控制梁(18)之間。
13.如權(quán)利要求12所述的撲翼裝置，其特征在于，構(gòu)造有曲柄銷(21)，用于可運(yùn)動地把曲柄(22)和轉(zhuǎn)向桿(20)連接起來，該轉(zhuǎn)向桿布置在第一支承梁(11)和控制梁(18)之間，該曲柄銷可在圓形軌道上運(yùn)動，并且提供彼此垂直地朝向的用于第一和第二翼段(8、9)的擺動以及用于第二翼段(9)相對于第一翼段(8)的折彎的運(yùn)動分量。
14.如權(quán)利要求3至13中任一項所述的撲翼裝置，其特征在于，在支承梁(11、12)和支承元件(25)之間構(gòu)造有復(fù)位彈簧(30)。
15.如權(quán)利要求3至14中任一項所述的撲翼裝置，其特征在于，第一和/或第二翼段 (8,9)上的彼此相鄰的支承元件(25)通過優(yōu)選為彈性構(gòu)造的連接機(jī)構(gòu)(29)彼此運(yùn)動耦接。
16.如上述權(quán)利要求中任一項所述的撲翼裝置，其特征在于，所述鉸接機(jī)構(gòu)(7)被布置在第一翼段(8)的支承梁(11)上。
17.用于特別是如上述權(quán)利要求中任一項所述的撲翼裝置的工作方法，具有如下步驟: 檢測撲翼(4)相對于基體(2)的空間位置，特別是第一翼段(8)和/或第二翼段(9)相對于基體(2)的空間位置；根據(jù)撲翼(4)的所確定的空間位置，在至少一個可回轉(zhuǎn)運(yùn)動地安置在支承梁(11、12)上的支承元件(25、37、38)上引入`回轉(zhuǎn)運(yùn)動，特別是圍繞與支承梁(11、 12)同心地布置的回轉(zhuǎn)軸(28、34)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，以便實現(xiàn)撲翼(4)的扭轉(zhuǎn)。
【文檔編號】B64C33/00GK103534169SQ201280012978
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月11日
【發(fā)明者】W·森德, R·穆格勞爾, K·耶本斯, A·耶本斯 申請人:費(fèi)斯托股份有限兩合公司