CN103935493A 说明 书 4/4页 相同，减小径向分力影响其运动轨迹，同时在吸水过程中可以借助其反作用力实现推进；鉴 于IPMC材料在通电条件下可以弯曲的特性，采用4片IPMC材料作为膜瓣喷嘴11，控制实现 储水腔18与喷水腔19内水量供给。 [0025]储水部分II具体工作原理： [0026]在一个供水周期完成时，前腔的IPMC肌肉条3与弹性薄膜1保持收缩状态，随着 正弦波电压激励的施加，上、下弹性薄膜1将波形向外传递，逐渐舒张而张开，内部压强增 大，水经由进水孔10进入储水腔18，当腔内压强达到设定值通过外部控制电路对膜瓣喷嘴 11发出脉冲信号，IPMC瓣膜13在电激励下张开，水流进入喷水腔19。 [0027]结合图6、7及8，喷水部分III主要膜瓣喷嘴11、IPMC肌肉条3、弹性薄膜1、壳体 12、IPMC瓣膜13、弯曲喷嘴14、喷水腔19、喷水鸭嘴15、SMA丝16、硅胶壳17组成；弯曲喷 嘴14由喷水鸭嘴15、SMA丝16、硅胶壳17组成，4组SMA丝16对称布置于奶嘴型的弯曲 喷嘴14内部，外部采用硅胶壳17包裹，端侧处安装有喷水鸭嘴15；IPMC瓣膜13作为喷水 腔19的水流入口，中间处采用安装在叠加电极2的IPMC肌肉条3黏贴于弹性薄膜1，在尾 部端侧壳体上沿周向均匀布置六个弯曲喷嘴14，上、中、下每个通道分得两个弯曲喷嘴14， 作为水流喷水口。SMA丝16作为一种形状记忆材料，在受热时能够发生较大作用力的弯曲 变形，采用8条SMA丝结构包裹在硅胶壳内部，通过控制不同SMA丝的弯曲，可以实现对其 不同方向弯曲：喷水鸭嘴15是一种单向阀门，在压力超过一定值时进行单向喷水：每个通 道采用两个弯曲喷嘴14进行喷水推进，其均匀分布于圆周上，便于对不同方位进行喷水控 制：采用PWM(脉冲宽度调制)控制不同的占空比来实现不同SMA丝的弯曲状态控制。 [0028]喷水推进部分III具体工作原理： [o029]当喷水腔19内的压强达到固定值，通过控制部件控制膜瓣喷嘴11上的IPMC瓣膜 13关闭，喷水腔19内部的IPMC肌肉丝3在正弦波信号下运动，实现弹性薄膜1波浪式推 进，当腔内压强超过喷水鸭嘴15的固定压力值后，喷水鸭嘴打开喷水，通过水流喷水作用 力与反作用力的关系，实现推进管的水下推进，当需要实现转向时，通过控制部件控制弯曲 喷嘴14上的多条SMA丝16的弯曲运动，达到曲喷嘴14弯曲的目的，最终可以使得水下推 进器不同角度的喷水，实现其快速弯曲运动。 [0030]壳体及控制部分IV主要壳体12、弹性薄膜1、PWM控制组件组成：整个壳体12通 过半圆壳体及圆柱壳体装配连接成，头部的半圆壳体开有进水孔10，尾部沿圆周分布有6 个弯曲喷嘴14；壳体12与弹性薄膜1之间严实密封，防止后期内压强过低，使得推进效率 下降；壳体12是一种刚性材料，表层光滑，起到支撑及降低表面阻力的作用：PWW是一种利 用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，使用其对IPMC肌 肉条3及弯曲喷嘴14的SMA丝16进行周期控制。 6