CN112677474A - 一种无翼电力正反双向挤压推进型水下3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无翼电力正反双向挤压推进型水下3D打印机，包括舱体和控制模块；所述舱体从右到左依次包括动力反应舱、动力料存储舱、中心增压舱、纺丝剂存储舱和纺丝舱；所述动力反应舱上设有供水阀门；所述动力反应舱与动力料存储舱用隔板隔开，且动力料存储舱内的动力料可进入动力反应舱内；所述动力反应舱的圆周壁上均匀设有至少两个喷射推进器；所述纺丝舱与纺丝剂存储舱用隔板隔开，且纺丝剂存储舱内的纺丝剂可进入纺丝舱内；所述纺丝舱的左侧为开口设置。该水下打印机可以实现水下可移动的3D打印，优点在于不受到传统3D打印技术只能打印在固定支架内部的限制，水下打印机可以随机移动至所需打印区域直接打印，可做到边移动边打印。

Description

一种无翼电力正反双向挤压推进型水下3D打印机

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其是涉及一种无翼电力正反双向挤压推进型水下3D打印机。

背景技术

3D打印是一种基于材料堆积法的快速成型技术，可实现快速建造，创造出大量传统建筑工艺不易建造甚至无法实现的新型建筑结构。3D打印诞生于20世纪80年代后期，又被称为增材制造、快速成型。3D打印技术的引入，把建筑业带入数字领域，扩大了建筑设计和建筑的可能性。与传统建筑工艺相比，3D打印技术具有施工周期短、建造工艺简洁、降低劳动强度、促进文明施工等优势。

3D打印技术在我国已经涉及各个领域，但对水下3D打印技术的探索尚未开始，本发明涉及水下3D打印机，3D打印机直接利用海水资源，打印机中的纺丝剂遇海水发生固化，形成丝状，构成想要的结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无翼电力正反双向挤压推进型水下3D打印机。该水下打印机可以实现水下可移动的3D打印，优点在于不受到传统3D打印技术只能打印在固定支架内部的限制，该水下打印机可以随机移动至所需打印区域直接打印，更可以做到边移动边打印，填补了我国水下可移动3D打印的空白；本设计可在水下进行3D打印，快速构件立体，可定点或移动中建造，适合用在深水区进行建造，体积小不易被雷达探测，机动性更高。

为解决上述技术问题，发明采用如下的技术方案：

一种无翼电力正反双向挤压推进型水下3D打印机，包括舱体和控制模块；

所述舱体从右到左依次包括动力反应舱、动力料存储舱、中心增压舱、纺丝剂存储舱和纺丝舱；所述动力反应舱上设有供水阀门；

所述动力反应舱与动力料存储舱用隔板隔开，且动力料存储舱内的动力料可进入动力反应舱内；所述动力反应舱的圆周壁上均匀设有至少两个喷射推进器；所述纺丝舱与纺丝剂存储舱用隔板隔开，且纺丝剂存储舱内的纺丝剂可进入纺丝舱内；所述纺丝舱的左侧为开口设置；

所述中心增压舱内设有电动缸、第一连杆、第一活塞、第二连杆和第二活塞；所述电动缸右侧通过第一连杆固定在第一活塞上，第一活塞顶住动力料存储舱内的动力料；所述电动缸左侧通过第二连杆固定在第二活塞上，第二活塞顶住纺丝剂存储舱内的纺丝剂；

所述控制模块固定在舱体上。

在一种实施方式中，所述纺丝舱靠近隔板的圆周壁上均匀设置4-6个进水补充口，该进水补充口的开口方向向右。

在一种实施方式中，所述动力料存储舱包括动力料出口阀；所述动力料出口阀位于所述动力料存储舱与动力反应舱之间的隔板上并延伸到所述动力反应舱内，所述动力料存储舱内装有动力料；所述纺丝剂存储舱包括纺丝喷头；所述纺丝喷头位于所述纺丝剂存储舱与纺丝舱之间的隔板上并延伸到所述纺丝舱内；所述纺丝剂存储舱内装有纺丝剂。

在一种实施方式中，所述动力料出口阀为单向阀。

在一种实施方式中，所述动力料是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。

在一种优选的实施方式中，所述动力料选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体。所述料舱内的动力料采用钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体，钠金属颗粒或钠金属粉末均匀悬浮在上述介质之中，通过料舱后部的动力料出口阀喷入至反应舱，与水进行反应，产生气体和/或能量，作为水下航行器的运动能量。

