[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2650293C1 - Flapping wing mechanism - Google Patents

Flapping wing mechanism Download PDF

Info

Publication number
RU2650293C1
RU2650293C1 RU2017100630A RU2017100630A RU2650293C1 RU 2650293 C1 RU2650293 C1 RU 2650293C1 RU 2017100630 A RU2017100630 A RU 2017100630A RU 2017100630 A RU2017100630 A RU 2017100630A RU 2650293 C1 RU2650293 C1 RU 2650293C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wings
cranks
flapping
wing
gears
Prior art date
Application number
RU2017100630A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мунир Гумерович Яруллин
Илнур Рафаилевич Исянов
Марат Ринатович Мингазов
Даут Ильдусович Гатауллин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2017100630A priority Critical patent/RU2650293C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2650293C1 publication Critical patent/RU2650293C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C33/00—Ornithopters
    • B64C33/02—Wings; Actuating mechanisms therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of aviation, in particular to the designs of aircraft with flapping movements of wings. Mechanism of the flapping wing comprises body (1) pivotally connected to wings (4), power unit and drive of flapping wings. Power unit is made in the form of geared motors (5, 6), gears (7) and gear wheels (8). In this case, flapping wings drive comprises driving (2) and driven (3) cranks, which are arranged symmetrically with respect to body (1). Wings (4) are pivotally connected to body (1) through driven cranks (3), and driving cranks (2) are pivotally connected to wings (4) on one side, on the other side – rigidly connected to shafts (9) of driving cranks (2), on which gear wheels (8) are mounted engaging with gears (7), mounted on shafts of motor-reducers (5, 6).
EFFECT: increase in the efficiency of the flapping wing mechanism is provided.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, в частности к летательным аппаратам с машущими движениями крыльев, и может быть использовано при конструировании летательных аппаратов, к устройствам, в том числе дистанционно управляемым, разведывательного значения.The invention relates to the field of aviation, in particular to aircraft with flapping wings, and can be used in the design of aircraft, to devices, including remotely controlled, reconnaissance values.

Известно техническое решение «Привод машущих крыльев модели летательного аппарата, патент RU №157031, МПК В64С 33/02, А63Н 27/28, опубл. 20.11.2015, состоящий из корпуса, к которому шарнирно прикреплены четыре машущих крыла (два попарно соединенных и движущихся в противофазе) и хвостовой стабилизатор. На корпусе неподвижно установлен привод, включающий в себя мотор-редуктор, кинематически связанный через цилиндрическую зубчатую передачу с кривошипно-шатунными механизмами (с противоположно ориентированными кривошипами), шатуны которых шарнирно соединены с двумя попарно-соединенными и движущимися в противофазе крыльями. Мотор-редуктор, включающий в себя электродвигатель и редуктор, электрически связан с системой управления и источником энергии, установленными на корпусе.Known technical solution "Drive flapping wings of the aircraft model, patent RU No. 157031, IPC ВСС 33/02, А63Н 27/28, publ. 11/20/2015, consisting of a body to which four flapping wings (two in pairs connected and moving in antiphase) and a tail stabilizer are pivotally attached. A drive is fixedly mounted on the housing, which includes a gear motor kinematically connected through a cylindrical gear transmission with crank mechanisms (with oppositely oriented cranks), the connecting rods of which are pivotally connected to two wings connected in pairs and moving in antiphase. The geared motor, which includes an electric motor and gear, is electrically connected to the control system and an energy source mounted on the housing.

