CN108482035A - 基于高压气体驱动的水陆两栖跳跃推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于高压气体驱动的水陆两栖跳跃推进装置，包括：储气气瓶，用于存储高压气体；释放装置，用于在执行跳跃动作时释放该储气气瓶内的高压气体；储水排气管，用于存储在跳跃过程中由被释放气体所排出的水。本发明的水陆两栖跳跃推进装置具有结构简单紧凑、装卸方便、能量利用率高以及带负载能力强的优点，使得配置该跳跃推进装置的机器人在水陆两栖环境中均具有良好的越障能力以及运动能力。

Description

基于高压气体驱动的水陆两栖跳跃推进装置

技术领域

本发明涉及一种跳跃推进装置，特别是涉及一种能够同时实现水中跳跃和陆地跳跃的两栖跳跃推进装置。

背景技术

水陆两栖机器人能在海洋、滩涂、湿地等复杂野外环境下执行任务，在战场侦察、水质监测和生命救援等方面具有广泛的应用价值。水陆两栖跳跃机器人是水陆两栖机器人和陆地跳跃机器人的结合体，其在水陆两种环境下既具有进行移动行走的能力，又拥有良好的跳跃能力，因此该种机器人的环境适应性极强。

陆地跳跃机器人可以借助地面的反推力进行跳跃，其跳跃推进装置的实现相对比较简单。例如，中国专利CN201610255651.4公开了一种燃气驱动跳跃装置，其原理是：气缸内的燃料气体爆炸产生高温高压气体，气体压力一方面作用在气缸内的活塞，使其压紧地面，并让地面对其产生反作用力；气体压力另一方面作用在气缸上，使得气缸和活塞之间产生相对运动，气缸相对活塞运动到最大行程位置后将带动活塞一起向上运动，形成离地跳跃运动。

然而，与陆地的跳跃装置不同，水中跳跃装置无法借助地面的反推力进行跳跃。鉴于水中跳跃和陆地跳跃的巨大差异，目前的各式跳跃机器人仅能单独实现陆地跳跃或者水中跳跃，而具有负载能力的水陆两栖跳跃机器人仍未见报道。因此，开展水陆两栖跳跃推进装置的研究具有很强的必要性。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能够同时实现水中跳跃和陆地跳跃的水陆两栖跳跃推进装置。

为了实现上述的主要目的，本发明提供了一种基于高压气体驱动的水陆两栖跳跃推进装置，包括：

储气气瓶，用于存储高压气体；

释放装置，用于在执行跳跃动作时释放储气气瓶内的高压气体；

储水排气管，用于存储在跳跃过程中由被释放气体所排出的水。

本发明的两栖跳跃推进装置借鉴了火箭发射的原理，执行跳跃动作时，高压气体从储气气瓶内迅速喷出，并排出储水排气管内所存储的水，从而使得跳跃推进装置获得向上的反推力，实现跳跃动作。由于本发明的跳跃推进装置不需要借助地面的反作用力，因而可以同时实现水中跳跃和陆地跳跃。

在本发明的部分实施方式中，储气气瓶可以包括储气腔和发射腔，储气腔的体积大于发射腔，且储气腔和发射腔之间设置有单向节流阀。执行跳跃动作时，单向节流阀节流，保证每次跳跃动作几乎只排放发射腔中的气体，之后储气腔中的气体缓慢流向发射腔，完成发射腔的再次充气动作，使得跳跃推进装置可以进行多次跳跃。在向储气腔充气时，单向节流阀不节流，保证经由发射腔向储气腔快速充气。

优选地，本发明的水陆两栖跳跃推进装置还包括设置在储气气瓶储气腔部分外周壁的电阻丝以及与电阻丝电连接的电源。在执行首次跳跃之后的后续跳跃动作前，可以利用电阻丝通电加热储气腔中的气体，加速储气腔向发射腔的充气过程，并且起到增压效果，使得后续跳跃时推进力不会降低太多。

优选地，储气气瓶包括用于形成储气腔的储气段和用于形成发射腔的发射段，储气段和发射段之间螺纹连接；其中，可以在螺纹连接处涂覆螺纹胶，以达到更佳的密封和连接效果。可选择地，储气段和发射段之间焊接连接。

