CN114852295B - 一种全方位微小型全海深推进器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全方位微小型全海深推进器及其工作方法，包括第一至第三压电作动器、第一至第二连接杆、以及第一至第三摆动鳍。本发明中第一至第三压电激励结构简单适应高水压、机动性强且成本低，能够向海水开放，无需严苛密封，解除深海高水压对驱动系统的制约，是无人潜航器执行大范围、大深度巡航，实现海域有效管控的关键技术基础。

Description

一种全方位微小型全海深推进器及其工作方法

技术领域

本发明涉及水下推进器和压电驱动领域，尤其涉及一种全方位微小型全海深推进器及其工作方法。

背景技术

建设海洋强国，必须进一步关心海洋、认识海洋、经略海洋，加快海洋科技创新步伐。“认识海洋”是“经略海洋”的基础，无人潜航器在“拓展远海、探查深海”中具有不可替代的作用，对未来海洋竞争和对抗将产生深刻影响。

现有结构功能一体化柔性仿生功能材料功率密度小，难以支撑有效负载；现有推进系统的驱动方法对水压敏感，传统电机启停控制不准确，使微小推进难以实现；现有无人潜航器装备了各类传感器，观测、通讯、交互能力大幅提升，使全方位的精密推进变成了短板。

压电双晶片具有结构简单、质量轻、带宽高、输出位移比普通压电陶瓷偏大的优点，采用压电双晶片驱动的开放式胸鳍驱动结构机动性强、可控性高、隐身性能好，为我国全方位微小推进器的集群化奠定基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种全方位微小型全海深推进器及其工作方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种全方位微小型全海深推进器，包括第一至第三压电作动器、第一至第二连接杆、以及第一至第三摆动鳍；

所述第一至第三压电作动器结构相同，均包含第一基体、第二基体、预紧弹簧、第一双晶片和第二双晶片；

所述第一基体为柱体，其上端面设有第一V形槽；所述第二基体包含连接部和驱动部，所述连接部为柱体，所述驱动部为面积从上至下逐渐变小的变幅杆，连接部的下端面和驱动部的上端面形状相同且同轴固连；

所述第一双晶片、第二双晶片结构相同，平行设置在第一基体、第二基体的驱动部之间，两端分别和第一基体、第二基体的驱动部固连，且第一双晶片和第二双晶片关于第一V形槽的对称面对称；第一双晶片上两个压电陶瓷片和第二双晶片上两个压电陶瓷片的极化方向均相同；

所述预紧弹簧设置在第一双晶片和第二双晶片之间，一端和第一基体固连，另一端和第二基体固连，成拉伸状态；

所述第二基体的下端面在第一双晶片和第二双晶片的对称面上设有安装槽；

所述第二压电作动器、第三压电作动器关于第一压电作动器中第一双晶片、第二双晶片的对称面对称设置，第二压电作动器的第一基体通过所述第一连接杆和第一压电作动器的第一基体固连，第三压电作动器的第一基体通过所述第二连接杆和第一压电作动器的第一基体固连；

所述第一至第三压电作动器的第一双晶片相互平行；

所述第一至第三摆动鳍一一对应设置在第一至第三压电作动器第二基体的安装槽内。

作为本发明一种全方位微小型全海深推进器进一步的优化方案，所述第一摆动鳍、第二摆动鳍、第三摆动鳍均采用65Mn弹簧钢片制成。

作为本发明一种全方位微小型全海深推进器进一步的优化方案，还包含第一至第三舱体；

所述第一至第三舱体均包含顶舱和底仓，所述顶舱呈圆锥状，底仓呈圆柱状，顶舱底面的直径等于底仓上端面的直径，且顶舱的底面和底层的上端面同轴固连；

第一至第三舱体的底仓的下端面和第一至第三压电作动器的第一舱体的上端面一一对应同轴固连，且第二舱体、第三舱体关于第一压电作动器中第一双晶片、第二双晶片的对称面对称。

