CN110949644B - 一种sma丝轴向驱动的水下推进装置 - Google Patents

一种sma丝轴向驱动的水下推进装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110949644B
CN110949644B CN201911347671.4A CN201911347671A CN110949644B CN 110949644 B CN110949644 B CN 110949644B CN 201911347671 A CN201911347671 A CN 201911347671A CN 110949644 B CN110949644 B CN 110949644B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cavity
sma
sma wire
wires
way valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911347671.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110949644A (zh
Inventor
杨飞
岳洪浩
阮琪
邓宗全
陆一凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201911347671.4A priority Critical patent/CN110949644B/zh
Publication of CN110949644A publication Critical patent/CN110949644A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110949644B publication Critical patent/CN110949644B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32—Other parts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Check Valves (AREA)

Abstract

一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，属于机器人技术领域。本发明解决了现有的螺旋桨水下推进***产生噪声，造成水下隐身性能差的问题。所述腔体为弹性橡胶材质且呈单波形腰鼓状结构，两个端盖分别盖设在腔体的两端，每个端盖的中心位置均开设有通孔，所述出口单向阀和所述入口单向阀一一对应穿装在两个通孔内，SMA丝驱动组件同轴套设在腔体上且与腔体紧密接触，且SMA丝驱动组件的两端分别与两个端盖固接，SMA丝驱动组件通电时沿腔体轴向收缩，断电时恢复。过控制SMA丝的快速通断电，可实现整个推进装置的无声连续推进动作。腔体一方面对SMA丝的伸长起引导作用，另一方面腔体内形成负压，通过入口单向阀对腔体内流体进行补充。