本发明中，释放装置可以包括设置在储气气瓶瓶口处的各类阀门，例如电磁阀或球阀；其中，使用球阀是特别优选的。球阀的优点在于其重量轻，可以显著降低跳跃推进装置及跳跃机器人的总重量及所要求的推进力，便于实现跳跃。与此相对地，电磁阀大多耐压不超过1MPa，更高耐压电磁阀的都具有很大的重量，使得跳跃推进装置及跳跃机器人的总重量和所要求的推进力相对要高得多。

球阀的缺点在于其开启速度相对较慢，容易出现气体压力损失过大的问题，上述技术方案中，释放装置优选地还包括与球阀相连接的保压装置；保压装置设置在球阀和储水排气管之间，用于保证高压气体通过球阀后的初始喷射压力不低于预设值，该预设值例如可以为1MPa。保压装置为球阀开启过程争取时间，保证了高压气体喷射时的球阀通径，使得高压气体喷射时，具有足够的推力。

本发明中，可以通过液压驱动装置、气压驱动装置、电机或舵机等来驱动球阀开启/关闭。其中，优选采用舵机，其具有重量轻、驱动力大的优点；舵机可以直接驱动球阀的阀杆把手转动，也可以通过齿轮传动机构、链传动机构或皮带传动机构等中间传动机构带动球阀的阀杆把手转动。

作为本发明的一种优选实施方式，舵机与球阀之间通过平面四连杆机构连接，该平面四连杆机构包括相互平行的第一连杆和第二连杆，第一连杆的中部与球阀的阀杆把手固定连接，第二连杆的中部与舵机的舵盘固定连接。这样的好处在于，保证了阀杆只能在平行于四连杆机构的平面内转动，从而防止阀杆卡死、转动不畅或发生歪斜而影响通径。

在本发明的一种具体实施方式中，保压装置包括带有内部台阶的连接套管以及可翻转地设置在连接套管内的保压盖，连接套管的两端分别与球阀和储水排气管连接(可为直接连接，也可为间接连接)，保压盖和内部台阶之间设置有磁性锁紧机构；保压盖可在初始位置和开启位置之间转动，在初始位置，保压盖密封连接套管并被磁性锁紧机构锁紧在内部台阶上；在执行跳跃动作时，保压盖在高压气体所施加的压力下转动至开启位置而解除对连接套管的密封。在该具体实施方式中，利用磁性锁紧机构的锁紧力来保证高压气体的初始喷射压力可以达到预定值，例如1MPa。

优选地，连接套管和保压盖之间设置有弹性复位元件，在高压气体每次喷射完成后，保压盖在该弹性复位元件和磁性锁紧机构的作用下回复至初始位置，以保证后续跳跃动作的顺利进行；同时，弹性复位元件可以起到提高气体初始喷射压力的作用。举例来说，该弹性复位元件可以是设置在保压盖转轴上的扭簧、设置在保压盖和连接套管之间的弹簧或弹片。

上述技术方案中，可以在保压盖和连接套管之间设置密封件，例如密封垫或密封圈。优选地，保压盖靠近球阀的一侧具有与连接套管内壁配合的密封凸起，密封凸起和连接套管之间设置有一个或多个密封圈，该密封圈可以防止高压气体在保压盖开启前泄露，并有利于进一步提高气体初始喷射压力。可替代或附加地，在保压盖和内部台阶之间设置一个或多个密封垫或O型密封圈。

在本发明的另一具体实施方式中，保压装置包括连接套管，连接套管的两端分别与球阀和储水排气管连接，连接套管的外周绕设有与电源电连接的电阻丝，连接套管的内部设置有柱销，柱销和连接套管之间由热熔胶密封且固定连接。执行跳跃动作时，开启球阀并为电阻丝通电，电阻丝发热使得连接套管内的热熔胶熔化，高压气体将热熔胶与柱销顶出，完成高压气体和水的喷射。

根据本发明的另一具体实施方式，释放装置包括设置在储气气瓶瓶口处的气门芯、设置在储气气瓶内并与气门芯的阀芯连接的形状记忆合金；形状记忆合金与电源电连接，并在通电后产生收缩形变而拉开阀芯，从而完成高压气体的喷射，而在断电冷却后，形状记忆合金回复至其初始形状，阀芯在气门芯弹簧作用下回复至关闭状态。这种技术方案中，储水排气管与储气气瓶之间可以直接连接，具有结构简单、重量轻的优点。其中，储水排气管与储气气瓶之间优选螺纹连接，以便于组装和再利用。

