CN114872872B - 一种压电驱动往复摆动的深海推进装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电驱动往复摆动的深海推进装置及其方法，包括压电定子、转子、夹持组件、弹性薄板、摆动鳍和浮力组件；压电定子包括环形的金属基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片；转子呈Y字形；弹性薄板的一端被夹持组件夹持在金属基体中心，另一端抵在转子的V形槽中，发生弹性弯曲变形；摆动鳍和转子固连。本发明采用开放式结构解除深海水压对驱动系统的制约，大幅减小了潜航器的体积，降低结构的复杂程度，简化了控制系统，降低了对驱动电源的要求，同时能够全开放式在深海环境下工作。

Description

一种压电驱动往复摆动的深海推进装置及其方法

技术领域

本发明涉及压电作动器领域，尤其涉及一种压电驱动往复摆动的深海推进装置及其方法。

背景技术

自治潜航器在“拓展远海、探查深海”中具有不可替代的作用，对未来海上竞争和对抗将产生深刻影响。微型无人潜航器因具有成本低、集群化、数量大、信息化协同执行任务的特点，具有广阔的发展前景。现有微型无人潜航器采用电磁电机作为动力装置，下潜深度受到水压的严重制约。

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，提供一种压电驱动往复摆动的深海推进装置及其方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种压电驱动往复摆动的深海推进装置，包括压电定子、转子、夹持组件、弹性薄板、摆动鳍和浮力组件；

所述压电定子包括金属基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，其中，所述金属基体呈圆环状，其外壁上周向均匀设有第一至第四通孔；金属基体在其第一通孔、第二通孔中点处的外壁上设有用于粘贴所述第一压电陶瓷片的第一平面，在其第三通孔、第四通孔中点处的外壁上设有用于粘贴所述第二压电陶瓷片的第二平面；所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片分别对应粘贴在所述第一平面、第二平面上，均沿厚度方向极化，且极化方向均指向金属基体的圆心；

所述转子包含第一连接板、第二连接板和作动板；所述第一连接板、第二连接板均一端和所述作动板的一端固连，且第一连接板、第二连接板关于作动板所在平面对称，使得第一连接板、第二连接板形成V字形的连接架，且连接架和作动板形成Y字形的转子；所述作动板远离连接架的一端做圆角处理；

所述摆动鳍包含鳍面、第一连接梁和第二连接梁；所述鳍面呈月牙状；所述第一连接梁、第二连接梁平行设置，均一端和所述鳍面的外弧壁固连且和所述鳍面共面；所述摆动鳍关于第一连接梁、第二连接梁之间平行于第一连接梁的对称面对称；

所述第一连接梁面向第二连接梁的一侧设有用于和所述转子固连的第一固定件，第二连接梁面向第一连接梁的一侧设有用于和所述转子固连的第二固定件；所述转子设置在所述第一连接梁、第二连接梁之间，分别和所述第一固定件 、第二固定件固连，使得作动板和所述鳍面共面，且连接架开口和鳍面开口相背；所述第一固定件 、第二固定件、连接架之间形成三棱柱腔体；

所述夹持组件包含第一固定梁、第二固定梁、第一夹持板、第二夹持板；

所述第一固定梁、第二固定梁结构相同，其一端均设有螺纹孔，其中，所述第一固定梁设有螺纹孔的一端通过螺栓和所述金属基体在其第一通孔处固连，另一端指向金属基体的圆心且和所述第一夹持板固连；所述第二固定梁设有螺纹孔一端通过螺栓和所述金属基体在其第四通孔处固连，另一端指向金属基体的圆心且和所述第二夹持板固连；所述第一夹持板、第二夹持板结构相同且相互平行，其上设有若干相互配合供螺栓穿过的通孔；所述第一夹持板、第二夹持板通过螺栓锁紧并将所述弹性薄板的一端夹持固定在其中；

所述金属基体穿过所述转子、第一连接梁、第二连接梁、鳍面形成的通孔，所述弹性薄板的另一端伸入所述三棱柱腔体内和所述连接架相抵，使得转子作动板圆角的一端和所述金属基体的内壁相抵；