作为本发明一种全方位微小型全海深推进器进一步的优化方案，所述第一至第三舱体采用铝合金、钛合金、金属玻璃中的任意一种制成。

作为本发明一种全方位微小型全海深推进器进一步的优化方案，所述第一至第三压电作动器中的第一基体、第二基体均采用硬质塑料制成。

本发明还公开了一种该全方位微小型全海深推进器的推进方法，包含以下步骤：

第一至第三压电作动器中，在预紧弹簧拉力的作用下，第一双晶片和第二双晶片均关于对称面朝内对称弯曲；

如果需要全速推进：

给第一至第三压电作动器的第一双晶片施加驱动信号A，给所述第一至第三压电作动器的第二双晶片施加同频的驱动信号B，调整驱动信号A、驱动信号B使其相位差为0度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，第一至第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片均由对称转变成同向弯曲状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，第一至第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片均由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第一至第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶同时在一边到另一边的同向弯曲来回切换，激发第一至第三压电作动器的第二基体分别带动着第一摆动鳍、第二摆动鳍、第三摆动鳍同频来回摆动，给整个推进器提供全部动力；

如果需要低速推进：

给第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频的驱动信号A、驱动信号B，给所述第二压电作动器的第一双晶片、第三压电作动器的第一双晶片均施加同频的驱动信号C，给所述第二压电作动器的第二双晶片、第三压电作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第一双晶片、第二双晶片对称转变成同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向平直状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，激发第一压电作动器的第二基体带动第一摆动鳍来回摆动；第二压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第二压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第二压电作动器和第三压电作动器分别带着第二摆动鳍、第三摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供非全部动力。

本发明还公开了一种该全方位微小型全海深推进器的偏航方法，包含以下步骤：

第一至第三压电作动器中，在预紧弹簧拉力的作用下，第一双晶片和第二双晶片均关于对称面朝内对称弯曲；

如果需要大幅度正向偏航推进：

给第一压电作动器的第一双晶片、第二压电作动器的第一双晶片施加驱动信号A，给所述第一压电作动器、第二压电作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号B，给第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号C、驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第一压电作动器、第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片同时在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第一压电作动器、第二压电作动器的第二基体分别带动第一摆动鳍、第二摆动鳍同频来回摆动，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片加大弯曲程度；第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第三压电作动器带着第三摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供大幅度正向偏航动力；

如果需要小幅度正向偏航推进：

给第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号A、驱动信号B，给第一压电作动器的第一双晶片、第三压电作动器的第一双晶片均施加驱动信号C，给第一压电作动器、第三压电作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第二压电作动器带动着第二摆动鳍摆动，第一压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第一压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第一压电作动器、第三压电作动器分别带着第一摆动鳍，第三摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供小幅度正向偏航动力；

如果需要大幅度反向偏航推进：

给所述第一压电作动器、第三作动器的第一双晶片均施加驱动信号A，给第一压电作动器、第三作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号B，给第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号C、驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片也由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第一压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片同时在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第一压电作动器、第三压电作动器分别带动着第一摆动鳍、第三摆动鳍同频来回摆动，第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第二压电作动器带着第二摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供大幅度反向偏航动力；

如果需要小幅度反向偏航推进：

给第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号A、驱动信号B，给第一作动器、第三作动器的第一双晶片均施加驱动信号C，给第一作动器、第三作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第三压电作动器带动着第三摆动鳍摆动，第一压电作动器、第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第一压电作动器、第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第一压电作动器、第二压电作动器分别带着第一摆动鳍、第二摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供小幅度反向偏航动力。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 结构简单，便于小型化，集群化；

2. 控制方式简单；

3. 开放式结构，适应高水压、成本低；

4. 本发明公开的装置为压电激励，压电作动器内部本身无空腔，因此可解除深海高水压对驱动系统的制约。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中第一压电作动器的结构示意图；

图3为本发明全速推进时的状态示意图；

图4是本发明低俗推进时的状态示意图；

图5是本发明大幅度正向偏航推进时的状态示意图；

图6是本发明小幅度正向偏航推进时的状态示意图；

图7是本发明大幅度反向偏航推进时的状态示意图；

图8是本发明小幅度反向偏航推进时的状态示意图。

图中，1-第一舱体，2-第二舱体，3-第三舱体，4-第一连接杆，5-第二连接杆，6-第二压电作动器，7-第一压电作动器，8-第三压电作动器，9-第二摆动鳍，10-第一摆动鳍，11-第三摆动鳍，7.1-第一基体，7.2-预紧弹簧，7.3-第一双晶片，7.4-第二双晶片，7.5-第二基体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本发明公开了一种全方位微小型全海深推进器及其工作方法，包括第一至第三压电作动器、第一至第二连接杆、以及第一至第三摆动鳍；

