CN109436258A - 一种基于电磁控制的小微型潜航器 - Google Patents

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Abstract

一种基于电磁控制的小微型潜航器，包括浮力舱、控制舱和运载舱；其特征在于，浮力舱内设弹性气囊；控制舱为密封舱，内有吸液管、磁控隔膜泵、磁控流量阀、喷液管、电池和控制芯片；吸液管和喷液管呈人字形水平对称布置，管内均有单向阀；磁控流量阀左右外侧有电磁铁，内腔呈扇形，中设弹性活塞门，闸门内包铁片，根基部有弹性；磁控隔膜泵与吸液管相通，泵外绕有线圈，泵腔呈圆柱形，内设磁性隔膜；磁控气仓为圆盘形，外绕线圈，内设柔性气囊，与弹性气囊间有气管相通，囊顶有永磁性。与现有技术相比，这种潜航器体型小，无噪声，隐蔽性强；结构简单，行动自如，可靠性高；适用于水下科研、军事侦察、管道检测，甚至可在血管中安全运行。

Description

一种基于电磁控制的小微型潜航器
技术领域
本发明涉及潜航设备领域，尤其是涉及一种基于电磁控制的小微型潜航器。
背景技术
当前多数潜航器采用浆式推进，行进时噪声较大，易对周围环境造成惊扰，难以胜任诸如监测水下生物、军事侦察等任务；也有潜航器采用水中滑翔的方式行进，虽无噪声但行动不够自如；此外，大多数潜航器体积庞大，不宜在管道或浅水中运行，而且结构复杂，造价较高。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于电磁控制的小微型潜航器，该潜航器体型小，无噪声，隐蔽性强；结构简单，行动自如，可靠性高；不仅适用于水下科研、军事侦察，而且可用于管道检测，甚至能在血管中安全运行。
本发明所提供的技术方案是：
一种基于电磁控制的小微型潜航器，包括浮力舱、控制舱和运载舱；其特征在于，分为上、中、下三层，浮力舱在上层，控制舱在中层，运载舱在下层；所述浮力舱内设弹性气囊，所述弹性气囊囊内充有气体，囊底有气管与所述控制舱内的磁控气仓相通；所述控制舱为密封舱，舱内有喷推系统、磁控气仓、电池和控制芯片；所述喷推系统包括一根吸液管、磁控隔膜泵、磁控流量阀和两根喷液管；所述吸液管和所述喷液管管内均有单向阀，三根管子通过所述磁控流量阀相连通，且呈人字形水平对称布置；所述磁控流量阀为三通阀，入口端接吸液管，两个出口端接喷液管；阀体内腔俯视呈扇形，入口端位于圆弧壁中部，两个出口端对称布置于两侧壁中部；阀体内腔的中轴线上设有弹性活塞门，所述弹性活塞门安装在扇形圆心处，其根基部由弹性材料制成，闸门内部包有铁片，外围裹着胶皮；阀体左右两个出口端外侧各有一块电磁铁；所述磁控隔膜泵与所述吸液管相通，泵体外围绕有导电线圈，泵体内腔呈圆柱形，其轴线与吸液管的中轴线垂直，内腔中部设有磁性隔膜，所述磁性隔膜带有永磁性；所述磁控气仓为圆盘形，盘边绕有导电线圈，盘中设有柔性气囊，柔性气囊顶部带有永磁性。
优选的，所述磁性隔膜由带有永磁性的磁性橡胶制成。
优选的，所述柔性气囊顶部盖有圆饼状永磁体。
优选的，所述弹性气囊和所述柔性气囊内部气体为高压气体。
优选的，潜航器的整体外观呈圆球形，所述吸液管的中轴线穿过球心。
优选的，潜航器的外壳由弹性强的柔性材料制成。
进一步地，所述电池的位置可调，作为配重设备使用，以确保潜航器在液体中保持直立。
进一步地，所述运载舱内安装摄像头等探测模块，或机械臂等作业模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、全电磁操控，无机械装置，运行可靠；
2、体型小，壳体圆融柔顺，不易被外物缠绕羁绊，行动自如；
3、行进中无噪声，不干扰环境；
4、隐蔽性强，适用于水下科研、军事侦察等；
5、结构简单，易于微型化，可用于细小管道中的检测和维修；
6、使用磁控隔膜泵作为喷推动力，对血液细胞无伤害，可在血管安全运行。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图；
