用于例如为推进产生波状运动和用于利用运动流体的能量的机构 |
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| 申请号 | CN201280009900.1 | 申请日 | 2012-01-10 | 公开(公告)号 | CN103384957B | 公开(公告)日 | 2017-09-08 |
| 申请人 | 本亚明·彼得罗·菲拉尔多; | 发明人 | 本亚明·彼得罗·菲拉尔多; | ||||
| 摘要 | 说明了经由换能器接收和传递 力 的机构，所述换能器在可改变的 位置 中具有一个或多个持久 变形 。通过弹性的或可变长度的换能器给 致动器 实施例 或推进实施例提供动力，所述弹性的或可变长度的换能器将力施加在变形构件上，所述变形构件继而将力施加到诸如空气或 水 的周围 流体 上。发 电机 实施例经由变形构件从周围运动流体接收力，所述变形构件将那些力传递到弹性的或可变长度的换能器，所述弹性的或可变长度的换能器将那些力转 化成 电能 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于将电能转换为机械能的设备，其包括： |
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| 说明书全文 | 用于例如为推进产生波状运动和用于利用运动流体的能量的机构 [0001] 相关申请的交叉参考 [0002] 本申请是2011年1月10日提交的、名为“用于例如为推进产生波状运动和用于利用运动流体的能量的机构”的优先的美国临时专利申请NO.61/431,412(代理人案号19861-005PV)的非临时申请，并且根据35U.S.C.§119要求享有该美国临时专利申请的优先权。 [0003] 本申请也是2009年11月12日提交的、名为“Pliant or Compliant Elements for Harnessing the Forces of Moving Fluid to Transport Fluid or Generate Electricity”的共同待决的美国非临时专利申请NO.12/617,618(代理人案号19861-003CP1)的部分继续申请，并且根据35U.S.C.§120要求享有该美国非临时专利申请的优先权；上述美国非临时专利申请NO.12/617,618继而根据35U.S.C.§120要求享有2008年9月30日提交的、名为“PLIANT MECHANISMS FOR EXTRACTING POWER FROM MOVING FLUID”的在先非临时专利申请NO.12/242,144(代理人案号19861-003)的优先权，上述非临时专利申请序列NO.12/242,144继而根据35U.S.C.§120要求享有2008年5月1日提交的、名为“Power generator for extracting power from fluid motion”的美国非临时专利申请NO.12/ 150,910(代理人案号FILARDO 202-KFM)的优先权，上述美国非临时专利申请NO.12/150, 910继而根据35U.S.C.§119要求享有2007年5月1日提交的美国临时专利申请NO.60/926, 984的优先权。 [0004] 上述申请全部通过参考包含于此。 技术领域背景技术[0006] 普遍存在有为各种目的而被致动以执行规定运动的机械装置。较不常见的是产生规定的重复波状运动或效果的装置。已经出现了利用运动流体的动能或产生流体自身运动的各种机械装置和/或电气装置。例如，航海船舶可以采用由机械发动机提供动力的螺旋桨以通过水运动。