[發明專利]壓電驅動深海釋放系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202110982981.4
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113783465B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 王亮;于鵬鵬;金家楣;張世宇;陳昕榮
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.壓電驅動深海釋放系統，其特征在于，包括浮體、探測器、壓電釋放器、連接軸承、第一至第四連接桿、以及錨定重物；

所述浮體用于提供上浮浮力；

所述探測器用于探測、監控海洋；

所述錨定重物用于提供豎直向下重力，起錨定作用，防止深海釋放系統受到風、浪、流和海水溫度梯度的影響使得錨定位置發生移動；

所述壓電釋放器包括貼片式壓電換能器和釋放螺桿；

所述貼片式壓電換能器包括金屬基體、第一至第二壓電陶瓷片組；

所述金屬基體為長方體，包含上端面、下端面以及首位相連的第一至第四側壁，其中，第一側壁平行于第三側壁，第二側壁平行于第四側壁；所述金屬基體在其下端面中心設有和所述釋放螺桿相匹配的螺紋孔，且螺紋孔的螺紋長度大于其5倍的螺距；

所述金屬基體上設有和所述連接軸承內圈相匹配的環形凹槽，所述連接軸承內圈的內壁和所述金屬基體在其環形凹槽處同軸固連；

所述第一、第二壓電陶瓷片組均包括兩個沿著厚度方向極化的壓電陶瓷片，其中，第一壓電陶瓷片組的兩個壓電陶瓷片對稱的粘貼在所述金屬基體的第一、第三側壁上，第二壓電陶瓷片組的兩個壓電陶瓷片對稱的粘貼在所述金屬基體的第二、第四側壁上；第一壓電陶瓷片組的兩個壓電陶瓷片的極化方向相同，第二壓電陶瓷片組的兩個壓電陶瓷片的極化方向相同；第一、第二壓電陶瓷片中的壓電陶瓷片均涂覆有絕緣膠水，防止海水浸入；

所述釋放螺桿上端和所述金屬基體的螺紋孔螺紋相連，下端和所述第四連接桿的上端鉸接；

所述第一連接桿上端和所述浮體鉸接，下端和所述探測器鉸接；

所述第二、第三連接桿平行設置，其上端均和探測器鉸接、下端均和連接軸承的外圈鉸接，且第二、第三連接桿和連接軸承外圈的鉸接處關于金屬基體對稱；

所述第四連接桿的下端和所述錨定重物鉸接。

2.根據權利要求1所述的壓電驅動深海釋放系統的工作方法，其特征在于，包含以下步驟：

通過錨定重物將壓電驅動深海釋放系統置于指定位置，此時，金屬基體的內螺紋與釋放螺桿的外螺紋緊密接觸貼合，在靜摩擦力的作用下，金屬基體和釋放螺桿的配合距離保持不變，實現無功耗自鎖；

需要進行釋放時：

對第一壓電陶瓷片組施加第一交流電信號、第二壓電陶瓷片組施加第二交流電信號；第一交流電信號使得貼片式壓電換能器在第二側面的法面上發生彎曲振動，激發振動模態A；第二交流電信號使得貼片式壓電換能器在第三側面的法面上發生彎曲振動，激發振動模態B；

調整第一交流電信號、第二交流電信號使得第一交流電信號的時間相位超前第二交流電信號90度，此時貼片式壓電換能器的振動模態A和振動模態B同時被激發，貼片式壓電換能器金屬基體內螺紋的表面質點產生橢圓運動；借助滑動摩擦力，使得釋放螺桿旋入金屬基體內的距離逐漸減少直至為0，此時，釋放螺桿脫離金屬基體，在浮體的牽引下，探測器和貼片式壓電換能器一起上浮；

在浮體大幅度擺動、大角度傾斜的工況下，需要對釋放螺桿旋入金屬基體內的距離進行補償時：

調整第一交流電信號、第二交流電信號使得第一交流電信號的時間相位滯后第二交流電信號90度，此時壓電換能器內螺紋的表面質點產生反向橢圓運動；借助滑動摩擦力，使得釋放螺桿旋入金屬基體內的距離逐漸增加。