[發明專利]基于摩擦力驅動的貼片式壓電釋放器及其工作方法

有效

• 申請號: 202110982986.7
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113783466B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 于鵬鵬;王亮;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;H02N2/10;H02N2/12;H02N2/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

面向探測器定點投放、長期錨定和快速釋放的應用需求，本發明公開了一種基于摩擦力驅動的貼片式壓電釋放器及其工作方法。壓電釋放器包括浮體、貼片式壓電換能器、環鎖、錨定重物、以及第一至第二連接裝置。貼片式壓電換能器包括驅動環、第一至第二壓電復合梁、連接桿和連接環。在空間上，兩個壓電復合梁振動模態的不同組合會激發出驅動環面內或者面外振動，進而控制驅動環表面質點作正向或者方向橢圓運動。環鎖包括鎖體和鎖芯。借助摩擦力，驅動環調控鎖體和鎖芯的角位置，實現環鎖的打開和閉合，完成探測器的部署和釋放。本發明對海洋環境適應性更強，在深海探測、水下定點監視等領域具有巨大的應用潛力。

技術領域

本發明涉及壓電驅動深海釋放領域，尤其涉及一種基于摩擦力驅動的貼片式壓電釋放器及其工作方法。

背景技術

電磁式釋放器沒有鎖止裝置，在探測儀器設備大角度傾斜、大幅度擺動的情況下存在無指令脫離的可能。另外，電磁鐵只能提供單一方向的吸附力，因此只能實現中心活塞的單向平動。中心活塞受到擾動可能會松動，無法反向移動就無法實現中心活塞和壓桿的“卡住”距離的自行補償。

壓電作動是最具有緩解深海水壓潛力的驅動方法之一。雖然壓電換能器與動子間的摩擦力能夠實現斷電自鎖，但是探測器和釋放器的距離較遠，在洋流的作用下，位于較淺水深的探測器可能出現發生大角度傾斜、大幅度擺動的情況。受到外載荷的擾動，壓電換能器與動子間可能會發生的相對運動，釋放器可能面臨無指令脫離的風險。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種基于摩擦力驅動的貼片式壓電釋放器及其工作方法。

本發明為解決所述技術問題采用以下技術方案：

基于摩擦力驅動的貼片式壓電釋放器，包括浮體、貼片式壓電換能器、環鎖、錨定重物、以及第一至第二連接裝置；

所述環鎖包括鎖體和鎖芯；所述鎖體、鎖芯均為設有缺口的圓環，其內壁的一端均設有指向其圓心的限位凸臺；所述鎖體的內壁上設有穿過其限位凸臺將其限位凸臺分割為兩側的環狀凹槽；所述鎖芯設置在鎖體的環狀凹槽中，鎖芯的外壁和環狀凹槽的底壁相抵、存在靜摩擦力，鎖芯兩側的側壁和環狀凹槽兩側的側壁貼合；所述環鎖呈開鎖狀態時，鎖芯的限位凸臺和鎖體的限位凸臺重合、鎖芯的缺口和鎖體的缺口重合；所述環鎖呈鎖死狀態時，鎖芯的缺口和鎖體的缺口錯開；

所述貼片式壓電換能器包括驅動環、第一至第二壓電復合梁、連接桿和連接環；

所述第一、第二壓電復合梁結構相同，均包含梁體、第一壓電陶瓷片和第二壓電陶瓷片，其中，所述梁體為柱體；所述第一、第二壓電陶瓷片均沿厚度方向極化，對稱地粘貼在梁體的側壁兩側；

所述驅動環呈圓環狀，包含內壁、外壁和兩個端面；所述第一、第二壓電復合梁關于驅動環對稱設置，第一、第二壓電復合梁的一端分別和驅動環的兩個端面對應固連，使得第一、第二壓電復合梁的軸線均經過驅動環的中心，第一、第二壓電復合梁軸線所在的平面A垂直于驅動環的兩個端面；

所述連接桿設置在第一、第二壓電復合梁之間，連接桿一端和第一壓電復合梁梁體的側壁固連，另一端和第二壓電復合梁梁體的側壁固連，且連接桿平行于驅動環的軸線；

所述連接環的側壁和所述連接桿的中點固連，使得連接環、驅動環分別位于連接桿的兩側，且連接環、驅動環中心的連線和連接桿垂直相交；

所述第一、第二連接裝置均包含桿體和鉸接環，其中，所述鉸接環呈圓環狀；所述桿體一端和鉸接環的外壁固連且桿體指向鉸接環的圓心；

所述第一連接裝置桿體遠離其鉸接環的一端和所述浮體下端鉸接，第一連接裝置的鉸接環和所述貼片式壓電換能器的連接環鉸接；

所述環鎖套在所述驅動環上；

所述第二連接裝置的鉸接環套在所述環鎖的鎖體上，第二連接裝置桿體遠離其鉸接環的一端和錨定重物鉸接；