活塞推进器及活塞推进设备的制作方法

本申请涉及喷射推进器技术领域，例如涉及一种活塞推进器及活塞推进设备。

背景技术：

目前，水下设备推进器大部分采用螺旋桨式结构，此种结构存在噪音大、易磨损以及不利于机器人保持姿态等缺点，因此部分水下设备改用喷水式推进器来替代原有螺旋桨式推进器。喷水式推进器方向的控制主要是通过改变推进器的朝向来改变喷水方向，从而提供不同方向的驱动力。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

现有喷水式推进器不能灵活控制喷水的方向。

技术实现要素：

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种活塞推进器，以解决现有喷水式推进器不能灵活控制喷水方向的技术问题。

在一些实施例中，活塞推进器包括设有出水口的压水仓，还包括柔性导水件、柔性牵引件以及变向器；柔性导水件，具有与出水口连通的对接端和供水喷出的自由端；柔性牵引件，一端与柔性导水件连接，另一端与变向器连接；变向器，被配置为通过驱动柔性牵引件使柔性导水件在任意方向弯曲。

本公开实施例提供的活塞推进器，可以实现以下技术效果：通过变向器驱动柔性牵引件，带动柔性导水件弯曲，从而改变喷水方向。由于导水件是柔性的，可以在变向器的作用下任意方向弯曲，因此喷水的方向也可在任意方向转换，控制更加灵活。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的活塞推进器整体结构示意图；

图2是本公开实施例提供的活塞推进器局部结构示意图；

图3是本公开实施例提供的活塞推进器局部结构示意图；

图4是本公开实施例提供的活塞推进器整体结构示意图

附图标记：

1：压水仓；2：柔性导水件；3：柔性牵引件；4：变向器；5：联动件；6：轴向牵引机构；61：绞盘；62：第二动力装置。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本发明的一方面，如图1所示本公开实施例提供了一种活塞推进器，包括设有出水口的压水仓1，还包括柔性导水件2、柔性牵引件3以及变向器4，柔性导水件2，具有与出水口连通的对接端和供水喷出的自由端；柔性牵引件3，一端与柔性导水件2连接，另一端与变向器4连接；变向器4，被配置为通过驱动柔性牵引件3使柔性导水件2在任意方向弯曲。

其中，压水仓1可以为圆筒形状，设有允许活塞沿压水仓1轴线往复运动的圆柱形腔体，一端为连接有导水件的出水端，另一端为开放端。

可选的，活塞和出水端上设置有单向阀，当活塞向出水端运动时活塞单向阀关闭，出水端单向阀开启，活塞将压水仓1内的水从出水端压出；当活塞向开放端运动时，活塞单向阀开启，出水端单向阀关闭，在圆柱形腔体内负压的作用下水从活塞单向阀流入压水仓1内。这样，水始终是从压水仓1开放端进入，从出水端流出，因此活塞推进器受水的反作用力保持一个方向，使活塞推进器产生的推进力更加平顺。

可选的，平行于与压水仓1的轴线设置管状进水辅助件，进水辅助件的一端贴近导水件的出水口，另一端超过压水仓1的开放端。当活塞向出水端运动时，活塞将压水仓1内的水从出水端压出；当活塞向开放端运动时，圆柱形腔体内产生负压，此时由于进水辅助件的作用，开放端处的水通过进水辅助件流入导水件的出水口处，进而通过导水件流入压水仓1内。这样，水大部分也是从压水仓1的开放端进入压水仓1，从出水端流出，因此活塞推进器受水的反作用力保持一个方向，使活塞推进器产生的推进力更加平顺。

柔性导水件2为一切能够实现任意方向柔性弯曲的管状结构，可以为柔性材料制成的管(例如橡胶管)，也可以为硬质材料制成的可弯曲结构(例如金属材质的波纹管)。水沿柔性导水件2的自由端喷出的同时，柔性导水件2也受到水的反作用力(推进力)且力的方向与水喷出的方向相同，因此柔性导水件2能够实现任意方向的弯折，那么就能够产生任意方向的推进力。

