[发明专利]一种基于压电泵驱动的仿乌贼喷射推进器

权利要求书

1.一种基于压电泵驱动的仿乌贼喷射推进器，其特征在于，所述的仿乌贼喷射推进器包括仿生外套膜（1）、刚性基体（2）、压电泵装置（3）、供电系统（4）；

所述的刚性基体（2）为三段式的结构，为仿乌贼喷射推进器的骨架，包括刚性基体头部（2.1）、刚性基体中部以及刚性基体尾部；

所述的刚性基体头部（2.1）为子弹头状，子弹头状为仿照乌贼头端形状，且刚性基体头部（2.1）内部中空；所述的刚性基体头部（2.1）包括壳体（2.1.1）和端板（2.1.2），壳体（2.1.1）上设置有一副硅胶柔性鳍（2.4）；

所述的刚性基体中部包括中空支撑管（2.2），中空支撑管（2.2）连接刚性基体头部（2.1）以及刚性基体尾部，刚性基体头部（2.1）及中空支撑管（2.2）均为中空以提供浮力；

所述的刚性基体尾部包括喷管（2.3），在喷管（2.3）的周向延伸出若干硅胶柔性腕（2.5），刚性基体尾部仿照乌贼尾端形状；所述的喷管（2.3）包括锥形喷口（2.3.2）及隔板（2.3.1），所述的隔板（2.3.1）上开有若干出水孔，锥形喷口内安装单向阀；当达到预设开启压力后，单向阀便立刻打开，然后水流喷射出，喷射过程结束后单向阀便立刻关闭；

所述的仿生外套膜（1）套在刚性基体中部，通过仿生外套膜（1）周期性的膨胀收缩实现仿乌贼喷射推进器的喷射游动；所述的仿生外套膜（1）为圆柱形结构，仿生外套膜（1）包括柔性蒙皮（1.1），柔性蒙皮两端固定于刚性基体头部（2.1）与刚性基体尾部；所述的柔性蒙皮（1.1）内部铺设弹性纤维（1.3）来增强柔性蒙皮刚度；沿柔性蒙皮（1.1）的轴向和周向布置若干连接孔用于安装压电泵支座（1.2），刚性的压电泵支座外嵌套柔性固定环（1.2.1）布置在柔性蒙皮上的连接孔处，压电泵支座（1.2）用于固定压电泵装置（3），还用于限制连接孔边的柔性蒙皮（1.1）变形，压电泵支座及柔性固定环为圆环状，其侧边预设供压电泵装置（3）上的胶管穿过的孔道；

所述的压电泵装置（3）是仿乌贼喷射推进器的吸水装置，所述的压电泵装置（3）包括压电泵（3.1），压电泵（3.1）通过压电泵支座（1.2）固定，压电泵支座通过柔性固定环（1.2.1）固定在柔性蒙皮（1.1）上；所述的压电泵（3.1）通过固定螺钉（3.3）安装在压电泵支座（1.2）上，所述的压电泵（3.1）上开有进水管（3.1.1）以及出水管（3.1.2），所述的进水管（3.1.1）通过胶管（3.2）连接到外套膜腔体外，胶管（3.2）穿过柔性固定环及压电泵支座上预设的孔道通往仿生外套膜（1）腔体外，进水管（3.1.1）连接胶管（3.2）从仿生外套膜（1）外吸水，所述的出水管（3.1.2）置于仿生外套膜（1）内部；所述的压电泵（3.1）为压电水泵，通过圆形压电振子的往复振动实现吸水与喷水；当压电振子向上振动时，压电泵腔体积扩大，进水阀打开，出水阀关闭，水流通过胶管及进水管从仿生外套膜腔体外流入压电泵腔；随后当压电振子向下振动时，压电泵腔体积缩小，出水阀打开，进水阀关闭，水流通过出水管流出泵腔并流入仿生外套膜腔体内。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电泵驱动的仿乌贼喷射推进器，其特征在于，所述的供电系统（4）包括压电泵供电线（4.1）、电源中继器、电源线（4.2）以及岸上电源，电源中继器一端连接电源线，另一端连接压电泵供电线，电源线从刚性基体头部的开孔接出并接入岸上电源；具体的，所述的电源中继器安装在刚性基体头部（2.1）内部；压电泵供电线（4.1）通过刚性基体（2）的端板（2.1.2）上的开孔接入电源中继器，电源中继器接出电源线（4.2），电源线从刚性基体头部（2.1）开孔伸出，并接入岸上电源；压电泵供电线（4.1）从压电泵接出并紧贴于柔性蒙皮（1.1）内铺设。

3.根据权利要求1所述的一种基于压电泵驱动的仿乌贼喷射推进器，其特征在于，所述的刚性基体头部（2.1）用于布置电源中继器及电源线，电源线（4.2）从刚性基体头部（2.1）伸出并与岸上的电源相连；刚性基体中部用于连接头部段以及尾部段，所述的喷管（2.3）是锥形喷管；刚性基体头部（2.1）及刚性基体中部均为中空以提供浮力。

4.根据权利要求1~3任一所述的一种基于压电泵驱动的仿乌贼喷射推进器，其特征在于，所述的仿乌贼喷射推进器的工作过程为：

工作时，岸上电源对压电泵提供额定电压、额定频率的正弦或方波交流电信号，压电泵的压电振子按激励信号的频率振动，向仿生外套膜内吸水，并使仿生外套膜内充水到一定体积，外套膜腔内压力达到单向阀的预设开启压力后便立刻打开，柔性蒙皮也在自身及弹性纤维的回复力作用下收缩，水流通过隔板上的出水孔流入锥形喷口并通过喷口喷出，仿生外套膜体积收缩，喷射过程结束后，单向阀便立刻关闭，在此过程中压电泵持续吸水，外套膜腔体再次充水膨胀，实现周期性的喷射推进；通过改变单向阀的预设开启压力的方式来改变腔内最高压强以及腔内吸水体积，进而调整喷射的脉冲周期及喷射速度。