根据本发明的再一具体实施方式，储气气瓶具有可穿刺的密封部件；释放装置包括连接套管和设置在连接套管内的气瓶穿刺机构，连接套管的两端分别与储气气瓶和储水排气管连接；气瓶穿刺机构包括可移动地设置连接套管内的穿刺针管、设置在连接套管内的弹性施力元件以及可插拔地设置在连接套管上的插销，插销用于将穿刺针管保持在初始位置，弹性施力元件则用于在拔开插销时向穿刺针管施加刺穿密封部件的作用力。

更具体地，连接套管内固定设置有中空弹簧保持架，弹性施力元件为套设在弹簧保持架上的压缩弹簧。

根据本发明的又一具体实施方式，储气气瓶具有可穿刺的密封部件；释放装置包括与储气气瓶螺纹连接的第一套管以及两端分别与第一套管和储水排气管连接的第二套管，第一套管内具有气门芯以及用于刺穿密封部件的气瓶顶针，第二套管内设置有喷射控制机构，喷射控制机构包括可移动地设置第二套管内的气门芯顶针、设置在第二套管内的弹性施力元件以及可插拔地设置在第二套管上的插销，插销用于将气门芯顶针保持在初始位置，弹性施力元件则用于在拔开插销时向气门芯顶针施加顶开气门芯阀芯的作用力。

更具体地，第二套管内固定设置有中空弹簧保持架，弹性施力元件为套设在弹簧保持架上的压缩弹簧。

本发明的水陆两栖跳跃推进装置采用高压气体驱动，具有结构紧凑、装卸方便、能量利用率高、安全可靠以及带负载能力强的优点，使得携带该跳跃推进装置的机器人在水陆两栖环境中均具有良好的越障能力以及运动能力。

为了更清楚地阐述本发明的目的、技术方案及优点，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明跳跃推进装置实施例1的立体图；

图2为本发明跳跃推进装置实施例1的结构分解图；

图3为本发明跳跃推进装置实施例1中储气气瓶的轴向剖视图；

图4是本发明跳跃推进装置实施例1中保压装置的轴向剖视图；

图5是本发明跳跃推进装置实施例2的立体图；

图6是本发明跳跃推进装置实施例3的轴向剖视图；

图7是本发明跳跃推进装置实施例4的轴向剖视图；

图8是本发明跳跃推进装置实施例5的轴向剖视图；

图9是本发明跳跃推进装置实施例6的立体图；

图10是本发明跳跃推进装置实施例6的轴向剖视图；

图11是本发明跳跃推进装置实施例6的局部放大视图；

具体实施方式

跳跃推进装置实施例1

图1是跳跃推进装置实施例1的立体图，图2是其结构分解图。如图1和2所示，该跳跃推进装置包括储气气瓶1、释放装置2和储水排气管3，储水排气管3与储气气瓶1同轴设置，且储水排气管3两端具有轴向开口。储气气瓶1用于存储高压气体，该高压气体例如为但不限于二氧化碳，其初始存储压力大于等于1MPa(例如为1Mpa、3MPa或5.7MPa)，以液态、气态或者气液混合状态储存；释放装置2用于在执行跳跃动作时释放储气气瓶1内的高压气体，储水排气管3用于存储在跳跃过程中由被释放气体所排出的水。实施例1的跳跃推进装置还可以包括用于向储水排气管3内注水的潜水泵(图中未示出)。

图3是储气气瓶1的轴向剖视图，结合图1至3所示，储气气瓶1包括用于形成储气腔111的储气段11和用于形成发射腔121的发射段12，储气段11和发射段12之间通过涂覆有螺纹胶的管螺纹连接。储气腔111的体积大于发射腔121的体积，且储气腔111和发射腔121之间设置有单向节流阀13。执行跳跃动作时，单向节流阀13节流，保证每次喷射动作几乎只排放发射腔121中的气体。向储气气瓶1充气时，单向节流阀13不节流，保证储气腔111充气过程简单、迅速。发射腔121中的气体喷射完成后，储气腔111中的气体通过单向节流阀13缓慢流向发射腔121，完成发射腔121的再次充气，为下次跳跃喷射作准备。储气气瓶1储气腔111部分的外周壁(即发射段12的外周壁)缠绕有与电源(图中未示出)电连接的电阻丝4，在执行首次跳跃之后的后续跳跃动作前，可以利用电阻丝4通电加热储气腔111中的气体，加速储气腔111向发射腔121的充气过程，并且起到增压效果，使得后续跳跃时推进力不会降低太多。发射段12的外周套设有覆盖电阻丝4的阻燃保温套(图中未示出)。