还开发出利用运动流体的动力的装置，由此电磁式发电机例如通过涡轮机叶轮而联接至液体，以产生用于通过各种形式的电能动力装置分配和消耗的电能。 发明内容[0007] 公开的设备、系统和方法的实施例可以涉及到产生重复和/或波状运动或效果以产生例如用于推进系统或其它系统的有用功的装置。这些实施例和可替代的实施例还可以涉及到当施加外力时呈现出该波状运动的装置，并且该波状运动联接到发电部件。这样的用法归因于如电磁式马达与电磁式发电机之间的致动与能量利用之间的功能对称。 [0008] 根据本发明的第一方面，提供一种用于将电能转换为机械能的设备，其包括： [0009] 柔性中心芯构件； [0010] 多个第一换能器， [0011] 其中，所述多个第一换能器中的每个都在第一位置处连接到所述中心芯构件的外表面，并且在第二位置处连接到布置成与流体接触的多个柔性制品中的至少一个，[0012] 其中，所述多个第一换能器由电活性材料构成， [0013] 其中，所述多个柔性制品中的每个都具有至少一个接触面，所述至少一个接触面永久地构造有至少一个持久变形，所述至少一个持久变形与所述中心芯构件的中心轴线成横向地突出并且经由至少一个约束部件来维持， [0014] 其中，所述至少一个持久变形的波动与所述多个第一换能器的激励相对应； [0015] 致动电路，所述致动电路联接到所述多个第一换能器， [0016] 其中，所述多个第一换能器中的激励通过所述致动电路驱动，并且其中，所述多个第一换能器中的激励引起所述至少一个持久变形的波动以沿着与所述中心芯构件的中心轴线基本平行的方向驱动流体； [0017] 多个纵向换能器，所述多个纵向换能器由电活性材料构成，联接到所述中心芯构件和所述致动电路，并且沿着与所述中心芯构件的中心轴线基本平行的方向取向；和[0018] 控制电路，所述控制电路联接到所述致动电路并且构造成选择性地控制所述多个纵向换能器中的每个构件的张紧和压缩，导致所述中心芯构件弯曲。 [0019] 优选地，每个第一换能器都包括压力控制构件。 [0020] 优选地，所述多个第一换能器中的激励与所述至少一个约束部件围绕所述中心芯构件的中心轴线的转动振荡相对应。 [0021] 根据本发明的第二方面，提供一种用于将电能转换为机械能的设备，其包括： [0022] 柔性中心芯构件； [0023] 多个纵向换能器，所述多个纵向换能器连接到所述柔性中心芯构件的外表面，并且沿与所述柔性中心芯构件的中心轴线基本平行的方向取向，其中，所述多个纵向换能器由电活性材料构成； [0024] 多个横向换能器，其中，所述多个横向换能器中的每个都在第一端部处连接到所述柔性中心芯构件的外表面； [0025] 多个柔性制品，所述多个柔性制品布置成与流体接触，其中，所述多个柔性制品中的每个都具有至少一个接触面，所述至少一个接触面永久地构造有持久变形，所述持久变形与所述柔性中心芯构件的中心轴线成横向地突出并且经由至少一个椎板来维持，其中，所述多个横向换能器中的每个都在第二端部处经由所述至少一个椎板连接到所述多个柔性制品中的至少一个，并且其中，所述持久变形的波动与所述多个横向换能器中的激励对应； [0026] 致动电路，所述致动电路联接到所述多个横向换能器，其中，所述多个横向换能器中的激励通过所述致动电路驱动，其中，所述多个横向换能器中的激励引起所述持久变形的波动以沿着与所述中心芯构件的中心轴线基本平行的方向驱动所述流体； [0027] 控制电路，所述控制电路联接到所述致动电路并且构造成选择性地控制所述多个纵向换能器的构件中的激励，导致所述柔性中心芯构件弯曲；和 [0029] 根据本发明的第三方面，提供一种用于将电能转换为机械能的设备，其包括： [0030] 柔性中心芯构件； [0031] 多个第一换能器，所述多个第一换能器可运动地同心地连接到所述中心芯构件，其中，所述多个第一换能器由电活性材料构成； [0032] 