CN113665771B - 基于流体驱动的水下简易运动装置 - Google Patents

基于流体驱动的水下简易运动装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于流体驱动的水下简易运动装置,包括控制装置、推进器支撑装置、驱动机构以及深度调节组件,所述深度调节组件、驱动机构都安装在推进器支撑装置上,所述深度调节组件包括流体变化发生器、第二腔体以及第七管路,所述流体变化发生器通过第七管路与第二腔体连接,当第二腔体中的流体变多时,运动装置的浮力变大;当第二腔体中流体变少时,运动装置的浮力变小;进而实现整个装置在水中航行深度的调节,通过驱动机构为航行提供驱动力;本发明采用基于流体的驱动机构实现运动装置的航行,与现有技术相比运动装置的噪音小,耗电少,应用范围广泛。

Description

基于流体驱动的水下简易运动装置
技术领域
本发明涉及水下航行器技术领域,具体地,涉及一种基于流体驱动的水下简易运动装置。
背景技术
鱼类高效的游动方式一直是人类所追求的目标,随着水下运动装置研究的不断深入,越来越多的科研人员开始对水下仿生运动装置进行研究。相比于传统的螺旋桨推进方式,鱼类游动过程中具有低噪声、高机动性和高效能的优势,可以满足水下航行器应对复杂海况的要求。因此,水下仿生推进技术已经成为水下推进技术的一个重要研究方向。
随着科技的飞速发展,对水下航行器的隐蔽性和机动性等提出了更高要求。传统的螺旋桨运动装置结构复杂、噪音大,而泵压喷水运动装置中的推进泵同样具有较为复杂的叶片,且在航行过程中存在空化、空蚀问题,而水下喷气推进技术和水下气液两相喷射推进技术在工作时均要向水中释放气体,会在水面形成气泡,不利于水下航行器的平顺运行。因此,开发新型水下运动装置成为一种广泛需求,有较为广阔的应用前景。
专利文献CN109533249A公开了一种仿生型水下航行器扑翼运动装置,安装于水下航行器,包括驱动电机组件、传动齿轮组、滚珠丝杠、舵机、转动轴、自适应欠驱动柔性机翼骨架、单滑块双摇杆机构和固定座,所述驱动电机组件、滚珠丝杠和固定座分别与水下航行器主体连接,所述驱动电机组件由电机、减速器和编码器组成,所述滚珠丝杠由丝杠、丝杠螺母和丝杆固定座组成,所述减速器的输出轴与传动齿轮组的主动齿轮连接;传动齿轮组的从动轮与滚珠丝杠的丝杠连接,所述电机通过传动齿轮组带动丝杠转动,但该设计隐蔽性差,结构设计不合理。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种基于流体驱动的水下简易运动装置。
根据本发明提供的一种基于流体驱动的水下简易运动装置,包括控制装置、推进器支撑装置以及驱动机构,包括如下任一种结构形式:
-还包括深度调节组件,所述深度调节组件、驱动机构都安装在推进器支撑装置上,所述控制装置能够控制深度调节组件实现所述运动装置深度的调节,所述控制装置能够控制驱动机构实现航行方向的调节并通过驱动机构为航行提供驱动力;
-所述推进器支撑装置为密闭空间,所述驱动机构都安装在推进器支撑装置的内部,所述控制装置能够控制驱动机构实现深度、航行方向的调节并通过驱动机构为航行提供驱动力。
优选地,所述驱动机构包括储能装置壳体、第一腔体以及流体输送组件,包括如下任一种结构形式:
-还包括第三管路,所述储能装置壳体中设置有滑动件,所述滑动件将储能装置壳体的内部分割成第一容纳空间以及第二容纳空间,所述第一腔体安装在第一容纳空间中,所述第二容纳空间中装有流体;所述流体输送组件的进口通过第一管路与第二容纳空间连接,所述流体输送组件的出口通过第二管路与第一腔体连接;当启动所述流体输送组件工作时,所述流体依次经过第一管路、流体输送组件、第二管路进入第一腔体中从而驱使第一腔体体积变大;所述第三管路的一端与第一腔体连接,所述第三管路的另一端延伸到储能装置壳体的外部;
-所述储能装置壳体中设置有第三容纳空间,所述第三容纳空间中填充有流体,所述第一腔体安装在第三容纳空间中;所述流体输送组件的进口通过第四管路与第三容纳空间连接,所述流体输送组件的出口通过第五管路与第一腔体连接;所述第一腔体上设置有第六管路且所述第六管路穿过储能装置壳体并延伸到储能装置壳体的外部。
优选地,包括如下任一种结构形式:
-所述第三管路上设置有第一阀门;
-所述第六管路上设置有第四阀门。
优选地,包括如下任一种结构形式:
-还包括第二阀门以及第三阀门,所述第一容纳空间通过第三阀门与外部连通,所述第二容纳空间通过第二阀门与外部连通;所述滑动件与储能装置壳体滑动密封配合,所述滑动件与储能装置壳体之间设置密封件;
-所述储能装置壳体上设置有第五阀门,所述第三容纳空间通过第五阀门与外部相连通。
优选地,所述流体输送组件包括如下任一种结构:
-包括泵体以及电动机,所述电动机能够驱使泵体转动,所述控制装置与电动机电连接,所述控制装置与第一阀门或第四阀门电连接;
-包括联动杆、流体执行器以及动力执行器,所述联动杆上设置有第一连接端以及第二连接端,所述第一连接端延伸到流体执行器的内部并与流体执行器之间形成第四容纳空间,所述第二连接端延伸到动力执行器的内部并与动力执行器之间形成第五容纳空间,所述第五容纳空间中设置有第一驱动体,所述联动杆能够在第一位置与第二位置之间运动,在第一位置时,第四容纳空间的空间最小,在第二位置时,第四容纳空间的空间最大;在第一驱动体的驱使下联动杆能够从第一位置运动到第二位置;在第一驱动体和/或外界大气压的驱使下联动杆能够从第二位置运动到第一位置;
-包括驱动载体、固定杆、流体承载体以及第二驱动体,所述驱动载体的一端延伸到流体承载体的内部并与流体承载体之间形成第六容纳空间,所述驱动载体的另一端为自由端,所述固定杆安装在驱动载体的内部并与驱动载体之间形成第七容纳空间,所述第二驱动体安装在第七容纳空间中,所述驱动载体能够在第三位置与第四位置之间运动,在第三位置时,第六容纳空间的空间最小,在第四位置时,第六容纳空间的空间最大;在第二驱动体的驱使下驱动载体能够从第四位置运动到第三位置;在第二驱动体和/或外界大气压的驱使下驱动载体能够从第三位置运动到第四位置;
-包括第三驱动体、环形壳体、堵头以及推动组件,所述堵头、推动组件都安装在环形壳体的内部并将环形壳体的内部分割为第八容纳空间以及第九容纳空间,所述第三驱动体安装在第八容纳空间中,所述推动组件能够在第五位置与第六位置之间运动,在第五位置时,第九容纳空间的空间最大,在第六位置时,第九容纳空间的空间最小;在第三驱动体的驱使下推动组件能够从第五位置运动到第六位置;在第三驱动体和/或外界大气压的驱使下推动组件能够从第六位置运动到第五位置。
优选地,所述第二管路包括如下任一种连接形式:
-所述第二管路依次经过储能装置壳体、滑动件与第一腔体连接;当所述滑动件滑动时所述第二管路跟随滑动件移动;
-所述第二管路依次经过储能装置壳体与第一腔体连接。
优选地,所述储能装置壳体的内部设置有一个或多个第一压力传感器,第一压力传感器与控制装置电连接;和/或
