□ 毕 杰 □ 付 平 □ 张明赛 □ 殷 硕 □ 栾光旭 □ 王晨旭

青岛科技大学 机电工程学院 山东青岛 266061

1 设计背景

进入21世纪以来,世界各国普遍认识到海洋探测与开发对增强国家综合实力和促进科技创新的重要意义[1-2]。混合驱动水下滑翔机作为一种新兴的海洋探测平台,在海洋探测中发挥了不可替代的作用[3]。在传统混合驱动水下滑翔机实际应用中,存在一些问题,如仅依靠浮力驱动时,螺旋桨桨叶会产生一定的阻力。对此,笔者设计了新型可折叠螺旋桨用于混合驱动水下滑翔机,可以减小传统水下滑翔机的阻力,提高航行时的稳定性。

2 可折叠螺旋桨结构

混合驱动水下滑翔机用可折叠螺旋桨安装在机体尾部,螺旋桨工作时可以为水下滑翔机提供推力,螺旋桨不工作时可以减小水下滑翔机滑翔的阻力。目前,水面帆船与航空领域对可折叠螺旋桨有少量应用,但结构设计都相对复杂,不适合应用于水下滑翔机[4-5]。在水下滑翔机仅靠浮力驱动的滑翔过程中,航行速度较低,在螺旋桨两侧产生的压力不足以使螺旋桨自动折叠,因此需要设置一个使螺旋桨折叠的复位机构。考虑到水下滑翔机的成本与续航能力,所设置的复位机构结构应尽量简单,且不消耗水下滑翔机所携带的能量。笔者设计的混合驱动水下滑翔机用可折叠螺旋桨可借助启动时旋转的离心力张开,通过内部设置的复位机构,同时借助航行产生的压力实现折叠。

通过查阅其它领域可折叠螺旋桨的相关资料可知,在可折叠螺旋桨的直径与展开面积大小相等时,螺旋桨的效率与桨叶数成反比关系[6-7]。……