一种康达效应推进系统及水下机器人技术方案

一种康达效应推进系统及水下机器人，涉及水下机器人领域。推进系统包括喷水筒、控制环套、喷水动力装置和调节动力装置。喷水筒有内腔，喷水筒一端有进水口。喷水筒有多组沿喷水筒周向设置的效应开口，效应开口均包括第一开口和第二开口，第一开口设于喷水筒侧壁，第二开口设于喷水筒远离进水口一端。控制环套套设于喷水筒。控制环套开设有控制开口。喷水动力装置出水口同进水口连通。调节动力装置同控制环套传动连接，以调控控制环套转动，从而控制效应阀的开闭。机器人包括上述康达效应推进系统。二者结构简单、稳定性好、能耗低，能够灵活地调节喷射流的输出方向，实现多自由度运动。

【技术实现步骤摘要】
一种康达效应推进系统及水下机器人
本技术涉及水下机器人领域，具体而言，涉及一种康达效应推进系统及水下机器人。
技术介绍
现有的基于康达效应的推进系统设计较为复杂，稳定性较差，同时能耗也较大，这对需要长时间在水下巡航的机器人而言会形成非常大的限制，直接影响到了水下机器人的应用前景。
技术实现思路
本技术的第一个目的在于提供一种康达效应推进系统，其结构简单、稳定性好、能耗低，能够灵活地调节喷射流的输出方向，实现多自由度运动。本技术的第二个目的在于提供一种水下机器人，其结构简单、稳定性好、能耗低，能够灵活地进行多自由度运动，能够长时间、稳定地执行水下检测、监测任务。本技术的实施例是这样实现的：一种康达效应推进系统，其包括：效应阀、喷水动力装置和调节动力装置。效应阀包括喷水筒和控制环套，喷水筒具有内腔，喷水筒的一端开设有同内腔连通的进水口。喷水筒还具有多组效应开口，多组效应开口沿喷水筒的周向间隔设置。每组效应开口均包括同内腔连通的第一开口和第二开口，第一开口开设于喷水筒的侧壁，第二开口开设于喷水筒的远离进水口的一端。沿喷水筒的轴向，第一开口位于进水口和第二开口之间。每组效应开口的第一开口和第二开口分设于喷水筒相对的两侧。控制环套套设于喷水筒并同喷水筒的外壁贴合，控制环套覆盖于第一开口。沿喷水筒的轴向，控制环套同喷水筒固定连接。沿喷水筒的周向，控制环套同喷水筒活动连接。控制环套开设有用于同第一开口选择性连通的控制开口。喷水动力装置的出水口同进水口连通。调节动力装置的动力输出部同控制环套传动连接，以调控控制环套相对喷水筒转动，从而控制效应阀的开闭状态。进一步地，喷水筒的远离进水口的一端的端壁朝其外侧凸出呈半球状，第二开口开设于端壁。进一步地，喷水筒具有填充块，填充块填充于内腔的远离进水口的一端。第二开口贯穿填充块。进一步地，第二开口沿喷水筒的轴向开设。进一步地，效应开口为4组，沿喷水筒的周向，4组效应开口均匀间隔设置。进一步地，控制开口为2组。每组控制开口均包括两个子开口。沿喷水筒的周向，第一开口的最大宽度所对应的圆弧的圆心角等于子开口的最大宽度所对应的圆弧的圆心角。进一步地，沿控制环套的周向，两组控制开口的子开口中心轴线之间的最小夹角的度数为子开口的最大宽度所对应的圆弧的圆心角的度数的3倍。进一步地，每组控制开口的两个子开口中心轴线之间的夹角为162°。两组控制开口的子开口中心轴线之间的最小夹角为54°。沿控制环套的周向，子开口所对应的最大圆弧的圆心角为18°。进一步地，调节动力装置的动力输出部与控制环套之间由同步带传动连接。一种水下机器人，其包括上述的康达效应推进系统。本技术实施例的有益效果是：本技术实施例提供的康达效应推进系统利用喷水动力装置提供动力，将水流推入喷水筒。利用调节动力装置来调控控制环套的转动方向以及转动角度，从而实现对第一开口的开启和封闭，通过控制第一开口的开闭，进而控制喷水筒中的水流从相应的第二开口喷出，实现在特定方向上的反冲推进。通过利用调节动力装置继续控制第一开口的开闭状态，从而控制水流从特定的第二开口选择性地喷出，实现对推进方向的控制。当某一组效应开口的第一开口处于开启状态时，由于康达效应，喷水筒中的水流能够从该效应开口的第二开口中喷出，即通过控制每组效应开口的第一开口的开闭状态，能够控制水流从特定的效应开口的第二开口喷出，从而实现方向调整和推进控制。由于第二开口均开设于喷水筒的远离进水口的一端，反冲水流都从喷水筒的同一端喷出，在整个推进过程中，喷水筒中的水流方向整体上都是由进水口所在的一端朝向第二开口所在的一端，无论是调整推进方向还是改变推进力度，都仅需调整喷水筒中的水流具体从哪一个或多个第二开口中喷出，而不会改变喷水筒中水流的整体流动方向。这不仅明显减少了在改变水流喷出位置时的能量损耗，而且避免了对喷水筒中的水流流动方向进行反向时所产生的额外能耗，使喷水动力装置的整体工作负荷更低，更加节能，有助于延长续航时间，并减小喷水动力装置的损耗。康达效应推进系统能够更为高效地实现水下机器人多自由度的运动，可以大大降低推进系统的机械结构复杂度，同时提升了系统的可靠性和稳定性。由于康达效应推进系统和周围环境相互作用的影响较小，且推进系统运转噪音小，对于执行一些特定的水下检测或监测任务大有裨益。康达效应推进系统仅使用一个喷水动力装置和一个调节动力装置，相比于现有的推进系统，康达效应推进系统利用极少的动力装置就实现了多个自由度的运动，此种结构设计大大降低了水下机器人的能耗，提高了水下机器人的续航能力。总体而言，本技术实施例提供的康达效应推进系统结构简单、稳定性好、能耗低，能够灵活地调节喷射流的输出方向，实现多自由度运动。本技术实施例提供的水下机器人通过安装上述的康达效应推进系统，能够使自身结构简单、稳定性好、能耗低，能够灵活地进行多自由度运动，能够长时间、稳定地执行水下检测、监测任务。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例提供的康达效应推进系统的示意图；图2为图1中康达效应推进系统中的喷水筒的第一视角的示意图；图3为图1中康达效应推进系统中的喷水筒的第二视角的示意图；图4为图2中喷水筒的内部结构示意图；图5为图1中康达效应推进系统中的控制环套的示意图；图6为图1中康达效应推进系统中的喷水筒和控制环套的第一配合关系示意图；图7为图1中康达效应推进系统中的喷水筒和控制环套的第二配合关系示意图；图8为图1中康达效应推进系统中的喷水筒和控制环套的第三配合关系示意图；图9为图1中康达效应推进系统中的喷水筒和控制环套的第四配合关系示意图；图10为图1中康达效应推进系统中的喷水筒和控制环套的第五配合关系示意图。图标：1000-康达效应推进系统；100-喷水筒；110-进水口；121-第一开口；122-第一开口；123-第一开口；124-第一开口；131-第二开口；132-第二开口；133-第二开口；134-第二开口；140-球状端壁；150-填充块；200-控制环套；210-子开口；300-喷水动力装置；400-调节动力装置；500-同步带。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种康达效应推进系统，其特征在于，包括：效应阀、喷水动力装置和调节动力装置；所述效应阀包括喷水筒和控制环套，所述喷水筒具有内腔，所述喷水筒的一端开设有同所述内腔连通的进水口；所述喷水筒还具有多组效应开口，多组所述效应开口沿所述喷水筒的周向间隔设置；每组所述效应开口均包括同所述内腔连通的第一开口和第二开口，所述第一开口开设于所述喷水筒的侧壁，所述第二开口开设于所述喷水筒的远离所述进水口的一端；沿所述喷水筒的轴向，所述第一开口位于所述进水口和所述第二开口之间；每组所述效应开口的所述第一开口和所述第二开口分设于所述喷水筒相对的两侧；所述控制环套套设于所述喷水筒并同所述喷水筒的外壁贴合，所述控制环套覆盖于所述第一开口；沿所述喷水筒的轴向，所述控制环套同所述喷水筒固定连接；沿所述喷水筒的周向，所述控制环套同所述喷水筒活动连接；所述控制环套开设有用于同所述第一开口选择性连通的控制开口；所述喷水动力装置的出水口同所述进水口连通；所述调节动力装置的动力输出部同所述控制环套传动连接，以调控所述控制环套相对所述喷水筒转动，从而控制所述效应阀的开闭状态。