参见图1和2，释放装置2包括设置在储气气瓶1瓶口处的球阀21、用于驱动球阀21开启/关闭的舵机22以及与球阀21相连接的保压装置24，保压装置24设置在球阀21和储水排气管3之间，用于保证高压气体通过球阀21后的初始喷射压力不低于预设值(例如1MPa)。

具体地，球阀21与发射段12通过螺纹相连接，舵机22安装在固定架52上，固定架52则通过管夹51固定在发射段12上，固定架52还可悬挂安装电池、电调、控制器等电子元件。舵机22与球阀21之间通过平面四连杆机构23连接，平面四连杆机构23包括相互平行的第一连杆232和第二连杆231，第一连杆232的中部与球阀21的阀杆把手固定连接，第二连杆232的中部与舵机22的舵盘固定连接。舵机22通过无线接收器发出的PWM波控制，舵机22的舵盘做正负90度的转动，平面四边形机构23通过舵机22带动，阀杆把手通过平面四边形机构23带动，球阀21的球体启闭件通过阀杆带动，使得球阀21完成短时间内的开启/关闭的动作。

图4是保压装置24的轴向剖视图，结合图2和4所示，保压装置24包括带有内部台阶2411的连接套管241，连接套管241的小端与球阀21螺纹连接，大端与中间接头31螺纹连接，中间接头31的另一端则与储水排气管3胶接或螺纹连接。如图4所示，保压装置24还包括可翻转地设置在连接套管241内的保压盖242，保压盖242和内部台阶2411之间设置有磁性锁紧机构；保压盖242可在初始位置和开启位置之间转动，在初始位置，保压盖242密封连接套管241并被磁性锁紧机构锁紧在内部台阶2411上；在执行跳跃动作时，保压盖242在高压气体所施加的压力下转动至开启位置而解除对连接套管241的密封。

具体地，连接套管241上设置有销轴243，保压盖242可翻转地设置在轴销243上。保压盖242靠近球阀21的一侧具有与连接套管241内壁配合的密封凸起2421，密封凸起2421和连接套管241之间设置有O型密封圈244。保压盖242靠近球阀21的一侧还具有环绕密封凸起2421设置的第一环形磁铁245，内部台阶2411上设置有与第一环形磁铁245相吸附的第二环形磁铁246，第一环形磁铁245和第二环形磁铁246构成磁性锁紧机构，将保压盖242锁紧在内部台阶2411上，实现保压。

连接套管241和保压盖242之间设置有作为弹性复位元件的弹片247，弹片247的一端固定在保压盖242的盖顶处，另一端设置在连接套管241的限位槽2412中。在高压气体每次喷射完成后，保压盖242在弹片247和磁性锁紧机构的作用下回复至初始位置，实现保压作用。实施例1中，利用磁性锁紧机构的锁紧力、弹片247的弹性压力和密封圈244的摩擦力(其中主要依靠磁性锁紧机构的锁紧力)来保证高压气体的初始喷射压力可以达到预定值，例如1MPa。

实施例1的跳跃推进装置可进行多次跳跃，其中，在执行跳跃动作时，跳跃推进装置处于储水排气管3朝下的姿态。实施例1的跳跃推进装置使用方法及工作过程如下：

1)将球阀21与保压装置24连接处拆开，然后将高压二氧化碳气源接头接入球阀21，将球阀21开启，对储气气瓶1(包括发射腔121和储气腔111)进行充气，充气完成后，将球阀21关闭，取下高压二氧化碳气源接头，将保压装置24重新与球阀21进行安装；

2)在陆地使用时，将储水排气管3注满水后将其末端开口用例如胶塞的可分离密封部件(图中未示出)密封；在水中使用时，因跳跃推进装置浸没于水中，储水排气管3自动注水且可无需密封，如果因为储水排气管3中的空气导致浸没注水的方法难以顺利进行，可配合潜水泵辅助注水；