所述第一腔体的外表面或内部设置有第二压力传感器,第二压力传感器与控制装置电连接;
其中,所述第一压力传感器和/或第二压力传感器采用力变式传感器或应变式传感器。
优选地,所述深度调节组件包括流体变化发生器、第二腔体、第七管路以及第八管路;
所述流体变化发生器通过第七管路、第八管路分别与第二腔体连接,其中所述第七管路上设置有第六阀门,所述第八管路上设置有流体泵;
所述控制装置能够根据所述运动装置的需求控制流体变化发生器产生流体并将所述流体通过第七管路送入第二腔体中或者通过启动流体泵将第二腔体中的流体输送入流体变化发生器中。
优选地,还包括如下任一种结构:
-还包括流体总管,所述驱动机构的数量为多个,所述驱动机构上的第三管路或第六管路与流体总管连接;
所述流体总管延伸出多个流体分管,所述多个流体分管与推进器支撑装置连接并能够将流体总管中的流体喷射到推进器支撑装置的外部从而为推进器支撑装置的航行提供动力;
-所述驱动机构上的第三管路或第六管路流出的流体直接喷射到推进器支撑装置的外部从而为推进器支撑装置的航行提供动力。
优选地,所述流体分管上设置有分管控制阀,所述分管控制阀与控制装置电连接。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明采用基于流体的驱动机构实现运动装置的航行,驱动机构既可以在弹性腔室的回弹力以及外界大气压的作用下实现工作状态,又可以仅依靠弹性腔室的回弹力实现工作状态,进行流体流速或流量的调节从而实现以流体喷射为驱动力的航行任务,与现有技术相比运动装置的噪音小,耗电少,应用范围广泛。
2、本发明中采用多个驱动机构并可对称布置,能够保证运动装置的平衡,且能够在个别驱动机构出现故障时仍能保证运动装置的正常航行,提高了运动装置航行的可靠性和稳定性。
3、本发明中推进器支撑装置上的喷射通孔能够根据运动装置结构面型设置为单孔、多孔、阵列的孔,或者设置为的单孔、多孔、阵列的孔的组合,满足调节航行速度、航行方向和原地调节方向的需求,结构面型及孔的对应布置形式灵活多样,实用性强。
4、本发明中能够将喷射通孔孔径设置为小孔径且喷射通孔在推进器支撑装置的面上密集布置,实现多个喷射通孔小流量密集喷射,即可以实现运动装置航行优化组合动力,另一方面,流体喷射力均匀分散在推进器支撑装置的面上,减少了喷射噪音,实现了均匀喷射。
5、本发明航行推动过程中可不耗电,能够实现稳定的能量输出,总耗电少,稳定性强。
6、本发明既可以通过采用流体变化发生器结合第二腔体实现运动装置在水下深度的调整,又可以仅依靠第二腔体实现运动装置在水下深度的调整,结构灵活,能够根据装置的实际需求进行设置,满足装置在不同环境中的应用。
7、本发明通过采用多个流量计或压力传感器实现精准的流体输入输出调节,提高了装置在初始状态与工作状态的稳定性,实用性强。
8、本发明航行中的驱动流体采用水,运动过程中通过水在装置中的循环流动实现驱动力,航行时受外部的环境干扰因素少,有更强的环境适应性。
9、本发明中推进器支撑装置可采用圆形、梭型或仿鱼型等结构,减少了装置航行过程中的阻力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明中水中运动装置的结构示意图;
图2为本发明推进器支撑装置的结构示意图;
图3为本发明驱动机构不采用滑动件时的结构示意图;
图4为本发明驱动机构采用滑动件且设置有控制装置时的结构示意图;
图5为本发明中第一压力传感器以及第二压力传感器的结构示意图;
图6为本发明驱动机构采用滑动件时弹性腔体中流体较多时的结构示意图;
图7为本发明驱动机构采用滑动件时弹性腔体中流体较少时的结构示意图;
图8为驱动机构中储能装置壳体采用球状时的结构示意图;
图9为本发明推进器支撑装置上设置有喷射通孔的结构示意图;
图10为流体输送组件一个变化例的结构示意图;
图11为流体输送组件另一个变化例的结构示意图;
图12为流体输送组件再一个变化例的结构示意图;
图13为本发明不安装深度调节组件时的结构示意图;
图14为本发明中驱动机构呈对称状态阵列布置时的结构示意图;
图15为本发明驱动机构呈阵列布置时一个实施例的侧视和正视示意图;
图16为本发明驱动机构呈阵列布置时另一个实施例的侧视和正视示意图;
图17为本发明中第二腔体的结构示意图。
图中示出:
储能装置壳体1 控制装置19 喷射通孔37
第一腔体2 第一压力传感器20 流体执行器38
滑动件3 第二压力传感器21 动力执行器39
第一容纳空间4 联动杆22 推进器支撑装置40
流体输送组件5 第一连接端23 驱动载体41
第二容纳空间6 第二连接端24 固定杆42
第一管路7 第四容纳空间25 流体承载体43
第二管路8 第五容纳空间26 第六容纳空间44
第三管路9 第一驱动体27 第七容纳空间45
第一阀门10 第八管路28 第二驱动体46
第二阀门11 第九管路29 第三驱动体47
第三阀门12 深度调节组件30 环形壳体48
第三容纳空间13 流体变化发生器31 堵头49
第四管路14 第二腔体32 驱动机构50
第五管路15 第七管路33 推动组件51
第六管路16 流体总管34 第八容纳空间52
第四阀门17 流体分管35 第九容纳空间53
第五阀门18 分管控制阀36
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种基于流体驱动的水下简易运动装置,包括控制装置19、推进器支撑装置40以及驱动机构50,其中,如图1所示,是本发明的一种结构形式,还包括深度调节组件30,所述深度调节组件30、驱动机构50都安装在推进器支撑装置40上,所述控制装置19能够控制深度调节组件30实现所述运动装置深度的调节,所述控制装置19能够控制驱动机构50实现航行方向的调节并通过驱动机构 50为航行提供驱动力;
进一步地,如图13所示,为本发明的另一种结构形式,所述推进器支撑装置 40为密闭空间,所述驱动机构50都安装在推进器支撑装置40的内部,所述控制装置19能够控制驱动机构50实现深度、航行方向的调节并通过驱动机构50为航行提供驱动力。
具体地,如图1所示,所述深度调节组件30包括流体变化发生器31、第二腔体32、第七管路33以及第八管路,所述流体变化发生器31分别通过第七管路33、第八管路与第二腔体32连接,其中所述第七管路33上设置有第六阀门,所述第八管路上设置有流体泵,所述控制装置19能够根据所述运动装置的需求控制流体变化发生器31产生流体并将所述流体通过第七管路(33)送入第二腔体(32)中或者通过启动流体泵将第二腔体中的流体输送入流体变化发生器中,在一个优选例中,流体变化发生器31产生的流体为空气,当运动装置需要深水层向水面运动时,控制装置19控制流体变化发生器31产生空气并将所述空气通过第七管路33送入第二腔体32中,装置的浮力变大进而实现向水面的运动;当需要向水底的方向运动时,控制装置19控制流体泵启动并将第二腔体中的流体提压打入流体变化发生器中,实现装置浮力变小的目的,进而实现了控制运动装置运动到水中不同深度的调节的目的。
