一種壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種噴水推進(jìn)栗，具體涉及一種壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)栗。
【背景技術(shù)】
[0002]噴水推進(jìn)是一種特殊的推進(jìn)方式，它利用推進(jìn)栗噴出水流的反作用力來(lái)推動(dòng)物體前進(jìn)，具有高速、節(jié)能、靈活、穩(wěn)定的顯著特點(diǎn)，因此在高性能推進(jìn)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用；推進(jìn)栗是噴流推進(jìn)器的核心部件，目前普遍采用葉片式軸流栗、導(dǎo)葉式混流栗或離心栗;上述三種栗雖然推進(jìn)能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，不利于水下推進(jìn)器微型化的發(fā)展；因此，以壓電振子為驅(qū)動(dòng)元件的壓電反推栗被廣泛應(yīng)用于微型水下航行器中；與傳統(tǒng)栗相比，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，耗能低，無(wú)噪聲，無(wú)電磁干擾，流量與壓力便于精確控制等優(yōu)點(diǎn)；但現(xiàn)有的壓電栗的噴流力量小，導(dǎo)致所產(chǎn)生的推力較小，且噴流流量不足，無(wú)法滿足需高速潛行的微型水下航行器的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)栗，采用杠桿機(jī)構(gòu)，提高推進(jìn)栗的輸出流量;有效提高推進(jìn)栗的推力;通過(guò)調(diào)節(jié)壓電疊堆的輸出位移就可以調(diào)節(jié)推進(jìn)栗的輸出流量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字化調(diào)節(jié)。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]本實(shí)用新型的壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)栗，包括栗體、腔體、第一螺栓、第二螺栓、壓電疊堆、第一推桿、第二推桿、預(yù)緊彈簧、膜片和密封環(huán);所述第一推桿通過(guò)第一螺栓固定于腔體內(nèi)；所述第一推桿與第二推桿通過(guò)螺紋連接;所述壓電疊堆通過(guò)第二螺栓固定于腔體內(nèi)；所述預(yù)緊彈簧穿過(guò)第二推桿后，一端與腔體壓緊，另一端與第一推桿貼合，以確保第一推桿頂著壓電疊堆的前端面；當(dāng)壓電疊堆輸出位移，可推動(dòng)第一推桿繞柔性鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)第二推桿運(yùn)動(dòng);所述栗體固定于腔體底部;所述膜片安裝于栗體與腔體之間，所述密封環(huán)設(shè)置于膜片與栗體之間;所述栗體內(nèi)設(shè)置有流體腔、入口單向閥和出口單向閥，將密封環(huán)設(shè)置于膜片與栗體之間，對(duì)流體腔內(nèi)的液體器密封作用。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一推桿一側(cè)設(shè)有固定孔和柔性鉸鏈;所述第一螺栓穿過(guò)固定孔與腔體固定。
[0008](三)有益效果
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)栗，采用杠桿機(jī)構(gòu)，對(duì)壓電疊堆的輸出位移放大，從而提高推進(jìn)栗的輸出流量;第二推桿先經(jīng)過(guò)加速后再撞擊膜片一起擠壓流體腔，流體腔內(nèi)的液體在第二推桿的沖擊下將高速噴出，可有效提高推進(jìn)栗的推力；通過(guò)調(diào)節(jié)壓電疊堆的輸出位移就可以調(diào)節(jié)推進(jìn)栗的輸出流量，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字化調(diào)節(jié)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011 ]圖2是本實(shí)用新型的工作流程示意圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型的第一推桿結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]附圖中的部件標(biāo)注為:1_栗體，2-腔體，3-第一螺栓，4-第二螺栓，5-壓電疊堆，6-第一推桿，7-第二推桿，8-預(yù)緊彈簧，9-膜片，10-密封環(huán)，61-固定孔，62-柔性鉸鏈，101-流體腔，102-入口單向閥，103-出口單向閥。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示的壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)栗，包括栗體1、腔體2、第一螺栓3、第二螺栓4、壓電疊堆5、第一推桿6、第二推桿7、預(yù)緊彈簧8、膜片9和密封環(huán)10;所述第一推桿6通過(guò)第一螺栓3固定于腔體2內(nèi)；所述第一推桿6與第二推桿7通過(guò)螺紋連接;所述壓電疊堆5通過(guò)第二螺栓4固定于腔體2內(nèi)；所述預(yù)緊彈簧8穿過(guò)第二推桿7后，一端與腔體2壓緊，另一端與第一推桿6貼合，以確保第一推桿6頂著壓電疊堆5的前端面；當(dāng)壓電疊堆5輸出位移，可推動(dòng)第一推桿6繞柔性鉸鏈62轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)第二推桿7運(yùn)動(dòng);所述栗體I固定于腔體2底部;所述膜片9安裝于栗體I與腔體2之間，所述密封環(huán)10設(shè)置于膜片9與栗體I之間；所述栗體I內(nèi)設(shè)置有流體腔101、入口單向閥102和出口單向閥103，將密封環(huán)10設(shè)置于膜片9與栗體I之間，對(duì)流體腔101內(nèi)的液體器密封作用。
