侧布置的2片压电陶瓷片10-3构成激振组Al，并施加某一频率的正弦波周期电信号，所述栗用驱动组件10中另一侧布置的2片压电陶瓷片10-3构成激振组A2，并施加某一频率的余弦波周期电信号，所述激振组Al与激振组A2施加的交流激励电信号的相位差为90度或270度，所述激振组Al与激振组A2施加的交流激励电信号的相位差分别为90度和270度时，可分别实现栗用驱动组件10两个方向的摇头运动，并产生两个方向的离心力；所述阀用叠堆I与栗用驱动组件10通以交流激励电信号的相位差为180度。
【主权项】
1.一种夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置，由阀用叠堆(1)、阀用金属基板(2)、端盖(3)、支撑橡胶圈(4)、密封圈(5)、腔体(6)、阀用伞形阀(7)、栗用伞形阀(8)、紧固螺栓(9)、栗用驱动组件(10)、放大膜片(11)、夹紧块(12)、栗用金属基板(13)、前端盖(14)和紧固螺钉(15)组成。2.根据权利要求1所述的夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置，其特征在于:所述端盖(3)水平侧面设置有内腔(3-1)结构，所述端盖(3)内腔壁(3-1-1)上设置有导线孔(3-2)结构，所述端盖(3)水平侧面还设置有圆环槽(3-3)结构，所述端盖(3)水平侧面还设置有密封环形槽(3-4)结构，所述端盖(3)水平侧面还设置有四个通孔(3-5)结构，所述端盖(3 )垂直侧面一侧设置有两个内螺纹孔(3-6 )结构，所述端盖(3 )垂直侧面一侧还设置有密封环形槽(3-7 )结构，所述端盖(3 )垂直侧面一侧还设置有半圆形通孔(3-10 )结构，所述半圆形通孔(3-10)内侧面(3-8)与腔体(6) —侧面胶粘密封，所述半圆形通孔(3-10)端面(3-9)与另一端盖(3)半圆形通孔(3-10)端面(3-9)胶粘密封。3.根据权利要求1所述的夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置，其特征在于:所述腔体(6)设置有阀腔(6-1)结构，所述腔体(6)还设置有内阶梯圆环面(6-2)结构，所述腔体(6)还设置有圆环槽(6-3)结构，所述腔体(6)还设置有密封环形槽(6-4)结构，所述腔体(6)还设置有阀腔入水口(6-5)结构，所述腔体(6)还设置有栗腔入水口(6-6)结构，所述腔体(6)中阀腔入水口(6-5)和栗腔入水口(6-6)均设置有阀座(6-7)结构，所述腔体(6)还设置有漏斗状出水口(6-8)结构，所述腔体(6)中出水口(6-8)内壁设置有疏水结构(6-8-1)ο4.根据权利要求1所述的夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置，其特征在于:所述夹紧块(12) 一侧端面中心位置设有通孔(12-1)结构，所述夹紧块(12) —侧端面还设置有圆形槽(12-2)结构，所述夹紧块(12) —侧端面还设置有密封环形槽(12-3)结构，所述夹紧块(12)另一侧端面设置有圆环槽(12-4)结构，所述夹紧块(12)另一侧端面还设置有密封环形槽(12-5)结构，所述夹紧块(12)另一侧端面四周还设置有四个通孔(12-6)结构。5.根据权利要求1所述的夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置，其特征在于:所述前端盖(14)设置有内腔(14-1)结构，所述前端盖(14)内腔壁(14-1-1)上设置有导线孔(14-5)结构，所述前端盖(14) 一侧端面设置有内阶梯圆环面(14-2)结构，所述前端盖(14)一侧端面还设置有圆环槽(14-3)结构，所述前端盖(14) 一侧端面还设置有密封环形槽(14-4)结构，所述前端盖(14)另一侧端面设置有四个沉头通孔(14-6)结构。6.根据权利要求1所述的夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置，其特征在于:所述阀用叠堆(I) 一侧端部与金属基板(2)胶粘连接，另一侧端部与端盖(3)的内腔壁(3-1-1)胶粘连接，所述阀用叠堆(I)的通电导线(1-1)通过端盖(3)上的导线孔(3-2)引出。7.