所述浮力组件用于提供浮力，包含连接柱和浮力板，其中，所述连接柱呈圆柱状，其上设有端面为扇形的柱体缺口；所述浮力板为圆形；所述连接柱和所述金属基体同轴，其上端面分别和所述第一固定梁、第二固定梁固连，下端面和所述浮力板同轴固连，且连接柱柱体缺口的两个侧壁的角平分面和所述第一固定梁、第二固定梁夹角的角平分线共面。

作为本发明一种压电驱动往复摆动的深海推进装置进一步的优化方案，所述第一固定件 、第二固定件结构相同，均包含第一固定板、第二固定板；

所述第一固定板、第二固定板均为等腰三角形，第一固定板面积大于第二固定板；

第一固定板一面设有用于用于固定在摆动鳍上的安装槽，另一面和所述第二固定板固连；

所述第二固定板的顶角和第一连接板、第二连接板之间的夹角相等，两条腰分别和所述第一连接板、第二连接板对应固连。

本发明还公开了一种该压电驱动往复摆动的深海推进装置的压电定子的作动方法，对第一、第二压电陶瓷片同时施加相同的正弦信号时，环形压电定子振动模态为二阶面内弯振；令第一、第二压电陶瓷片中心连线位置为y方向，则压电定子具体运动的周期如下：

过程1），压电定子沿y方向收缩为波谷，作动板在定子摩擦力作用下，随着接触点振动轨迹做直线运动，此时摩擦力的方向在周向上和转子运动方向相反，这个过程在周向上对转子的移动起阻碍作用，在径向上令弹性薄板储存更多弹性势能；

过程2），压电定子沿y方向扩张为波峰，转子和压电定子脱离，转子在弹性薄板的弹性恢复力作用下，作动板端点运动轨迹为曲线；

过程3），压电定子沿y方向收缩到与转子接触的临界位置，压电定子和转子再次接触，在此过程中作动板端点的运动轨迹为曲线；

过程4），压电定子沿y方向收缩，振型恢复为初始状态，作动板端点在摩擦力的作用下运动轨迹为直线，此时摩擦力的方向在周向上和转子运动方向相反，这个过程在周向上对转子的移动起阻碍作用，在径向上使弹性薄板储存了弹性势能。

本发明还公开了一种该压电驱动往复摆动的深海推进装置的往复摆动方法，对第一、第二压电陶瓷片同时施加相同的正弦信号激发压电定子使其振动，压电定子和转子接触，压电定子的内壁与转子进行碰撞、脱离，产生摩擦；压电定子与转子不断摩擦，使转子发生相对运动，具体运动的周期过程如下：

步骤1），转子在压电定子的摩擦力作用下，沿周向逆时针转动，并带动摆动鳍运动，直到到达上方反向临界位置，这个过程中弹性薄板的储存弹性势能逐渐增大，摆动鳍在此过程中进行逆时针拍水；

步骤2），转子转动到反向的临界位置，弹性薄板的弯曲挠曲线方向由于受力失衡，开始从向上凸出向向下突出过渡，并带动转子进行绕接触点的逆时针转动，直到弹性薄板的挠曲线凸出方向为向下凸出，摆动鳍在此过程中进行逆时针拍水；

步骤3），转子在这个过程中进行顺时针转动，其主要的能量来源为弹性薄板此前储存的弹性势能，转子在弹性薄板弹性恢复力的作用下进行转动，直到弹性势能释放完毕，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水；

步骤4），弹性势能释放完毕，转子依靠压电定子的摩擦力，继续顺时针方向的转动，弹性薄板重新开始储存弹性势能，直到到达下方的反向临界位置，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水；

步骤5），转动组件转动到反向的临界位置，弹性薄板的弯曲挠曲线方向再次由于受力失衡，逐渐从挠曲线向下凸出朝向上凸出过渡，并带动着转子进行绕接触点的顺时针转动，直到转动组件的挠曲线凸出方向完成改变，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水；

步骤6），转子在这个过程中进行逆时针转动，其主要的能量来源为弹性薄板此前储存的弹性势能，转子在弹性薄板弹性恢复力的作用下进行转动，直到弹性势能释放完毕，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水。

步骤1）-步骤6）循环往复，摆动鳍进行往复摆动，并在这个过程中拍水，整个装置在水施加的反作用力下进行游动。

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：

本专利提出利用压电转换和摩擦驱动的基本原理，采用开放式结构解除深海水压对驱动系统的制约，发挥压电驱动的高功率密度、快响应、断电自锁等优点，构建了结构简单、成本低廉的压电推进系统，为微型AUV的集群化奠定基础。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中压电定子的结构示意图；