4)执行跳跃动作时，通过遥控器遥控开启舵机22，舵机22的舵盘做正负90度的转动，使得球阀21完成短时间内的先开启、再关闭的动作，储气腔121中的高压气体冲击连接套管241中的保压盖242，达到预定初始喷射压力后使得保压盖242打开，高压气体对储水排气管3中的水进行冲击，完成高压气体喷水动作，使得跳跃推进装置获得很大的向上反推力，从而实现脱离水面或陆地向上跳跃的动作；

5)每次喷射动作完成后，保压盖242在弹片247及磁性锁紧机构的作用下再次回到保压位置，做好下次喷射前的准备；储气腔111内的气体通过单向节流阀13缓慢流向发射腔121，完成发射腔121的再次充气。在此过程中，可以利用电阻丝4通电加热储气气瓶1的储气段11，加速储气腔111向发射腔121的充气过程，并且起到增压效果，使得每次发射压力不会降低太多。

跳跃推进装置实施例2

图5是实施例2的立体图，参见图5所示，实施例2与实施例1的区别在于：舵机22的舵盘直接与球阀21的阀杆把手连接，使得舵机22直接驱动球阀21的阀杆把手转动，以开启/关闭球阀21。

实施例2的其他部分可参见实施例1(图5中省略了用于加热储气段11的电阻丝)，在此不再赘述。

跳跃推进装置实施例3

图6是实施例3的轴向剖视图，如图6所示，实施例3的跳跃推进装置包括储气气瓶301、储水排气管303以及设置在二者之间的释放装置。该释放装置包括球阀302、用于驱动球阀302开启/关闭的舵机(图中未示出)、以及保压装置。其中，储气气瓶301为单一腔体气瓶，球阀302与储气气瓶301的瓶口螺纹连接；球阀302可以由舵机直接驱动(如实施例2)或间接驱动(如实施例1)。

继续参见图6，保压装置包括连接套管304、设置在连接套管304内的柱销305和缠绕在连接套管304外周壁的电阻丝307，连接套管304的两端分别与球阀302和储水排气管303螺纹连接，柱销305和连接套管304之间由热熔胶306密封且固定连接，以保证高压气体的初始喷射压力可以达到预定值，例如1MPa。

执行跳跃动作时，开启球阀302，同时电源(图中未示出)对电阻丝307加热而使得热熔胶306熔化，流过球阀302的高压气体将熔化的热熔胶306及柱销305顶出，高压气体对储水排气管303中的水进行冲击，使得跳跃推进装置获得很大的向上反推力，从而实现脱离水面或陆地向上跳跃的动作。

跳跃推进装置实施例4

图7是实施例4的轴向剖视图，如图7所示，实施例4的跳跃推进装置包括储气气瓶401、与储气气瓶401的瓶口螺纹连接的储水排气管402、和释放装置，该释放装置包括设置在储气气瓶401瓶口处的美式气门芯403、设置在储气气瓶401内并与气门芯403的阀芯连接的形状记忆合金404；形状记忆合金404与通过导线405与电源电连接，并在通电后产生收缩形变而拉开阀芯，完成高压气体的喷射，高压气体对储水排气管402中的水进行冲击，使得跳跃推进装置获得向上反推力，从而实现脱离水面或陆地向上跳跃的动作。

具体地，储气气瓶401的顶部设置有与其本体螺纹连接的气瓶盖406，储气气瓶401的瓶口处设置有与其本体螺纹连接气瓶螺母407，气门芯403安装在气瓶螺母407上，气瓶盖406上有2个用于通过导线405的小孔，导线405与气瓶盖406小孔的间隙使用热熔胶密封。气门芯403阀芯的顶部有小孔，可穿过形状记忆合金404，形状记忆合金404的两端分别与气瓶盖406伸出的两节导线相连接。形状记忆合金404通电加热后收缩，拉开气门芯403的阀芯，完成高压气体的喷射。而在断电冷却后，形状记忆合金404回复至其初始形状，阀芯在气门芯403弹簧作用下回复至关闭状态。

虽然实施例4中的储气气瓶401为单一腔体气瓶，使得跳跃推进装置仅能进行一次跳跃。但容易理解，作为实施例4的变形，也可以采用包括储气腔和发射腔的储气气瓶，其中形状记忆合金设置在发射腔内，这种情形下跳跃推进装置将能进行多次跳跃。

