一种压电叠堆冲击式喷水推进泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种喷水推进栗，具体涉及一种压电叠堆冲击式喷水推进栗。
【背景技术】
[0002]喷水推进是一种特殊的推进方式，它利用推进栗喷出水流的反作用力来推动物体前进，具有高速、节能、灵活、稳定的显著特点，因此在高性能推进领域得到越来越广泛的应用；推进栗是喷流推进器的核心部件，目前普遍采用叶片式轴流栗、导叶式混流栗或离心栗;上述三种栗虽然推进能力强，但结构复杂，体积大，不利于水下推进器微型化的发展；因此，以压电振子为驱动元件的压电反推栗被广泛应用于微型水下航行器中；与传统栗相比，其具有结构简单，体积小，质量轻，耗能低，无噪声，无电磁干扰，流量与压力便于精确控制等优点；但现有的压电栗的喷流力量小，导致所产生的推力较小，且喷流流量不足，无法满足需高速潜行的微型水下航行器的需求。
【实用新型内容】
[0003](一)要解决的技术问题
[0004]为解决上述问题，本实用新型提出了一种压电叠堆冲击式喷水推进栗，采用杠杆机构，提高推进栗的输出流量;有效提高推进栗的推力;通过调节压电叠堆的输出位移就可以调节推进栗的输出流量，实现系统的数字化调节。
[0005](二)技术方案
[0006]本实用新型的压电叠堆冲击式喷水推进栗，包括栗体、腔体、第一螺栓、第二螺栓、压电叠堆、第一推杆、第二推杆、预紧弹簧、膜片和密封环;所述第一推杆通过第一螺栓固定于腔体内；所述第一推杆与第二推杆通过螺纹连接;所述压电叠堆通过第二螺栓固定于腔体内；所述预紧弹簧穿过第二推杆后，一端与腔体压紧，另一端与第一推杆贴合，以确保第一推杆顶着压电叠堆的前端面；当压电叠堆输出位移，可推动第一推杆绕柔性铰链转动，并带动第二推杆运动;所述栗体固定于腔体底部;所述膜片安装于栗体与腔体之间，所述密封环设置于膜片与栗体之间;所述栗体内设置有流体腔、入口单向阀和出口单向阀，将密封环设置于膜片与栗体之间，对流体腔内的液体器密封作用。
[0007]进一步地，所述第一推杆一侧设有固定孔和柔性铰链;所述第一螺栓穿过固定孔与腔体固定。
[0008](三)有益效果
[0009]与现有技术相比，本实用新型的压电叠堆冲击式喷水推进栗，采用杠杆机构，对压电叠堆的输出位移放大，从而提高推进栗的输出流量;第二推杆先经过加速后再撞击膜片一起挤压流体腔，流体腔内的液体在第二推杆的冲击下将高速喷出，可有效提高推进栗的推力；通过调节压电叠堆的输出位移就可以调节推进栗的输出流量，从而实现系统的数字化调节。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0011 ]图2是本实用新型的工作流程示意图；
[0012]图3是本实用新型的第一推杆结构示意图。
[0013]附图中的部件标注为:1_栗体，2-腔体，3-第一螺栓，4-第二螺栓，5-压电叠堆，6-第一推杆，7-第二推杆，8-预紧弹簧，9-膜片，10-密封环，61-固定孔，62-柔性铰链，101-流体腔，102-入口单向阀，103-出口单向阀。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示的压电叠堆冲击式喷水推进栗，包括栗体1、腔体2、第一螺栓3、第二螺栓4、压电叠堆5、第一推杆6、第二推杆7、预紧弹簧8、膜片9和密封环10;所述第一推杆6通过第一螺栓3固定于腔体2内；所述第一推杆6与第二推杆7通过螺纹连接;所述压电叠堆5通过第二螺栓4固定于腔体2内；所述预紧弹簧8穿过第二推杆7后，一端与腔体2压紧，另一端与第一推杆6贴合，以确保第一推杆6顶着压电叠堆5的前端面；当压电叠堆5输出位移，可推动第一推杆6绕柔性铰链62转动，并带动第二推杆7运动;所述栗体I固定于腔体2底部;所述膜片9安装于栗体I与腔体2之间，所述密封环10设置于膜片9与栗体I之间；所述栗体I内设置有流体腔101、入口单向阀102和出口单向阀103，将密封环10设置于膜片9与栗体I之间，对流体腔101内的液体器密封作用。