应该说明的是,流体变化发生器31中产生的流体除采用能够产生空气的装置外,还可采用产生其他气体的装置,例如氦气,再例如氢气,都能够实现本发明。具体地,流体变化发生器31既可以采用通过化学反应制取气体的装置并由控制装置19 控制,又可以通过采用物理储存的方式实现,例如,将气体经过高压液化储存到流体变化发生器中,当使用时在控制装置19的控制下将液态的气体放出变为气态,实现运动装置浮力的调整,从而实现运动装置在水中深度的控制。
具体地,在一个优选例中,所述深度调节组件30中第二腔体32与水直接接触,推进器支撑装置40为非密封装置,如图17所示,通过控制第二腔体32中流体的多少实现装个装置浮力的调节。
进一步地,深度调节组件30的内部还可以通过相变材料实现装置浮力的调整,例如固定的相变材料可以通过加热的方式从固态到液体再到气态的转化,从而实现装置浮力增大;当温度降低时相变材料又可以从气态到液态再到固态的转变从而减小了装置的浮力,从而实现装置在水下深度的调整。
更进一步地,运动装置也可以通过调整驱动装置50流体出口管线朝上和朝下流体喷射的力度辅助调整装置在水中的深度。
具体地,如图1所示,在一个优选例中,还包括流体总管34,所述驱动机构50 的数量为多个,所述驱动机构50上的第三管路9或第六管路16与流体总管34连接,流体总管34将各个驱动机构50中的流体汇集,流体总管34分布在推进器支撑装置40内壁的各处,应该指出的是,本发明中的流体优选采用水,例如运动装置在大海中航行时,流体采用海水,当运动装置在湖泊中航行时,流体采用湖水,所述流体总管34延伸出多个流体分管35,所述多个流体分管35与推进器支撑装置 40连接并能够将流体总管34中的流体喷射到推进器支撑装置40的外部从而为运动装置的航行提供动力。
具体地,为使运动装置的航行平稳,保证运动装置实现多种航行轨迹,在一个优选例中,多个驱动机构50对称布置在推进器支撑装置40的内部,如图13、图 14、图15、图16所示,使整个运动装置前后各处呈对称布置,或呈整体对称的阵列布置,整个运动装置前后的重量平衡,航行时能够实现呈直线轨迹、弧形轨迹、原地调节方向等多种航行方式,避免航行时由于运动装置重量不对称造成航行轨迹呈波浪形或其它不规则的航行轨迹。
在实际应用中,流体分管35可以设置为多种结构形式,在一个优选例中,如图 1所示,流体分管35的喷射口延伸到推进器支撑装置40的外部;在一个变化例中,如图9所示,推进器支撑装置40的外表面均匀或非均匀设置多个喷射通孔37,将流体分管35的喷射端与喷射通孔37延伸到推进器支撑装置40内壁的一端密封连接实现流体从多个喷射通孔37中排出,进而为运动装置的航行提供动力。
进一步地,在一个优选例中,如图1所示,所述流体分管35上设置有分管控制阀36,所述控制装置19能够控制分管控制阀36的开启和关闭,根据运动装置航行方向控制装置19控制与航行方向相同的喷射口的分管控制阀36关闭,与航行方向相反的喷射口的分管控制阀36打开,需要调整航行方向时,控制装置19控制其他方向的喷射口打开或关闭,实现上、下、倾斜、转弯等航行功能。
更进一步的,推进器支撑装置40上的喷射通孔37的设置可以有多种结构设置形式,例如将喷射通孔37孔径设置为小孔径或可调孔径,控制装置19能够随时调节喷射通孔37的大小,且喷射通孔37在推进器支撑装置40的面上密集布置,实现多个喷射通孔37小流量密集喷射,即可以实现运动装置的航行驱动力,另一方面,流体喷射力均匀分散在推进器支撑装置40的面上,减少了喷射噪音,实现了均匀喷射,噪音小,大大提高了装置的隐蔽性。
具体地,如图3、图6所示,所述驱动机构50包括储能装置壳体1、第一腔体 2以及流体输送组件5,其中,储能装置壳体1能够根据实际应用中采用多种结构形式,如图7、图8都为其中的结构形式。
进一步地,在一个优选例中,如图4所示,所述流体输送组件5包括泵体以及电动机,所述第一腔体2采用弹性腔体,例如弹性囊体,所述控制装置19与电动机电连接,控制装置19根据需要能够控制电动机启动或停止,所述电动机能够驱使泵体转动从而实现第一腔体2中流体的补充。
具体地,在一个优选例中,如图10所示,所述流体输送组件5包括联动杆22、流体执行器38以及动力执行器39,所述联动杆22上设置有第一连接端23以及第二连接端24,所述第一连接端23延伸到流体执行器38的内部并与流体执行器38 之间形成第四容纳空间25,所述第二连接端24延伸到动力执行器39的内部并与动力执行器39之间形成第五容纳空间26,所述第五容纳空间26中设置有第一驱动体 27,所述联动杆22能够在第一位置与第二位置之间运动,在第一位置时,第四容纳空间25的空间最小,在第二位置时,第四容纳空间25的空间最大;在第一驱动体27的驱使下联动杆22能够从第一位置运动到第二位置或从第二位置运动到第一位置,当第五容纳空间26为密闭空间时,在第一驱动体27和/或外界大气压的驱使下联动杆22能够从第二位置运动到第一位置,其中第八管路28与第一腔体2连接,第九管路29与流体连接,也能够实现第一腔体2中流体的补充。
进一步地,在另一个变化例中,如图11所示,所述流体输送组件5包括驱动载体41、固定杆42、流体承载体43以及第二驱动体46,所述驱动载体41的一端延伸到流体承载体43的内部并与流体承载体43之间形成第六容纳空间44,所述驱动载体41的另一端为自由端,所述固定杆42安装在驱动载体41的内部并与驱动载体41之间形成第七容纳空间45,所述第二驱动体46安装在第七容纳空间45中,所述固定杆42被固定,所述驱动载体41能够沿固定杆42在第三位置与第四位置之间运动,在第三位置时,第六容纳空间44的空间最小,在第四位置时,第六容纳空间44的空间最大;在第二驱动体46的驱使下驱动载体41能够从第四位置运动到第三位置或从第三位置运动到第四位置;第七容纳空间45为密闭空间,在第二驱动体46和/或外界大气压的驱使下驱动载体41能够从第三位置运动到第四位置,其中,第六容纳空间44分别设置有与第一腔体2相连接的管路、与流体相连接的管路,也能够实现第一腔体2中流体的补充。在再一个变化例中,如图12所示,所述流体输送组件5包括第三驱动体47、环形壳体48、堵头49以及推动组件 51,所述堵头49、推动组件51都安装在环形壳体48的内部并将环形壳体48的内部分割为第八容纳空间52以及第九容纳空间53,所述第三驱动体47安装在第八容纳空间52中,所述推动组件51能够在第五位置与第六位置之间运动,在第五位置时,第九容纳空间53的空间最大,在第六位置时,第九容纳空间53的空间最小;在第三驱动体47的驱使下推动组件51能够从第五位置运动到第六位置或从第六位置运动到第五位置;第八容纳空间52为密闭空间,在第三驱动体47和/或外界大气压的驱使下推动组件51能够从第六位置运动到第五位置,第九容纳空间53分别设置有与第一腔体2相连接的管路、与流体相连接的管路,也能够实现第一腔体2 中流体的补充。
