粘稠液体环境运动机械

摘要

本发明涉及机械运动领域，具体涉及粘稠液体环境运动机械。其包括：弹性膜、包裹于弹性膜内的双股螺旋轨道及驱动组件；双股螺旋轨道包括：相互交织的第一螺旋轨道和第二螺旋轨道，二者首端由第一“S”轨道相连，尾端由第二“S”轨道相连；第一螺旋轨道侧壁和第二螺旋轨道侧壁都开口，两个开口均自首端延续到尾端，第一螺旋轨道开口朝向弹性膜包裹区域外；第二螺旋轨道开口朝向弹性膜包裹区域内；第一螺旋轨道内和第二螺旋轨道内均设置凸起滚珠，凸起滚珠球形主体向外延伸一个凸起，凸起伸出开口外，经由两个“S”轨道实现变向；驱动组件包括拨动件，拨动件探入双股螺旋轨道内，以拨动凸起滚珠滚动。该发明能够在极低雷诺数粘稠液体中有效运动。

权利要求

1.一种粘稠液体环境运动机械，其特征在于，包括：弹性膜、包裹于所述弹性膜内的双股螺旋轨道，及驱动组件；

所述双股螺旋轨道包括：第一螺旋轨道、第二螺旋轨道，所述第一螺旋轨道和所述第二螺旋轨道相互交织，二者的首端通过第一“S”轨道相连，二者的尾端通过第二“S”轨道相连；

所述第一螺旋轨道的侧壁、所述第二螺旋轨道、所述“S”轨道的侧壁都开有开口，所有所述开口均自相应轨道的首端延续到尾端，所述第一螺旋轨道的开口朝向所述弹性膜包裹区域外；所述第二螺旋轨道的开口朝向所述弹性膜包裹区域内；

所述第一螺旋轨道内和所述第二螺旋轨道内均设置多个凸起滚珠，所述凸起滚珠的球形主体向外延伸一个凸起，所述凸起伸出所述开口外；

所述驱动组件包括拨动件，所述拨动件探入所述双股螺旋轨道内，以拨动所述凸起滚珠滚动。

2.如权利要求1所述的粘稠液体环境运动机械，其特征在于，所述第一螺旋轨道内和所述第二螺旋轨道内还均设置滚珠，相邻两个所述滚珠相互接触，所有所述滚珠沿所述双股螺旋轨道一一排列；所述凸起滚珠布置于所述滚珠间。

3.如权利要求2所述的粘稠液体环境运动机械，其特征在于，相邻两个所述凸起滚珠间的所述滚珠的数目相等。

4.如权利要求2所述的粘稠液体环境运动机械，其特征在于，所述滚珠和所述凸起滚珠充满所述双股螺旋轨道。

5.如权利要求1所述的粘稠液体环境运动机械，其特征在于，其中一个所述“S”轨道上设置穿孔，供所述拨动件穿过。

6.如权利要求1所述的粘稠液体环境运动机械，其特征在于，所述驱动组件还包括发动机，所述发动机的动力输出杆连接所述拨动件。

7.如权利要求6所述的粘稠液体环境运动机械，其特征在于，所述拨动件包括：拨轮，所述拨轮的边缘设置多个拨杆，所有所述拨杆在所述拨轮转动中陆续伸入到所述双股螺旋轨道内。