【技术特征摘要】
1.一种康达效应推进系统，其特征在于，包括：效应阀、喷水动力装置和调节动力装置；所述效应阀包括喷水筒和控制环套，所述喷水筒具有内腔，所述喷水筒的一端开设有同所述内腔连通的进水口；所述喷水筒还具有多组效应开口，多组所述效应开口沿所述喷水筒的周向间隔设置；每组所述效应开口均包括同所述内腔连通的第一开口和第二开口，所述第一开口开设于所述喷水筒的侧壁，所述第二开口开设于所述喷水筒的远离所述进水口的一端；沿所述喷水筒的轴向，所述第一开口位于所述进水口和所述第二开口之间；每组所述效应开口的所述第一开口和所述第二开口分设于所述喷水筒相对的两侧；所述控制环套套设于所述喷水筒并同所述喷水筒的外壁贴合，所述控制环套覆盖于所述第一开口；沿所述喷水筒的轴向，所述控制环套同所述喷水筒固定连接；沿所述喷水筒的周向，所述控制环套同所述喷水筒活动连接；所述控制环套开设有用于同所述第一开口选择性连通的控制开口；所述喷水动力装置的出水口同所述进水口连通；所述调节动力装置的动力输出部同所述控制环套传动连接，以调控所述控制环套相对所述喷水筒转动，从而控制所述效应阀的开闭状态。2.根据权利要求1所述的康达效应推进系统，其特征在于，所述喷水筒的远离所述进水口的一端的端壁朝其外侧凸出呈半球状，所述第二开口开设于所述端壁。3.根据权利要求2所述的康达效应推进系统，其特征在于，所述喷水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，杨帆，李亚鑫，许瑾，袁利邦，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川,51