本发明专利技术公开了一种射流推进装置及其测试系统。所述射流推进装置包括腔体和位于腔体内且可在腔体内往复移动的活塞，腔体包括外壳和设置于外壳内壁的多个环形线圈，活塞包括内部中空的活塞本体和设置于活塞本体外壁上的多个环形磁钢，环形磁钢与活塞本体一体设置，且环形磁钢和环形线圈配合形成交流永磁同步直线电机。本发明专利技术采用交流永磁同步电机直接驱动活塞的方式运行，驱动电流小、电机峰值推力可达数百牛，传动效率高、射流速度快，且驱动部件与活塞一体化设计，结构紧凑。结构紧凑。结构紧凑。
【技术实现步骤摘要】
射流推进装置及其测试系统
[0001]本专利技术属于船舶
，具体涉及一种射流推进装置及其测试系统。
技术介绍
[0002]水下航行器主要通过推进装置将所携带的能源转变为推进航行器所必需的机械能。目前多数水下航行器利用电动机驱动的螺旋桨实现推进，普遍存在噪音大、空泡，容易伤害水下生物、破坏水下环境，易被海草、渔网等缠绕失效等缺点。因此，螺旋桨推进不适合需要安静、隐蔽性和环保的使用场合，如科学观察、军事侦查、深海探测等场合。
[0003]乌贼可通过机构的收缩将体腔内的水从狭窄的漏斗状喷管高速喷出，实现快速的运动以快速逃离天敌，因此，如果不断重复吸水与喷水的过程，乌贼就可以产生持续脉冲推力。有研究单位根据这一仿生原理研发了仿生射流推进器，已在船舶等航行器上进行使用。这类仿生射流推进器使用人工肌肉作为驱动部件，通过收缩实现推进器的吸水和喷水过程。目前采用的人工肌肉材料主要有电流驱动聚合物(Electro Active polymer，EAP)、压电陶瓷(Piezo Ceramic)和形状记忆合金(Shape Memory Alloys，SMA)。
[0004]电活性聚合物(EAP)可在电流、电压或电场作用下产生物理形变，分类为电子型和离子型，虽然响应速度快，能够产生相对较大的驱动力，但需要很高的驱动电场，一般要150MV/m，电压至少在1KV以上，而离子型EAP响应速度慢、驱动力较小；压电陶瓷能够通过逆压电效应实现电能到机械能的转换，具有体积小，分辨率高，频响高和无发热等优点，但缺点是对外界约束力过于敏感，输出应变较小，驱动电压很高；SMA是一种形状记忆合金，可在马氏体逆向变过程中发生形状记忆效应，具有回复应力高、高功率重量比、变形量大、驱动电压较低等优点，但如果工作时间超过一定期限，其记忆特性会逐渐退化且能量利用率较低。采用以上仿生结构的射流推进器普遍存在结构复杂、制造难度大、射流速度低、能量利用率低等缺点。
技术实现思路
[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种射流推进装置及其测试系统，从而克服现有技术的不足。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：一种射流推进装置，包括腔体和位于所述腔体内且可在腔体内往复移动的活塞，所述腔体包括外壳、设置于所述外壳内壁的多个环形线圈及与外壳相连的喷嘴，所述活塞包括内部中空的活塞本体和设置于活塞本体外壁上的多个环形磁钢，所述环形磁钢与活塞本体一体设置，且所述环形磁钢和所述环形线圈配合形成交流永磁同步直线电机。
[0007]在一优选实施例中，所述活塞本体包括第一环形结构件和分别位于第一环形结构件前、后端的活塞前端盖、活塞后端盖，所述环形磁钢套设置于所述第一环形结构件上。
[0008]在一优选实施例中，所述环形线圈和外壳之间还设置有用于反馈所述活塞位置的第一位置传感器。
[0009]在一优选实施例中，所述外壳包括壳体和位于所述壳体后端的壳体后端盖，所述环形线圈设置于所述壳体的内壁。
[0010]在一优选实施例中，所述活塞沿所述腔体的内壁在腔体内移动。
[0011]在一优选实施例中，所述装置还包括导向轴，所述导向轴穿过活塞本体，且其两端分别固定于腔体对应的两端，所述活塞沿所述导向轴在腔体内移动。
[0012]在一优选实施例中，所述导向轴上至少在与活塞本体相接触的部位设置有第一耐磨环，所述第一耐磨环套设于导向轴上且位于导向轴和活塞本体之间。
[0013]在一优选实施例中，所述导向轴的一端固定，另一端设置有限位装置以进行限位。
[0014]在一优选实施例中，所述壳体和所述壳体后端盖之间还设置有用于增大所述腔体内空间的第二环形结构件。
[0015]在一优选实施例中，所述装置还包括第二位置传感器，所述第二位置传感器包括磁栅尺和读头，所述磁栅尺与活塞相连，所述读头固定于壳体后端盖上。
