16、水上逃逸：可重复燃烧式跳跃滑翔机器人的设计与测试

水上逃逸：可重复燃烧式跳跃滑翔机器人的设计与测试

1 引言

水上逃逸机器人在海洋监测、救援等领域具有重要应用价值。本文将详细介绍一种可重复燃烧式水上跳跃滑翔机器人的设计、工作原理以及相关测试情况。

2 工作原理

2.1 反应阶段

机器人的工作过程包含 5 个反应阶段：
1. 进水 ：机器人落水后，由于其低重心和排气针的作用，开始进水至合适水位。
2. 水泵入油箱 ：微蠕动泵开启，每 3.3 秒产生一滴水滴，约 10 秒形成富气混合物。
3. 产生乙炔气体 ：水滴与燃料迅速反应，生成的乙炔气体进入燃烧室。
4. 点火 ：通过高压电弧点燃气体。
5. 喷水 ：压力增加产生推力，系统约 200 毫秒排空，之后进入滑翔阶段，最后落回水中。

2.2 具体过程

当机器人落在水面上时，由于重心靠后且排气针的存在，会自动调整到 47°的设计角度，此时喷嘴在水下，燃烧室开始进水。进水时间较长是设计决策，仅需一个静态元件来排出多余空气、固定水位，且对恶劣测试条件不敏感。当机器人的方向与预期角度匹配时，启动发射序列，机器人起飞。

3 系统设计

3.1 燃烧室

燃烧室设计为顶部圆形，接着是直圆柱段和 20°锥形段，末端为喷嘴。根据静态实验结果，该燃烧室可承受 8 巴的内部压力。其具体结构如下：
- 驱动模块 ：