更进一步地,流体输送组件5可以采用基于化学反应的燃烧膨胀或微爆破瞬间膨胀储能于流体输送组件5中,在一个优选例中,如图10所示,第一驱动体27通过采用微量氢气微爆炸的方式实现联动杆22远离流体执行器38的运动,进而实现能量的储存,同理,如图11、图12所示,第二驱动体46或第三驱动体47也能够通过基于化学反应的燃烧膨胀或微爆破瞬间膨胀储能于流体输送组件5中。
具体地,为了能够监控第一腔体2内流体的压力,使第三管路9或第六管路16 中的流体有持续流出的驱使,所述储能装置壳体1的内部设置有一个或多个第一压力传感器20,和/或所述第一腔体2的外表面设置有第二压力传感器21,如图5所示,所述第一压力传感器20和/或第二压力传感器21采用力变式传感器或应变式传感器,例如,所述第一压力传感器20和/或第二压力传感器21采用薄膜应变传感器。
进一步地,如图5所示,第一压力传感器20、第二压力传感器21分别与控制装置19电连接,第一压力传感器20、第二压力传感器21分别能够将检测到的压力信息输送给控制装置19进而能够判断第一腔体2内的压力。
具体地,如图5所示,在一个优选例中,第一压力传感器20安装在储能装置壳体1的内表面,当第一腔体2挤压第一压力传感器20时,第一压力传感器20将压力传感信息发送给控制装置19从而获得第一腔体2的压力信息进而使控制装置19 输出控制信息;在一个变化例中,第二压力传感器21采用薄膜式压力传感器,能够被拉伸,并粘贴在第一腔体2的外面,当第一腔体2膨胀或收缩时,第二压力传感器21跟随第一腔体2被拉伸,并能够将感知到的压力变化信息传输给控制装置 19实现压力的监控;在另一个变化例中,所述第一腔体2内部设置有第二压力传感器21,第二压力传感器21能够实时监测第一腔体2内部的压力并将压力信息传输给控制装置19,从而实现控制装置19对第一腔体2内部压力的监控,进而输出控制指令。
具体地,下面通过两种驱动机构50的结构实施形式介绍本发明:
实施方式一:
如图6、图7所示,是本发明中驱动机构50的一种结构实施方式,包括第三管路9,所述储能装置壳体1中设置有滑动件3,所述滑动件3将储能装置壳体1的内部分割成第一容纳空间4以及第二容纳空间6,所述第一腔体2安装在第一容纳空间4中,所述第二容纳空间6中装有流体,所述流体输送组件5的进口通过第一管路7与第二容纳空间6连接,所述流体输送组件5的出口通过第二管路8与第一腔体2连接;当启动所述流体输送组件5工作时,所述流体依次经过第一管路7、流体输送组件5、第二管路8进入第一腔体2中从而驱使第一腔体2体积变大;所述第三管路9的一端与第一腔体2连接,所述第三管路9的另一端延伸到储能装置壳体1的外部。
具体地,如图6所示,在一个优选例中,所述第三管路9上设置有第一阀门10,所述控制装置19与第一阀门10电连接,根据实际需要控制装置19能够随时控制第一阀门10的开启与关闭,并根据需要能够调节第一阀门10开启的大小程度,以满足流体排除的流速或流量。
具体地,如图6所示,还包括第二阀门11以及第三阀门12,所述第一容纳空间4通过第三阀门12与外部连通,通过第三阀门12能够将第一容纳空间4的内部抽成真空,所述第二容纳空间6通过第二阀门11与外部连通,第二容纳空间6通过第二阀门11向内部补充流体,所述第二阀门11、第三阀门12分别与控制装置 19电连接,控制装置19能够分别控制第二阀门11、第三阀门12开启与关闭。
具体地,如图6所示,在一个优选例中,所述第二管路8、第三管路9分别采用柔性结构,当第一腔体2体积变大、体积变小或本身移动时,由于所述第二管路 8、第三管路9与第一腔体2连接的长度上有余量且为柔性结构,因此不影响第一腔体2的运动;在一个变化例中,所述第二管路8、第三管路9分别采用刚性结构,也能够实现本发明。
具体地,如图6所示,在一个优选例中,还包括第一流量计以及第二流量计,所述第一流量计安装在第一管路7上,所述第二流量计安装在第三管路9上,第一流量计、第二流量计分别与控制装置19电连接,第一流量计、第二流量计分别能够将检测到的流体的流量信息输送给控制装置19进而获得第一腔体2和第二容纳空间6中的流体的体积,从而实现对第一腔体2内体积的监控,即可得知第一腔体 2内部的压力信息,控制装置19进而输出控制信息。
具体地,如图6所示,所述滑动件3与储能装置壳体1滑动密封配合,所述滑动件3与储能装置壳体1之间设置密封件,例如密封圈,再例如橡胶密封垫。
具体地,如图6所示,在一个优选例中,所述第二管路8上设置有第一止回阀,当泵体停止转动时,由于第一止回阀的设置能够避免第一腔体2中的流体倒回到第二容纳空间6中。
具体地,在一个优选例中,如图6所示,所述第二管路8依次经过储能装置壳体1、滑动件3与第一腔体2连接;当所述滑动件3滑动时所述第二管路8跟随滑动件3移动,第二管路8存在长度余量,滑动件3滑动时不会受到第二管路8的阻力,第二管路8与滑动件3的连接处为密封连接。在一个变化例中,所述第二管路 8依次经过储能装置壳体1与第一腔体2连接。
实施方式二:
如图3所示,为本发明驱动机构50的另一种结构实施方式,所述储能装置壳体1中设置有第三容纳空间13,所述第三容纳空间13中填充有流体,所述第一腔体2 安装在第三容纳空间13中;所述流体输送组件5的进口通过第四管路14与第三容纳空间13连接,所述流体输送组件5的出口通过第五管路15与第一腔体2连接;所述第一腔体2上设置有第六管路16且所述第六管路16穿过储能装置壳体1并延伸到储能装置壳体1的外部。
具体地,如图3所示,所述第六管路16上设置有第四阀门17,所述第四阀门 17与控制装置19电连接,控制装置19能够控制第四阀门17开启的大小以及关闭。
具体地,如图3所示,所述储能装置壳体1上设置有第五阀门18,所述第三容纳空间13通过第五阀门18与外部相连通,所述第五阀门18与控制装置19电连接,控制装置19能够控制第五阀门18开启以及关闭。
进一步地,如图3所示,所述第三容纳空间13既可以通过第五阀门18向内部补充流体,又可以实现第三容纳空间13与外部大气相连通,保持第三容纳空间13 与外界的压力平衡,实现第一腔体2的膨胀与收缩不受气压的限制,减少大气的阻力,保证第一腔体2运行稳定。
具体地,如图3所示,在一个优选例中,第五管路15、第六管路16分别采用柔性结构,当第一腔体2体积变大、体积变小或本身移动时,由于所述第五管路15、第六管路16与第一腔体2连接的长度上有余量且为柔性结构,因此不影响第一腔体2的运动,在一个变化例中,第五管路15、第六管路16采用刚性结构,第一腔体2分别与第五管路15、第六管路密封滑动的连接方式,也能够实现本发明。
具体地,如图3所示,在一个优选例中,包括第三流量计以及第四流量计,所述第三流量计安装在第四管路14上,所述第四流量计安装在第六管路16上,其中,第三流量计、第四流量计分别与控制装置19电连接,第三流量计、第四流量计分别能够将检测到的流体的流量信息输送给控制装置19。