在一种实施方式中，所述纺丝剂选自卡拉胶或海藻酸纤维或其他遇到含有氯离子会发生凝固作用的凝胶状液体。

在一种实施方式中，所述控制模块包括环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池；所述环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池均设置于控制模块组件内。

本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

本发明水下打印机可以实现水下可移动的3D打印，优点在于不受到传统3D打印技术只能打印在固定支架内部的限制，该水下打印机可以随机移动至所需打印区域直接打印，更可以做到边移动边打印，填补了我国水下可移动3D打印的空白；本设计可在水下进行3D打印，快速构件立体，可定点或移动中建造，适合用在深水区进行建造，体积小不易被雷达探测，机动性更高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明

图1是本发明中所述水下打印机的剖视示意图；

图2是本发明中所述水下打印机的俯视示意图；

图3是本发明中所述水下打印机的侧视示意图；

图4是本发明中所述水下打印机的后视示意图；

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1-图4所示，作为本发明的一个方面，本发明一种无翼电力正反双向挤压推进型水下3D打印机，包括舱体1和控制模块2；

所述舱体1从右到左依次包括动力反应舱110、动力料存储舱120、中心增压舱130、纺丝剂存储舱140和纺丝舱150；所述动力反应舱110上设有供水阀门111；

所述动力反应舱110与动力料存储舱120用隔板隔开，且动力料存储舱120内的动力料121可进入动力反应舱110内；所述动力反应舱110的圆周壁上、下、左、右各设有1个喷射推进器112，所述喷射推进器112的喷口方向斜向左侧；

所述纺丝剂存储舱140包括纺丝喷头142；所述纺丝喷头142位于所述纺丝剂存储舱140与纺丝舱150之间的隔板上并延伸到所述纺丝舱150内；所述纺丝剂存储舱140内装有纺丝剂141，

所述纺丝舱150的左侧为开口设置；

所述中心增压舱130内设有电动缸131、第一连杆132、第一活塞133、第二连杆134和第二活塞135；所述电动缸131右侧通过第一连杆132固定在第一活塞133上，第一活塞133顶住动力料存储舱120内的动力料121；所述电动缸131左侧通过第二连杆134固定在第二活塞135上，第二活塞135顶住纺丝剂存储舱140内的纺丝剂141；

所述控制模块2固定在舱体1上。

在一个实施例中，所述纺丝舱150靠近隔板的圆周壁上均匀设置4个进水补充151口，该进水补充口151的开口方向向右。可以理解，由于纺丝舱150左侧为开口设置，本发明水下打印机在水下运行时，水流从左侧进入纺丝舱150内会产生一定的涡流，从而对自纺丝喷头142喷出的纺丝剂141形成打印结构有一定的影响，因此，设置进水补充口151，且由于进水补充口151的开口向右，在水下打印机向右航行的过程中，外界水流更容易从正对的进水补充口151方向进入纺丝舱150，方便纺丝剂141与水接触凝固成型。

在一个实施例中，所述动力料存储舱120包括动力料出口阀122；所述动力料出口阀122位于所述动力料存储舱120与动力反应舱110之间的隔板上并延伸到所述动力反应舱110内，所述动力料存储舱120内装有动力料121。

在一个实施例中，所述动力料出口阀122为单向阀。

在一个实施例中，所述动力料121是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。

在一个优选的实施例中，所述动力料121选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体。所述料舱内的动力料采用钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体，钠金属颗粒或钠金属粉末均匀悬浮在上述介质之中，通过料舱后部的动力料出口阀喷入至反应舱，与水进行反应，产生气体和/或能量，作为水下航行器的运动能量。

在一个实施例中，所述纺丝剂选自卡拉胶或海藻酸纤维或其他遇到含有氯离子会发生凝固作用的凝胶状液体。

在一个实施例中，所述控制模块2包括环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池；所述环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池均设置于控制模块组件内。