8.如权利要求7所述的粘稠液体环境运动机械，其特征在于，所述驱动组件置于壳体内，所述壳体置于所述双股螺旋轨道围成的空间内。

9.如权利要求1-8任一项所述的粘稠液体环境运动机械，其特征在于，还包括：控制器，所述控制器和驱动组件相连。

10.如权利要求9所述的粘稠液体环境运动机械，其特征在于，所述弹性膜为橡胶膜。

说明书

粘稠液体环境运动机械

技术领域

[0001] 本发明涉及机械运动领域，具体而言，涉及粘稠液体环境运动机械。

背景技术

[0002] 人们需要一些在液体中能够运动的机械，去进行运输，科研等任务。现在市面上在液体中进行游动的机械几乎靠螺旋桨进行推进，比如船只，潜艇等。这些使用螺旋桨进行推进的机械在水环境中能够以较高速度进行游动，能够满足人们的要求。但是在极低雷诺数液体，即一些较为粘稠的液体，比如石油、沼泽或血浆中，推动时的惯性带来的前进已经不能克服往复运动的阻力,所以螺旋桨的推进效率便会大大下降，致使这些以螺旋桨进行推进的游动机械的运动速度变得非常缓慢，甚至不再游动。总之，在非常黏稠的液体环境下，现在广泛使用的依靠螺旋桨进行推进的游动机械无法进行有效率的运动，无法满足人们对其运动的要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种粘稠液体环境运动机械，以克服极低雷诺数液体环境，即粘稠液体环境中往返阻力前进的问题。

[0004] 本发明一个方面提供了一种粘稠液体环境运动机械，包括：弹性膜、包裹于所述弹性膜内的双股螺旋轨道，及驱动组件；

[0005] 所述双股螺旋轨道包括：第一螺旋轨道、第二螺旋轨道，所述第一螺旋轨道和所述第二螺旋轨道相互交织，二者的首端通过第一“S”轨道相连，二者的尾端通过第二“S”轨道相连；

[0006] 所述第一螺旋轨道的侧壁、所述第二螺旋轨道、所述“S”轨道的侧壁都开有开口，所有所述开口均自相应轨道的首端延续到尾端，所述第一螺旋轨道的开口朝向所述弹性膜包裹区域外；所述第二螺旋轨道的开口朝向所述弹性膜包裹区域内；

[0007] 所述第一螺旋轨道内和所述第二螺旋轨道内均设置多个凸起滚珠，所述凸起滚珠的球形主体向外延伸一个凸起，所述凸起伸出所述开口外；

[0008] 所述驱动组件包括拨动件，所述拨动件探入所述双股螺旋轨道内，以拨动所述凸起滚珠滚动。

[0009] 在一些实施例中，优选为，所述第一螺旋轨道内和所述第二螺旋轨道内还均设置滚珠，相邻两个所述滚珠相互接触，所有所述滚珠沿所述双股螺旋轨道一一排列；所述凸起滚珠布置于所述滚珠间。

[0010] 在一些实施例中，优选为，相邻两个所述凸起滚珠间的所述滚珠的数目相等。

[0011] 在一些实施例中，优选为，所述滚珠和所述凸起滚珠充满所述双股螺旋轨道。

[0012] 在一些实施例中，优选为，其中一个所述“S”轨道上设置穿孔，供所述拨动件穿过。

[0013] 在一些实施例中，优选为，所述驱动组件还包括发动机，所述发动机的动力输出杆连接所述拨动件。

[0014] 在一些实施例中，优选为，所述拨动件包括：拨轮，所述拨轮的边缘设置多个拨杆，所有所述拨杆在所述拨轮转动中陆续伸入到所述双股螺旋轨道内。

[0015] 在一些实施例中，优选为，所述驱动组件置于壳体内，所述壳体置于所述双股螺旋轨道围成的空间内。

[0016] 在一些实施例中，优选为，所述的粘稠液体环境运动机械还包括：控制器，所述控制器和驱动组件相连。

[0017] 在一些实施例中，优选为，所述弹性膜为橡胶膜。

[0018] 本发明实施例提供的粘稠液体环境运动机械，与现有技术相比，双股螺旋轨道设置凸起滚珠，凸起滚珠的凸起伸出相应螺旋轨道的开口外；由于第一螺旋轨道、第二螺旋轨道的开口方向不同，凸起滚珠在双股螺旋轨道内滚动时，凸起片刻自向外开口处伸出，片刻自向内开口处伸出。而双股螺旋轨道外包裹弹性膜，因此，凸起滚珠在拨动件拨动后顶起弹性膜，形成一个个的鼓泡，如同“波纹”。随着凸起滚珠的运动，弹性膜上的“波纹”也开始运动，借助自然界中聚球藻的运动机理，这些“波纹”的运动就会带动与其连接的大型设备(如轮船、科研仪器等)在粘稠液体中运动。