Недостатком этого устройства является использование в качестве базового механизма примитивного плоского механизма, и в качестве рабочего органа движения крыла использовано звено, совершающее возвратно-вращательное движение, в свою очередь, ограничивая возможность управления полетом, тем самым ухудшая динамику полета и снижая эффективность в целом.The disadvantage of this device is the use of a primitive planar mechanism as the basic mechanism, and a link that performs a rotational movement is used as the wing’s working body, in turn, limiting the ability to control flight, thereby worsening flight dynamics and reducing overall performance.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и взятому в качестве прототипа является «Летательный аппарат с использованием машущих крыльев (стрекоза)», патент RU на изобретение №2375253, МПК В64С 33/02, А63Н 27/28, опубл. 10.12.2009, Бюл. №34, содержащий корпус, в котором размещены двигатель с редуктором и двумя кривошипно-шатунными механизмами. Указанные механизмы приводят в колебательное движение два силовых вала, которые посредством цепных передач обеспечивают машущие движения четырех симметричных крыльев. Крылья снабжены механизмом вращения крыла вокруг продольной оси. Механизм вращения расположен в корне крыла на центральном лонжероне, который установлен в вилке и вращается в ней в процессе колебательных движений крыла при помощи двух храповых механизмов. Каждый храповой механизм состоит из двух дисков, один из которых закреплен на лонжероне крыла, а другой диск, с собачкой, выполнен в виде шкива. Механизм имеет рычаг управления.The closest in technical essence to the claimed technical solution and taken as a prototype is "Aircraft using flapping wings (dragonfly)", patent RU for invention No. 2375253, IPC ВСС 33/02, А63Н 27/28, publ. 12/10/2009, bull. No. 34, comprising a housing in which an engine with a gearbox and two crank mechanisms are located. These mechanisms cause two power shafts to oscillate, which through chain drives provide flapping movements of four symmetrical wings. The wings are equipped with a wing rotation mechanism around the longitudinal axis. The rotation mechanism is located in the root of the wing on the central spar, which is installed in the fork and rotates in it during oscillatory movements of the wing using two ratchet mechanisms. Each ratchet mechanism consists of two disks, one of which is fixed on the wing spar, and the other disk, with a dog, is made in the form of a pulley. The mechanism has a control lever.

Недостаток данного летательного аппарата заключается в сложной конструкции привода механизмов машущих крыльев, поскольку привод состоит из большего количества различных механизмов, а именно:The disadvantage of this aircraft is the complex design of the drive mechanisms of the flapping wings, because the drive consists of a larger number of different mechanisms, namely:

- несколько цепных передач, которые имеют недостатки: большой вес, очень шумная работа, ограниченная частота вращения, что снижает функциональные возможности устройства;- several chain transmissions that have drawbacks: heavy weight, very noisy operation, limited speed, which reduces the functionality of the device;

- храповые механизмы, имеющие недостатки шума, вибрации, большего износа, плохой точности, что снижает надежность устройства.- ratchet mechanisms having disadvantages of noise, vibration, greater wear, poor accuracy, which reduces the reliability of the device.

Кроме того, устройство обеспечивает простое движение взмахов вверх и вниз крыльев, скачкообразно, приводящие при взмахе вверх к увеличению площади сопротивления движения, что приводит к ухудшению аэродинамики и управления, снижая эффективность в целом.In addition, the device provides a simple movement of the flaps up and down the wings, abruptly, resulting in a flap up to increase the area of resistance to movement, which leads to a deterioration in aerodynamics and control, reducing overall performance.

Решаемой технической задачей изобретения является повышение эффективности механизма машущего крыла за счет повышения надежности механизма путем упрощения конструкции, с одновременным расширением функциональных возможностей машущего крыла.The technical task of the invention is to increase the efficiency of the flapping wing mechanism by increasing the reliability of the mechanism by simplifying the design, while expanding the functionality of the flapping wing.

Технический результат достигается тем, что в механизме машущего крыла, содержащем корпус, шарнирно соединенный с крыльями, силовую установку и привод машущих крыльев, согласно которому силовая установка выполнена в виде мотор-редукторов, шестерен и зубчатых колес, при этом привод машущих крыльев содержит ведущие и ведомые кривошипы, которые расположены симметрично относительно корпуса, причем крылья соединены с корпусом шарнирно через ведомые кривошипы, а ведущие кривошипы с одной стороны, соединены шарнирно с крыльями, с другой стороны, жестко соединены с валами ведущих кривошипов, на которые установлены зубчатые колеса, входящие в зацепление с шестернями, посаженными на валы мотор-редукторов.The technical result is achieved by the fact that in the mechanism of the flapping wing, comprising a body pivotally connected to the wings, the power unit and the drive of the flapping wings, according to which the power unit is made in the form of gear motors, gears and gears, while the flapping wing drive contains the leading and driven cranks, which are located symmetrically relative to the body, the wings being pivotally connected to the body through the driven cranks, and the leading cranks on one side are pivotally connected to the wings, on the other hand s, are rigidly connected to the shafts of the leading cranks, on which the gears are mounted, which mesh with the gears mounted on the shafts of the gear motors.