本发明一种无翼电力正反双向挤压推进型水下打印机的工作原理如下：

参见图1-图4所示，本发明水下打印机无初始动力，可由水面舰艇、潜艇、飞机等系统搭载，使用时将其发射到预定位置，通过控制模块2里的环境感应器接收指令；开启电动缸131，推动第一连杆132，再推动第一活塞133挤压动力料存储舱120内的动力料121，打开动力反应舱110与动力料存储舱120之间的单向阀122，动力料121即钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质的凝胶状液体；动力料反应舱上的供水阀门111打开后进入水，与从动力料存储舱120进入的动力料121混合发生反应，释放气体，并产生大量压力，此时喷射推进器112打开，使得气水混合液体通过喷射推进器112向外喷出，快速推动水下航行器的前进，循环上述过程使得水下航行器即使无外力作用下也有持续前进的动力。在动力反应舱110内发生反应产生气体及压力后，关闭喷射推进器112，可以使水下打印机停止前进。

打开纺丝舱150与纺丝剂存储舱140之间的纺丝喷头142，纺丝剂存储舱140内部装有纺丝剂141，水下无人航行器持续前进时，电动缸131带动第二连杆134再带动第二活塞135挤压纺丝剂存储舱140内的纺丝剂141，通过纺丝喷头142喷入到纺丝舱150内，所述纺丝舱150内部通过左侧开口和进水补充口151进水，使水进入纺丝舱150内，与从纺丝剂存储舱140进入的纺丝剂141混合凝固，快速构建立体的固体结构。

控制模块2依靠环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池来调整水下航行器的状态，前进、后退、上下浮动的速度以及信息的传输功能。

本发明该水下打印机可以实现水下可移动的3D打印，优点在于不受到传统3D打印技术只能打印在固定支架内部的限制，该水下打印机可以随机移动至所需打印区域直接打印，更可以做到边移动边打印，填补了我国水下可移动3D打印的空白；本设计可在水下进行3D打印，快速构件立体，可定点或移动中建造，适合用在深水区进行建造，体积小不易被雷达探测，机动性更高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种无翼电力正反双向挤压推进型水下3D打印机，其特征在于：包括舱体和控制模块；

所述舱体从右到左依次包括动力反应舱、动力料存储舱、中心增压舱、纺丝剂存储舱和纺丝舱；所述动力反应舱上设有供水阀门；

所述动力反应舱与动力料存储舱用隔板隔开，且动力料存储舱内的动力料可进入动力反应舱内；所述动力反应舱的圆周壁上均匀设有至少两个喷射推进器；所述纺丝舱与纺丝剂存储舱用隔板隔开，且纺丝剂存储舱内的纺丝剂可进入纺丝舱内；所述纺丝舱的左侧为开口设置；

所述中心增压舱内设有电动缸、第一连杆、第一活塞、第二连杆和第二活塞；所述电动缸右侧通过第一连杆固定在第一活塞上，第一活塞顶住动力料存储舱内的动力料；所述电动缸左侧通过第二连杆固定在第二活塞上，第二活塞顶住纺丝剂存储舱内的纺丝剂；

所述控制模块固定在舱体上。

2.根据权利要求1所述的水下3D打印机，其特征在于：所述纺丝舱靠近隔板的圆周壁上均匀设置4-6个进水补充口，该进水补充口的开口方向向右。

3.根据权利要求1所述的水下3D打印机，其特征在于：所述动力料存储舱包括动力料出口阀；所述动力料出口阀位于所述动力料存储舱与动力反应舱之间的隔板上并延伸到所述动力反应舱内，所述动力料存储舱内装有动力料；所述纺丝剂存储舱包括纺丝喷头；所述纺丝喷头位于所述纺丝剂存储舱与纺丝舱之间的隔板上并延伸到所述纺丝舱内；所述纺丝剂存储舱内装有纺丝剂。

4.根据权利要求1所述的水下3D打印机，其特征在于：所述动力料出口阀为单向阀。

5.根据权利要求3所述的水下3D打印机，其特征在于：所述动力料是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。

6.根据权利要求5所述的水下3D打印机，其特征在于：所述动力料选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体。

7.根据权利要求3所述的水下3D打印机，其特征在于：所述纺丝剂选自卡拉胶或海藻酸纤维或其他遇到含有氯离子会发生凝固作用的凝胶状液体。

8.根据权利要求1所述的水下3D打印机，其特征在于：所述控制模块包括环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池；所述环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池均设置于控制模块组件内。

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