技术领域
[0001] 本
发明涉及空气中或
水中的航行器，尤指具有振动源和在棍身长度方向具有柔性
波动翼的飞棍。
背景技术
[0002] 现有的喷气式飞机是“固定翼”飞机，直升飞机是“旋翼”飞机。“固定翼”能够产生向上的升
力，不能产生向前的动力；“旋翼”能够产生向上的升力，倾斜时也能够产生向前的动力，但是动力不够大，导致直升飞机的速度不够快。
[0003]
鸟类和昆虫的翅膀是“扑翼”，由身体内侧向身体外侧伸展，振翅飞行时，内侧基本不动，外侧上下摆动，摆动的方向垂直于前行的方向。
专利申请号为CN99802047.8的
说明书公开了一种“扑翼飞机”，所述的机翼包括一对上直翼及一对扑翼，所述的扑翼由主中梁端部的凹形球关节，与
支撑框架上传动装置的凸形球关节相连接构成球关节，在
传动系统的作用下成弧形上下扑动，结构复杂，机械效率不高。《沈阳航空工业学院学报》2007年2月刊登的“扑翼
飞行器驱动装置的设计”，介绍了一种扑翼飞行器，其仅适合于微小模型制作。
[0004] 鱼类在水中游动时，依靠鱼鳍和身体的摆动，该摆动连续进行时类似于波动，其波动传播的方向与前行的方向基本一致。蛇在水中或陆地上的游动，依靠身体的摆动，该摆动更接近于波动，其波动传播的方向与前行的方向基本一致。鱼类和蛇的类似于波动的动作是大自然赋予的本能行为，能够有效地提供前行的动力。那么，能否将此类波动行为转变为人工的机械动力来源，或者做更好的改进，成为“波动翼”，并制造出具有“波动翼”的飞行器或航行器。人类可能未做过类似的尝试，或者做过尝试但未能成功。
[0005] 传说中的UFO，有“飞棍”之说，其似乎具有棍子和飞翼形状，但是其是否真实存在、其飞行原理、具体的形状、具体的结构等尚未被人类所知晓。
发明内容
[0006] 发明目的：克服现有飞机和舰艇中缺少鱼类和蛇的行进方式的
缺陷，提供一种具有“波动翼”，在空气或水中能产生向前动力或及向上升力的飞棍。
[0007] 技术方案：本发明的飞棍，含有棍身、前振动源、波动翼、前支撑杆、后支撑杆。所述的棍身，具有固定形状（局部可以
变形）的
外壳，内部含有放置振动
电机等部件的储物空间，或者还有富余的空间。波动翼和支撑杆的力学强度足够，能够承受飞棍重力；波动翼的柔软性能良好，能够将振动以波浪形式传播出去。前振动源包含前振动电机、前振动轨道，前振动轨道与棍身
中轴线成30°-150°的夹
角，前振动轨道可在棍身内部、也可在棍身外部，也可由棍身内部延伸至棍身外部。前支撑杆活动连接在前振动轨道上或者活动连接在任意点位上，后支撑杆连接在棍身或者活动连接在其他部件（如棍身、后振动轨道、
尾翼等）；前支撑杆和后支撑杆的一端或两端分别伸展在棍身的外侧。波动翼的长度大于前支撑杆与后支撑杆之间的距离，前支撑杆连接波动翼的前缘，后支撑杆连接波动翼的
后缘。
[0008] 所述的前振动电机能够驱动前支撑杆在与棍身中轴线成30°-150°夹角的平面内沿前振动轨道振动或者在任意点位摆动。前支撑杆的振动或摆动引起波动翼跟随波动，并将振动波由波动翼的前缘传送至波动翼的后缘，类似于波在绳子中传播；当飞棍置于空气或水中时，波动翼的波动给予空气或水一种推力合力，该推力合力有沿棍身向后的推力分量，空气或水将给予飞棍向前的反作用力；当前振动源的功率足够大，振动速度足够大，波动翼的宽度足够大，振幅足够大时，空气或水的反作用力足以克服各种阻力推动飞棍前行。
[0009] 本发明中，所述的振动电机含电机、驱动
能源、往返振动机构，电机是
电动机、
气动机或者
发动机。