Новым является:New is:

Новизной является механизм машущего крыла, состоящий из крыла, соединенного шарнирно со звеньями, ведущим и ведомым кривошипами, совершающего пространственное движение, имитирующее движение крыла птицы во время полета, образуя траекторию движения по эллипсу.The novelty is the mechanism of the flapping wing, consisting of a wing pivotally connected with links leading and driven by cranks, making a spatial movement that simulates the movement of a bird's wing during flight, forming a trajectory of movement along an ellipse.

Структурные параметры этих звеньев представлены на фигуре 1:The structural parameters of these links are presented in figure 1:

где α1=α3 являются углами между осями шарниров ведущего и ведомого кривошипов, которые скрещиваются в пространстве;where α 1 = α 3 are the angles between the axes of the hinges of the leading and driven cranks, which are crossed in space;

- α2=α4 являются углами между шарниров крыла и корпуса.- α 2 = α 4 are the angles between the hinges of the wing and the hull.

Угол α2=α4 и изменяются в пределах от 75-105°, оптимальным с точки зрения изготовления является α2=α4=90°. Значение углов α1=α3 определяется формулой

Figure 00000001
.The angle α 2 = α 4 and vary from 75-105 °, optimal from the point of view of manufacture is α 2 = α 4 = 90 °. The value of the angles α 1 = α 3 is determined by the formula
Figure 00000001
.

где -

Figure 00000002
кратчайшее расстояние между скрещивающимися осями шарниров крыла (корпуса), принимается конструктивно в зависимости от габаритов крыла, при этом
Figure 00000003
;where -
Figure 00000002
the shortest distance between the intersecting axes of the hinges of the wing (body) is taken structurally depending on the dimensions of the wing, while
Figure 00000003
;

-

Figure 00000004
кратчайшее расстояние между скрещивающимися осями шарниров ведущего и ведомого кривошипов и рассчитывается по формуле
Figure 00000005
, при этом
Figure 00000006
. Для обеспечения работоспособности механизма машущего крыла необходимо совместить концы кратчайших расстояний ведущего кривошипа, крыла, ведомого кривошипа, корпуса последовательно.-
Figure 00000004
the shortest distance between the intersecting axes of the hinges of the leading and driven cranks and is calculated by the formula
Figure 00000005
, wherein
Figure 00000006
. To ensure the operability of the mechanism of the flapping wing, it is necessary to combine the ends of the shortest distances of the leading crank, wing, slave crank, body in series.

Траектория движения крыла описывает в пространстве эллипс.The wing trajectory describes an ellipse in space.

Для пояснения технической сущности заявленного технического решения рассмотрим чертеж:To clarify the technical nature of the claimed technical solution, we consider the drawing:

На фиг. 1 - представлена структурная схема механизма машущего крыла, гдеIn FIG. 1 - presents a structural diagram of the mechanism of the flapping wing, where

1 - корпус; 2 - ведущий кривошип; 3 - ведомый кривошип; 4 - крылья; 5, 6 - мотор-редукторы; 7 - шестерня; 8 - зубчатое колесо; 9 - вал ведущего кривошипа; α1, α2, α3, α4 - углы скрещивания между осями шарниров А, В, С, D;

Figure 00000007
,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
- кратчайшие расстояния между скрещивающимися осями шарниров А, В, С, D.1 - housing; 2 - leading crank; 3 - driven crank; 4 - wings; 5, 6 - gear motors; 7 - gear; 8 - a gear wheel; 9 - a shaft of the leading crank; α 1 , α 2 , α 3 , α 4 - the angles of intersection between the axes of the hinges A, B, C, D;
Figure 00000007
,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
- the shortest distances between the intersecting axes of the hinges A, B, C, D.