具体地,如图3所示,在一个优选例中,所述第五管路15上设置有第二止回阀,当泵体停止转动时,由于第二止回阀的设置能够避免第一腔体2中的流体经泵体倒回到第三容纳空间13中。
具体地,在一个优选例中,所述控制装置19与第四阀门17电连接,所述控制装置19能够控制第四阀门17开启、关闭或实现开启大小的控制。
本发明中的运动装置能够作为运载工具使用,由于本装置无噪音,耗能小,根据实际运载的需求运动装置上安装有功能载荷,能够完成多种运载任务,所述控制装置19能够控制功能载荷完成运载任务,且在完成一些特殊任务需要定位或跟踪时,可以结合声呐定位的自跟踪或目标锁定跟踪,自适应的智能化自跟踪,通过控制装置19实现方向矢量和推力控制。在一个优选例中,运载工具用于完成海底勘探任务,在一个变化例中,运载工具用于携带弹药运送至指定地点,完成运载任务,本发明应用范围广泛,能够应用于多个行业,有极强的市场应用价值。
根据以上两种实施方式,分别介绍本发明驱动机构50的工作原理:
本发明中所述的基于流体驱动的水下简易运动装置的驱动机构50包括初始状态以及工作状态,所述系统在工作状态下,第一腔体2内部的压力在第一压力阈值以及第二压力阈值之间,当第一腔体2内部的压力降低到第一压力阈值时,控制装置控制泵体向第一腔体2中补充流体;当第一腔体2内部的压力升高到第二压力阈值时,控制装置控制泵体停止向第一腔体2中补充流体,始终保持第一腔体2内部的压力在第一压力阈值和第二压力阈值之间,以维持第一腔体2中的流体始终存在流出的趋势,保持持续的工作状态,具体地:
以图6、图7为例,驱动机构50的工作原理如下:
初始状态:所述的初始状态能够通过所述控制装置19控制实现,具体地,第一容纳空间4为密闭的负压空间,第一腔体2为内部没有流体的空瘪状态,所述控制装置19控制第二阀门11打开,流体进入第二容纳空间6中,控制装置19实时接收第一流量计的流量信息,当第二容纳空间6中的流体添加到预先设定的体积时,所述控制装置19控制第二阀门11关闭,此时,在控制装置19的控制下启动电动机并带动泵体转动,将第二容纳空间6中的流体通过泵体打入第一腔体2中,第一腔体2中的流体逐渐变多而膨胀从而驱使滑动件3靠近第二容纳空间6运动,第一容纳空间4体积逐渐变大,控制装置19实时接收第二流量计的流量信息,待第一腔体2中的流体添加到预先设定的体积时,即对应第一腔体2内部的压力升高到第二压力阈值,此时控制装置19控制电动机停止转动,此时装置初始状态设定完成。
工作状态:本发明的工作时,一方面由于第一腔体2本身具有弹性,充满流体并涨大的第一腔体2自身存在回弹力;另一方面,由于第一容纳空间4为负压腔室,第二容纳空间6与第一容纳空间4产生压力差,因此滑动件3存在靠近第一容纳空间4运动的趋势,同时,由于装置在水下航行,装置潜入水下的深度越深,水压的作用能够进一步增加第二容纳空间6与第一容纳空间4之间的压力差,使使滑动件 3靠近第一容纳空间4运动力越大。
进一步地,工作时,控制装置19控制第一阀门10、第二阀门11打开,一方面第一腔体2在自身回弹力的作用下驱使第一腔体2内的流体从第三管路9中流出,另一方面,在大气压的作用下,第二容纳空间6与第一容纳空间4产生的压力差驱使滑动件3靠近第一容纳空间4运动,既实现了滑动件3压迫第一腔体2从而使第一腔体2内流体快速流出,又能够实现第二容纳空间6内通过大气压的作用自动补入流体,当第一腔体2中剩余的流体达到预先设定的体积时,即对应第一腔体2内部的压力降低到第一压力阈值时,控制装置19控制泵体再次转动,第二容纳空间6 中的流体通过泵体再次补入到第一腔体2中,直至第一腔体2内部的压力再次升高到第二压力阈值,如此往复,保证第一腔体2中有持续不断的流体通过第三管路9 流出,以满足装置的需求。
应该指出的是,整个工作过程中,控制装置19能够根据实际需要控制第一阀门 10的开度,当第一阀门10开度较小时,从第三管路9中喷出的流体流速快;当第一阀门10开度较大时,从第三管路9中喷出的流体流速慢,以满足不同能量释放强度的需求,实现可控推力,满足航行推力的实际要求。
以图3为例,驱动机构50的工作原理如下:
初始状态:所述的初始状态能够通过所述控制装置19控制实现,具体地,第三容纳空间13内部充满流体,第一腔体2为内部没有流体的空瘪状态,打开第五阀门18,所述控制装置19控制电动机启动并带动泵体转动,将第三容纳空间13中的流体通过泵体打入第一腔体2中,待第一腔体2中的流体添加到预先设定的体积时,即对应第一腔体2内部的压力升高到第二压力阈值,此时控制装置19控制电动机停止转动,此时装置初始状态设定完成。
工作状态:由于第一腔体2本身具有弹性,充满流体并涨大的第一腔体2自身存在回弹力,从而存在驱使内部流体流出的弹力,工作时,控制装置19控制第四阀门17、第五阀门18打开,一方面第一腔体2在自身回弹力的作用下驱使第一腔体2内的流体从第六管路16中流出,另一方面,控制装置19根据第一腔体2排除流体的体积控制第五阀门18的开度,补入对应体积的流体进入第三容纳空间13中,当第一腔体2中剩余的流体达到预先设定的体积时,即对应第一腔体2内部的压力降低到第一压力阈值时,控制装置19控制泵体再次转动,第三容纳空间13中的流体通过泵体再次补入到第一腔体2中,直至第一腔体2内部的压力再次升高到第二压力阈值,如此往复,保证第一腔体2中有持续不断的流体通过第六管路16流出,以满足装置的需求。
应该指出的是,整个工作过程中,控制装置19能够根据实际需要控制第四阀门 17的开度,当第四阀门17开度较小时,从第六管路16中流出的流体流速快;当第四阀门17开度较大时,从第六管路16中流出的流体流速慢,以满足不同能量释放强度的需求,反作用力即满足航行推力的实际要求。
本发明中所述的第一压力阈值以及第二压力阈值是指保证系统持续工作的压力,第一腔体2内部压力在第一压力阈值以及第二压力阈值之间能够保证第一腔体2内部的流体持续不断的流出并通过控制装置19的控制实现流量或流速的控制。
进一步地,所述的第一压力阈值以及第二压力阈值不但可以通过设置流量计实现监控,同时也可以通过设置压力传感器的方式实现,当采用流量计时,控制装置 19通过第一腔体2流量输出的多少输出控制命令,当采用压力传感器时,控制装置 19通过获得的第一腔体2内部的压力输出控制命令,当第一腔体2的内部由于流体变多压力升高或由于流体变少压力降低时,控制装置19通过实时获得的信息从而执行控制指令。
本发明中的驱动机构50基于流体水,既可以在弹性腔室以及外界大气压的作用下实现工作,又可以仅基于弹性腔室自身回弹力的作用下实现工作,通过控制装置与泵体、各阀门实现联锁控制,实现流体流速或流量稳定可控,无噪音,结构简单,操作方便,应用广泛。
以图1为例,本发明运动装置的工作原理如下:
