一种微型水上运动装置及其无声电流体推进系统

本发明涉及船用推进，具体为一种微型水上运动装置及其无声电流体推进系统。

背景技术：

1、微型水上运动装置，是指那些尺寸通常在米级以下的特殊水上交通工具和工作平台，涵盖了一系列广泛的应用领域，如无人驾驶的无人船只、用于环境监测、科学研究和搜救行动的各种水上检测平台、娱乐用途的玩具船只，以及执行隐蔽或特殊任务的小型或微型特种静音船只等。这类装置因其体积小巧、机动灵活的特点，在众多应用场景中展现出独特优势。

2、传统的微型水上运动装置普遍采用的推进系统主要为螺旋桨推进系统。螺旋桨推进系统依赖于螺旋桨的旋转来产生动力，因此需要配备传动轴、电动机等一系列相关设备，对于大型船舶，甚至还需要专门的轮机舱来容纳这些设备。将螺旋桨推进系统运用到微型水上运动装置上，一方面将占用大量的空间和吨位，增加了整体的重量和复杂性，对于空间有限、重量敏感的微型水上运动装置来说，这是一个不可忽视的问题。另一方面，螺旋桨推进系统在工作时会产生大量噪音和振动，尤其在要求静音操作的场合，如军事侦察或海洋生物研究中，这些缺陷尤为突出。

3、鉴于上述常规推进系统的不足之处，微型水上运动装置亟需寻求更为先进且适应其特性的新型推进系统。

技术实现思路

1、针对现有微型水上运动装置的推进系统存在笨重且嘈杂的技术问题，本发明提供了一种微型水上运动装置及其无声电流体推进系统，摒弃了传统的机械转动部件，依靠电场作用力直接加速流体产生推力，因此具备高效、轻量且静音等诸多优点，非常适合应用于微型水上运动装置。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，包括支撑组件、安装在支撑组件上的电流体动力学泵和供电组件；

4、所述支撑组件为安装在微型水上运动装置上的支架a、支架b和支架c；

5、所述电流体动力学泵包括轴心位于同一水平线上的针电极、环电极和筒电极；所述针电极的固定端安装在支架a上，针电极的工作端穿过环电极的轴心并指向筒电极；所述环电极由固定在支架b顶端上的夹具夹持固定；所述筒电极固定安装在支架c的顶端上；所述支架a、支架b、支架c和夹具均采用绝缘材料制成；

6、所述供电组件包括高压直流电源a和高压直流电源b，所述针电极和环电极分别外接高压直流电源a和高压直流电源b的正极，所述筒电极外接高压直流电源a和高压直流电源b的负极。

7、进一步地，所述支架a、支架b和支架c滑动安装在滑槽中且所述支架a、支架b和支架c在滑槽中的移动方向平行于针电极、环电极和筒电极的轴心；所述滑槽安装在微型水上运动装置上，滑槽的截面呈左右对称的“[]”形；所述支架a、支架b和支架c的截面均呈“凸”形，其底部安装在两侧滑槽中且与两侧滑槽相适配，顶端自两侧滑槽的间隙处延伸至滑槽外。

8、进一步地，所述两侧滑槽上沿支架a、支架b和支架c在滑槽中的移动方向贯通开设有限位槽，两侧限位槽中安装有若干个用于将支架a、支架b和支架c固定在滑槽内的限位器。

9、进一步地，所述限位器包括依次连接的挡板、连接块和插板；所述插板与开设在支架a、支架b和支架c上的卡槽相适配且紧贴穿设于所述卡槽中；所述连接块为楔形结构，其沿限位槽宽度方向的厚度自靠近插板一端至靠近挡板一端逐渐增大，且连接块沿限位槽宽度方向的最大厚度大于其与限位槽上端面之间的预留间隙。

10、进一步地，所述支架a、支架b、支架c、夹具和限位器均由树脂3d打印得到。

11、进一步地，所述支架a上开设有安装孔，所述针电极的固定端插设于所述安装孔中；所述筒电极底部和支架c上的相对位置处分别开设有定位孔a和定位孔b，二者通过定位销相互连接以实现筒电极与支架c的固定连接。

12、进一步地，所述针电极的长度为20～50mm；所述环电极的外径为10～20mm，壁厚为1～10mm；所述筒电极的外径为20～50mm，长度为20～100mm，壁厚为1～10mm；所述针电极的工作端与筒电极的间距为15～20mm；所述针电极的工作端与环电极的间距为10～20mm。