[0015]其中，所述第一推桿6—側(cè)設(shè)有固定孔61和柔性鉸鏈62;所述第一螺栓3穿過(guò)固定孔61與腔體2固定。
[0016]如圖2所示，本實(shí)用新型的壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)栗工作流程為:初始狀態(tài)下，壓電疊堆5處于斷電狀態(tài)，第一推桿6在預(yù)緊彈簧8的作用下緊緊頂著壓電疊堆的前端面51，第二推桿7此時(shí)處于懸空狀態(tài)；向壓電疊堆5通電，壓電疊堆5在電場(chǎng)的作用下伸長(zhǎng)，推動(dòng)第一推桿6、第二推桿7繞柔性鉸鏈62運(yùn)動(dòng)，由于第二推桿7處于懸空狀態(tài)，因此第二推桿7需先經(jīng)過(guò)一段加速后再撞上膜片9，并推動(dòng)膜片9一起擠壓流體腔101內(nèi)的液體，液體從出口單向閥103噴出；當(dāng)壓電疊堆5斷電后，壓電疊堆5在自身彈性力的作用下開(kāi)始收縮，第一推桿6和第二推桿7在預(yù)緊彈簧8的作用下向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，膜片9在自身彈性力的作用下恢復(fù)初始狀態(tài)，流體腔101擴(kuò)大并產(chǎn)生吸力，液體在吸力的作用下從入口單向閥102流入，推進(jìn)栗恢復(fù)到初始狀態(tài)。
[0017]如圖3所示，由于壓電疊堆5的輸出位移小，為提高推進(jìn)栗單次輸出流量，第一推桿6采用杠桿放大機(jī)構(gòu)，支點(diǎn)為柔性鉸鏈62處;根據(jù)公式= X = Ul2Zl1可得，在已知第一推桿6給尺寸的條件下，可計(jì)算得到第二推桿7的位移，其中，u為壓電疊堆5的輸出位移，1:為壓電疊堆5與支點(diǎn)的距離，I2為第二推桿7距支點(diǎn)的距離，X為第二推桿7的位移;根據(jù)公式V= (31/3)*((3*(X-t)*r2)/16+(X-t)3/4)可得，當(dāng)膜片9在第二推桿7的沖擊下產(chǎn)生變形擠壓流體腔101，此時(shí)膜片9在第二推桿7的沖擊下產(chǎn)生位移S，可將膜片9看作球面，則推進(jìn)栗噴出的流體體積就等于以膜片9為球面體部分的體積，其中，t為常態(tài)下第二推桿7定點(diǎn)距膜片9的距離，r為流體腔101的直徑，由此可知，當(dāng)推進(jìn)栗結(jié)構(gòu)尺寸一定時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)壓電疊堆5的輸出位移就可以調(diào)節(jié)推進(jìn)栗的輸出流量。
[0018]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)栗，其特征在于:包括栗體、腔體、第一螺栓、第二螺栓、壓電疊堆、第一推桿、第二推桿、預(yù)緊彈簧、膜片和密封環(huán);所述第一推桿通過(guò)第一螺栓固定于腔體內(nèi)；所述第一推桿與第二推桿通過(guò)螺紋連接;所述壓電疊堆通過(guò)第二螺栓固定于腔體內(nèi)；所述預(yù)緊彈簧穿過(guò)第二推桿后，一端與腔體壓緊，另一端與第一推桿貼合;所述栗體固定于腔體底部;所述膜片安裝于栗體與腔體之間，所述密封環(huán)設(shè)置于膜片與栗體之間;所述栗體內(nèi)設(shè)置有流體腔、入口單向閥和出口單向閥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)栗，其特征在于:所述第一推桿一側(cè)設(shè)有固定孔和柔性鉸鏈;所述第一螺栓穿過(guò)固定孔與腔體固定。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)泵，包括泵體、腔體、第一螺栓、第二螺栓、壓電疊堆、第一推桿、第二推桿、預(yù)緊彈簧、膜片和密封環(huán)；所述第一推桿通過(guò)第一螺栓固定于腔體內(nèi)；所述第一推桿與第二推桿通過(guò)螺紋連接；所述壓電疊堆通過(guò)第二螺栓固定于腔體內(nèi)；所述預(yù)緊彈簧穿過(guò)第二推桿后，一端與腔體壓緊，另一端與第一推桿貼合；所述膜片安裝于泵體與腔體之間，所述密封環(huán)設(shè)置于膜片與泵體之間；所述泵體內(nèi)設(shè)置有流體腔、入口單向閥和出口單向閥。本實(shí)用新型的壓電疊堆沖擊式噴水推進(jìn)泵，采用杠桿機(jī)構(gòu)，對(duì)壓電疊堆的輸出位移放大，提高推進(jìn)泵的輸出流量；通過(guò)調(diào)節(jié)壓電疊堆的供給電壓調(diào)節(jié)推進(jìn)泵的輸出流量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字化調(diào)節(jié)。
【IPC分類】F04B49/00, F04B43/04
【公開(kāi)號(hào)】CN205207125
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521075013
【發(fā)明人】顧守東, 江海, 劉建芳, 路崧, 焦曉陽(yáng), 楊志剛, 王全偉, 王吉舉, 吳亞?wèn)|, 王迪
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日