图3是本发明中夹持组件的结构示意图；

图4是本发明中摆动鳍的结构示意图；

图5是本发明中转子的结构示意图；

图6是本发明中浮力组件的结构示意图；

图7是本发明中第一、第二陶瓷片的极化方向和施加电信号示意图；

图8是本发明工作时压电定子的模态示意图；

图9是本发明的驱动原理示意图；

图10是本发明的反向原理示意图；

图11是本发明的弹性薄板弯曲状态示意图；

图12是本发明的往复摆动过程示意图。

图中，1-压电定子，2-夹持组件，3-弹性薄板，4-转子，5-摆动鳍，6-浮力组件，1.1-金属基体，1.2-第一通孔，1.3-第一压电陶瓷片，1.4-第二压电陶瓷片，2.1-第一固定梁，2.2-第二固定梁，2.3-第一夹持板，2.4-第二夹持板，4.1-作动板，4.2-第一连接板,4.3-第二连接板，5.1-鳍面，5.2-第一连接梁，5.3-第二连接梁，5.4-第一固定件，5.5-第二固定件，6.1-连接柱，6.2-浮力板。

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，本发明公开了一种压电推进往复摆动深海推进装置，包括压电定子、转子、夹持组件、弹性薄板、摆动鳍和浮力组件；

所述压电定子包括金属基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，其中，所述金属基体呈圆环状，其外壁上周向均匀设有第一至第四通孔；金属基体在其第一通孔、第二通孔中点处的外壁上设有用于粘贴所述第一压电陶瓷片的第一平面，在其第三通孔、第四通孔中点处的外壁上设有用于粘贴所述第二压电陶瓷片的第二平面；所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片分别对应粘贴在所述第一平面、第二平面上，均沿厚度方向极化，且极化方向均指向金属基体的圆心，如图2所示；

如图3所示，所述转子包含第一连接板、第二连接板和作动板；所述第一连接板、第二连接板均一端和所述作动板的一端固连，且第一连接板、第二连接板关于作动板所在平面对称，使得第一连接板、第二连接板形成V字形的连接架，且连接架和作动板形成Y字形的转子；所述作动板远离连接架的一端做圆角处理；

如图4所示，所述摆动鳍包含鳍面、第一连接梁和第二连接梁；所述鳍面呈月牙状；所述第一连接梁、第二连接梁平行设置，均一端和所述鳍面的外弧壁固连且和所述鳍面共面；所述摆动鳍关于第一连接梁、第二连接梁之间平行于第一连接梁的对称面对称；

所述第一连接梁面向第二连接梁的一侧设有用于和所述转子固连的第一固定件，第二连接梁面向第一连接梁的一侧设有用于和所述转子固连的第二固定件；所述转子设置在所述第一连接梁、第二连接梁之间，分别和所述第一固定件 、第二固定件固连，使得作动板和所述鳍面共面，且连接架开口和鳍面开口相背；所述第一固定件 、第二固定件、连接架之间形成三棱柱腔体；

如图5所示，所述夹持组件包含第一固定梁、第二固定梁、第一夹持板、第二夹持板；

所述第一固定梁、第二固定梁结构相同，其一端均设有螺纹孔，其中，所述第一固定梁设有螺纹孔的一端通过螺栓和所述金属基体在其第一通孔处固连，另一端指向金属基体的圆心且和所述第一夹持板固连；所述第二固定梁设有螺纹孔一端通过螺栓和所述金属基体在其第四通孔处固连，另一端指向金属基体的圆心且和所述第二夹持板固连；所述第一夹持板、第二夹持板结构相同且相互平行，其上设有若干相互配合供螺栓穿过的通孔；所述第一夹持板、第二夹持板通过螺栓锁紧并将所述弹性薄板的一端夹持固定在其中；

所述金属基体穿过所述转子、第一连接梁、第二连接梁、鳍面形成的通孔，所述弹性薄板的另一端伸入所述三棱柱腔体内和所述连接架相抵，使得转子作动板圆角的一端和所述金属基体的内壁相抵；