联接到所述多个第一换能器的致动电路； [0033] 能量传递机构，所述能量传递机构与所述第一换能器相关联， [0034] 其中，所述多个第一换能器中的激励通过所述致动电路驱动，并且其中，所述多个第一换能器中的激励引起能量传递机构的持久变形的波动以沿着与所述中心芯构件的中心轴线基本平行的方向驱动流体； [0035] 多个纵向换能器，所述多个纵向换能器由电活性材料构成，联接到所述中心芯构件和所述致动电路，并且沿着与所述中心芯构件的中心轴线基本平行的方向取向；和[0036] 控制电路，所述控制电路联接到所述致动电路并且构造成选择性地控制所述多个纵向换能器中的每个构件的张紧和压缩，导致所述中心芯构件弯曲， [0037] 其中，所述多个第一换能器能够在一体的波动运动中运动。 [0038] 优选地，所述第一换能器各自都通过与弹性构件协同操作的刚性构件而连接到所述中心芯构件，允许所述第一换能器能围绕所述中心芯构件运动。 [0039] 优选地，所述弹性构件包括一系列的至少两个弹性部分。 [0040] 优选地，所述弹性构件包括与第一换能器和所述中心芯构件二者同心的弹性体轴承。 [0041] 优选地，还包括应变电路，所述应变电路用于测量任何组成构件上的应变。 [0042] 优选地，所述能量传递机构包括在每个第一换能器上的至少一个翼面。 [0043] 在某些实施例中，柔性片状构件借助施加的力而变形，并且所得到的一个或多个变形通过约束部件维持。 [0044] 在一个实施例中，约束部件是椎板，已变形的柔性片状构件以不能返回到其松弛状态的方式附装到所述椎板上。在某些实施方案中，椎板可以弹性地或可变地联接到中心刚性管或构件。这些弹性或可变联接部件可以在各种实施方案中由电活性聚合物材料、磁致伸缩材料、穿过磁场的金属线圈、液压活塞、气动活塞、形状记忆合金元件和/或类似物组成。 [0045] 对于推进实施例而言，当弹性或可变联接部件借助诸如激励的能量输入而被致动时，弹性或可变联接部件将改变长度，将力施加到已变形的柔性片状构件上，使其变形而移动位置。这样，弹性或可变联接的致动器产生沿着柔性片状构件的波状运动，所述柔性片状构件可以将力施加到周围流体上而产生推力。 [0046] 对于固定在流体的定向流动中的发电机实施例而言，流体的动能将力施加到柔性片状构件上，导致变形的位置沿着流体流动的方向移动。来回流动的流体可以导致变形来回运动。非定向的流体流动可以导致变形沿着一个方向行进，直到所述变形从柔性片状构件的下游端部运动离开为止。 [0047] 因为这些变形是由柔性片状构件在制造期间所产生的内能状态引起的，所以只要保留有约束，就不能消除这些变形。因此，当变形从柔性片状构件的下游端部运动离开时，在上游端部处必须存在另一个变形。当机构被锚固在流体流中时，一系列波状变形会沿着柔性片状构件向流体流方向连续地行进。在一个发电机实施例中，柔性片状构件可以联接到椎板，以便使柔性片状构件的变形运动为椎板的运动提供动力。椎板的运动将力施加到弹性或可变联接部件上。弹性或可变联接部件可以包括将该力转化成电能的换能部件。弹性联接部件可以在某些实施方案中由能够将机械应变转化成电能的电活性聚合物或其它电活性材料构造和/或包括上述电活性聚合物或其它电活性材料。弹性联接部件还可以在某些实施方案中由磁致伸缩材料、穿过磁场的金属线圈、液压活塞、气动活塞、形状记忆合金元件和/或类似物构造。 [0048] 对于某些推进和泵实施例而言，系统的架构可以是相同的或相似的。例如，某些泵和推进实施例与发电机实施例之间的不同之处在于，推进和泵实施例的弹性的或可变的联接元件是致动器，而不是发电机。换言之，在推进实施例中，弹性或可变联接部件将电能转化成机械作用，如图1所示，而在发电机实施例中，弹性或可变联接部件将机械作用转化成电能，如图2所示。 [0050] 图1示出推进或致动实施例的某些方面，其示出通过机构的力和能量的流动； [0051] 图2示出发电机实施例的某些方面，其示出通过机构的能量流动； [0052] 图3示出在一个实施例中用于产生圆锯齿状条的片状构件的变形； [0053] 图4示出本公开的机构的实施例的组装部件的某些方面； [0054] 图5示出包括椎板4、中心构件6、筋7和吊架杆8在内的实施例的组装部件的某些方面； [0055] 图6示出在一个实施例中的发电机的电力变换的某些方面； [0056] 图7示出在一个实施例中的致动器的电力变换的某些方面； [0057] 图8至11示出在一个实施例中发电机的操作下的四个相继状态的某些方面； [0058] 图12至14示出从顶部或侧面看到的、在图8至11中所示的实施例的操作下的三个相继状态的某些方面； [0059] 图15至18示出在致动器实施例的操作下的四个相继状态的某些方面； [0060] 图19示出借助锚固机构的一个实施方案的发电机实施例的某些方面； [0061] 图20示出实施例的纵向封壳21的某些方面； [0062] 图21示出已去除纵向条20的图19的实施例的某些方面； [0063] 图22至24示出在不同实施例中两翅片的架构、三翅片的架构和四翅片的架构的某些方面； [0064] 图25示出借助锚固系统的一个实施方案的双翅片发电机实施例的某些方面； [0065] 图26示出没有CS翅片5但有加宽的椎板4的实施例的某些方面； [0066] 图27示出推进实施例的某些方面； [0067] 图28示出去除了纵向条21以显示椎板4、筋7和中心构件6的图26中的实施例的其它细节； [0068] 图29至33示出实施例的单椎板4的操作顺序的某些方面； [0069] 图34至38示出在没有椎板4的情况下较近距离看到的图29至33中所示的操作顺序的某些方面； [0070] 图39示出去除了条20以显示椎板4、筋7和柔性中心构件26的另一个实施例的某些方面； [0071] 图40示出较近距离看到的图39的实施例的某些方面； [0072] 图41示出对于局部转动实施例而言的三个运动位置的某些方面； [0073] 图42示出对于左右对称往复运动实施例而言的三个运动位置的某些方面； [0074] 图43示出左右对称往复运动实施例的某些方面； [0075] 图44示出左右对称往复运动实施例的组装细节的某些方面； [0076] 图45示出去除了纵向条20以显示中心构件4和筋7的左右对称往复运动实施例的某些方面； [0077] 图46示出去除了其CS翅片5的左右对称往复运动实施例的某些方面； [0078] 图47示出去除了其CS翅片5和去除了纵向条20的图46的左右对称往复运动实施例的某些方面； [0079] 图48示出其中至少一个椎板的换能器是电磁式发电机的发电机实施例的某些方面，并且示出其中至少一个椎板的换能器是电动马达的推进实施例；和 [0080] 图49是示出换能器激励的实施例的逻辑流程图。 具体实施方式[0081] 在某些实施例中，柔性片状构件1借助至少一个施加的力2以产生一个或多个图3的变形的方式变形，从而形成圆锯齿状条3。圆锯齿状条3的一个或多个变形经由一个或多个约束部件得以维持。在一个实施例中，这种约束部件是至少一个椎板4，所述至少一个椎板4在至少一个位置处联接至圆锯齿状条3。这种受约束的圆锯齿状条被称为圆锯齿状条翅片或CS翅片5，如图4中所示。 [0082] 在某些实施方案中，CS翅片5可以例如经由一个或多个长度可变的或弹性的筋7而联接到刚性或半刚性中心构件6。在筋7与中心构件6之间的方向力被至少一个其它筋7与一个其它CS翅片5的相等的方向相反的方向力平衡，如图4所示。 [0083] 图5示出单椎板4的实施例，多个筋7在一个端部处附装到中心构件6，并且在另一端处经由杆形连接器8附装到椎板4。图5中的构造对于推进实施例和发电机实施例而言会同样较好地起作用。 [0084] 对于致动的实施例而言，筋7的致动将导致其延长或缩短，由此改变CS翅片5的内能状态，并且由此导致一个或多个变形的位置移动位置。在某些实施例中，在CS翅片5的变形相对周围流体移动位置时，CS翅片5的变形可以将力施加到周围流体上以产生推进效果。在一个实施例中，筋7可以由轧制的或堆叠的电活性聚合物组成，所述轧制的或堆叠的电活性聚合物是一类当经由电极施加电荷时会收缩的材料。来自电源的电能在电活性聚合物筋 7中被转化成机械应变。给电活性聚合物筋7添加电荷或从电活性聚合物筋7去除电荷可以导致筋7的长度改变。因此，通过控制对筋7的充电，可以控制筋的相对长度。随着筋的长度改变，筋施加到CS翅片5的力也改变，并且因此CS翅片5的内能状态改变，导致变形的位置改变。 [0085] 对于本发明的发电机实施例而言，来自周围运动流体的力14可以导致CS翅片5的变形移动位置，从而对筋7施加力。在某些实施方案中，该力可以导致筋7的长度变长或缩短。在一个实施例中，筋7由电活性聚合物构成，所述电活性聚合物可以通过材料应变将机械能转化成电能，并且可以将电能转化成机械应变，如图8至14中所示。 [0086] 对于发电机实施例而言，机械能可以借助电极和/或其它类型的换能器而作用在电活性聚合片上。在某些实施例方案中，来自换能器的电能穿过发电机控制电子器件，继而到达电力变换电路，然后到达电力输出或存储装置，如图6所示。对于致动器实施例而言，来自电池或其它能源的能量可以穿过变流器，继而穿过致动器电子器件，然后经由电极到达电活性聚合物，和/或到达其它将电能转化成机械能的换能器，如图7所示。 [0087] 图8至11示出在运动水14的力和操作下的一系列状态的方面，其示出在一个发电机实施例中沿着CS翅片5的变形的行进与椎板4的转动相关联，继而改变筋7的长度，CS翅片5经由所述筋7的长度联接到中心芯构件6。在一个实施例中，变形可以被认为是从中性轴的任一侧突出并且导致顺时针或逆时针方向的部分转动。如图8至11追踪CS翅片5上的由最大变形和最大转动所限定的单个点15。椎板4的相对转动16可以与沿着CS翅片5变形的单个点 15的运动相关联。 [0088] 图12至14示出在发电机实施例的操作下的一系列状态的方面，其示出在图8至11中所示的实施例的俯视图，并且当沿着CS翅片5的变形行进将转动传给椎板4时，追踪CS翅片5上在最大波幅或转动处的单个点17的行进。 [0089] 图15至18示出在致动推进实施例的操作下一系列状态的方面，其示出在一个实施例中致动的筋7是如何相继转动椎板4的，所述椎板4将力施加到CS翅片5上以产生推进力18。图15至18追踪CS翅片5上的由最大变形和最大转动所限定的单个点15。椎板4的相对转动16可以与沿着CS翅片5变形的单个点15的运动相关联。 [0090] 图19示出附装到锚固机构19的一个实施方案的发电机实施例的某些方面，所述锚固机构19将该机构保持在流体流中静止。在所示的实施例中，柔性纵向条20将椎板和筋包封在纵向封壳21中。对于水力发电实例来说，纵向条20可以提供防水封壳21，如图20所示，例如由此保持电子部件干燥。该防水性可能不为风力发电实施例所需要。包封在纵向封壳21中的电子部件可以包含电活性聚合物筋、接线、印刷电路板和/或类似部件。在一个实施方案中，电子部件也可以被容纳在锚固机构19中，并且通过导管22连接到发电机芯。 [0091] 图21示出图20的发电机实施例的某些方面，该实施例没有纵向条20而显露出内部的椎板4和筋7。 [0092] 在对于推进实施例与发电实施例而言不同的实施例中，CS翅片5的数量可以改变，如图22至24所示。