根据权利要求1所述的夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置，其特征在于:所述栗用驱动组件(10)包括前匹配杆(10-1)、通电电极片(10-2)、压电陶瓷片(10-3)、后匹配杆(10-4)和绝缘套筒(10-5);所述前匹配杆(10-1)为阶梯圆柱状弹性体结构，所述前匹配杆(10-1)小径一侧端部设置有外螺纹(10-1-2)结构，所述前匹配杆(10-1)靠近外螺纹(10-1-2) 一侧设置有光滑外圆周表面(10-1-1)结构；所述通电电极片(10-2)为设置有凸耳结构的圆环形铜片；所述压电陶瓷片(10-3)为4片毛工作模式的圆环形压电陶瓷片，所述一侧布置的2片压电陶瓷片(10-3)均沿厚度方向极化，且其正极化面与正极化面相对布置，所述另一侧布置的2片压电陶瓷片(10-3)均沿厚度方向分成两区极化，且其绝缘区域平行布置，正极化面与正极化面相对布置，负极化面与负极化面相对布置；所述后匹配杆(10-4)为圆柱结构弹性体，其一侧端部中心位置设有内螺纹孔(10-4-1)结构，所述后匹配杆(10-4)另一侧端面与栗用金属基板(13)胶粘连接；所述绝缘套筒(10-5)为圆环状绝缘体，所述绝缘套筒(10-5)布置于前匹配杆(10-1)的光滑外圆周表面(10-1-1)上；所述通电电极片(10-2)与压电陶瓷片(10-3)相互间隔布置于绝缘套筒(10-5)上；所述通电电极片(10-2)的通电导线通过前端盖(14)上的导线孔(14-5)引出。8.根据权利要求1所述的夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置，其特征在于:所述阀用金属基板(2)为金属弹性体结构，布置于阀腔(6)的内阶梯圆环面(6-2)上，且通过支撑橡胶圈(4)夹持固定安装于端盖(3)与腔体(6)的接触表面，所述阀用金属基板(2)的一侧端面与阀用叠堆(I)胶粘连接；所述栗用金属基板(13)为金属弹性体结构，布置于前端盖(14)的内阶梯圆环面(14-2)上，所述栗用金属基板(13)的一侧端面与栗用驱动组件(10)胶粘连接。9.一种如权利要求1所述的夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置的驱动方法，其特征在于:所述夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置的驱动方法具体为:所述阀用叠堆(I)施加使其产生缩短变形的交流激励电信号，使得阀腔(6-1)的容积增大，此时阀用伞形阀(7 )受迫开启，流体通过阀腔入水口( 6-5 )流入阀腔(6-1);所述阀用叠堆(I)施加使其产生伸长变形的交流激励电信号，所述栗用驱动组件(10)施加使其产生一个方向摇头运动的交流激励电信号，并产生一个方向的离心力，使得阀腔(6-1)的体积变小，栗腔的体积变大，此时阀用伞形阀(7)受迫闭合，栗用伞形阀(8)受迫开启，流体通过栗腔入水口(6-6)流入栗腔，完成一次吸水过程；所述栗用驱动组件(10)施加使其产生相反方向摇头运动的交流激励电信号，并产生相反方向的离心力，使得栗腔的体积变小，此时栗用伞形阀(8)受迫闭合，流体通过出水口(6-8)喷出，完成一次喷水过程； 所述阀用叠堆(I)通以的交流激励电信号为某一频率的正弦波或方波周期电信号，所述栗用驱动组件(10)中一侧布置的2片压电陶瓷片(10-3)构成激振组Al，并施加某一频率的正弦波周期电信号，所述栗用驱动组件(10)中另一侧布置的2片压电陶瓷片(10-3)构成激振组A2，并施加某一频率的余弦波周期电信号，所述激振组Al与激振组A2施加的交流激励电信号的相位差为90度或270度，所述激振组Al与激振组A2施加的交流激励电信号的相位差分别为90度和270度时，可分别实现栗用驱动组件(10)两个方向的摇头运动，并产生两个方向的离心力；所述阀用叠堆(I)与栗用驱动组件(10)通以交流激励电信号的相位差为180度。
【专利摘要】本发明公开了一种夹心式纵弯复合激振被动型喷水推进装置及其驱动方法，以解决当前压电喷水推进装置驱动力小、功率密度低等问题。本发明包括阀用叠堆、阀用金属基板、端盖、支撑橡胶圈、密封圈、腔体、阀用伞形阀、泵用伞形阀、紧固螺栓、泵用驱动组件、放大膜片、夹紧块、泵用金属基板、前端盖和紧固螺钉；腔体有阀腔入水口、泵腔入水口和漏斗状出水口，阀腔入水口和泵腔入水口有阀座，出水口有疏水结构。施加电信号于阀用叠堆和泵用驱动组件，分别产生伸缩变形和离心力，使阀腔和泵腔容积交替变化，实现流体吸入与喷出，在喷水反作用力下，实现装置推进。本发明具有驱动力大、功率密度高等优势，在微量喷射、军事探测等领域有广阔应用前景。
【IPC分类】F04B53/00, F04B53/16, F04B53/10, F04B43/04
【公开号】CN105587609
【申请号】CN201510228806
【发明人】何丽鹏, 李慧茹, 唐新星, 陈栋, 刘小勇
【申请人】长春工业大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年5月8日