所述浮力组件用于提供浮力，包含连接柱和浮力板，如图6所示，其中，所述连接柱呈圆柱状，其上设有端面为扇形的柱体缺口；所述浮力板为圆形；所述连接柱和所述金属基体同轴，其上端面分别和所述第一固定梁、第二固定梁固连，下端面和所述浮力板同轴固连，且连接柱柱体缺口的两个侧壁的角平分面和所述第一固定梁、第二固定梁夹角的角平分线共面。

如图4所示，所述第一固定件 、第二固定件结构相同，均包含第一固定板、第二固定板；

所述第一固定板、第二固定板均为等腰三角形，第一固定板面积大于第二固定板；

第一固定板一面设有用于用于固定在摆动鳍上的安装槽，另一面和所述第二固定板固连；

所述第二固定板的顶角和第一连接板、第二连接板之间的夹角相等，两条腰分别和所述第一连接板、第二连接板对应固连。

如图7、图8所示,所述第一、第二压电陶瓷片均沿厚度方向极化、极化方向指向圆心，当对第一、第二压电陶瓷片同时施加相同的正弦信号时，环形压电定子振动模态为二阶面内弯振，第一、第二压电陶瓷片位于圆环二阶面内弯振的波峰和波谷处。

如图9所示，本发明还公开了一种该压电驱动往复摆动的深海推进装置的压电定子的作动方法，对第一、第二压电陶瓷片同时施加相同的正弦信号时，环形压电定子振动模态为二阶面内弯振；令第一、第二压电陶瓷片中心连线位置为y方向，则压电定子具体运动的周期如下：

过程1），由状态a1转变为状态b1，压电定子沿y方向收缩为波谷，作动板在定子摩擦力作用下，随着接触点振动轨迹做直线运动，此时摩擦力的方向在周向上和转子运动方向相反，这个过程在周向上对转子的移动起阻碍作用，在径向上令弹性薄板储存更多弹性势能；

过程2），由状态b₁转变为状态c₁，压电定子沿y方向扩张为波峰，转子和压电定子脱离，转子在弹性薄板的弹性恢复力作用下，作动板端点运动轨迹为曲线。

过程3），由状态c₁转变为状态d₁，压电定子沿y方向收缩到与转子接触的临界位置，压电定子和转子再次接触，在此过程中作动板端点的运动轨迹为曲线。

过程4），由状态d₁转变为状态a₁，压电定子沿y方向收缩，振型恢复为初始状态，作动板端点在摩擦力的作用下运动轨迹为直线，此时摩擦力的方向在周向上和转子运动方向相反，这个过程在周向上对转子的移动起阻碍作用，在径向上使弹性薄板储存了弹性势能，如图中直线所示。

本发明还公开了一种该压电驱动往复摆动的深海推进装置的往复摆动方法，对第一、第二压电陶瓷片同时施加相同的正弦信号激发压电定子使其振动，压电定子和转子接触，压电定子的内壁与转子进行碰撞、脱离，产生摩擦；压电定子与转子不断摩擦，使转子发生相对运动，具体运动的周期过程如下：

步骤1），转子在压电定子的摩擦力作用下，沿周向逆时针转动，并带动摆动鳍运动，直到到达上方反向临界位置，这个过程中弹性薄板的储存弹性势能逐渐增大，摆动鳍在此过程中进行逆时针拍水；

步骤2），转子转动到反向的临界位置，弹性薄板的弯曲挠曲线方向由于受力失衡，开始从向上凸出向向下突出过渡，并带动转子进行绕接触点的逆时针转动，直到弹性薄板的挠曲线凸出方向为向下凸出，摆动鳍在此过程中进行逆时针拍水；

步骤3），转子在这个过程中进行顺时针转动，其主要的能量来源为弹性薄板此前储存的弹性势能，转子在弹性薄板弹性恢复力的作用下进行转动，直到弹性势能释放完毕，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水；

步骤4），弹性势能释放完毕，转子依靠压电定子的摩擦力，继续顺时针方向的转动，弹性薄板重新开始储存弹性势能，直到到达下方的反向临界位置，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水；

步骤5），转动组件转动到反向的临界位置，弹性薄板的弯曲挠曲线方向再次由于受力失衡，逐渐从挠曲线向下凸出朝向上凸出过渡，并带动着转子进行绕接触点的顺时针转动，直到转动组件的挠曲线凸出方向完成改变，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水；