Механизм машущего крыла состоит из корпуса 1, к которому с помощью ведущего кривошипа 2 и ведомого кривошипа 3 шарнирно соединено крыло 4. На корпус 1 установлен привод, включающий в себя мотор-редуктор 5, шестерня 7 и зубчатое колесо 8. Шестерня 7 жестко посажена на вал мотор-редуктора 5 и входит в контакт с зубчатым колесом 8, установленным на вал ведущего кривошипа 9. При этом вал кривошипа 9 жестко соединен с ведущим кривошипом 2, при этом аналогично, симметрично устроен привод правого крыла. Причем структурные параметры ведущего и ведомого кривошипов выполнены одинаково, т.е. оси их шарниров скрещиваются в пространстве под одинаковыми углами, и имеет одинаковые кратчайшие расстояние между этими осями шарниров: α1=α3,

Figure 00000011
.The flapping wing mechanism consists of a body 1, to which a wing 4 is pivotally connected using a leading crank 2 and a driven crank 3. A drive is mounted on body 1, which includes a gear motor 5, gear 7 and gear 8. Gear 7 is rigidly mounted on the shaft of the gear motor 5 and comes into contact with the gear wheel 8 mounted on the shaft of the driving crank 9. The shaft of the crank 9 is rigidly connected to the driving crank 2, while the drive of the right wing is symmetrically arranged. Moreover, the structural parameters of the leading and driven cranks are made identically, i.e. the axes of their joints are crossed in space at the same angles, and has the same shortest distance between these axes of the joints: α 1 = α 3 ,
Figure 00000011
.

Механизм машущего крыла работает следующим образом:The flapping wing mechanism works as follows:

Вращающиеся движения от мотор-редукторов 5, 6 передаются шестерням 7, которые входят в зацепление с зубчатыми колесами 8 и через валы ведущих кривошипов 9 передают вращательные движения ведущим кривошипам 2. В свою очередь, ведущие кривошипы 2 через шарнир А приводят в движение крылья 4, которые связаны через шарниры В и D с ведомыми кривошипами 3 и корпусом 1. Таким образом, крылья 4 установлены между ведущими кривошипами 2 и ведомыми кривошипами 3, с возможностью совершения пространственного движения, имитирующего движение крыла птицы во время полета, образуя траекторию движения по эллипсу.Rotating movements from gear motors 5, 6 are transmitted to the gears 7, which engage with the gears 8 and transmit rotational movements to the leading cranks 2 through the shafts of the leading cranks 9. In turn, the leading cranks 2 drive the wings 4 through the hinge A, which are connected through hinges B and D with the driven cranks 3 and the housing 1. Thus, the wings 4 are installed between the leading cranks 2 and the driven cranks 3, with the possibility of spatial movement, simulating the movement of the bird’s wing during Oleta, forming a trajectory of an ellipse.

По своим технико-экономическим преимуществам, по сравнению с известными аналогами, заявляемый механизм машущего крыла позволяет повысить эффективность механизма машущего крыла за счет повышения надежности механизма путем упрощения конструкции, с одновременным расширением функциональных возможностей машущего крыла, благодаря конструктивному выполнению машущих крыльев, выполняющих пространственное движение, имитирующее движение крыла птицы во время полета, образуя траекторию движения по эллипсу.According to their technical and economic advantages, in comparison with the known analogues, the claimed flapping wing mechanism allows to increase the efficiency of the flapping wing mechanism by improving the reliability of the mechanism by simplifying the design, while expanding the functionality of the flapping wing, due to the constructive implementation of flapping wings that perform spatial movement, imitating the movement of a bird's wing during flight, forming a trajectory of movement along an ellipse.

Claims (1)