13、进一步地，所述针电极、环电极和筒电极的材质均为铜。

14、进一步地，所述高压直流电源a和高压直流电源b的工作电压为6-18kv。

15、一种微型水上运动装置，其特征在于，包含以上任一项所述的无声电流体推进系统。

16、本发明的有益效果如下：

17、1.本发明采用无声电流体推进系统作为微型水上运动装置的推进系统，这种推进系统摒弃了传统的机械转动部件，依靠电场作用力直接加速流体产生推力，因此具备无燃烧排放、无旋转部件、运行几乎无声等诸多优点，非常适合应用于微型水上运动装置，能够有效解决现有推进系统在微型化、静音和环保等方面的问题，极大地提升此类装置的任务效能和应用潜力。

18、2.本发明中的针电极、环电极、筒电极的电极间距可以进行变动，以拓宽作品的使用工况，并且可以根据工况动态调整电极间距，保证在不同工况下处于较为高效的工作状态。

19、3.本发明中的无声电流体推进系统以电能为供应能源，方便各种设备的装载、能源供应以及能耗管理。

技术特征：

1.一种微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，包括支撑组件、安装在支撑组件上的电流体动力学泵和供电组件；

2.根据权利要求1所述的微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，所述支架a(2)、支架b(3)和支架c(4)滑动安装在滑槽(1)中且所述支架a(2)、支架b(3)和支架c(4)在滑槽(1)中的移动方向平行于针电极(5)、环电极(6)和筒电极(7)的轴心；所述滑槽(1)安装在微型水上运动装置上，滑槽(1)的截面呈左右对称的“[]”形；所述支架a(2)、支架b(3)和支架c(4)的截面均呈“凸”形，其底部安装在两侧滑槽(1)中且与两侧滑槽(1)相适配，顶端自两侧滑槽(1)的间隙处延伸至滑槽(1)外。

3.根据权利要求2所述的微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，所述两侧滑槽(1)上沿支架a(2)、支架b(3)和支架c(4)在滑槽(1)中的移动方向贯通开设有限位槽(9)，两侧限位槽(9)中安装有若干个用于将支架a(2)、支架b(3)和支架c(4)固定在滑槽(1)内的限位器(10)。

4.根据权利要求3所述的微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，所述限位器(10)包括依次连接的挡板、连接块和插板；所述插板与开设在支架a(2)、支架b(3)和支架c(4)上的卡槽相适配且紧贴穿设于所述卡槽中；所述连接块为楔形结构，其沿限位槽(9)宽度方向的厚度自靠近插板一端至靠近挡板一端逐渐增大，且连接块沿限位槽(9)宽度方向的最大厚度大于其与限位槽(9)上端面之间的预留间隙。

5.根据权利要求3所述的微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，所述支架a(2)、支架b(3)、支架c(4)、夹具(8)和限位器(10)均由树脂3d打印得到。

6.根据权利要求1所述的微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，所述支架a(2)上开设有安装孔，所述针电极(5)的固定端插设于所述安装孔中；所述筒电极(7)底部和支架c(4)上的相对位置处分别开设有定位孔a和定位孔b，二者通过定位销相互连接以实现筒电极(7)与支架c(4)的固定连接。

7.根据权利要求1所述的微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，所述针电极(5)的长度为20～50mm；所述环电极(6)的外径为10～20mm，壁厚为1～10mm；所述筒电极(7)的外径为20～50mm，长度为20～100mm，壁厚为1～10mm；所述针电极(5)的工作端与筒电极(7)的间距为15～20mm；所述针电极(5)的工作端与环电极(6)的间距为10～20mm。

8.根据权利要求1所述的微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，所述针电极(5)、环电极(6)和筒电极(7)的材质均为铜。

9.根据权利要求1所述的微型水上运动装置的无声电流体推进系统，其特征在于，所述高压直流电源a和高压直流电源b的工作电压均为6-18kv。

10.一种微型水上运动装置，其特征在于，包含上述权利要求1～9中任一项所述的无声电流体推进系统。

技术总结本发明提供了一种微型水上运动装置及其无声电流体推进系统，包括支撑组件、安装在支撑组件上的电流体动力学泵和供电组件。所述电流体动力学泵包括轴心位于同一水平线上的针电极、环电极和筒电极，针电极穿过环电极的轴心并指向筒电极，所述供电组件包括高压直流电源a和高压直流电源b，针电极和环电极分别外接高压直流电源a和高压直流电源b的正极，筒电极外接高压直流电源a和高压直流电源b的负极。本发明摒弃了传统的机械转动部件，依靠电场作用力直接加速流体产生推力，因此具备高效、轻量且静音等诸多优点，非常适合应用于微型水上运动装置。技术研发人员：张帆,王路遥,颜伟城,蔡汝仙,袁寿其受保护的技术使用者：江苏大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17