附图说明

[0019] 图1为本发明一个实施例中粘稠液体环境运动机械的结构示意图。

具体实施方式

[0020] 下面通过具体的实施例结合附图对本发明做进一步的详细描述。

[0021] 考虑到目前液体中移动的设备行进在粘稠液体中，尤其雷诺数极低的粘稠液体中，无法克服往复的阻力，运行速度极慢的问题，本发明提供了一种粘稠液体环境运动机械。

[0022] 该粘稠液体环境运动机械包括：弹性膜、包裹于弹性膜内的双股螺旋轨道，及驱动组件；双股螺旋轨道包括：第一螺旋轨道、第二螺旋轨道，第一螺旋轨道和第二螺旋轨道相互交织，二者的首端通过第一“S”轨道相连，二者的尾端通过第二“S”轨道相连；第一螺旋轨道的侧壁、第二螺旋轨道、“S”轨道的侧壁都开有开口，所有开口均自相应轨道的首端延续到尾端，第一螺旋轨道的开口朝向弹性膜包裹区域外；第二螺旋轨道的开口朝向弹性膜包裹区域内；第一螺旋轨道内和第二螺旋轨道内均设置多个凸起滚珠，凸起滚珠的球形主体向外延伸一个凸起，凸起伸出开口外；驱动组件包括拨动件，拨动件探入双股螺旋轨道内，以拨动凸起滚珠滚动。

[0023] 双股螺旋轨道内设置凸起滚珠，凸起滚珠的凸起伸出相应螺旋轨道的开口外；由于第一螺旋轨道、第二螺旋轨道的开口方向不同，凸起滚珠在双股螺旋轨道内滚动时，凸起片刻自向外开口处伸出，片刻自向内开口处伸出。而双股螺旋轨道外包裹弹性膜，因此，凸起滚珠在拨动件拨动后顶起弹性膜，形成一个个的鼓泡，如同“波纹”。随着凸起滚珠的运动，弹性膜上的“波纹”也开始运动，借助自然界中聚球藻的运动机理，这些“波纹”的运动就会带动与其连接的大型设备(如轮船、科研仪器等)在粘稠液体中运动。

[0024] 接下来，对该粘稠液体环境运动机械进行详细描述：

[0025] 该粘稠液体环境运动机械主要应用于粘稠液体，尤其极低雷诺数液体中，能够在这种液体中有效运动，且用于承载货物或科研仪器。而传统螺旋桨游动机械由于无法抵抗往复的阻碍，无法正常完成粘稠液体环境中的货物运输和科研等工作。

[0026] 该运动机械，如图1所示包括：弹性膜、双股螺旋轨道、驱动组件，其中双股螺旋轨道包裹弹性膜，双股螺旋轨道的两个螺旋轨道(即第一螺旋轨道1、第二螺旋轨道2)，第一螺旋轨道1和第二螺旋轨道2相互交织，二者的首端通过第一“ S”轨道3相连，二者的尾端通过第二“ S”轨道3相连；整体构成连通的轨道。

[0027] 第一螺旋轨道1的侧壁开有开口，开口自首端延续到尾端，该开口朝向弹性膜包裹区域外。第一螺旋轨道1内设置多个凸起滚珠4，凸起滚珠4的球形主体向外延伸一个凸起5，凸起5伸出开口外，球形主体方便滚动。

[0028] 第二螺旋轨道2的侧壁也开有开口，该开口也自首端延续到尾端，且开口朝向弹性膜包裹区域内。第二螺旋轨道2内也设置多个凸起滚珠4，该凸起滚珠 4的球形主体也向外延伸一个凸起5，凸起5伸出开口外。驱动组件包括拨动件，拨动件探入双股螺旋轨道内，以拨动凸起滚珠4滚动。