[0010] 所述的前振动轨道与棍身中轴线优选成90°的夹角；棍身中轴线水平放置时，所述的前振动轨道优选为竖直方向。
[0011] 所述的前振动电机优选能够驱动前支撑杆在与棍身中轴线的成30°-150°夹角的平面内沿前振动轨道做
简谐振动。
[0012] 所述的后支撑杆连接在棍身，可以是任意固定点位或者是一固定杆。
[0013] 所述的后支撑杆是一固定杆时，优选前支撑杆与后支撑杆平行，波动翼的波动形状最佳，可接近
正弦波。
[0014] 所述的波动翼的主要材质是高分子材料或者
复合材料，或者其他高强柔性材质，波动翼的局部或具有加强筋。
[0015] 所述的前支撑杆和后支撑杆分别穿过棍身，伸展至棍身的两侧，波动翼为两片，每侧的前支撑杆和后支撑杆分别连接一片波动翼。所述的前支撑杆和后支撑杆进一步优选分别对称伸展至棍身的上下两侧，相应地，两片波动翼在棍身的上下两侧对称；或者前支撑杆和后支撑杆分别对称伸展至棍身的左右两侧，相应地，两片波动翼在棍身的左右两侧对称。
[0016] 在所述的棍身上可以有限制前支撑杆或后支撑杆振动行程或摆动行程的限位点，振动或摆动的平衡点向上、向下、向左或者向右移动，引起波动翼在倾斜平面内波动。
[0017] 飞棍还可以含有后振动源，后振动源包含后振动电机、后振动轨道。所述的后支撑杆活动连接在后振动轨道上或者任意点位上，后振动轨道与棍身中轴线成30°-150°的夹角，后振动电机能够驱动后支撑杆在与棍身中轴线的成30°-150°夹角的平面内沿后振动轨道振动或者在任意点位上摆动。
[0018] 所述的后振动轨道与棍身中轴线优选成90°的夹角。所述的棍身中轴线水平时，后振动轨道进一步优选为竖直方向。
[0019] 所述的前振动电机、后振动电机、或者两振动电机可以分别连接PLC
控制器（可编程控制器），分别控制各自振动电机的工作。前振动电机和后振动电机优选同步振动。
[0020] 所述的前支撑杆、后支撑杆、或两两支撑杆可以分别为两节棍式杆，意即支撑杆由两节棍构成，分别伸展于棍身的两侧，两节棍式杆的两节棍之间没有连接、或者采用软性连接、或者成一定的角度，每一节棍分别连接一片波动翼的前缘或后缘。
[0021] 所述的前振动源包含可以两台前振动电机，分别驱动前支撑杆的每一节棍；或者，后振动源也可以包含两台后振动电机，分别驱动后支撑杆的每一节棍。
[0022] 所述的两台前振动电机的驱动可以同步或者不同步；或者还有的两台后振动电机的驱动也可以同步或者不同步；两片波动翼将产生同步或者不同步的组合推力，引
起飞棍两侧收到的反作用力同步或者不同步，其合力不一定与飞棍中轴线重合，引起飞棍前行方向的变化。
[0023] 所述的两台前振动电机、两台后振动电机、或者全部振动电机可以分别连接PLC控制器，分别控制各自的振动电机的工作。
[0024] 所述的前支撑杆的长度等于或大于波动翼的宽度。从所述的前缘到所述的后缘，所述的波动翼的宽度可以有变化。
[0025] 所述的波动翼的前缘和后缘之间还可以有中间支撑杆，或还可以有中间振动源，中间支撑杆或还有中间振动源为一组、两组或多组。
[0026] 优选所述的中间支撑杆、或还有所述的中间振动源为一组，前支撑杆与后支撑杆的距离可以是中间支撑杆与前支撑杆的距离的整数倍，或者前支撑杆与后支撑杆的距离可以是中间支撑杆与后支撑杆的距离的整数倍，在波的传播中会加强或者削弱波的振动幅度。
[0027] 根据
流体力学中的帕奴利定理，所述的波动翼的前缘可以向上翘起，飞棍飞棍前行时，将受到空气或水垂直向上的压力合力，压力合力克服飞棍的重量，引起飞棍向上行驶。可以选择的所述的波动翼的上表面凸起或凹陷或粗糙，下表面比较平坦，波动翼的上表面面积大于下表面面积，类似于普通飞机固定翼和