跳跃推进装置实施例5

图8是实施例5的轴向剖视图，如图8所示，实施例5的跳跃推进装置包括储气气瓶501、储水排气管502和释放装置，储气气瓶501的瓶口由可穿刺的密封部件(例如薄金属盖)密封。

释放装置包括连接套管503和设置在连接套管503内的气瓶穿刺机构，连接套管503的两端分别与储气气瓶501和储水排气管502螺纹连接；气瓶穿刺机构包括可移动地设置连接套管503内的穿刺针管504、固定设置在连接套管503内的中空弹簧保持架505、套设在弹簧保持架503上并作为弹性施力元件的压缩弹簧506、以及可插拔地设置在连接套管503上的插销507。插销507与连接套管503连接处安装有密封塑料膜，以保证气体喷射时连接套管503不会漏气。

具体地，插销507与穿刺针管504的末端凸环相抵接，以将穿刺针管504保持在初始位置。执行跳跃动作时，利用跳跃驱动装置自身或跳跃机器人所配置的液压、气压或电动开启装置将插销507拔开预定距离(但保持插销507与连接套管503不分离，例如通过在插销内端设置限位销，以防止连接套管503漏气)，使得插销507与穿刺针管504分离，此时穿刺针管504在压缩弹簧506所施加的推力作用下刺穿密封部件，储气气瓶501内的高压气体经由穿刺针管504和中空弹簧保持架505向储水排气管502喷射，高压气体对储水排气管502中的水进行冲击，使得跳跃推进装置获得向上反推力，从而实现脱离水面或陆地向上跳跃的动作。

跳跃推进装置实施例6

图9是本发明跳跃推进装置实施例6的立体图，图10是其轴向剖视图，图11是其中释放装置部分的放大视图。如9图所示，本实施例的跳跃推进装置包括储气气瓶61、储水排气管62和释放装置，其中，储气气瓶61的瓶口由可穿刺的密封部件(例如薄金属盖)密封。

如图9至11所示，释放装置包括与储气气瓶61螺纹连接的第一套管63以及两端分别与第一套管63和储水排气管62连接的第二套管64；其中，第一套管63内设置有气门芯632和用于刺穿密封部件的气瓶顶针631，第二套管64内设置有喷射控制机构；喷射控制机构包括可移动地设置第二套管64内的气门芯顶针641、固定设置在第二套管64内的中空弹簧保持架642、套设在弹簧保持架642上并作为弹性施力元件的压缩弹簧643、以及可插拔地设置在第二套管64上的插销644。插销644与第二套管64连接处安装有密封塑料膜，以保证气体喷射时第二套管64不会漏气。插销644与气门芯顶针641的前端相抵接，以将气门芯顶针641保持在初始位置。

执行跳跃动作前，先将储气气瓶61拧至开瓶装置，待气瓶顶针631刺破密封部件后，再将储气气瓶61往回拧，保证高压气体可以无阻碍的排出。执行跳跃动作时，利用跳跃驱动装置自身或跳跃机器人所配置的液压、气压或电动开启装置将插销644拔开预定距离(但保持插销644与第二套管64不分离)，使得插销644与气门芯顶针641分离，此时气门芯顶针641在压缩弹簧643所施加的推力作用下推开气门芯的阀芯6321，将气门芯632开启，高压气体对储水排气管62中的水进行冲击，使得跳跃推进装置获得向上反推力，从而实现脱离水面或陆地向上跳跃的动作。

虽然图中未示出，但在本发明的各个实施例中，跳跃推进装置可以包括防水外壳，以实现对其中电子部件的防水。可选择地，可以将防水外壳配置到跳跃机器人中，使用时将跳跃推进装置安装到跳跃机器人的防水外壳内。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但应当理解的是，以上实施例并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (18)

1.一种基于高压气体驱动的水陆两栖跳跃推进装置，包括：

储气气瓶，用于存储高压气体；

释放装置，用于在执行跳跃动作时释放所述储气气瓶内的高压气体；

储水排气管，用于存储在跳跃过程中由被释放气体所排出的水。

2.如权利要求1所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述储气气瓶包括储气腔和发射腔，所述储气腔的体积大于所述发射腔，且所述储气腔和所述发射腔之间设置有单向节流阀。