运动装置航行时,根据航行方向控制装置19发出指导命令控制不同部位的分管控制阀36打开或关闭实现航向任务,当需要向前方航行时,控制装置19控制朝向后方的分管控制阀36打开,从流体分管35中喷出的水推动装置前进,同理,当需要调整航行方向时,如拐弯,控制装置19控制朝向其他方向的分管控制阀36打开以实现装置航行的调整;当需要调整装置在水中的深度时,控制装置19控制流体变化发生器31产生流体,产生的流体通过第七管路33进入第二腔体32中,能够实现装置向水面的方向航行;控制装置19控制第二腔体32上的阀门打开并将第二腔体32中的流体排出时,能够实现装置向水下的方向航行。运动装置航行过程中,多个驱动机构50可以同时进行工作,也可以交替进行工作,以满足实际航行的需要。
以图13为例,本发明运动装置的工作原理如下:
运动装置航行时,根据航行方向控制装置19发出指导命令控制不同部位的分管控制阀36打开或关闭实现航向任务,当需要向前方航行时,控制装置19控制朝向后方喷射的流体分管35上的分管控制阀36打开,从流体分管35中喷出的水推动装置前进,同理,当需要调整航行方向时,控制装置19根据航行方向调整的角度控制相应的流体分管35上的分管控制阀36打开以实现装置航行的调整;当需要调整装置在水中的深度时,由于推进器支撑装置40为密闭空间,控制装置19通过控制驱动机构50内的流体的体积/重量能够实现整个运动装置的浮力调节,当装置需要向水面的方向航行时,控制装置19通过控制驱动机构50内流体充满程度和/或驱动机构50充满流体的个数实现,当一个或多个驱动机构50内流体较少时浮力增大,装置向靠近水面的方向运动;当装置需要向水底的方向航行时,控制装置19控制驱动机构50内增加流体的体积,整体重量增加下沉,装置向靠近水底的方向运动,从而实现运动装置水下深度的调整。运动装置航行过程中,多个驱动机构50 可以同时进行工作,也可以交替进行工作,以满足实际航行的需要。
当某个驱动机构50出现故障时,控制装置19可以根据接收到的第一腔体2内的压力来判断,驱动机构50与流体总管34相连接的流体出口压力没有变化或压力异常时,控制装置19能够进行记录并停止该驱动机构50的工作,待装置回到岸边时工作人员通过控制装置19上的可视界面检查是否存在损坏的驱动机构50,工作人员根据检查的结果及时的维修和更换。
本发明也可以不采用流体总管34,使驱动机构50喷出的流体直接喷出到推进器支撑装置40的外部实现驱动力,每个驱动机构50独立工作,由控制装置19统一控制,也能够实现整个运动装置的航行,且也能够避免由于流体总管34出现故障时影响整个运动装置的工作,具体的设置可以根据实际需求合理设置。
本发明中的推进器支撑装置40可以采用多种结构形式,且多方位出水,例如圆形,再例如梭型,还可以设置成碟型或仿鱼型,都能够减少装置航行的阻力。
在实际应用中,航行时可以将驱动机构50的出水口和进水口设置成相反的方向,能够增加运动装置的行进速度,例如,驱动机构50采用如图7的装置,第三管路9 的开口朝向航行方向的后方,第二阀门11朝向航行方向的前方,该驱动机构50的结构布置能够增加运动装置的行进速度;本发明也可采用多个布置在装置头部的驱动机构50同时吸水、多个布置在装置尾部的驱动机构50同时排水的方式加快行进速度。
如图14、图15、图16所示,本发明能够实现阵列单元组合工作,每一个单元可以独立功能工作,任何一个工作故障,不影响整体,同时解决了密封的问题,小单元仓体负压密封更容易;如果某一局部或单元装置局部漏水或故障,其它运动装置扔可以工作。
进一步地,所述推进器支撑装置40可以采用柔性结构,多个驱动机构50呈阵列结构形式安装在推进器支撑装置40上,储能装置壳体1也采用弹性结构,通过控制储能装置壳体1或第一腔体2内部流体的储存量实现驱动机构50的自变形,通过控制装置19的可编程控制能够实现整个装置的自身形变,进而实现排放液体,在吸液和排液过程中,将排液与变形协同耦合到一起,根据需要控制装置变形,实现装置小阻力航行、减速航行或形成变换运动方向力矩而更容易实现改变行驶方向的需要。
本发明中的阀门可以采用微小开关从而实现阀门的通断,和/或开关时长控制,进而实现控制大型水下运载工具一定速度的精确运动,运动装置不仅可以在水下运动,也可以实现在水面上运动,且在水面上运动时能够通过控制装置19的控制实现较快的航行速度。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“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申请和简化描述,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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,包括控制装置(19)、推进器支撑装置(40)以及驱动机构(50),
还包括深度调节组件(30),所述深度调节组件(30)、驱动机构(50)都安装在推进器支撑装置(40)上,所述控制装置(19)能够控制深度调节组件(30)实现所述运动装置深度的调节,所述控制装置(19)能够控制驱动机构(50)实现航行方向的调节并通过驱动机构(50)为航行提供驱动力;
所述驱动机构(50)包括储能装置壳体(1)、第一腔体(2)以及流体输送组件(5),
还包括第三管路(9),所述储能装置壳体(1)中设置有滑动件(3),所述滑动件(3)将储能装置壳体(1)的内部分割成第一容纳空间(4)以及第二容纳空间(6),所述第一腔体(2)安装在第一容纳空间(4)中,所述第二容纳空间(6)中装有流体;所述流体输送组件(5)的进口通过第一管路(7)与第二容纳空间(6)连接,所述流体输送组件(5)的出口通过第二管路(8)与第一腔体(2)连接;当启动所述流体输送组件(5)工作时,所述流体依次经过第一管路(7)、流体输送组件(5)、第二管路(8)进入第一腔体(2)中从而驱使第一腔体(2)体积变大;所述第三管路(9)的一端与第一腔体(2)连接,所述第三管路(9)的另一端延伸到储能装置壳体(1)的外部;
所述流体输送组件(5)包括如下任一种结构:
包括泵体以及电动机,所述电动机能够驱使泵体转动,所述控制装置(19)与电动机电连接,所述控制装置(19)与第一阀门(10)电连接;
包括联动杆(22)、流体执行器(38)以及动力执行器(39),所述联动杆(22)上设置有第一连接端(23)以及第二连接端(24),所述第一连接端(23)延伸到流体执行器(38)的内部并与流体执行器(38)之间形成第四容纳空间(25),所述第二连接端(24)延伸到动力执行器(39)的内部并与动力执行器(39)之间形成第五容纳空间(26),所述第五容纳空间(26)中设置有第一驱动体(27),所述联动杆(22)能够在第一位置与第二位置之间运动,在第一位置时,第四容纳空间(25)的空间最小,在第二位置时,第四容纳空间(25)的空间最大;在第一驱动体(27)的驱使下联动杆(22)能够从第一位置运动到第二位置;在第一驱动体(27)和/或外界大气压的驱使下联动杆(22)能够从第二位置运动到第一位置;