图25示出带两个CS翅片的发电机的实施例。 [0093] 在图26的本发明的另一个实施例中，可以排除CS翅片5，代替地，而纵向条20是主要与流体相互作用的外表面。在没有CS翅片5的实施例中，椎板4可以如图28所示变宽。在制造期间，可以对在松弛状态下的纵向条20施加力以在纵向条20中产生变形。椎板4可以联接到纵向条20，并且在某些实施方案中经由筋7弹性地或可变地联接到中心构件6。在纵向条20经由附着到椎板4而受到约束之后，纵向条20不能返回到其变形前的形状。因此，纵向条 20中的波动持续，并且诸如行进波动的波动表现为椎板4沿顺时针或逆时针方向的部分转动。 [0094] 椎板的转动导致筋7的长度改变。图29至33示出椎板4经受一系列顺时针转动的方面，并且示出在一个实施方案中筋7是如何借助转动而改变长度。图34至38示出相同的一系列状态的更加详细的视图，从视图去除了椎板4，但是将椎板联接到筋的环23保持可见。 [0095] 这些实施例中的若干个可以附装到船舶以通过流体推进船舶。在一个实施方案中，该船舶附装有一个本发明的装置，并且在可替代的实施例中，可以附装多个本发明的装置。本发明的装置可以例如通过将中心芯构件连接到船舶而附装到船舶。该联接可以借助螺钉、胶、扣板或其它连接机构。可以实施可替代的连接方式。 [0096] 图27示出自由游动的推进实施例25的示例。 [0097] 在推进实施例的又一个实施方案中，中心构件26是柔性的，并且可以经由一个或多个致动的纵向筋27而沿着任何方向弯曲，所述一个或多个致动的纵向筋27彼此端部对端部地连接，形成一排或多排与柔性中心构件26平行延伸的纵向筋27行，如图39至40所示。纵向筋27的致动导致其长度变化。该长度变化可以通过施加和释放电压、电流、压力和磁场和/或类似物而实现。三排或更多排的纵向筋27允许控制自由游动的推进机构25的运动方向。纵向筋27例如通过径向臂28被固定到柔性中心构件26，并且纵向筋27可以相对于柔性中心构件26例如以十字形的图案布置成使得一行纵向筋27处于柔性中心构件上方，一行纵向筋27处于柔性中心构件下方，一行纵向筋27处于柔性中心构件26的一侧，并且一行纵向筋27处于柔性中心构件26的另一侧。仅上方一行的纵向筋27的长度的减小将导致机构的中心轴线向上弯曲。仅下方一行的纵向筋27的长度的减小将导致机构的中心轴线向下弯曲。同样地，仅在一侧上的一行纵向筋27长度的减小导致机构的中心轴线向该侧弯曲，并且机构也将沿着该方向转向。 [0098] 在一个实施方案中，每行纵向筋27都可以设有致动电路和传感器电路，所述致动电路和传感器电路电连接到微控制器29，所述微控制器29可以经由致动每个纵向筋27行而控制每个纵向筋27行的长度。这样，微控制器可以通过使机构的的纵向中心轴线弯曲，使船舶将其航线从直线轨迹变成曲线轨迹，而改变船舶的行进方向。纵向筋27可以由多种不同材料构成，所述材料例如是电活性化合物、形状记忆合金、碳纳米管和/或任何其它的各种现有的或新的材料，在所述材料中当被电荷、热和/或其它输入致动时所述材料将改变形状。另外，这些上述致动部件可以使用部件的组件被气动地或液压地致动，所述部件例如是与这样的最终致动器联接的泵和阀，所述最终致动器例如是活塞、膈膜和/或其它致动器。可以应用可以使这样的部件以改变部件的形状或长度的方法，以便无论使用哪种材料和部件，都使上述布置将产生上述期望动作。 [0099] 到此为止所公开的推进实施例和发电机实施例中的某些已经利用椎板的往复转动，CS翅片5联接到椎板4，以便使CS翅片5彼此基本同相位地波动，如图41所示。在这样的实施例中，纵向条20也彼此基本同相位地波动。在另一个实施方案中，CS翅片5可以相对于彼此沿着基本相反的方向转动以产生左右对称的往复动作，如图42所示。 [0100] 左右对称的往复运动机构30实施例可以构造有中心构件6，所述中心构件6在相对侧上通过筋7联接，所述中心构件6与利用转动运动的实施例一样可以是用于推进实施例的致动器或是用于发电机实施例的能量利用部件。CS翅片5的变形内的力首先传递到纵向条20，继而传递到筋7上，然后传递到中心构件6上。在一个实施方案中，每个筋7都可以在一个端部处例如经由张力架31联接到中心构件6，并且可以在另一个端部处例如经由张力悬架 33联接到两个纵向条20的连结点32，如图43至47所示。 [0101] 图44示出左右对称往复运动实施例的组装细节的某些方面。 [0102] 图45示出去除了其纵向条20的左右对称往复运动实施例的某些方面。 [0103] 图46示出去除了其CS翅片5的左右对称往复运动实施例的某些方面。 [0104] 图47示出去除了其CS翅片5和去除了其纵向条20的图46的左右对称往复运动实施例的某些方面。 [0105] 利用电活性聚合物的左右对称往复运动机构30的致动器实施例可以用来满足其中期望张力的电活性聚合物致动的要求：当电荷选择地施加到筋7时，在CS翅片5内重新分配在制造处理期间由于力2而储存在CS翅片中的势能，所述力2用于产生形成CS翅片5的圆锯齿状条3的持久变形。因此，筋7的致动并非导致筋收缩和并非将推进力施加到CS翅片5上，而是筋的致动导致筋伸长，从而导致变形以经由在制造期间作为势能所加载的弹力而移动。 [0106] 换言之，推进实施例的筋不是被致动而施加张力。在制造期间，由于变形力而在整个机构中存在张力。筋的致动可以使筋松弛，从而改变力的平衡，并且导致所储存的势能释放，由此在筋7中引发运动，并且因此也在CS翅片5中引发运动。 [0107] 某些致动器实施例和发电机实施例也可以说明如下： [0108] 两个或更多个圆锯齿状条3或变形构件3经由筋7弹性地联接到刚性或半刚性的中心构件6，以便使一个变形构件3的变形能量在动态平衡中与所有其它的变形构件3共享。 [0109] 刚性或半刚性的中心构件6经由筋7对称地联接到至少两个变形构件3，变形构件3中的变形势能通过在变形构件3之间经由筋7传递力而保持平衡。 [0110] 刚性或半刚性的中心构件6经由筋7弹性地联接到至少两个变形构件3，所述至少两个变形构件3的内能状态经由筋7和刚性或半刚性的中心构件6而连通起来，以便使变形构件3的内能状态处于平衡。 [0111] 来自外部源的能量，例如运动水或空气的动能，导致变形构件3的变形移动并且以此将能量施加到筋7上，可以从所述筋7利用能量。输入到筋7中的能量导致筋7膨胀或收缩，将力施加到变形构件3上，导致变形构件3中的变形移动，由此将力施加到诸如空气或水的周围流体以产生推进效应。 [0112] 本公开说明了本发明的方面，其包括至少以下内容： [0113] 将应理解，推进实施例和发电机实施例的筋7可以构造为换能器，并且可以由多个不同部件构成。这里所讨论的实施例涉及新颖的机构部件及其新颖的组件，所述新颖的机构部件及其新颖的组件将力有效地传递到筋7换能器，或将力从筋7换能器传递走。因此，本发明可以与本文未明确说明的其它部件相联接。示例包括修改方案，借此筋7是气动管或活塞，所述气动管或活塞可以泵送流体以用于泵送目的和/或驱动传统的电磁式发电机。 [0114] 将应理解，虽然本文所讨论的实施例针对筋7利用电活性聚合物材料，但是起作用的机械原理同样适用于其中筋7可以是任何弹性的或长度可变的换能器的实施例。此处讨论的实施例涉及到作用于筋7上的机械部件的设计、布置和功能，所述筋7是用于推进或能量利用的换能器。 [0115] 本文所述的变形构件3或CS5翅片在某些实施方案中也可以由分段的片状材料构成，所述分段的片状材料例如是具有较硬的部分的材料，所述较硬的部分通过较不硬的部分或接头而彼此联接。 [0116] 图48示出发电机实施例的某些方面，在所述发电机实施例中，至少一个椎骨的换能器是电磁式发电机34，所述电磁式发电机34转动地联接到椎板4并且固定到中心部件6。CS翅片5的行进的波动导致椎板4如上所述转动运动，在相对于中心构件6固定在适当位置中的环式发电机34中发电。 [0117] 图48还示出推进实施例的某些方面，在所述推进实施例中至少一个椎骨的换能器是电动马达35，所述电动马达35转动地联接到椎板4并固定到中心构件6。电动马达35的致动导致椎板4转动，所述转动将力施加到CS翅片5，所述CS翅片5将力施加到周围流体。 [0118] 某些推进实施例也可以说明如下： [0119] 两个或更多个变形柔性构件3对称地联接到固定的中心构件6，以便使每个柔性构件3的变形中的势能与所有其它柔性构件3的变形中的势能相平衡，并且其中联接机构是换能器，由此外部能源14致使柔性构件3中的势能分布改变和将能量传递到换能器，所述换能器利用所传递的能量。换能器可以是电活性聚合物、电磁式发电机，等等。 [0120] 两个或更多个变形柔性构件3对称地联接到固定的中心构件6，以便使每个柔性构件6的变形中的势能与所有其它柔性构件6的变形中的势能相平衡，并且其中联接机构是换能器，由此换能器的致动将力施加到柔性构件3，导致变形柔性构件3中的势能分布改变和将力传递到变形柔性构件3上，由此产生推进作用18。换能器可以是电活性聚合物、电磁式马达，等等。 [0121] 图49示出换能器激励的示例性实施例。多个换能器可以沿着期望的传播方向按顺序固定，其中所述多个换能器均在第一端部处固定到第一约束部件4901。所述多个换能器的第二端部可以固定到第二约束部件，其中，所述多个换能器通过联接到第一和第二约束部件而维持在激励平衡状态中4905。在某些实施例中，所维持的激励平衡状态可以通过伸长的筋、所施加的压力和/或类似方式而导致。激励信号可以施加到第一组换能器，其中激励信号导致换能器中的由第一和第二约束部件所施加的机械阻力释放4910。激励信号在各种实施例中可以是电压、电流、压力、磁场和/或类信号。在某些实施方案中，激励信号的强度可以基于例如波长、波速、波频、历史值、传感器数据和/或类似数据而被确定，在所述传感器数据中传感器可以追踪诸如应力或位移的因素。可以经由处理器、CPU、微控制器和/或类似物监控条件，以确定下一个激励4915并且确定是否满足下一个激励的条件4920。处理器、CPU、微控制器等也可以确定应当何时何地施加多少激励。例如，条件可以基于诸如力或位移的传感器数据是高于某一值还是低于某一值。例如，传感器可以相对于某一阈值测量筋中的力或CS翅片中的位移。在可替代的实施例中，条件可以基于设定的经过时间和/或模式，该模式指示信号应该在某一时间发送到某一部件。例如，在某些实施方案中，存储器或数据结构中的顺序编程程序可以包括如涉及到波传播的时间、位置、待施加的激励的量和/或类型。如果不满足条件，则系统可以等待预定的一段时间4925，或在可替代的实施例中，不断循环以监控下一个激励4915。当满足下一个激励条件时4920，激励可施加到下一组换能器4930。在某些实施例中，随着波传播，所施加的激励的量可以降低；即，随着运动通过CS翅片传播，筋会需要较小的激励。在某些实施方案中，传感器可以测量约束力，所述约束力继而与阈值比较以确定待施加的激励的量。其它实施例可以表明，当在一组换能器中发生激励时，第二组换能器上的力增大。在可替代的实施例中，第二组换能器上的力在第一组换能器中发生激励之后会减小。如果又有一组换能器4935，则系统可以监控用于发生下一个激励的条件4915；如果没有更多的换能器组，则循环终止4940。 |
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