一种利用表层应力变形的自动弹射装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用表层应力变形的自动弹射装置，属于弹射技术领域。所述自动弹射装置基于材料在外界因素(例如湿度、温度、光强等因素)发生变化时，产生应变并将其作为应变能储存起来，在薄弱处被触发后，沿应力集中处开裂，应变能转化为动能，将内部包裹的物质以一定初速度释放出去。所述装置具体包括由彼此粘合的外层膜与内层膜构成的双层包裹膜；设置在双层包裹膜一端的薄弱凸起，设置在双层包裹膜与薄弱凸起相临一端的触发臂，会在外界环境变化的影响下发生弯曲，使顶端靠近薄弱凸起；触发臂同样包括彼此粘合的外层膜与内层膜；所述外层膜随外界环境变化产生的应变小于内层膜的应变。该自动弹射装置可应用于防沙治沙、灭火等领域。 1

An automatic ejection device using surface stress and deformation

The invention discloses an automatic ejection device using surface stress and deformation, and belongs to the field of ejection technology. The automatic ejection device is based on the change of material in external factors, such as humidity, temperature, light intensity, etc., to produce strain and store it as a strain energy. After being triggered at the weak point, the strain is cracked along the stress concentration, and the strain energy is converted into kinetic energy, and the material wrapped inside is released at a certain initial velocity. The device consists of a double layer wrapping film consisting of an outer film and an inner membrane, which is glued to each other; a weak convex set at one end of the double layer wrapping film is set on the trigger arm at one end of the double layer wrapping film and the weak protruding, which will bend under the influence of the external environment and make the top close to the weak protruding; the trigger arm is identical. The sample includes the outer membrane and the inner layer which are bonded to each other. The outer layer film is less strain than the inner membrane due to the change of the external environment. The automatic ejection device can be applied to such fields as sand control and fire suppression. One

【技术实现步骤摘要】
一种利用表层应力变形的自动弹射装置
本专利技术涉及弹射
，具体为一种利用表层应力变形的自动弹射装置。
技术介绍