直升机旋翼，飞棍前行时，飞棍受到空气或水的压力合力垂直向上。这些处理措施的压力合力克服飞棍的重量，引起飞棍向上行驶。
[0028] 更可以选择所述的棍身下腹部比较扁平。所述的棍身背部向上隆起或凹陷；棍身背部或者棍身其他
位置或者可以还有另外的前支撑杆、另外的后支撑杆，该另外的前支撑杆和另外的后支撑杆之间还连接有另外的波动翼。此时棍身类似于鲨鱼的外形，行驶速度更快速。所述的另外的前支撑杆或者还可以连接有另外的振动源。
[0029] 所述的飞棍下部还可以有便于起飞和停落的
起落架。所述的飞棍的尾部还可以有起平衡作用和影响方向的尾翼，尾翼或连有单独的
驱动电机；所述的波动翼可以向后延伸超出后支撑杆，作为一种形式的尾翼。或者，所述的飞棍的棍身还连接有类似于喷气式飞机的固定翼或类似于直升机的旋翼。
[0030] 所述的飞棍棍身内部或外部还可以有进出气流道、进出气流道中含有螺旋桨
推进器或喷气发动机，类似于喷气式飞机，能够提供飞棍向后的推力，
加速飞棍向前行驶。
[0031] 所述的飞棍中还可以有便于遥控操控的遥控接收装置，另有与飞棍分离的配套的遥控发射装置。
[0032] 所述的波动翼靠近棍身的内缘可以全部或者局部连接在棍身上，内缘紧缩在沿棍身的某条线上，该线可为平行于棍身中轴线的一条直线；波动翼的外缘可自由波动或摆动。此时的波动翼形状类似于鱼鳍。
[0033] 有益效果：本发明的波动翼既不同于现有的“固定翼”，也不同于“旋翼”，也不是飞鸟的“扑翼”，但是，在空气或水中也能提供飞棍向上的动力，而且在前振动源或还有后振动源协同作用时，还能提供飞棍向前的动力。本发明原理清晰，结构简洁，功能强大，具有很好的科研探究价值和开发应用价值。在能源装置、控制装置、内部空间等其他部件配套后，既可以作为轻巧的飞行玩具，也能够像飞机一样作为空中飞行器，或者像潜艇一样作为水中航行器，载人、载物在空中或者水中飞行行驶。
附图说明
[0034] 图1是本发明的一个俯视结构示意图；
[0035] 图2是图1的一个左视结构示意图；
[0036] 图3是本发明的“波动翼”振动和传播时的一个受力情况示意图。
[0037] 图中：1、前支撑杆；2、波动翼；3、PLC控制器；4、后支撑杆；5、后振动电机；6、尾翼；7、后振动轨道；8、后缘；9、棍身；10、前缘；11、前振动电机；12、棍身中轴线；13、前振动轨道；14、振动平衡点；15、振动方向；16、振幅；17、棍身向后方向；18、反作用力；19、空气或水；20、一个部位推力；21、另一个部位推力；22、波动翼初始位置；23、波动翼随后位置。
具体实施方式
[0038] 选用合适材质和规格的下列部件：棍身9，包含前振动电机11、前振动轨道13的前振动源，两片波动翼2，前支撑杆1，后支撑杆4；波动翼2和支撑杆的力学强度足够，能够承受飞棍重力；波动翼2的柔软性能良好，能够传播波浪形的振动。
[0039] 如附图1和附图2所示，将各个部件连接起来，前支撑杆1活动连接在前振动轨道13，后支撑杆4固定连接在棍身9或者活动连接，前支撑杆1和后支撑杆4的两端分别伸展至棍身9的外侧。波动翼2的长度大于前支撑杆1与后支撑杆4之间的距离，前支撑杆1连接波动翼2的前缘10，后支撑杆4连接波动翼2的后缘8。前振动源包含前振动电机11、前振动轨道13，前振动轨道13与棍身中轴线12成30°-150°的夹角，前振动电机11能够驱动前支撑杆1在与棍身中轴线12成30°-150°夹角的平面内沿前振动轨道13振动，振动的中心是振动平衡点14。