包括驱动载体(41)、固定杆(42)、流体承载体(43)以及第二驱动体(46),所述驱动载体(41)的一端延伸到流体承载体(43)的内部并与流体承载体(43)之间形成第六容纳空间(44),所述驱动载体(41)的另一端为自由端,所述固定杆(42)安装在驱动载体(41)的内部并与驱动载体(41)之间形成第七容纳空间(45),所述第二驱动体(46)安装在第七容纳空间(45)中,所述驱动载体(41)能够在第三位置与第四位置之间运动,在第三位置时,第六容纳空间(44)的空间最小,在第四位置时,第六容纳空间(44)的空间最大;在第二驱动体(46)的驱使下驱动载体(41)能够从第四位置运动到第三位置;在第二驱动体(46)和/或外界大气压的驱使下驱动载体(41)能够从第三位置运动到第四位置;
包括第三驱动体(47)、环形壳体(48)、堵头(49)以及推动组件(51),所述堵头(49)、推动组件(51)都安装在环形壳体(48)的内部并将环形壳体(48)的内部分割为第八容纳空间(52)以及第九容纳空间(53),所述第三驱动体(47)安装在第八容纳空间(52)中,所述推动组件(51)能够在第五位置与第六位置之间运动,在第五位置时,第九容纳空间(53)的空间最大,在第六位置时,第九容纳空间(53)的空间最小;在第三驱动体(47)的驱使下推动组件(51)能够从第五位置运动到第六位置;在第三驱动体(47)和/或外界大气压的驱使下推动组件(51)能够从第六位置运动到第五位置;
包括如下结构形式:
所述第三管路(9)上设置有第一阀门(10);
包括如下的结构形式:
还包括第二阀门(11)以及第三阀门(12),所述第一容纳空间(4)通过第三阀门(12)与外部连通,所述第二容纳空间(6)通过第二阀门(11)与外部连通;所述滑动件(3)与储能装置壳体(1)滑动密封配合,所述滑动件(3)与储能装置壳体(1)之间设置密封件。
2.根据权利要求1所述的基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,所述第二管路(8)包括一种连接形式:
所述第二管路(8)依次经过储能装置壳体(1)、滑动件(3)与第一腔体(2)连接;当所述滑动件(3)滑动时所述第二管路(8)跟随滑动件(3)移动。
3.根据权利要求1所述的基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,所述储能装置壳体(1)的内部设置有一个或多个第一压力传感器(20),第一压力传感器(20)与控制装置(19)电连接;和/或
所述第一腔体(2)的外表面或内部设置有第二压力传感器(21),第二压力传感器(21)与控制装置(19)电连接;
其中,所述第一压力传感器(20)和/或第二压力传感器(21)采用应力式传感器、力电式传感器、力磁式传感器、力变式传感器或应变式传感器。
4.根据权利要求1所述的基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,所述深度调节组件(30)包括流体变化发生器(31)、第二腔体(32)、第七管路(33)以及第八管路;
所述流体变化发生器(31)通过第七管路(33)、第八管路分别与第二腔体(32)连接,其中所述第七管路(33)上设置有第六阀门,所述第八管路上设置有流体泵;
所述控制装置(19)能够根据所述运动装置的需求控制流体变化发生器(31)产生流体并将所述流体通过第七管路(33)送入第二腔体(32)中或者通过启动流体泵将第二腔体中的流体输送入流体变化发生器中。
5.根据权利要求1所述的基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,还包括如下任一种结构:
还包括流体总管(34),所述驱动机构(50)的数量为多个,所述驱动机构(50)上的第三管路(9)与流体总管(34)连接;
所述流体总管(34)延伸出多个流体分管(35),所述多个流体分管(35)与推进器支撑装置(40)连接并能够将流体总管(34)中的流体喷射到推进器支撑装置(40)的外部从而为推进器支撑装置(40)的航行提供动力;
所述驱动机构(50)上的第三管路(9)流出的流体直接喷射到推进器支撑装置(40)的外部从而为推进器支撑装置(40)的航行提供动力。
6.根据权利要求5所述的基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,所述流体分管(35)上设置有分管控制阀(36),所述分管控制阀(36)与控制装置(19)电连接。
7.一种基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,包括控制装置(19)、推进器支撑装置(40)以及驱动机构(50),
所述推进器支撑装置(40)为密闭空间,所述驱动机构(50)都安装在推进器支撑装置(40)的内部,所述控制装置(19)能够控制驱动机构(50)实现深度、航行方向的调节并通过驱动机构(50)为航行提供驱动力;
所述驱动机构(50)包括储能装置壳体(1)、第一腔体(2)以及流体输送组件(5),
所述储能装置壳体(1)中设置有第三容纳空间(13),所述第三容纳空间(13)中填充有流体,所述第一腔体(2)安装在第三容纳空间(13)中;所述流体输送组件(5)的进口通过第四管路(14)与第三容纳空间(13)连接,所述流体输送组件(5)的出口通过第五管路(15)与第一腔体(2)连接;所述第一腔体(2)上设置有第六管路(16)且所述第六管路(16)穿过储能装置壳体(1)并延伸到储能装置壳体(1)的外部;所述流体输送组件(5)包括如下任一种结构:
包括泵体以及电动机,所述电动机能够驱使泵体转动,所述控制装置(19)与电动机电连接,所述控制装置(19)与第四阀门(17)电连接;
包括联动杆(22)、流体执行器(38)以及动力执行器(39),所述联动杆(22)上设置有第一连接端(23)以及第二连接端(24),所述第一连接端(23)延伸到流体执行器(38)的内部并与流体执行器(38)之间形成第四容纳空间(25),所述第二连接端(24)延伸到动力执行器(39)的内部并与动力执行器(39)之间形成第五容纳空间(26),所述第五容纳空间(26)中设置有第一驱动体(27),所述联动杆(22)能够在第一位置与第二位置之间运动,在第一位置时,第四容纳空间(25)的空间最小,在第二位置时,第四容纳空间(25)的空间最大;在第一驱动体(27)的驱使下联动杆(22)能够从第一位置运动到第二位置;在第一驱动体(27)和/或外界大气压的驱使下联动杆(22)能够从第二位置运动到第一位置;