3.如权利要求2所述的水陆两栖跳跃推进装置，其还包括设置在所述储气气瓶储气腔部分外周壁的电阻丝以及与所述电阻丝电连接的电源。

4.如权利要求2所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述储气气瓶包括用于形成所述储气腔的储气段和用于形成所述发射腔的发射段，所述储气段和所述发射段之间螺纹连接。

5.如权利要求1或2所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述释放装置包括设置在所述储气气瓶瓶口处的球阀。

6.如权利要求5所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述释放装置还包括与所述球阀相连接的保压装置；所述保压装置设置在所述球阀和所述储水排气管之间，用于保证高压气体通过所述球阀后的初始喷射压力不低于预设值。

7.如权利要求5所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述释放装置还包括用于驱动所述球阀开启/关闭的舵机。

8.如权利要求7所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述舵机与所述球阀之间通过平面四连杆机构连接，所述平面四连杆机构包括相互平行的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的中部与所述球阀的阀杆把手固定连接，所述第二连杆的中部与所述舵机的舵盘固定连接。

9.如权利要求6所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述保压装置包括带有内部台阶的连接套管以及可翻转地设置在所述连接套管内的保压盖，所述连接套管的两端分别与所述球阀和所述储水排气管连接，所述保压盖和所述内部台阶之间设置有磁性锁紧机构；所述保压盖可在初始位置和开启位置之间转动，在所述初始位置，所述保压盖密封所述连接套管并被所述磁性锁紧机构锁紧在所述内部台阶上；在执行跳跃动作时，所述保压盖在高压气体所施加的压力下转动至所述开启位置而解除对所述连接套管的密封。

10.如权利要求9所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述连接套管和所述保压盖之间设置有弹性复位元件，在高压气体每次喷射完成后，所述保压盖在所述弹性复位元件和所述磁性锁紧机构的作用下回复至所述初始位置。

11.如权利要求9所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述保压盖靠近所述球阀的一侧具有与所述连接套管内壁配合的密封凸起，所述密封凸起和所述连接套管之间设置有一个或多个密封圈。

12.如权利要求6所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述保压装置包括连接套管，所述连接套管的两端分别与所述球阀和所述储水排气管连接，所述连接套管的外周设置有与电源电连接的电阻丝，所述连接套管的内部设置有柱销，所述柱销和所述连接套管之间由热熔胶密封且固定连接。

13.如权利要求1或2所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述释放装置包括设置在所述储气气瓶瓶口处的气门芯、设置在所述储气气瓶内并与所述气门芯的阀芯连接的形状记忆合金；所述形状记忆合金与电源电连接，并在通电后产生收缩形变而拉开所述阀芯。

14.如权利要求13所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述储水排气管与所述储气气瓶之间螺纹连接。

15.如权利要求1所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述储气气瓶具有可穿刺的密封部件；所述释放装置包括连接套管和设置在所述连接套管内的气瓶穿刺机构，所述连接套管的两端分别与所述储气气瓶和所述储水排气管连接；所述气瓶穿刺机构包括可移动地设置所述连接套管内的穿刺针管、设置在所述连接套管内的弹性施力元件以及可插拔地设置在所述连接套管上的插销，所述插销用于将所述穿刺针管保持在初始位置，所述弹性施力元件则用于在拔开所述插销时向所述穿刺针管施加刺穿所述密封部件的作用力。

16.如权利要求15所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述连接套管内固定设置有中空弹簧保持架，所述弹性施力元件为套设在所述弹簧保持架上的压缩弹簧。

17.如权利要求1所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述储气气瓶具有可穿刺的密封部件；所述释放装置包括与所述储气气瓶螺纹连接的第一套管以及两端分别与所述第一套管和所述储水排气管连接的第二套管，所述第一套管内设置有气门芯和用于刺穿所述密封部件的气瓶顶针，所述第二套管内设置有喷射控制机构；所述喷射控制机构包括可移动地设置所述第二套管内的气门芯顶针、设置在所述第二套管内的弹性施力元件以及可插拔地设置在所述第二套管上的插销，所述插销用于将所述气门芯顶针保持在初始位置，所述弹性施力元件则用于在拔开所述插销时向所述气门芯顶针施加顶开所述气门芯阀芯的作用力。

18.如权利要求17所述的水陆两栖跳跃推进装置，其中，所述第二套管内固定设置有中空弹簧保持架，所述弹性施力元件为套设在所述弹簧保持架上的压缩弹簧。