1.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。

　　2.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。

　　3.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。

　　4.专利文献cn 109533249a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。

　　5.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。

　　6.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,

　　[0007]-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,

　　[0008]-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,

　　[0010]-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,

　　[0011]-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。

　　[0016]-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,

　　[0017]-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。

　　[0019]-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,

　　[0020]-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,

　　[0021]-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,

　　[0022]-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。

　　[0024]-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,

　　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。

　　[0033]-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,

　　[0035]-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。

　　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

　　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。

　　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,

　　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熊猫体育赛事合作、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、

　　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分熊猫体育智能股份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。

　　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。