包括驱动载体(41)、固定杆(42)、流体承载体(43)以及第二驱动体(46),所述驱动载体(41)的一端延伸到流体承载体(43)的内部并与流体承载体(43)之间形成第六容纳空间(44),所述驱动载体(41)的另一端为自由端,所述固定杆(42)安装在驱动载体(41)的内部并与驱动载体(41)之间形成第七容纳空间(45),所述第二驱动体(46)安装在第七容纳空间(45)中,所述驱动载体(41)能够在第三位置与第四位置之间运动,在第三位置时,第六容纳空间(44)的空间最小,在第四位置时,第六容纳空间(44)的空间最大;在第二驱动体(46)的驱使下驱动载体(41)能够从第四位置运动到第三位置;在第二驱动体(46)和/或外界大气压的驱使下驱动载体(41)能够从第三位置运动到第四位置;
包括第三驱动体(47)、环形壳体(48)、堵头(49)以及推动组件(51),所述堵头(49)、推动组件(51)都安装在环形壳体(48)的内部并将环形壳体(48)的内部分割为第八容纳空间(52)以及第九容纳空间(53),所述第三驱动体(47)安装在第八容纳空间(52)中,所述推动组件(51)能够在第五位置与第六位置之间运动,在第五位置时,第九容纳空间(53)的空间最大,在第六位置时,第九容纳空间(53)的空间最小;在第三驱动体(47)的驱使下推动组件(51)能够从第五位置运动到第六位置;在第三驱动体(47)和/或外界大气压的驱使下推动组件(51)能够从第六位置运动到第五位置;
包括如下结构形式:
所述第六管路(16)上设置有第四阀门(17);
包括如下的结构形式:
所述储能装置壳体(1)上设置有第五阀门(18),所述第三容纳空间(13)通过第五阀门(18)与外部相连通。
8.根据权利要求7所述的基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,所述储能装置壳体(1)的内部设置有一个或多个第一压力传感器(20),第一压力传感器(20)与控制装置(19)电连接;和/或
所述第一腔体(2)的外表面或内部设置有第二压力传感器(21),第二压力传感器(21)与控制装置(19)电连接;
其中,所述第一压力传感器(20)和/或第二压力传感器(21)采用应力式传感器、力电式传感器、力磁式传感器、力变式传感器或应变式传感器。
9.根据权利要求7所述的基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,还包括如下任一种结构:
还包括流体总管(34),所述驱动机构(50)的数量为多个,所述驱动机构(50)上的第六管路(16)与流体总管(34)连接;
所述流体总管(34)延伸出多个流体分管(35),所述多个流体分管(35)与推进器支撑装置(40)连接并能够将流体总管(34)中的流体喷射到推进器支撑装置(40)的外部从而为推进器支撑装置(40)的航行提供动力;
所述驱动机构(50)上的第六
管路(16)流出的流体直接喷射到推进器支撑装置(40)的外部从而为推进器支撑装置(40)的航行提供动力。
10.根据权利要求9所述的基于流体驱动的水下简易运动装置,其特征在于,所述流体分管(35)上设置有分管控制阀(36),所述分管控制阀(36)与控制装置(19)电连接。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5687671A (en) * 1996-04-17 1997-11-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Underwater propulsion device
CN103523192A (zh) * 2013-10-11 2014-01-22 浙江大学 采用喷水推进技术的水下航行器
KR20140032029A (ko) * 2012-09-03 2014-03-14 현대중공업 주식회사 수중운항체용 추진 장치
CN103879536A (zh) * 2014-04-14 2014-06-25 大连海事大学 一种喷水推进系统
CN108820169A (zh) * 2018-07-27 2018-11-16 北京理工大学 一种电动导管式喷水推进器
CN109319078A (zh) * 2018-09-25 2019-02-12 上海交通大学 自驱动流体推力航行器
CN109334929A (zh) * 2018-11-07 2019-02-15 哈尔滨工业大学(威海) 一种水下浮力自动调节装置及其使用方法
CN109625225A (zh) * 2018-11-14 2019-04-16 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种水下柔性喷射推进装置
CN109625227A (zh) * 2018-11-14 2019-04-16 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种水下柔性喷射推进系统及其使用方法
CN109850105A (zh) * 2019-02-16 2019-06-07 江苏大学 一种水下机器人驱动装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5687671A (en) * 1996-04-17 1997-11-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Underwater propulsion device
KR20140032029A (ko) * 2012-09-03 2014-03-14 현대중공업 주식회사 수중운항체용 추진 장치
CN103523192A (zh) * 2013-10-11 2014-01-22 浙江大学 采用喷水推进技术的水下航行器
CN103879536A (zh) * 2014-04-14 2014-06-25 大连海事大学 一种喷水推进系统
CN108820169A (zh) * 2018-07-27 2018-11-16 北京理工大学 一种电动导管式喷水推进器
CN109319078A (zh) * 2018-09-25 2019-02-12 上海交通大学 自驱动流体推力航行器
CN109334929A (zh) * 2018-11-07 2019-02-15 哈尔滨工业大学(威海) 一种水下浮力自动调节装置及其使用方法
CN109625225A (zh) * 2018-11-14 2019-04-16 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种水下柔性喷射推进装置
CN109625227A (zh) * 2018-11-14 2019-04-16 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种水下柔性喷射推进系统及其使用方法
CN109850105A (zh) * 2019-02-16 2019-06-07 江苏大学 一种水下机器人驱动装置

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