Механизм машущего крыла, содержащий корпус, шарнирно соединенный с крыльями, силовую установку и привод машущих крыльев, отличающийся тем, что силовая установка выполнена в виде мотор-редукторов, шестерен и зубчатых колес, при этом привод машущих крыльев содержит ведущие и ведомые кривошипы, которые расположены симметрично относительно корпуса, причем крылья соединены с корпусом шарнирно через ведомые кривошипы, а ведущие кривошипы с одной стороны соединены шарнирно с крыльями, с другой стороны жестко соединены с валами ведущих кривошипов, на которые установлены зубчатые колеса, входящие в зацепление с шестернями, посаженными на валы мотор-редукторов.A flapping wing mechanism comprising a body articulated with wings, a power unit and a flapping wing drive, characterized in that the power unit is made in the form of gear motors, gears and gears, while the flapping wing drive contains leading and driven cranks, which are located symmetrically with respect to the body, the wings being pivotally connected to the body through driven cranks, and the leading cranks on the one hand pivotally connected to the wings, and on the other hand, rigidly connected to the shafts of the leading cranks pov, on which gears are installed, engaged with gears, mounted on the shafts of gear motors.
RU2017100630A 2017-01-10 2017-01-10 Flapping wing mechanism RU2650293C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100630A RU2650293C1 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Flapping wing mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100630A RU2650293C1 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Flapping wing mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2650293C1 true RU2650293C1 (en) 2018-04-11

Family

ID=61976526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017100630A RU2650293C1 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Flapping wing mechanism

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2650293C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU187853U1 (en) * 2019-02-04 2019-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Ornithopter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1518485A (en) * 1923-08-09 1924-12-09 George W Cowgill Flying machine
DE3210206A1 (en) * 1982-03-19 1983-09-29 Haenle, Karl, Dipl.-Ing., 8000 München Aircraft having oscillating wings producing lift and forward drive
RU2089461C1 (en) * 1993-07-13 1997-09-10 Борис Константинович Червяков Flapping propulsor
CN103552689A (en) * 2013-11-11 2014-02-05 北京航空航天大学 Minitype ornithopter wing driving mechanism with changeable wing area
RU157031U1 (en) * 2015-06-05 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) DRIVING FLYING WINGS OF Aircraft Model

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1518485A (en) * 1923-08-09 1924-12-09 George W Cowgill Flying machine
DE3210206A1 (en) * 1982-03-19 1983-09-29 Haenle, Karl, Dipl.-Ing., 8000 München Aircraft having oscillating wings producing lift and forward drive
RU2089461C1 (en) * 1993-07-13 1997-09-10 Борис Константинович Червяков Flapping propulsor
CN103552689A (en) * 2013-11-11 2014-02-05 北京航空航天大学 Minitype ornithopter wing driving mechanism with changeable wing area
RU157031U1 (en) * 2015-06-05 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) DRIVING FLYING WINGS OF Aircraft Model

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU187853U1 (en) * 2019-02-04 2019-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Ornithopter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106043692B (en) A kind of multiple degrees of freedom imitates bird flapping wing aircraft
CN101734375B (en) Flapping apparatus of subminiature bionic flapping wing aircraft
KR101298620B1 (en) Flight driving apparatus and ornithopter having the same
KR101031869B1 (en) Wing device generating large wing angle
CN110077566B (en) Multi-joint link tail mechanism and its propulsion bionic robotic fish
US20140263826A1 (en) Wing flapping mechanism and method
RU157031U1 (en) DRIVING FLYING WINGS OF Aircraft Model
CN201354146Y (en) The flapping mechanism of a mechanical bird
CN108750104A (en) A kind of flapping wing aircraft of the adaptive active twist of wing
CN202765291U (en) Insect aircraft imitating flapping wing mechanism
RU2650293C1 (en) Flapping wing mechanism
CN106945834A (en) Flapping wing with adjustable and self-variable pitch
RU174034U1 (en) Drive flapping wings model aircraft
RU177790U1 (en) Mechanization of flapping wings
CN115027670A (en) A mechanical flapping aircraft with variable flapping amplitude imitating insect wings
CN111547237B (en) A flapping plane with two degrees of freedom motion
CN112319800B (en) Bionic flapping wing aircraft imitating butterfly wing
RU187245U1 (en) Drive flapping wings model aircraft
CN112078791B (en) Flapping wing aircraft
CN210116641U (en) Dragonfly-imitating four-wing miniature flapping wing aircraft
RU183581U1 (en) Tandem Makholet
CN210503181U (en) 8-shaped wing tip track micro bionic ornithopter
CN216301469U (en) A flapping aircraft with twist swing
CN215205359U (en) A single-degree-of-freedom driving mechanism for imitating dragonfly bi-wing flapping wings
RU2810824C1 (en) Ornithopter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190111