[0029] “S”轨道3的侧壁也有开口，由于“ S”轨道3外也包有弹性膜，凸起5 穿过“ S”轨道3上的开口也形成“波纹”的一部分。

[0030] 可以理解为，在双股螺旋中设有凸起滚珠4，该凸起滚珠4随着滚动会在第一螺旋轨道1、第二螺旋轨道2间滚动。当滚入第一螺旋轨道1时，凸起5伸向弹性膜包裹区域外，当滚入第二螺旋轨道2时，凸起5伸向弹性膜包裹区域内。当伸向弹性膜包裹区域外时，凸起5伸出开口后会将弹性膜顶起，由于轨道内含有多个凸起滚珠4，所以，一系列顶起形成波纹状。随着凸起滚珠4在轨道内滚动，“波纹”开始运动。聚球藻在低雷诺数下可以运动，本技术中的波纹状运动也是采用了这种原理。凸起滚珠4的数目可以根据实际情况而定。凸起滚珠4越多，形成的波纹周期越小，凸起滚珠4越少，形成的波纹周期越大。

[0031] 为了形成波纹状，第一螺旋轨道1内和第二螺旋轨道2内，或者说整个双股螺旋轨道设置多个滚珠6，所有滚珠6沿双股螺旋轨道一一排列；凸起滚珠4 布置于滚珠6间。滚珠6在滚动中始终处于双股螺旋轨道内，不会对弹性膜产生任何作用，所以，从整体来看，一端间隔后在弹性会出现一个凸起5，所有凸起5形成较为连续的波纹。

[0032] 基于上述设计，为了对波纹方式进行更规范的设计，相邻两个凸起滚珠4 间的滚珠6的数目相等，以形成间隔距离相等的“波纹”。

[0033] 滚珠6和凸起滚珠4在双股螺旋轨道中的填充量对“波纹”的形成、“波纹”的运动推力有直接影响，如果滚珠6和凸起滚珠4量少则波纹周期长，对液体的推动力会弱。在一些实际操作中将滚珠6和凸起滚珠4充满双股螺旋轨道，以增加极低雷诺数液体下的推动力，并且滚珠6间的滚动形成力的传递，充满能够避免传递力的过程中出现传递失败的情况发生。

[0034] 在具体考虑拨动件在何处伸入到双股螺旋轨道时，“S”轨道3为两个开口不同的螺旋轨道的连接轨道，在这个连接轨道上，凸起滚珠4的凸起5伸出方向会发生变向，滚珠6的滚动也会发生较为明显的变向，这里能量损失较多，在此处补充外界能量最有利。而且，“ S”轨道3属于端部连接轨道，在此处安装驱动组件也更方便。所以，其中一个“ S”轨道3上设置穿孔，供拨动件穿过。

[0035] 驱动组件在该运动器械中用以促使滚珠6滚动。该驱动组件中设有发动机，发动机的动力输出杆连接拨动件。发动机为拨动件传递能量。

[0036] 其中，在推动滚珠6转动中，需要对滚珠6连续施加推动力，因此，在实际操作中将拨动件设计为拨轮，拨轮的边缘设置多个拨杆7，所有拨杆7在拨轮转动中陆续伸入到双股螺旋轨道内。拨轮能够转动，拨杆7随之转动中

[0037] 驱动组件对于运动机械来说是核心力，在具体产品设计中将驱动组件置于一个壳体中，比如圆筒中，对驱动组件进行防尘、封闭包装。并且，为了节省空间，可以将该壳体置于双股螺旋轨道围成的空间内。

[0038] 另外，为了增加粘稠液体环境运动机械自动控制效果，在运动机械中设计了控制器，控制器和驱动组件相连。控制器接收外部调整运动速度或方向的信号，控制器根据信号操控驱动组件运动，以达到运动速度、方向的调整。

[0039] 另外，弹性膜具备一定的伸缩性，具备变形性，能够在凸起5顶起时产生变形。为了提高弹性膜的使用寿命的使用效果，该弹性膜优选橡胶膜。

[0040] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。