阅读说明：本技术 一种基于压缩空气的水下喷水式推进器 (Underwater water-jet propeller based on compressed air ) 是由 王明军 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明公布了一种基于压缩空气为动力源,通过喷水获得动力的水下推进器,属于水下航行器设计技术领域。包括：壳体、单向挡板、喷口、增压口、排气口及进水口。推进器工作时,壳体内充满水,高压气体通过增压口充入到壳体内,壳体内液体受气体压力打开喷口单向挡板,从喷口喷出,从而使推机器获得前向动力。当壳体内水位低至某一设定值时,打开排气口及进水口,周边水介质自动流入壳体,完成一个工作周期。本发明通过增加壳体容积,减少了传统气动推进需要频繁开关阀门的次数,减少磨损,提高使用寿命,并降低了气密要求。(The invention discloses an underwater propeller which takes compressed air as a power source and obtains power by spraying water, belonging to the technical field of design of underwater vehicles. The method comprises the following steps: casing, one-way baffle, spout, pressure boost mouth, gas vent and water inlet. When the thruster works, the shell is filled with water, high-pressure gas is filled into the shell through the pressurizing port, liquid in the shell opens the one-way baffle of the nozzle under the pressure of the gas, and the liquid is sprayed out of the nozzle, so that the thruster obtains forward power. When the water level in the shell is lowered to a certain set value, the air outlet and the water inlet are opened, and the peripheral water medium automatically flows into the shell to complete a working cycle. By increasing the volume of the shell, the invention reduces the frequency of frequently opening and closing the valve in the traditional pneumatic propulsion, reduces the abrasion, prolongs the service life and reduces the airtight requirement.)

一种基于压缩空气的水下喷水式推进器

技术领域

本发明属于水下推进系统领域，涉及一种利用压缩气体，将自吸入的水喷出做功的装置。

背景技术

随着对海洋河流等水下探索的活动越来越多，推动了各类水下航行设备的发展。目前，水下设备推动方式上主要有螺旋桨推进、仿生式推进以及喷水推进。就驱动能源而言，多采用水下设备携带电池提供能源。

传统的喷水装置以电池为唯一能量来源，而电池在使用过后，需要充电，充电时间较长，不利于第二次或多次下潜。而压缩气体作为能源具有压缩速度快，可以短时间内完成二次下潜。同时，利用推进器进行自行吸水，可以有效的提高压缩气体的利用率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种新型基于压缩气体喷水式推进器，其目的在于，使水下推进器，能够高效利用压缩气体能量，且结构简单，自动完成进气、喷水、排气等过程，并减少气源的开关次数。

为实现上述目的，本发明提供的基于压缩气体喷水式推进器是这样实现的。由壳体和喷口组成的推进器舱体，舱体内充满水，高压气体从增压口进入舱体内部，将舱体内的水从喷口压出。从喷口压出的水具有一定的速度，从而使推进器获得相对于喷口方向的反向推力。

本装置的工作过程为。

壳体内从注满水，充气再到注水完成为一个工作周期：当高压气体通过增压口充入壳体后，高压气体通过对水的挤压，使得喷口单向挡板被打开，水在高压气体的压力作用下从喷口处喷出，从而使推进器获得动力。高压气体的充入，使得水腔内的水不断被压出，水面持续下降，当液面下降到指定位置时，增压口关闭，排气口和进水口被打开。外面的介质水流入到壳体内部，液面达到指定高度后排气口和进水口关闭，一个工作周期完成。

进一步的，水下动力喷口可以被设计为变口矢量喷口，从而可以通过控制喷口的方式实现变喷射推力和改变推进方向。

进一步的，上述方案中的推进舱的数量为一个或一个以上，根据需要将多个推进舱集成于一体，形成一个集束喷射推进装置，从而实现既可以单个小脉冲喷射推进，也可以多个大脉冲喷射推进，还可以实现交替连续喷射推进。

进一步的，增压口、排气口和进水口可以通过叶轮、齿轮等机械方式联动，也可以通过电磁阀门的形式开闭。

进一步的，可通过增加气源存储装置的体积或增加存储气体的压强，增加推进器的航程。

有益效果。

（1）本发明通过以高压气体为动力源，通过喷射水提供前进动力，结构简单，推力大，可重复使用；而且高压气体获取简单，充压快，便于二次部署下水。

（2）本发明利用壳体内形成的腔体贮存水介质，当腔体内的水基本排干后，关闭高压气体进气装置。从而减少了进气装置的开关次数，有利于提升产品可靠性。

（3）本发明中的喷口可以设计成变口径矢量喷口，从而可以通过控制喷口的方式来实现变喷射推力和变推进方向。

（4）本发明可以按照模块化来设计，根据需要将多个水下柔性喷射推进装置集成于一体，形成一个集束喷射推进装置，从而实现既可以单个小脉冲喷射推进，也可以多个大脉冲喷射推进，还可以实现交替连续喷射推进。