如图2所示，所述第一至第三压电作动器结构相同，均包含第一基体、第二基体、预紧弹簧、第一双晶片和第二双晶片；

所述第一基体为柱体，其上端面设有第一V形槽；所述第二基体包含连接部和驱动部，所述连接部为柱体，所述驱动部为面积从上至下逐渐变小的变幅杆，连接部的下端面和驱动部的上端面形状相同且同轴固连；

所述第一双晶片、第二双晶片结构相同，平行设置在第一基体、第二基体的驱动部之间，两端分别和第一基体、第二基体的驱动部固连，且第一双晶片和第二双晶片关于第一V形槽的对称面对称；第一双晶片上两个压电陶瓷片和第二双晶片上两个压电陶瓷片的极化方向均相同；

所述预紧弹簧设置在第一双晶片和第二双晶片之间，一端和第一基体固连，另一端和第二基体固连，成拉伸状态；

所述第二基体的下端面在第一双晶片和第二双晶片的对称面上设有安装槽；

所述第二压电作动器、第三压电作动器关于第一压电作动器中第一双晶片、第二双晶片的对称面对称设置，第二压电作动器的第一基体通过所述第一连接杆和第一压电作动器的第一基体固连，第三压电作动器的第一基体通过所述第二连接杆和第一压电作动器的第一基体固连；

所述第一至第三压电作动器的第一双晶片相互平行；

所述第一至第三摆动鳍一一对应设置在第一至第三压电作动器第二基体的安装槽内。

作为本发明一种全方位微小型全海深推进器进一步的优化方案，所述第一摆动鳍、第二摆动鳍、第三摆动鳍均采用65Mn弹簧钢片制成。

作为本发明一种全方位微小型全海深推进器进一步的优化方案，还包含第一至第三舱体；

所述第一至第三舱体均包含顶舱和底仓，所述顶舱呈圆锥状，底仓呈圆柱状，顶舱底面的直径等于底仓上端面的直径，且顶舱的底面和底层的上端面同轴固连；

第一至第三舱体的底仓的下端面和第一至第三压电作动器的第一舱体的上端面一一对应同轴固连，且第二舱体、第三舱体关于第一压电作动器中第一双晶片、第二双晶片的对称面对称。

作为本发明一种全方位微小型全海深推进器进一步的优化方案，所述第一至第三舱体采用铝合金、钛合金、金属玻璃中的任意一种制成。

作为本发明一种全方位微小型全海深推进器进一步的优化方案，所述第一至第三压电作动器中的第一基体、第二基体均采用硬质塑料制成。

本发明还公开了一种该全方位微小型全海深推进器的推进方法，包含以下步骤：

第一至第三压电作动器中，在预紧弹簧拉力的作用下，第一双晶片和第二双晶片均关于对称面朝内对称弯曲；

如图3所示，如果需要全速推进：

给第一至第三压电作动器的第一双晶片施加驱动信号A，给所述第一至第三压电作动器的第二双晶片施加同频的驱动信号B，调整驱动信号A、驱动信号B使其相位差为0度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，第一至第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片均由对称转变成同向弯曲状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，第一至第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片均由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第一至第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶同时在一边到另一边的同向弯曲来回切换，激发第一至第三压电作动器的第二基体分别带动着第一摆动鳍、第二摆动鳍、第三摆动鳍同频来回摆动，给整个推进器提供全部动力；

如图4所示，如果需要低速推进：

给第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频的驱动信号A、驱动信号B，给所述第二压电作动器的第一双晶片、第三压电作动器的第一双晶片均施加同频的驱动信号C，给所述第二压电作动器的第二双晶片、第三压电作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第一双晶片、第二双晶片对称转变成同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向平直状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，激发第一压电作动器的第二基体带动第一摆动鳍来回摆动；第二压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第二压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第二压电作动器和第三压电作动器分别带着第二摆动鳍、第三摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供非全部动力。