[0041] 所述的前振动轨道13为竖直方向，所述的前振动电机11能够驱动前支撑杆1在与棍身中轴线12成90°夹角的平面内沿前振动轨道13振动，所述的后支撑杆4固定连接在棍身9时是一固定杆，所述的前支撑杆1与后支撑杆4平行。所述的波动翼2的材质是高分子。所述的前支撑杆1和后支撑杆4分别伸展至棍身9的两侧，相应地，两片波动翼2在棍身9的两侧。
[0042] 实施例2：
[0043] 所述的前振动电机11能够驱动前支撑杆1在与棍身中轴线12成60°夹角的平面内沿前振动轨道13做简谐振动，所述的后支撑杆4固定连接在棍身9时，是一固
定位置。所述的前支撑杆1与后支撑杆4平行。所述的波动翼2的材质是复合材料。所述的前支撑杆1和后支撑杆4分别对称伸展至棍身9的上下两侧，相应地，两片波动翼2在棍身9的上下两侧对称。
[0044] 所述的波动翼2的前缘10向上翘起，所述的前支撑杆1的高度高于后支撑杆4，飞棍将受到空气或水19垂直向上的压力合力，压力合力克服飞棍的重量，引起飞棍向上行驶。所述的波动翼2的上表面凸起，下表面平坦，波动翼2的上表面积大于下表面积；飞棍前行时，飞棍受到空气或水19的压力合力垂直向上，压力合力克服飞棍的重量，引起飞棍向上行驶。所述的飞棍下部还有便于起飞和停落的起落架，所述的飞棍的尾部还有起平衡作用和影响方向的尾翼6。
[0045] 实施例3：
[0046] 所述的前振动轨道13与棍身中轴线12成120°的夹角。所述的前振动电机11能够驱动前支撑杆1在与棍身中轴线12成120°夹角的平面内沿前振动轨道13做简谐振动。所述的后支撑杆4活动连接在后振动轨道7时，后支撑杆4还连接有后振动源，后振动源包含后振动电机5、后振动轨道7，所述的后振动轨道7与棍身中轴线12成120°的夹角，后振动电机5能够驱动后支撑杆4在与棍身中轴线12成120°夹角的平面内沿后振动轨道7振动。所述的前振动电机11、后振动电机5、或者两振动电机分别连接PLC控制器3，分别控制各自的工作。所述的前支撑杆1与后支撑杆4平行。所述的波动翼2的材质是复合材料。
所述的前支撑杆1和后支撑杆4分别对称伸展至棍身9的左右两侧，相应地，两片波动翼2在棍身9的左右两侧对称。
[0047] 所述的飞棍下部还有便于起飞和停落的起落架。所述的波动翼2向后延伸超出后支撑杆4，作为一种形式的尾翼6。所述的飞棍内部还有进出气流道、进出气流道中含有喷气发动机，类似于喷气式飞机，能够提供飞棍向后的推力，加速飞棍向前行驶。
[0048] 所述的飞棍中还有便于遥控操控的遥控接收装置，另有与飞棍分离的配套的遥控发射装置。
[0049] 如附图3所示，上述实施例1-3中，前支撑杆1先沿振动方向15振动，然后返回，以振动平衡点14为振动中心，引起波动翼2的前缘10跟随振动，并将振动波传送至波动翼2的后缘8，类似于波在绳子中传播，波动翼2由波动翼初始位置22变动到波动翼随后位置
23，并且继续将波动传播下去。当飞棍置于空气或水19中时，在某一部位，波动翼2的波动给予空气或水19一个部位推力20，在另一个部位，波动翼2的波动给予空气或水19另一个部位推力21，以此类推，所有部位的推力组合成推力合力，该推力合力有沿棍身向后方向
17的推力分量，导致空气或水19将给予飞棍向前的反作用力18。当前振动源的功率足够大，振动速度足够大，振幅16足够大时，空气或水19的反作用力18足以克服各种阻力推动飞棍前行或者既上升又前行。