Description

一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置
技术领域
本发明涉及一种水下推进装置，具体涉及一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，属于机器人技术领域。
背景技术
传统的水下推进装置一般采用螺旋桨推进，在行进过程中会产生一定的噪声。对于军事用途的水下探测器等装置，这一缺点对声隐身、水声通讯及导航等有重要的影响。造成水下隐射性能差，不利于水下侦查装置的隐蔽及存活。
发明内容
本发明是为了解决现有的螺旋桨水下推进***产生噪声，造成水下隐身性能差的问题，进而提供了一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，它包括腔体、出口单向阀、入口单向阀、SMA丝驱动组件及两个端盖，
所述腔体为弹性橡胶材质且呈单波形腰鼓状结构，两个端盖分别盖设在腔体的两端，每个端盖的中心位置均开设有通孔，所述出口单向阀和所述入口单向阀一一对应穿装在两个通孔内，SMA丝驱动组件同轴套设在腔体上且分别与两个端盖紧密接触，且SMA丝驱动组件的两端分别与两个端盖固接，SMA丝驱动组件通电时沿腔体轴向收缩，断电时恢复。
进一步地，所述SMA丝驱动组件包括两根导线、若干SMA丝及若干接线端子，其中若干SMA丝沿腔体周向布置在腔体的外侧且均与腔体的中心轴线平行设置，每根SMA丝的两端分别穿装在两个端盖上，两根导线分别设置在若干SMA丝的两端，其中一根导线与若干SMA丝的一端对应通过若干接线端子固接，另一根导线与若干SMA丝的另一端对应通过若干接线端子固接，接线端子的数量是SMA丝的数量的二倍，每个端盖上均开设有环形凹槽，两根导线一一对应布置在两个环形凹槽内，每根SMA丝外部均包覆有绝缘管，每个端盖的外部均包覆有硅胶绝缘套。
进一步地，每个端盖上各开设有若干阶梯孔，若干SMA丝分别通过接线端子对应卡设在若干阶梯孔内。
进一步地，若干SMA丝均布在腔体外侧。
进一步地，端盖通过粘接剂粘接在腔体两端。
进一步地，出口单向阀的出口以及入口单向阀的入口均位于腔体外侧。
进一步地，出口单向阀为隔膜式单向阀，开启压力＜0.5kPa，背压＞300kPa。
进一步地，入口单向阀为隔膜式单向阀，开启压力＜0.5kPa，背压＞300kPa。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请通过控制SMA丝的快速通断电，可实现整个推进装置的无声连续推进动作。腔体一方面对SMA丝的伸长起引导作用，另一方面腔体内形成负压，通过入口单向阀对腔体内流体进行补充。
本申请以电为驱动源，流体的射流为驱动方式，实现水下推进装置的无声推进，提高水下侦查装置的隐蔽性和存活能力。
附图说明
图1为本申请拆除硅胶绝缘套的整体结构示意图；
图2为本申请的半剖视示意图；
图3为出口单向阀的立体结构示意图；
图4为端盖的立体结构示意图；
图5为硅胶绝缘套的立体结构示意图；
图6为SMA丝驱动组件的立体结构示意图
图7为腔体的立体结构示意图；
图8为入口单向阀的立体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～8说明本实施方式，一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，它包括腔体1、出口单向阀2、入口单向阀3、SMA丝驱动组件4及两个端盖5，
所述腔体1为弹性橡胶材质且呈单波形腰鼓状结构，两个端盖5分别盖设在腔体1的两端，每个端盖5的中心位置均开设有通孔，所述出口单向阀2和所述入口单向阀3一一对应穿装在两个通孔内，SMA丝驱动组件4同轴套设在腔体1上且分别与两个端盖5紧密接触，且SMA丝驱动组件4的两端分别与两个端盖5固接，SMA丝驱动组件4通电时沿腔体1轴向收缩，断电时恢复。所述腔体1作为整个推进装置的安装基础，具有一定的壁厚和承载能力。所述SMA丝驱动组件4套设在腔体1表面，SMA丝4-2之间保持均匀间距。端盖5为圆盘状结构。
所述SMA丝驱动组件4具有双程形状记忆功能，SMA丝驱动组件4中的SMA丝4-2通电时能产生收缩，对腔体1产生轴向的收缩力，带动两个端盖5沿腔体1轴向相对收缩。断电时SMA丝驱动组件4中的SMA丝4-2能在腔体1的弹性回复力作用下回复到自然伸长状态。
本申请的工作环境为水下，同时腔体1内填充满水。推进装置工作时，给所有SMA丝4-2供电，SMA丝4-2通电时产生轴向收缩，并提供一定的轴向驱动力，带动腔体1产生轴向收缩，使得腔体1内液体压强增大，通过出口单向阀2往外形成射流，产生一定的推进力前进。当SMA丝4-2断电时，橡胶腔体1储存的弹性应变能为SMA丝4-2提供回复力，使得SMA丝4-2回复到自由伸长状态，同时腔体1内容积增大，形成负压，通过入口单向阀3从外部环境吸水将整个腔体1充满，形成一个驱动循环。一方面腔体1对SMA丝4-2的伸长起引导作用，另一方面腔体1内形成负压，通过入口单向阀3对腔体1内流体进行补充。由于SMA丝4-2作动时间非常短，控制SMA丝4-2的快速通断电，可实现整个推进装置的无声连续推进动作。
所述SMA丝驱动组件4包括两根导线4-1、若干SMA丝4-2及若干接线端子4-3，其中若干SMA丝4-2沿腔体1周向布置在腔体1的外侧且均与腔体1的中心轴线平行设置，每根SMA丝4-2的两端分别穿装在两个端盖5上，两根导线4-1分别设置在若干SMA丝4-2的两端，其中一根导线4-1与若干SMA丝4-2的一端对应通过若干接线端子4-3固接，另一根导线4-1与若干SMA丝4-2的另一端对应通过若干接线端子4-3固接，接线端子4-3的数量是SMA丝4-2的数量的二倍，每个端盖5上均开设有环形凹槽，两根导线4-1一一对应布置在两个环形凹槽内，每根SMA丝4-2外部均包覆有绝缘管4-4，每个端盖5的外部均包覆有硅胶绝缘套4-5。如此设计，绝缘套套设在SMA丝4-2上后，其上SMA线两端的接线端子4-3通过工装将其两端夹紧。所有的SMA丝4-2两端分别通过两根导线4-1串联起来。导线4-1及SMA丝4-2的端部均设置在硅胶绝缘套4-5内部。两个硅胶绝缘套4-5分别对SMA丝驱动组件4的正、负极进行绝缘包覆。两个端盖5分别作为出口单向阀2、入口单向阀3以及接线端子4-3的安装接口。当对导线4-1通电时，所有SMA丝4-2同时收缩，使得腔体1轴向收缩，腔体1内流体压力增大，通过出口单向阀2往外喷射射流，产生推进力。当SMA丝驱动组件4断电时，腔体1释放弹性应变能产生轴向伸长，并带动所有SMA丝4-2恢复变形前长度，腔体1内压减小形成负压，通过入口单向阀3往腔体1内补充流体，完成一个驱动循环。所述绝缘管4-4为热缩管，包覆在SMA丝4-2上后，在热风机的作用下将SMA丝4-2包覆紧，起绝缘作用。接线端子4-3作为SMA丝4-2的安装接口，在SMA丝4-2穿过接线端子4-3两端端孔后，用工装将SMA丝4-2夹紧在接线端子4-3上。所述导线4-1有两根，分别串联起SMA丝4-2的正、负极两端，其固定在端盖5的环形凹槽内作为整个装置的电接口。
所述硅胶绝缘套4-5为圆盘状结构，材料为弹性硅橡胶。在SMA丝驱动组件4全部连接完成后，将两侧端盖5依次放入盛有液态硅橡胶的模具当中进行绝缘包覆，硅橡胶应能将SMA丝驱动组件4浸没。硅橡胶凝固后所形成的绝缘包覆层即硅胶绝缘套4-5。
每个端盖5上各开设有若干阶梯孔，若干SMA丝4-2分别通过接线端子4-3对应卡设在若干阶梯孔内。
若干SMA丝4-2均布在腔体1外侧。
端盖5通过粘接剂粘接在腔体1两端。
出口单向阀2的出口以及入口单向阀3的入口均位于腔体1外侧。
出口单向阀2为隔膜式单向阀，开启压力＜0.5kPa，背压＞300kPa。如此设计，在腔体1轴向收缩时，腔体1内流体压力大于环境流体压力，出口单向阀2开启，入口单向阀3关闭，腔体1内流体沿着出口单向阀2往外喷射；在腔体1径向膨胀时，腔体1内流体压力小于环境流体压力，出口单向阀2关闭，入口单向阀3开启，外部流体沿着入口单向阀3流入腔体1内，完成一个驱动循环。
入口单向阀3为隔膜式单向阀，开启压力＜0.5kPa，背压＞300kPa。