弹射是一种新型的技术，可在短时间内将大载荷物体弹射出去，在工业、民用与军事等领域具有巨大的应用前景。由于人工成本逐年上涨，以及环境各种不可控因素较多，专利技术一种可感应环境变化，自动进行弹射的自动弹射装置就显得尤为必要了。例如可用于沙漠治理中，在适当的时候利用弹射装置释放种子可以提高种子的存活率。我国是世界上荒漠化严重的国家之一，由于干旱少雨、植被破坏、大风吹蚀等因素造成的我国大片土壤尤其是西北地区的土壤沙化，对我国生态产生了严重的影响，例如产生的沙尘暴多年袭扰我国北方地区，对人们的生活产生了极大困扰。随着国家生态文明建设的推动，荒漠化的治理越来越受到国家的重视。治理荒漠化的根本就是恢复地表的植被，荒漠植树成为现有治沙的重要手段。但是这些植树一般都需要人工灌水，存在投入成本高、耗水量大等瓶颈问题，不易大面积推广。若能抓住自然少量的降雨窗口，播撒种子，利用天然雨水让其生长，会极大降低治沙成本。弹射也可用于灭火领域，目前的自动灭火装置结构、安装或操作均比较复杂，当发生火灾时，不能及时迅速地做出反应。专利技术一种可感应环境温度变化，快速反应，自动弹射灭火剂的装置就很有必要了。上述两种领域都需要弹射装置具备自动感应外界环境变化，从而自动释放的装置。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种利用表层应力变形的自动弹射装置，其具有感应灵敏、释放迅速、覆盖半径大、成本低、结构简单、无需维护、制造方便及轻便可靠等诸多特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种利用表层应力变形的自动弹射装置，所述自动弹射装置基于材料在外界因素(例如湿度、温度、光强等因素)发生变化时，产生应变并将其作为应变能储存起来，在薄弱处被触发后，沿应力集中处开裂，应变能转化为动能，将内部包裹的物质以一定初速度释放出去。一种利用表层应力变形的自动弹射装置，所述装置包括双层包裹膜，所述双层包裹膜包括外层膜与内层膜，待释放物包裹在内层膜内；所述外层膜与内层膜紧密粘合，保证内外两层膜不会产生相对位移，为弹射储存能量；外层膜随外界环境变化产生的应变小于内层膜的应变；所述双层包裹膜一端设置薄弱凸起，所述薄弱凸起易于裂缝起裂；所述双层包裹膜与薄弱凸起相临一端设置触发臂，会在外界环境变化的影响下发生弯曲，使顶端靠近薄弱凸起；所述触发臂包括外层膜与内层膜，所述外层膜与内层膜紧密粘合，外层膜随外界环境变化产生的应变小于内层膜的应变；所述双层包裹膜远离薄弱凸起的一端设置稳定凸起，防止开裂后双层包裹膜彻底分离。较佳的，所述利用表层应力变形的自动弹射装置包括保护外壳，所述保护外壳较佳的为薄板卷成的外壳，包裹在双层包裹膜外部，形状与双层包裹膜相适应，开口位于薄弱凸起的一侧，可随内部双层包裹膜的开裂而张开，保证释放物的顺利弹射。较佳的，所述利用表层应力变形的自动弹射装置，整体形状为压扁的椭球型，该形状更有利于装置的打开。较佳的，所述利用表层应力变形的自动弹射装置形状类似于种子的外形，总体呈压扁的椭球型，上半部分有薄弱凸起与触发臂，所述薄弱凸起为呈尖锐状的结构，触发臂呈直线状，末端位于薄弱凸起之下；双层包裹膜厚度自上而下逐渐增厚，至所述稳定凸起处厚度最大，稳定凸起从侧面看呈花盆状；较佳的，所述稳定凸起处厚度为薄弱凸起处厚度的2倍以上。作为上述技术方案的进一步改进，所述薄弱凸起为镰刀形结构；作为上述技术方案的进一步改进，外层膜与内层膜断裂应力小于该装置在临界外界条件下所产生的应力，使得外界因素达到临界值时，装置能自发起裂。所述利用表层应力变形的自动弹射装置，实现步骤具体包括如下步骤：步骤A，彼此粘合的双层包裹膜，当外界因素的变化，达到临界条件，由于外层膜随外界环境变化产生的应变小于内层膜的应变，内层膜与外层膜之间因挤压会产生极大的应力，越尖锐处应力越大，产生大量的应变能堆积在包裹膜中使整个包裹膜处于亚稳态；步骤B，当外界因素达到临界值时(例如湿度达到80％，温度达到57度等)，与双层包裹膜材质相同的触发臂会弯曲，顶到薄弱凸起，应力集中最大薄弱凸起会在这一扰动下迅速起裂，并沿着包裹层的尖锐边缘扩展，并在外部平滑应力较小的稳定凸起处停止；步骤C，脱离束缚的双层包裹膜，外层膜与内层膜会在应变能的作用下，迅速由向外凸的形状转为向内凸的形状并绕着稳定凸起转动，保护外壳被撑开，应变能转化为双层包裹膜的动能，并将这个动能传递到被包裹在内的待释放物上，如图3，4所示，将待释放物弹射到半径不小于10米的广阔区域。