本发明还公开了一种该全方位微小型全海深推进器的偏航方法，包含以下步骤：

第一至第三压电作动器中，在预紧弹簧拉力的作用下，第一双晶片和第二双晶片均关于对称面朝内对称弯曲；

如图5所示，如果需要大幅度正向偏航推进：

给第一压电作动器的第一双晶片、第二压电作动器的第一双晶片施加驱动信号A，给所述第一压电作动器、第二压电作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号B，给第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号C、驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第一压电作动器、第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片同时在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第一压电作动器、第二压电作动器的第二基体分别带动第一摆动鳍、第二摆动鳍同频来回摆动，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片加大弯曲程度；第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第三压电作动器带着第三摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供大幅度正向偏航动力；

如图6所示，如果需要小幅度正向偏航推进：

给第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号A、驱动信号B，给第一压电作动器的第一双晶片、第三压电作动器的第一双晶片均施加驱动信号C，给第一压电作动器、第三压电作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第二压电作动器带动着第二摆动鳍摆动，第一压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第一压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第一压电作动器、第三压电作动器分别带着第一摆动鳍，第三摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供小幅度正向偏航动力；

如图7所示，如果需要大幅度反向偏航推进：

给所述第一压电作动器、第三作动器的第一双晶片均施加驱动信号A，给第一压电作动器、第三作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号B，给第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号C、驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片也由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第一压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片同时在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第一压电作动器、第三压电作动器分别带动着第一摆动鳍、第三摆动鳍同频来回摆动，第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第二压电作动器带着第二摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供大幅度反向偏航动力；

如图8所示，如果需要小幅度反向偏航推进：

给第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号A、驱动信号B，给第一作动器、第三作动器的第一双晶片均施加驱动信号C，给第一作动器、第三作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第三压电作动器带动着第三摆动鳍摆动，第一压电作动器、第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第一压电作动器、第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第一压电作动器、第二压电作动器分别带着第一摆动鳍、第二摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供小幅度反向偏航动力。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全方位微小型全海深推进器，其特征在于，包括第一至第三压电作动器、第一至第二连接杆、以及第一至第三摆动鳍；

所述第一至第三压电作动器结构相同，均包含第一基体、第二基体、预紧弹簧、第一双晶片和第二双晶片；

所述第一基体为柱体，其上端面设有第一V形槽；所述第二基体包含连接部和驱动部，所述连接部为柱体，所述驱动部为面积从上至下逐渐变小的变幅杆，连接部的下端面和驱动部的上端面形状相同且同轴固连；

所述第一双晶片、第二双晶片结构相同，平行设置在第一基体、第二基体的驱动部之间，两端分别和第一基体、第二基体的驱动部固连，且第一双晶片和第二双晶片关于第一V形槽的对称面对称；第一双晶片上两个压电陶瓷片和第二双晶片上两个压电陶瓷片的极化方向均相同；

所述预紧弹簧设置在第一双晶片和第二双晶片之间，一端和第一基体固连，另一端和第二基体固连，成拉伸状态；

所述第二基体的下端面在第一双晶片和第二双晶片的对称面上设有安装槽；

所述第二压电作动器、第三压电作动器关于第一压电作动器中第一双晶片、第二双晶片的对称面对称设置，第二压电作动器的第一基体通过所述第一连接杆和第一压电作动器的第一基体固连，第三压电作动器的第一基体通过所述第二连接杆和第一压电作动器的第一基体固连；

所述第一至第三压电作动器的第一双晶片相互平行；

所述第一至第三摆动鳍一一对应设置在第一至第三压电作动器第二基体的安装槽内。

2.根据权利要求1所述的全方位微小型全海深推进器，其特征在于，所述第一摆动鳍、第二摆动鳍、第三摆动鳍均采用65Mn弹簧钢片制成。

3.根据权利要求1所述的全方位微小型全海深推进器，其特征在于，还包含第一至第三舱体；

所述第一至第三舱体均包含顶舱和底仓，所述顶舱呈圆锥状，底仓呈圆柱状，顶舱底面的直径等于底仓上端面的直径，且顶舱的底面和底层的上端面同轴固连；

第一至第三舱体的底仓的下端面和第一至第三压电作动器的第一舱体的上端面一一对应同轴固连，且第二舱体、第三舱体关于第一压电作动器中第一双晶片、第二双晶片的对称面对称。