步骤6），转子在这个过程中进行逆时针转动，其主要的能量来源为弹性薄板此前储存的弹性势能，转子在弹性薄板弹性恢复力的作用下进行转动，直到弹性势能释放完毕，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水。

步骤1）-步骤6）循环往复，摆动鳍进行往复摆动，并在这个过程中拍水，整个装置在水施加的反作用力下进行游动。

如图10所示，所述弹性薄板带动所述摆动鳍旋运动时存在弹性薄板改变挠曲线凸出状态的临界位置，当所述弹性薄板带动所述摆动鳍逐渐运动到所述临界位置的过程中，所述弹性薄板的弹性回复力逐渐增大，所述弹性薄板改变其挠曲线凸出状态并带动摆动鳍定轴转动，随后摆动鳍运动方向发生改变。

如图11所示，所述弹性薄板存在两种弯曲变形状态，分别为状态1和状态2。如图12所示，为所述装置摆动鳍往复运动过程：当弹性薄板的弯曲变形挠曲线凸出方向为状态2时，所述转子顺时针转动并带动所述摆动鳍顺时针旋转并到达反向临界位置，随后在所述弹性薄板弹性回复力的作用下，所述转子和摆动鳍进行定轴转动，同时所述弹性薄板的弯曲变形挠曲线凸出方向变为状态1，当弹性薄板弯曲变形挠曲线凸出方向为状态1时，所述转子逆时针转动并带动所述摆动鳍逆时针旋转到反向位置并再次改变运动方向，以此循环往，复摆动鳍的摆动方式为往复摆动。

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 (4)

1.一种压电驱动往复摆动的深海推进装置，其特征在于，包括压电定子、转子、夹持组件、弹性薄板、摆动鳍和浮力组件；

所述压电定子包括金属基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，其中，所述金属基体呈圆环状，其外壁上周向均匀设有第一至第四通孔；金属基体在其第一通孔、第二通孔中点处的外壁上设有用于粘贴所述第一压电陶瓷片的第一平面，在其第三通孔、第四通孔中点处的外壁上设有用于粘贴所述第二压电陶瓷片的第二平面；所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片分别对应粘贴在所述第一平面、第二平面上，均沿厚度方向极化，且极化方向均指向金属基体的圆心；

所述转子包含第一连接板、第二连接板和作动板；所述第一连接板、第二连接板均一端和所述作动板的一端固连，且第一连接板、第二连接板关于作动板所在平面对称，使得第一连接板、第二连接板形成V字形的连接架，且连接架和作动板形成Y字形的转子；所述作动板远离连接架的一端做圆角处理；

所述摆动鳍包含鳍面、第一连接梁和第二连接梁；所述鳍面呈月牙状；所述第一连接梁、第二连接梁平行设置，均一端和所述鳍面的外弧壁固连且和所述鳍面共面；所述摆动鳍关于第一连接梁、第二连接梁之间平行于第一连接梁的对称面对称；

所述第一连接梁面向第二连接梁的一侧设有用于和所述转子固连的第一固定件，第二连接梁面向第一连接梁的一侧设有用于和所述转子固连的第二固定件；所述转子设置在所述第一连接梁、第二连接梁之间，分别和所述第一固定件 、第二固定件固连，使得作动板和所述鳍面共面，且连接架开口和鳍面开口相背；所述第一固定件 、第二固定件、连接架之间形成三棱柱腔体；

所述夹持组件包含第一固定梁、第二固定梁、第一夹持板、第二夹持板；

所述第一固定梁、第二固定梁结构相同，其一端均设有螺纹孔，其中，所述第一固定梁设有螺纹孔的一端通过螺栓和所述金属基体在其第一通孔处固连，另一端指向金属基体的圆心且和所述第一夹持板固连；所述第二固定梁设有螺纹孔一端通过螺栓和所述金属基体在其第四通孔处固连，另一端指向金属基体的圆心且和所述第二夹持板固连；所述第一夹持板、第二夹持板结构相同且相互平行，其上设有若干相互配合供螺栓穿过的通孔；所述第一夹持板、第二夹持板通过螺栓锁紧并将所述弹性薄板的一端夹持固定在其中；

所述金属基体穿过所述转子、第一连接梁、第二连接梁、鳍面形成的通孔，所述弹性薄板的另一端伸入所述三棱柱腔体内和所述连接架相抵，使得转子作动板圆角的一端和所述金属基体的内壁相抵；

所述浮力组件用于提供浮力，包含连接柱和浮力板，其中，所述连接柱呈圆柱状，其上设有端面为扇形的柱体缺口；所述浮力板为圆形；所述连接柱和所述金属基体同轴，其上端面分别和所述第一固定梁、第二固定梁固连，下端面和所述浮力板同轴固连，且连接柱柱体缺口的两个侧壁的角平分面和所述第一固定梁、第二固定梁夹角的角平分线共面。

2. 根据权利要求1所述的压电驱动往复摆动的深海推进装置，其特征在于，所述第一固定件 、第二固定件结构相同，均包含第一固定板、第二固定板；

所述第一固定板、第二固定板均为等腰三角形，第一固定板面积大于第二固定板；

第一固定板一面设有用于用于固定在摆动鳍上的安装槽，另一面和所述第二固定板固连；

所述第二固定板的顶角和第一连接板、第二连接板之间的夹角相等，两条腰分别和所述第一连接板、第二连接板对应固连。

3.基于权利要求1所述的压电驱动往复摆动的深海推进装置的压电定子的作动方法，其特征在于，对第一、第二压电陶瓷片同时施加相同的正弦信号时，环形压电定子振动模态为二阶面内弯振；令第一、第二压电陶瓷片中心连线位置为y方向，则压电定子具体运动的周期如下：

过程1），压电定子沿y方向收缩为波谷，作动板在定子摩擦力作用下，随着接触点振动轨迹做直线运动，此时摩擦力的方向在周向上和转子运动方向相反，这个过程在周向上对转子的移动起阻碍作用，在径向上令弹性薄板储存更多弹性势能；

过程2），压电定子沿y方向扩张为波峰，转子和压电定子脱离，转子在弹性薄板的弹性恢复力作用下，作动板端点运动轨迹为曲线；

过程3），压电定子沿y方向收缩到与转子接触的临界位置，压电定子和转子再次接触，在此过程中作动板端点的运动轨迹为曲线；

过程4），压电定子沿y方向收缩，振型恢复为初始状态，作动板端点在摩擦力的作用下运动轨迹为直线，此时摩擦力的方向在周向上和转子运动方向相反，这个过程在周向上对转子的移动起阻碍作用，在径向上使弹性薄板储存了弹性势能。

4.基于权利要求1所述的压电驱动往复摆动的深海推进装置的往复摆动方法，其特征在于，对第一、第二压电陶瓷片同时施加相同的正弦信号激发压电定子使其振动，压电定子和转子接触，压电定子的内壁与转子进行碰撞、脱离，产生摩擦；压电定子与转子不断摩擦，使转子发生相对运动，具体运动的周期过程如下：

步骤1），转子在压电定子的摩擦力作用下，沿周向逆时针转动，并带动摆动鳍运动，直到到达上方反向临界位置，这个过程中弹性薄板的储存弹性势能逐渐增大，摆动鳍在此过程中进行逆时针拍水；

步骤2），转子转动到反向的临界位置，弹性薄板的弯曲挠曲线方向由于受力失衡，开始从向上凸出向向下突出过渡，并带动转子进行绕接触点的逆时针转动，直到弹性薄板的挠曲线凸出方向为向下凸出，摆动鳍在此过程中进行逆时针拍水；

步骤3），转子在这个过程中进行顺时针转动，其主要的能量来源为弹性薄板此前储存的弹性势能，转子在弹性薄板弹性恢复力的作用下进行转动，直到弹性势能释放完毕，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水；

步骤4），弹性势能释放完毕，转子依靠压电定子的摩擦力，继续顺时针方向的转动，弹性薄板重新开始储存弹性势能，直到到达下方的反向临界位置，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水；

步骤5），转动组件转动到反向的临界位置，弹性薄板的弯曲挠曲线方向再次由于受力失衡，逐渐从挠曲线向下凸出朝向上凸出过渡，并带动着转子进行绕接触点的顺时针转动，直到转动组件的挠曲线凸出方向完成改变，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水；

步骤6），转子在这个过程中进行逆时针转动，其主要的能量来源为弹性薄板此前储存的弹性势能，转子在弹性薄板弹性恢复力的作用下进行转动，直到弹性势能释放完毕，摆动鳍在此过程中进行顺时针拍水。

Images