[0015]其中，所述第一推杆6—侧设有固定孔61和柔性铰链62;所述第一螺栓3穿过固定孔61与腔体2固定。
[0016]如图2所示，本实用新型的压电叠堆冲击式喷水推进栗工作流程为:初始状态下，压电叠堆5处于断电状态，第一推杆6在预紧弹簧8的作用下紧紧顶着压电叠堆的前端面51，第二推杆7此时处于悬空状态；向压电叠堆5通电，压电叠堆5在电场的作用下伸长，推动第一推杆6、第二推杆7绕柔性铰链62运动，由于第二推杆7处于悬空状态，因此第二推杆7需先经过一段加速后再撞上膜片9，并推动膜片9一起挤压流体腔101内的液体，液体从出口单向阀103喷出；当压电叠堆5断电后，压电叠堆5在自身弹性力的作用下开始收缩，第一推杆6和第二推杆7在预紧弹簧8的作用下向上运动，同时，膜片9在自身弹性力的作用下恢复初始状态，流体腔101扩大并产生吸力，液体在吸力的作用下从入口单向阀102流入，推进栗恢复到初始状态。
[0017]如图3所示，由于压电叠堆5的输出位移小，为提高推进栗单次输出流量，第一推杆6采用杠杆放大机构，支点为柔性铰链62处;根据公式= X = Ul2Zl1可得，在已知第一推杆6给尺寸的条件下，可计算得到第二推杆7的位移，其中，u为压电叠堆5的输出位移，1:为压电叠堆5与支点的距离，I2为第二推杆7距支点的距离，X为第二推杆7的位移;根据公式V= (31/3)*((3*(X-t)*r2)/16+(X-t)3/4)可得，当膜片9在第二推杆7的冲击下产生变形挤压流体腔101，此时膜片9在第二推杆7的冲击下产生位移S，可将膜片9看作球面，则推进栗喷出的流体体积就等于以膜片9为球面体部分的体积，其中，t为常态下第二推杆7定点距膜片9的距离，r为流体腔101的直径，由此可知，当推进栗结构尺寸一定时，通过调节压电叠堆5的输出位移就可以调节推进栗的输出流量。
[0018]上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【主权项】
1.一种压电叠堆冲击式喷水推进栗，其特征在于:包括栗体、腔体、第一螺栓、第二螺栓、压电叠堆、第一推杆、第二推杆、预紧弹簧、膜片和密封环;所述第一推杆通过第一螺栓固定于腔体内；所述第一推杆与第二推杆通过螺纹连接;所述压电叠堆通过第二螺栓固定于腔体内；所述预紧弹簧穿过第二推杆后，一端与腔体压紧，另一端与第一推杆贴合;所述栗体固定于腔体底部;所述膜片安装于栗体与腔体之间，所述密封环设置于膜片与栗体之间;所述栗体内设置有流体腔、入口单向阀和出口单向阀。2.根据权利要求1所述的压电叠堆冲击式喷水推进栗，其特征在于:所述第一推杆一侧设有固定孔和柔性铰链;所述第一螺栓穿过固定孔与腔体固定。
【专利摘要】本实用新型公开了一种压电叠堆冲击式喷水推进泵，包括泵体、腔体、第一螺栓、第二螺栓、压电叠堆、第一推杆、第二推杆、预紧弹簧、膜片和密封环；所述第一推杆通过第一螺栓固定于腔体内；所述第一推杆与第二推杆通过螺纹连接；所述压电叠堆通过第二螺栓固定于腔体内；所述预紧弹簧穿过第二推杆后，一端与腔体压紧，另一端与第一推杆贴合；所述膜片安装于泵体与腔体之间，所述密封环设置于膜片与泵体之间；所述泵体内设置有流体腔、入口单向阀和出口单向阀。本实用新型的压电叠堆冲击式喷水推进泵，采用杠杆机构，对压电叠堆的输出位移放大，提高推进泵的输出流量；通过调节压电叠堆的供给电压调节推进泵的输出流量，实现系统的数字化调节。
【IPC分类】F04B49/00, F04B43/04
【公开号】CN205207125
【申请号】CN201521075013
【发明人】顾守东, 江海, 刘建芳, 路崧, 焦晓阳, 杨志刚, 王全伟, 王吉举, 吴亚东, 王迪
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月22日