附图说明

以下结合附图对本发明做进一步详细描述。

附图1是本发明基本原理图。

其中，1—增压口，2—壳体，3—进水口，4排气口，5—喷射介质（水），6—喷口单向挡板，7—喷口。

附图2是本发明的一种实现方式，通过传感器检测水位，并通过电磁阀打开相应开关完成注水、充气、排水功能。

其中，t1—水下动力装置壳体，t2—液体介质，t3—排水口液位检测器，t4—排水口电磁阀，t5—高压气体进气电磁阀，t6—进气导管，t7—排气口电磁阀，t8—排气口液位检测器，t9—喷嘴单向挡板，t10—喷嘴。

附图3是本发明一种实现方式，通过机械联动完成注水、充气、排水功能。

其中，s1—水下动力装置壳体，s2—气动周期启闭装轮，s3—单向齿轮，s4—高压气源开启凸台，s5—高压气源开闭叶轮，s6—高压气体进气阀，s7—高压气体关闭凸台，s8—测试水面浮标，s9—单项卡杆，s10—单项卡杆螺母, s11—进水与排气开关, s12—排气阀开闭叶轮, s13—排气阀机械控制器, s14—排气阀体, s15—弹簧转轴, s16—水流单向挡板, s17—水下动力喷嘴, s18—挡板凸台, s19—液体，s20—进水阀开关叶轮，s21—进水阀体，s22—进水阀机械控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。

实施例1。

参见附图2，一种压缩空气的水下喷水式推进器的电动实现方式。

排气口液位检测气（t8）检测到水位后，证明此时壳体（1）内已充满液体介质（2），此时通过指令关闭排水口电磁阀（t4）和排气口电磁阀（t7），打开高压气体进气电磁阀（t5）。高压气体进气电磁阀（t5）外接高压气源，高压气体进气阀（t5）打开后，高压气体经进气导管（t6），注入到壳体（1）内。高压气体挤压液体介质（2）使其压强升高，打开喷嘴单向挡板（t9），高压强液体从喷嘴（t10）喷出，根据动量守恒原理，使推进器获得动能。当水位下降到排水口液位检测器（t3）时，检测到此信号后，发送指令，关闭高压气体进气电磁阀（t5），打开排水口电磁阀（t4）和排气口电磁阀（t7），壳体周围液体流入，液面达到排气口电磁阀（t7）完成一个工作周期。

实施例2。

参见附图3，一种压缩空气的水下喷水式推进器的机械实现方式，减少对水下其他能源的依赖。

水腔内从注满水，充气再到注水完成为一个工作周期：当高压气体通过高压气体进气阀（s14）充入水腔后，通过高压气体对水的挤压，使得水流单向挡板（s16）被打开，水通过高压气体的压力从水下动力喷嘴（s17）处喷出，从而使推进器获得动力。高压气体的充入，使得水腔内的液体（s19）不断被压出，水面持续下降，测试水面浮标（s18）随着水面下降而下降，带动单向转齿轮（s3）转动，在水位下降到最低水位的时候，浮标（s8）转动到齿轮最下端，于此同时，通过齿轮上的圆柱凸台（s4）波动叶轮（s5），使得高压气体进气阀（s6）关闭、同理，进水阀体（s21）与排气阀体（s14）打开也是通过相应的叶轮（s12）（s20），并利用机械控制器（s13）（s22）。此时水会注入进水腔内，水面上升，测试水面浮标（s8）上升，在上升到单向转齿轮（s3）最高点的时候，与其在最低点类似，打开高压气体阀门，关闭排气阀和进水阀。

实施例2中三个阀体的叶轮上均匀分布八个推杆，推杆联动阀体内的齿轮，凸台每推动一个推杆，叶轮转动45度，通过阀体内设置传动机械齿轮，使阀体内的机械开关旋转90度，将阀体内的进气排气排水通道处于联通或者断开状态，以达到阀体的开关功能。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。