柔性导水件2的弯曲可以是在柔性牵引件3的牵引下完成。柔性牵引件3可以为一切细长的能够传递牵引力的柔性件，例如线、链条、钢丝绳等，一端与柔性导水件2连接，牵引柔性导水件2使其弯曲。其中，为保证牵引的精度，柔性牵引件3与柔性导水件2的连接可以为刚性连接，这样，柔性牵引件3的牵引力直接施加在柔性导水件2，并且柔性牵引件3的动作量也直接反应在柔性导水件2上，使柔性导水件2的弯曲程度可以预见，控制更加精准。同时，柔性牵引件3和柔性导水件2的连接也可以弹性连接，这样当柔性牵引件3和柔性导水件2卡住时，弹性连接能够起缓冲作用，防止柔性牵引件3或柔性导水件2被破坏。

可选的，柔性牵引件3与柔性导水件2的连接点设置在柔性导水件2的自由端，由于柔性导水件2的自由端的朝向直接决定了推进力的朝向，因此将连接点设置在柔性导水件2的自由端能直接控制其朝向，控制更加精准。

可选的，柔性牵引件3的数量为两个以上，两个以上柔性牵引件3沿柔性导水件2的轴线依次与柔性导水件2连接。柔性导水件2弯曲的理想情况为，柔性导水件2的轴线弯曲成一条光滑弧线，这样水在柔性导水件2中流动时能量损失较小。为使柔性导水件2的轴线弯曲成一条光滑弧线，需要在多个点同时对柔性导水件2进行牵引，并且牵引点越多弧线越光滑，因此需要沿柔性导水件2的轴线设置多个柔性牵引件3。

可选的，两个以上柔性牵引件3与柔性导水件2的连接点依次连接形成一条直线。这样，便于柔性牵引件3的收纳整理。进一步的，可以在柔性导水件2表面设置收纳环，所有柔性牵引件3都穿过收纳环对柔性导水件2进行牵引，防止不同柔性牵引件3之间相互干扰。

在一些实施例中，还包括：联动件5，设置在柔性导水件2的表面，与连接于联动件5和柔性导水件2自由端之间的柔性牵引件3活动连接，被配置为在柔性牵引件3的带动下移动，牵引柔性导水件2使其弯曲。这样，在保证柔性导水件2的轴线弯曲成一条光滑弧线的情况下，能够减少柔性牵引件3的数量。柔性牵引件3穿过联动件5，当柔性牵引件3受到牵引力时，能够带动联动件5移动，从而使柔性牵引件3发生弯曲。

其中，联动件5可以为设置在柔性导水件2表面的圆环，柔性牵引件3穿过圆环，并在柔性导水件2发生弯曲时，柔性牵引件3以圆环为支点同样发生弯折，此时，如果给柔性牵引件3施加牵引力，便会通过支点将部分力施加给联动件5，从而带动与其连接的柔性导水件2的弯曲。

柔性导水件2自由端的运动可分解为其轴线的弯曲运动和绕压水仓1轴线的旋转运动，为实现柔性导水件2在任意方向的弯曲，这两个方向的运动必须都能实现。

在一些实施例中，为实现柔性导水件2自由端绕压水仓1轴线的旋转运动，可选的变向器4包括：周向牵引机构，位于压水仓1的出水口端，与柔性牵引件3活动连接，被配置为通过牵引柔性牵引件3沿出水口的周向转动改变柔性导水件2弯曲时的弯曲朝向。周向牵引机构与压水仓1同轴设置，并且能够绕压水仓1的轴线旋转，在周向牵引机构的周缘设置有开口，柔性牵引件3穿过开口与柔性导水件2连接，。这样，随着周向牵引机构的旋转，开口相对压水仓1的角度改变，穿过开口的柔性牵引件3相对压水仓1的角度也随之改变。由于柔性导水件2在柔性牵引件3的牵引作用下弯曲，因此柔性导水件2的弯曲方向总是朝向柔性牵引件3，这样，周向牵引机构的旋转改变了柔性导水件2想对压水仓1的角度，也就改变了柔性导水件2的弯曲朝向。