[0016]在一优选实施例中，所述活塞还包括第二耐磨环，所述第二耐磨环套设于位于活塞内的导向轴外，且两端分别固定于活塞对应的两端。
[0017]本专利技术还提出了另外一种技术方案：一种射流推进装置的测试系统，包括水箱和力传感器，所述射流推进装置固定于所述水箱内且与所述力传感器相连，测试时，所述水箱内的水浸没所述射流推进装置。
[0018]本专利技术还提出了另外一种技术方案：一种水下航行器，包括上述射流推进装置，需要说明的是，本专利技术实施例提供的水下航行器主要是以本专利技术提供的射流推进装置作为动力机构，该水下航行器当然还包括其他使其能够实现相应的功能的其他机构，其他机构可以采用本领域技术人员已知的机构等，在此不作具体的说明。
[0019]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果至少在于：
[0020]1、本专利技术采用交流永磁同步电机直接驱动活塞的方式运行，驱动电流小、电机峰值推力可达数百牛，传动效率高、射流速度快，且该装置驱动部件与活塞一体化设计，结构紧凑。
[0021]2、本专利技术装置集成位置传感器，可由常规永磁同步电机驱动控制器驱动，活塞可根据用户设计的运动轨迹运动以实现多种射流模式。
[0022]3、本专利技术装置可作为独立动力单元使用，与系统仅通过电缆连接，故障后可与系统切断连接，不影响其他动力单元工作，可保证航行器可靠运行。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，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的附图。
[0024]图1是本专利技术实施例1的立体结构示意图；
[0025]图2是本专利技术实施例1的剖面结构示意图；
[0026]图3是本专利技术活塞本体的结构示意图；
[0027]图4是本专利技术壳体前端盖或壳体后端盖的结构示意图；
[0028]图5是本专利技术实施例2的剖面结构示意图；
[0029]图6是本专利技术实施例4的结构示意图；
[0030]图7是本专利技术实施例3的结构示意图。
具体实施方式
[0031]通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本专利技术。本文中揭示本专利技术的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本专利技术的示范性，本专利技术可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本专利技术的代表性基础。
[0032]本专利技术所揭示的一种射流推进装置及其测试系统采用交流永磁同步电机直接驱动活塞的方式运行，驱动电流小、电机峰值推力可达数百牛，传动效率高、射流速度快，且该装置驱动部件与活塞一体化设计、结构紧凑。
[0033]下面以若干具体实施例来详细描述本专利技术射流推进装置及其测试系统的结构原理。
[0034]实施例1
[0035]结合图1和图2所示，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种射流推进装置，其特征在于，包括腔体和位于所述腔体内且可在腔体内往复移动的活塞，所述腔体包括外壳、设置于所述外壳内壁的多个环形线圈及与外壳相连的喷嘴，所述活塞包括内部中空的活塞本体和设置于活塞本体外壁上的多个环形磁钢，所述环形磁钢与活塞本体一体设置，且所述环形磁钢和所述环形线圈配合形成交流永磁同步直线电机。2.根据权利要求1所述的射流推进装置，其特征在于：所述环形线圈和外壳之间还设置有用于反馈所述活塞位置的第一位置传感器。3.根据权利要求1所述的射流推进装置，其特征在于：所述外壳包括壳体和位于所述壳体后端的壳体后端盖，所述环形线圈设置于所述壳体的内壁。4.根据权利要求1所述的射流推进装置，其特征在于：所述装置还包括导向轴，所述导向轴穿过活塞本体，且其两端分别固定于腔体对应的两端，所述活塞沿所述导向轴在腔体内移动。5.根据权利要求4所述的射流推进装置，其特征在于：所述导向轴上至少在与活塞本体相接触的部位设置有第一耐磨环，所述第一耐磨环套设于导向轴上且位于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李荣，张杰，舒鑫东，张驰，陈进华，周杰，杨桂林，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。