4.根据权利要求3所述的全方位微小型全海深推进器，其特征在于，所述第一至第三舱体采用铝合金、钛合金、金属玻璃中的任意一种制成。

5.根据权利要求1所述的全方位微小型全海深推进器，其特征在于，所述第一至第三压电作动器中的第一基体、第二基体均采用硬质塑料制成。

6.基于权利要求1所述的全方位微小型全海深推进器的推进方法，其特征在于，包含以下步骤：

第一至第三压电作动器中，在预紧弹簧拉力的作用下，第一双晶片和第二双晶片均关于对称面朝内对称弯曲；

如果需要全速推进：

给第一至第三压电作动器的第一双晶片施加驱动信号A，给所述第一至第三压电作动器的第二双晶片施加同频的驱动信号B，调整驱动信号A、驱动信号B使其相位差为0度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，第一至第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片均由对称转变成同向弯曲状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，第一至第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片均由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第一至第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶同时在一边到另一边的同向弯曲来回切换，激发第一至第三压电作动器的第二基体分别带动着第一摆动鳍、第二摆动鳍、第三摆动鳍同频来回摆动，给整个推进器提供全部动力；

如果需要低速推进：

给第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频的驱动信号A、驱动信号B，给所述第二压电作动器的第一双晶片、第三压电作动器的第一双晶片均施加同频的驱动信号C，给所述第二压电作动器的第二双晶片、第三压电作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第一双晶片、第二双晶片对称转变成同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向平直状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，激发第一压电作动器的第二基体带动第一摆动鳍来回摆动；第二压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第二压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第二压电作动器和第三压电作动器分别带着第二摆动鳍、第三摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供非全部动力。

7.基于权利要求1所述的全方位微小型全海深推进器的偏航方法，其特征在于，包含以下步骤：

第一至第三压电作动器中，在预紧弹簧拉力的作用下，第一双晶片和第二双晶片均关于对称面朝内对称弯曲；

如果需要大幅度正向偏航推进：

给第一压电作动器的第一双晶片、第二压电作动器的第一双晶片施加驱动信号A，给所述第一压电作动器、第二压电作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号B，给第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号C、驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第一压电作动器、第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片同时在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第一压电作动器、第二压电作动器的第二基体分别带动第一摆动鳍、第二摆动鳍同频来回摆动，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片加大弯曲程度；第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第三压电作动器带着第三摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供大幅度正向偏航动力；

如果需要小幅度正向偏航推进：

给第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号A、驱动信号B，给第一压电作动器的第一双晶片、第三压电作动器的第一双晶片均施加驱动信号C，给第一压电作动器、第三压电作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第二压电作动器带动着第二摆动鳍摆动，第一压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第一压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第一压电作动器、第三压电作动器分别带着第一摆动鳍，第三摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供小幅度正向偏航动力；

如果需要大幅度反向偏航推进：

给所述第一压电作动器、第三作动器的第一双晶片均施加驱动信号A，给第一压电作动器、第三作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号B，给第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号C、驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片也由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态；第一压电作动器、第三压电作动器的第一双晶片和第二双晶片同时在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第一压电作动器、第三压电作动器分别带动着第一摆动鳍、第三摆动鳍同频来回摆动，第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第二压电作动器带着第二摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供大幅度反向偏航动力；

如果需要小幅度反向偏航推进：

给第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片分别施加同频驱动信号A、驱动信号B，给第一作动器、第三作动器的第一双晶片均施加驱动信号C，给第一作动器、第三作动器的第二双晶片均施加同频的驱动信号D，调整驱动信号A、驱动信号B、驱动信号C使其相位差为0度，调整驱动信号C、驱动信号D使其相位差为180度；当驱动信号A为正时，驱动信号B为正，驱动信号C为正，驱动信号D为负，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称转变成同向弯曲状态，第一压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；第二压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由对称回复成平直状态；当驱动信号A为负时，驱动信号B为负，驱动信号C为负，驱动信号D为正，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片由一边同向弯曲状态转变成另一边同向弯曲状态，第三压电作动器的第一双晶片、第二双晶片在一边同向弯曲和另一边的同向弯曲之间来回切换，激发第三压电作动器带动着第三摆动鳍摆动，第一压电作动器、第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片加大弯曲程度；第一压电作动器、第二压电作动器的第一双晶片和第二双晶片在弯曲和平直两个状态下来回切换，激发第一压电作动器、第二压电作动器分别带着第一摆动鳍、第二摆动鳍纵向伸缩，给整个推进器提供小幅度反向偏航动力。

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