其中，周向牵引机构的周缘可以设置开口也可以设置环状结构，以及所有能够实现允许柔性牵引件3穿过并能往复运动的结构。

在一些实施例中，周向牵引机构包括：旋转装置，同轴设置在压水仓1的出水口端，能够绕出水口的轴线旋转，柔性牵引件3活动连接在旋转装置的外周缘，当旋转装置旋转时，改变设置在外周缘的活动连接点的位置；第一动力装置，与旋转装置传动连接，被配置为驱动旋转装置旋转。

其中，第一动力装置可以为能够实现回转运动的动力单元，例如液压马达、电动机等，与旋转装置之间可以为皮带传动、齿轮传动等形式，驱动旋转装置旋转；第一动力装置也可以为能够实现往复运动的动力单元，例如气缸、电磁继电装置等，与旋转装置之间通过连杆机构，将动力单元的往复运动转化为旋转装置的旋转运动。这样，通过第一动力装置驱动旋转装置旋转，使响应时间更短，控制更加灵活。

在一些实施例中，变向器4包括：轴向牵引机构，与柔性牵引件3的另一端连接，被配置为通过牵引柔性牵引件3运动以改变柔性导水件2的弯曲程度。

柔性导水件2轴线的弯曲靠柔性牵引件3的收紧或放松实现，当柔性牵引件3收紧时，带动柔性导水件2弯曲；当柔性牵引件3放松时，柔性导水件2从弯曲状态恢复。轴向牵引机构与柔性牵引件3连接，提供牵引力，改变柔性牵引件3的放松或收紧状态。

其中，轴向牵引机构可以为实现往复运动的连杆机构，设置有与柔性牵引件3连接的连接杆，连接杆往复运动带动与其连接的柔性牵引件3往复运动，从而实现对柔性牵引件3的收紧或放松。

在一些实施例中，轴向牵引机构包括：绞盘61，与柔性牵引件3的另一端连接，通过绞盘61的转动驱动柔性牵引件3以改变柔性导水件2的弯曲程度；第二动力装置62，与绞盘61传动连接，被配置为驱动绞盘61旋转。

其中，第二动力装置62可以为能够实现回转运动的动力单元，例如液压马达、电动机等，与绞盘61之间可以为皮带传动、齿轮传动等形式，驱动绞盘61旋转；第二动力装置62也可以为能够实现往复运动的动力单元，例如气缸、电磁继电装置等，与绞盘61之间通过连杆机构，将动力单元的往复运动转化为绞盘61的旋转运动。这样，通过第二动力装置62驱动绞盘61旋转，使响应时间更短，控制更加灵活。

在绞盘61的周缘上设置有连接点，与柔性牵引件3连接，这样，当绞盘61正向旋转时柔性牵引件3能够缠绕在连接点上，从而收紧柔性牵引件3并迫使与其连接的柔性导水件2弯曲，当绞盘61反向旋转时柔性牵引件3减少缠绕在连接点上的部分，从而放松柔性导水件2，柔性导水件2从弯曲状态部分或全部恢复。

本发明的另一方面，提供了一种活塞推进设备，包括两个以上上述的活塞推进器。

两个以上活塞推进器组成一个活塞推进设备，能够增加驱动力，并且不同活塞推进器能够产生不同方向的推进力，不同方向的推进力的组合能够使活塞推进设备产生不同的运动模式。例如，当其中一个活塞推进器产生一个向左的推进力，而另一个推进器产生一个向右的并且与上述推进力不同线的推进力时，活塞推进设备便产生一个扭转力，使活塞推进设备旋转。

其中，不同活塞推进器的压水仓1平行设置，出水端统一设置在同一侧。

在一些实施例中，当活塞推进器包括轴向牵引机构时，不同活塞推进器共用一个轴向牵引机构。为精简活塞推进设备，不同活塞推进器可以共用同一个轴向牵引机构，设置柔性牵引件3收纳板，将所有柔性牵引件3收纳起来然后连接在轴向牵引机构上。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。当用于本申请中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本申请中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，同样的，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。