[发明专利]一种微型水下推进器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种微型水下推进器，具体为采用微加工技术制作的一种利用高压电极瞬间放电、加热，而使液体迅速汽化，体积迅速膨胀，体积膨胀的汽、液混合体从喷射口喷出，喷射反作用力作为推动力的水下推进器。微型水下推进器是微型水下机器人、机器鱼等智能设备的重要组成部分，属于微型水下推进技术领域。 

背景技术

基于现代微加工技术的微型水下推进器具有功耗低、成本低、体积小、结构简单、无机械部件、无摩擦损耗等优点，在微型水下机器人、微型机器鱼、水下探测与传感检测等方面具有重要的应用。而目前微型水下推进器中大都采用螺旋桨和新型复合材料的变形驱动，但是在微小型驱动中，由于摩擦阻力占整体能耗的比重较高，因此螺旋桨或其它功能材料的变形驱动效率较低。在此背景下，本发明提出一种周期性热膨胀喷射式微型水下推进器，该微型水下推进器利用高压电极间的瞬间放电加热，使液体汽化，汽体的爆破式喷射作为驱动力。 

发明内容

本发明的目的在于克服微型水下推进器机械部件如螺旋桨、记忆合金、变形复合材料等效率低、故障率高等缺点，设计一种采用高压电极间的瞬间放电加热，使液体汽化，并产生微型爆破式喷射力的微型水下推进器。 

本发明微型水下推进器的结构示意图如图1-图4所示，其特征在于：它包括有前进端盖1、电源引出导线2、电源引出弹簧一3、纽扣电池组4、电源引出弹簧二5、推进器外壳6、控制电路7、密封隔膜8、放电电极一9、放电电极二10、推进端端盖11和喷射孔12组成。 

所述的前进端盖1与推进器外壳6安装在一起，电源引出导线2一端与电源引出弹簧一3相连接，电源引出导线2的另一端与控制电路7相连，电 源引出导线2的中间部分嵌入在前进端盖1和推进器外壳6内；所述的纽扣电池组4的一端与电源引出弹簧一3相导通，纽扣电池组4的另一端与电源引出弹簧二5连接，所述的控制电路7主要由升压电路15和脉冲控制电路18组成，控制电路7安装在推进器外壳6内，所述的密封隔膜8安装在推进器外壳6内，密封隔膜8一侧与控制电路7相连，放电电极一9和放电电极二10都安装在密封隔膜8上，并穿过密封隔膜8分别与控制电路7相连通，推进端端盖11连接接在推进器外壳6上，所述的推进端端盖11上采用微加工技术加工出喷射孔12。 

所述的控制电路7中升压电路正极13与电源引出导线2相连，升压电路负极14与电源引出弹簧二5相连，升压电路15将电压升高后分别通过升压后正极16和升压后负极17与脉冲控制电路18相连，脉冲控制电路18通过脉冲正极19和脉冲负极20分别与放电电极一9和放电电极二10相连。 

前进端盖1和推进端端盖11通过螺纹或胶粘接在推进器外壳(6)上。 

所述的前进端盖1、推进端端盖11和喷射孔12采用不锈钢或尼龙材料。 

所述的电源引出弹簧一3、和电源引出弹簧二5选用铜合金进行高温精密绕制。 

所述的推进器外壳6和密封隔膜8采用不锈钢或特氟隆材料。 

所述的放电电极一9、放电电极二10为采用钨丝材料。 

所述的控制电路7采用多层电路板技术将升压电路15、脉冲控制电路18集中制作在一起，并采用环氧树脂灌装成圆柱状。 

本发明的微型水下推进器的工作原理和过程如下： 

步骤1．控制电路7将纽扣电池组4的电压进行3-10的倍提升，转换成脉冲电压，并将正负极电压分别传导给放电电极一9、放电电极二10，使放电电极一9、放电电极二10间瞬间放电产生电火花，对两电极其间的液体进行加热，致使电极间液体瞬间汽化，体积膨胀，汽、液混合体从喷射孔12爆炸式喷出，同时对推进器产生反作用力，从而推动整个微型水下推进器前进。 

步骤2．汽、液混合体喷射后，周围液体对密封隔膜8和推进端端盖11 间的腔体进行冷却，腔体内汽、液混合体体积缩小，推进器外的液体由喷射孔12慢速回流进由密封隔膜8和推进端端盖11组成的腔体。 

由以上步骤1和步骤2交替进行，从而实现微型水下推进器的前进。 

本发明的微型水下推进器的制作方法如下： 

1．各元器件的制备： 

a.微型水下推进器的前进端盖1、推进端端盖11和喷射孔12采用激光雕刻进行加工，或精密车削和精密铣的方法进行加工。 

b.电源引出导线2、和纽扣电池组4在电子市场购置。 

c.电源引出弹簧一3、和电源引出弹簧二5进行高温精密绕制。 

d.推进器外壳6和密封隔膜8采用精密车削加工。 

e.放电电极一9、放电电极二10为采用电解法制备的放电尖端。