作为上述技术方案的进一步改进，与双层包裹膜材质相同的双层膜触发臂固定在外层膜上，会随外界因素的变化发生弯曲，顶端靠近薄弱凸起，并会在外界因素达到临界值时(例如湿度达到80％，温度达到57度等)，接触到薄弱凸起。薄弱凸起是双层包裹膜结构中最尖锐的部分，产生应力时因应力集中，此处应力最大。作为上述技术方案的进一步改进，稳定凸起结构平滑，应力最小，不会在裂缝扩展中开裂，防止开裂后双层包裹膜彻底分离。作为上述技术方案的进一步改进，保护外壳具有弹性，能被开裂的双层包裹膜撑开，方便待释放物的弹射。本专利技术该装置应用在防沙治沙领域时，保护外壳的底部水平，可以直接竖直固定在沙漠中，根据治沙要求及种子特点，例如每个弹射装置之间可以间隔20米左右，保证释放的种子全面覆盖沙漠，又不会重复释放，使用的装置数量可由需要治理的沙漠面积而定，当沙漠降雨时，这时空气湿度达到80％以上，装置双层包裹膜吸水性形变，装置就会智能地抓住这个短暂的时机启动，将种子以一定初速度弹射到空中，保证种子能散布在广大的区域，半径不小于10米的区域内。本专利技术装置应用在灭火领域时，同样由于保护外壳底部水平，可以直接倒置固定在屋顶，由于其可达到十米的控制半径，一般的房间只需安装一个就可以满足要求，成本低廉，当温度达到57度时，装置启动将干粉灭火剂迅速向下弹射出来，使灭火剂迅速散布整个火灾现场，控制火势，起到灭火的作用。有益效果：1.本专利技术的自动弹射装置主要依靠随外界因素变化应变不同的两个材料产生的应变能作为动力释放包裹在内的物质，无需能耗，作用半径大，成本低。2、本专利技术的自动弹射装置能自动感应外界因素变化，当外界因素达到临界值时，释放包裹的物质，感应灵敏，释放迅速，效果明显。3、本专利技术的自动弹射装置不仅结构设计紧凑简单，且具有生产成本低，无需维护的特点。4、本专利技术为独特的创新设计，从某种意义上脱离了弹射结构及装置模型，较之于现有的多数设计的弹射装置，将具有更加广泛的应用空间。5、当装置的双层包裹膜及触发臂双层膜换成可随湿度应变的材料时，可应用在治沙领域中，散布种子的范围广，可将种子散布在半径不小于十米的范围内，治沙面积大，无需外界能源，人工管理费用低。6、当装置的双层包裹膜及悬臂梁双层膜换成可随温度应变的材料时，可以用在在灭火领域，可以迅速将灭火剂释放出去，覆盖范围超过一般房间面积，可将灭火剂散布整个火灾现场，灭火面积大，可在火灾发生的初期便快速控制火势，保证人民的生命财产安全。同时因无外部能源驱动，不用担心火灾时断电的情况下的使用问题。7、在治沙领域中，可在下雨空气湿度达到80％以上时迅速释放种子，保证种子的发芽率。在灭火本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用表层应力变形的自动弹射装置，其特征在于，所述装置包括双层包裹膜，所

【技术特征摘要】
1.一种利用表层应力变形的自动弹射装置，其特征在于，所述装置包括双层包裹膜，所述双层包裹膜包括彼此粘合的外层膜与内层膜；外层膜随外界环境变化产生的应变小于内层膜的应变；所述双层包裹膜一端设置薄弱凸起，所述薄弱凸起易于裂缝起裂；所述双层包裹膜与薄弱凸起相临一端设置触发臂，会在外界环境变化的影响下发生弯曲，使顶端靠近薄弱凸起；所述触发臂包括彼此粘合的外层膜与内层膜，外层膜随外界环境变化产生的应变小于内层膜的应变。2.根据权利要求1所述利用表层应力变形的自动弹射装置，其特征在于，所述双层包裹膜远离薄弱凸起的一端设置稳定凸起，防止开裂后双层包裹膜彻底分离。3.根据权利要求1所述利用表层应力变形的自动弹射装置，其特征在于，所述双层包裹膜与触发臂的外层膜与内层膜均紧密粘合。4.根据权利要求1所述利用表层应力变形的自动弹射装置，其特征在于，所述装置包括保护外壳，开口位于薄弱凸起的一侧，可随内部双层包裹膜的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建林，李善鹏，张云，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37