Claims (8)

1.一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，其特征在于：它包括腔体（1）、出口单向阀（2）、入口单向阀（3）、SMA丝驱动组件（4）及两个端盖（5），
所述腔体（1）为弹性橡胶材质且呈单波形腰鼓状结构，两个端盖（5）分别盖设在腔体（1）的两端，每个端盖（5）的中心位置均开设有通孔，所述出口单向阀（2）和所述入口单向阀（3）一一对应穿装在两个通孔内，SMA丝驱动组件（4）同轴套设在腔体（1）上且分别与两个端盖（5）紧密接触，且SMA丝驱动组件（4）的两端分别与两个端盖（5）固接，SMA丝驱动组件（4）通电时沿腔体（1）轴向收缩，断电时恢复，所述SMA丝驱动组件（4）包括若干SMA丝（4-2），其中若干SMA丝（4-2）沿腔体（1）周向布置在腔体（1）的外侧且均与腔体（1）的中心轴线平行设置，每根SMA丝（4-2）的两端分别穿装在两个端盖（5）上。
2.根据权利要求1所述的一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，其特征在于：所述SMA丝驱动组件（4）还包括两根导线（4-1）及若干接线端子（4-3），两根导线（4-1）分别设置在若干SMA丝（4-2）的两端，其中一根导线（4-1）与若干SMA丝（4-2）的一端对应通过若干接线端子（4-3）固接，另一根导线（4-1）与若干SMA丝（4-2）的另一端对应通过若干接线端子（4-3）固接，接线端子（4-3）的数量是SMA丝（4-2）的数量的二倍，每个端盖（5）上均开设有环形凹槽，两根导线（4-1）一一对应布置在两个环形凹槽内，每根SMA丝（4-2）外部均包覆有绝缘管（4-4），每个端盖（5）的外部均包覆有硅胶绝缘套（4-5）。
3.根据权利要求2所述的一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，其特征在于：每个端盖（5）上各开设有若干阶梯孔，若干SMA丝（4-2）分别通过接线端子（4-3）对应卡设在若干阶梯孔内。
4.根据权利要求2或3所述的一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，其特征在于：若干SMA丝（4-2）均布在腔体（1）外侧。
5.根据权利要求4所述的一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，其特征在于：端盖（5）通过粘接剂粘接在腔体（1）两端。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，其特征在于：出口单向阀（2）的出口以及入口单向阀（3）的入口均位于腔体（1）外侧。
7.根据权利要求6所述的一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，其特征在于：出口单向阀（2）为隔膜式单向阀，开启压力＜0.5kPa，背压＞300kPa。
8.根据权利要求7所述的一种SMA丝轴向驱动的水下推进装置，其特征在于：入口单向阀（3）为隔膜式单向阀，开启压力＜0.5kPa，背压＞300kPa。
CN201911347671.4A 2019-12-24 2019-12-24 一种sma丝轴向驱动的水下推进装置 Active CN110949644B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911347671.4A CN110949644B (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种sma丝轴向驱动的水下推进装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911347671.4A CN110949644B (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种sma丝轴向驱动的水下推进装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110949644A CN110949644A (zh) 2020-04-03
CN110949644B true CN110949644B (zh) 2021-05-04