图2是该实施例喷推系统的剖视示意图；
图3是磁控隔膜泵的剖视示意图；
图4是磁控流量阀的剖视示意图；
图5是磁控气仓的剖视示意图。
图中标号含义：
1.浮力舱，2.控制舱，3.吸液管，4.吸液口，5.导电线圈，6.磁控隔膜泵，7.磁性隔膜，8.运载舱，9.弹性气囊，10.气管，11.磁控流量阀，12.电磁铁，13.喷液口，14.柔性气囊，15.磁控气仓，16.单向阀，17.永磁体，18.弹性活塞门，19.铁片，20.弹性基座，21.右喷液管，22.左喷液管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例之一：
如图1，一种基于电磁控制的小微型潜航器，包括浮力舱1、控制舱2和运载舱8；其特征在于，外观呈圆球形，外壳由弹性强的柔性材料制成，内部分为上、中、下三层，上层为浮力舱1，中层为控制舱2，下层为运载舱8；所述浮力舱1与外界相通，内设弹性气囊9，所述弹性气囊9呈圆饼状，囊内充有高压气体，囊底有气管10与所述控制舱2内的磁控气仓15相通；
如图2，所述控制舱2为密封舱，舱内有喷推系统、磁控气仓15、电池和控制芯片；所述喷推系统包括一根吸液管3、磁控隔膜泵6、磁控流量阀11和两根喷液管；所述吸液管3和所述喷液管管内均有单向阀16，三根管子通过所述磁控流量阀11相连通，且呈人字形水平对称布置，吸液管3的中轴线与所述磁控流量阀11内腔的中轴线相重叠，并穿过潜航器的球心，左、右喷液管21的中轴线相交于磁控流量阀11内腔的中轴线上，交点位于潜航器球心的正后方；
如图3，所述磁控隔膜泵6与所述吸液管3相通，泵体外围绕有导电线圈5，泵体内腔呈圆柱形，其轴线与吸液管3的中轴线垂直，内腔中部设有磁性隔膜7，所述磁性隔膜7由带有永磁性的磁性橡胶制成；当泵体外围线圈的电流方向交替变化时，磁性隔膜7所处的磁场也随着变向，因而受磁力作用交替向下凹陷和向上凸起，使泵体内腔交替吸入或挤出液体，并在单向阀16的帮助下实现所述吸液管3内液体的单向流动；液体从左右喷液管21喷出，产生的反作用力推动潜航器行进；
如图4，所述磁控流量阀11为三通阀，入口端接吸液管3，两个出口端接喷液管；阀体内腔俯视呈扇形，入口端位于圆弧壁中部，两个出口端对称布置于两侧壁中部；阀体内腔的中轴线上设有弹性活塞门18，所述弹性活塞门18安装在扇形圆心处，其根基部由弹性材料制成，闸门内部包有铁片19，外围裹着胶皮；阀体左右两个出口端外侧各有一块电磁铁12；所述左右电磁铁12通电后，可分别让弹性活塞门18向左或向右偏转，盖住(或部分盖住)左出口端或右出口端，不通电时弹性活塞门18在弹性材料作用下处于居中位置；通过控制电磁铁12线圈中的电流强度，可调整弹性活塞门18向左摆或向右摆的倾角，从而调节左右喷口流量，控制潜航器的运动方向；
如图5，所述磁控气仓15为圆盘形，盘边绕有导电线圈5，盘中设有柔性气囊14，所述柔性气囊14顶部盖有圆饼状永磁体17；当改变盘边线圈的电流方向和电流强度时，柔性气囊14顶部永磁体17所受的作用力也随着改变方向和大小，并在囊内气压的共同作用下定量鼓起或瘪陷，从而使柔性气囊14吸入或挤出一定量的气体，气体沿着气管10流动，缩小或吹大所述弹性气囊9的体积，籍以控制潜航器的沉浮。
进一步地，所述运载舱8内安装摄像头等探测模块，或机械臂等作业模块。
进一步地，所述电池的位置可调，作为配重设备使用，以确保潜航器在液体中保持直立。
下面结合附图来阐述本发明潜航功能的实现过程：
1、在所述控制芯片的控制下，所述磁控隔膜泵6泵体外围线圈的电流方向发生交替变化，泵体内腔所处的磁场也随着交替变向，腔内磁性隔膜7在磁场作用下交替向下凹陷和向上凸起，使泵体内腔交替吸入和挤出液体；
2、在所述磁控隔膜泵6的抽吸作用以及所述单向阀16的配合下，所述吸液管3不断吸入液体，并将其挤入所述磁控流量阀11内腔；该吸力的反作用力成为从前方拉动潜航器的拉力；
3、液体分别从左右喷液口13(即左右两根喷液管的管口)向后喷出，喷液方向一个偏左、一个偏右，且与吸液管3中轴线的夹角相同；当单位时间内左右喷口喷出的液体流量相同时，产生的反作用力的合力成为从正后方推动潜航器后推力，从而使潜航器向正前方航行；
4、控制所述磁控流量阀11左右电磁铁12线圈中的电流强度，定量调节流向左右喷口的液体流量，当单位时间内左喷口喷出的液体更多时，潜航器受到的后推合力方向偏右，从而推动潜航器逆时针转向；反之，当单位时间内右喷口喷出的液体更多时，则潜航器顺时针转向；
5、控制所述磁控气仓15盘边线圈的电流方向和电流强度，可定量改变所述弹性气囊9的体积，亦即改变潜航器排开液体的体积，从而改变潜航器所受的浮力大小，控制潜航器上浮或下沉，实现潜航器在不同深度的悬停和航行。
以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述说明，工作人员可在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行各种变更和修改，均在本发明的保护范围内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种基于电磁控制的小微型潜航器，包括浮力舱、控制舱和运载舱；其特征在于，分为上、中、下三层，浮力舱在上层，控制舱在中层，运载舱在下层；所述浮力舱内设弹性气囊，所述弹性气囊囊内充有气体，囊底有气管与所述控制舱内的磁控气仓相通；所述控制舱为密封舱，舱内有喷推系统、磁控气仓、电池和控制芯片；所述喷推系统包括一根吸液管、磁控隔膜泵、磁控流量阀和两根喷液管；所述吸液管和所述喷液管管内均有单向阀，三根管子通过所述磁控流量阀相连通，且呈人字形水平对称布置；所述磁控流量阀为三通阀，入口端接吸液管，两个出口端接喷液管；阀体内腔俯视呈扇形，入口端位于圆弧壁中部，两个出口端对称布置于两侧壁中部；阀体内腔的中轴线上设有弹性活塞门，所述弹性活塞门安装在扇形圆心处，其根基部由弹性材料制成，闸门内部包有铁片，外围裹着胶皮；阀体左右两个出口端外侧各有一块电磁铁；所述磁控隔膜泵与所述吸液管相通，泵体外围绕有导电线圈，泵体内腔呈圆柱形，其轴线与吸液管的中轴线垂直，内腔中部设有磁性隔膜，所述磁性隔膜带有永磁性；所述磁控气仓为圆盘形，盘边绕有导电线圈，盘中设有柔性气囊，柔性气囊顶部带有永磁性。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制的小微型潜航器，其特征在于，所述磁性隔膜由带有永磁性的磁性橡胶制成。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制的小微型潜航器，其特征在于，所述柔性气囊顶部盖有圆饼状永磁体。
4.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制的小微型潜航器，其特征在于，所述弹性气囊和所述柔性气囊内部气体为高压气体。
5.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制的小微型潜航器，其特征在于，潜航器的整体外观呈圆球形，所述吸液管的中轴线穿过球心。
6.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制的小微型潜航器，其特征在于，潜航器的外壳由弹性强的柔性材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制的小微型潜航器，其特征在于，所述电池的位置可调，作为配重设备使用。
8.根据权利要求1所述的一种基于电磁控制的小微型潜航器，其特征在于，所述运载舱内安装有探测模块或作业模块。
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