Family

ID=69983819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911347671.4A Active CN110949644B (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种sma丝轴向驱动的水下推进装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110949644B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112283389B (zh) * 2020-09-30 2022-11-01 哈尔滨工业大学 一种基于双程sma弹簧的仿生软体阀
CN113581429B (zh) * 2021-07-20 2022-08-30 哈尔滨工业大学 一种基于负压的波纹折纸式仿生喷射推进器
CN114435572A (zh) * 2022-01-27 2022-05-06 哈尔滨工业大学 一种基于双程sma弹簧驱动的水下喷射推进器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7587899B2 (en) * 2004-08-27 2009-09-15 University Of Houston Shape memory alloy actuated adaptive exhaust nozzle for jet engine
CN101391650B (zh) * 2008-06-18 2010-09-15 哈尔滨工业大学 形状记忆合金丝驱动的仿生机器水母
CN101638144B (zh) * 2009-07-16 2011-04-13 哈尔滨工业大学 一种准柔性仿乌贼脉冲喷射推进器
CN101870354B (zh) * 2010-06-23 2012-05-16 江苏科技大学 仿乌贼脉冲式喷水推进装置
CN105587605A (zh) * 2015-05-08 2016-05-18 长春工业大学 夹心式弯振复合激振被动型喷水推进装置及其驱动方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110949644A (zh) 2020-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110949644B (zh) 一种sma丝轴向驱动的水下推进装置
CN110949645B (zh) 一种sma丝径向驱动的水下推进装置
US20220088773A1 (en) Soft electrohydrodynamic actuator
CN105538302A (zh) 一种基于液态金属的半柔性机器人及应用
CN202423674U (zh) 一种电缆连接器防水结构
CN108860613A (zh) 一种无人机用喷药装置
CN108598789A (zh) 一种能在水下环境完成插拔动作的湿插拔接头装置
CN113250925B (zh) 一种全柔性电液泵
CN113427494A (zh) 一种基于介电弹性体仿生水蛇形机器人
CN104085520A (zh) 轴向并列环形形状记忆合金驱动的机器水母
CN207743391U (zh) 一种用于大功率电缆接线的热缩焊锡环接线
CN108622347B (zh) 一种仿生柔性臂驱动式潜水器
CN113386929B (zh) 一种水下软体蛇形机器人
CN211121598U (zh) 水听器
CN108704685B (zh) 一种多分散异步液滴发生***
CN208921270U (zh) 一种快速布放水听器装置
CN208315225U (zh) 一种闭孔发泡硅胶海绵包覆usb数据充电线
CN105587623B (zh) 一种夹心式模态转换主动型喷水推进装置及其驱动方法
CN209385278U (zh) 水下发电装置
CN217062659U (zh) 一种耐高温微特电机连接线
CN212626446U (zh) 电磨机用夹心碳刷
CN204404116U (zh) 一种led灯具防水连接结构
CN209433914U (zh) 一种抗压型电缆
CN116588292B (zh) 一种水下作业机器人
CN111371342A (zh) 一种球形海浪发电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant