环-梁式压电释放器及其工作方法技术

为了实现海洋探测器的可靠释放，本发明专利技术提出一种环

【技术实现步骤摘要】
环
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梁式压电释放器及其工作方法


[0001]本专利技术涉及压电驱动深海释放领域，尤其涉及一种环
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梁式压电释放器及其工作方法。

技术介绍

[0002]深海声学应答释放器是深海观测、监测系统回收的核心设备，可根据具体科学研究的需要与其他测量传感器配合组成海洋观测系统，用于海洋污染、生态、光学、声学、地质等领域。
[0003]气动式深海释放器利用高压燃气点火后产生的爆炸力工作，但高压燃气属于危险品，对运输、存储、使用的安全防护等级要求极高。高压燃气只能推动柱销运动一次，燃烧殆尽后不可重复。使用前要更换气动源，不利于释放器的二次快速部署。高压燃气需要容器存储，无法对海水开放，密封舱的反复拆卸会给高压水密带来隐患。
[0004]压电作动是最具有缓解深海水压潜力的驱动方法之一。虽然压电换能器与动子间的摩擦力能够实现断电自锁，但是探测器和释放器的距离较远，在洋流的作用下，位于较浅水深的探测器或者浮体与探测器可能出现发生大角度倾斜、大幅度摆动的情况。受到外载荷的扰动，压电换能器与动子间可能会发生的相对运动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.环
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梁式压电释放器，其特征在于，包括浮体、贴片式压电换能器、环锁、锚定重物、以及第一至第二连接装置；所述环锁包括锁体和锁芯；所述锁体、锁芯均为设有缺口的圆环，其内壁的一端均设有指向其圆心的限位凸台；所述锁体的内壁上设有穿过其限位凸台将其限位凸台分割为两侧的环状凹槽；所述锁芯设置在锁体的环状凹槽中，锁芯的外壁和环状凹槽的底壁相抵、存在静摩擦力，锁芯两侧的侧壁和环状凹槽两侧的侧壁贴合；所述环锁呈开锁状态时，锁芯的限位凸台和锁体的限位凸台重合、锁芯的缺口和锁体的缺口重合；所述环锁呈锁死状态时，锁芯的缺口和锁体的缺口错开；所述贴片式压电换能器包括压电复合梁、连接柱和驱动环；所述压电复合梁包括梁体、纵振压电陶瓷模块、弯振压电陶瓷模块、以及第一至第二连接件；所述梁体为长方体，包含第一端面、第二端面、以及依次首位相连的第一至第四侧壁，其中，第一侧壁平行于第三侧壁，第二侧壁平行于第四侧壁；所述纵振压电陶瓷模块包含若干设置在梁体纵振振型节点上的纵振压电陶瓷单元；所述纵振压电陶瓷单元包含两片沿厚度方向极化的压电陶瓷片，其中一片压电陶瓷片设置在梁体的第一侧壁上，另一片压电陶瓷片对称设置在梁体的第三侧壁上；各个纵振压电陶瓷单元中压电陶瓷片的极化方向相反；所述弯振压电陶瓷模块包含若干设置在梁体弯振振型波谷上的弯振压电陶瓷单元；所述弯振压电陶瓷单元包含两片沿厚度方向极化的压电陶瓷片，其中一片压电陶瓷片设置在梁体的第一侧壁上，另一片压电陶瓷片对称设置在梁体的第三侧壁上，两片压电陶瓷片的极化方向相同；各个弯振压电陶瓷单元在梁体第一侧壁上的压电陶瓷片的极化方向相同；所述第一连接件、第二连接件对称设置在梁体的第二侧壁、第四侧壁上，用于和外界相连；所述驱动环呈圆环状，包含内壁、外壁和两个端面；所述连接柱为横截面比梁体横截面小的柱体；所述连接柱的一端和所述梁体的第二端面同轴固连，另一端和所述驱动环的外壁固连，使得梁体的第一侧壁平行于所述驱动环的两个端面；所述连接柱的轴线经过所述驱动环的中心；所述第一连接装置呈开口朝下的U形，包含顶边和两条侧边，所述顶边的两端分别和两条侧边的一端固连；所述顶边在其中点处和所述浮体铰接；所述两条侧边的另一端分别和所述第一连接件、第二连接件对应固连；所述环锁套在所述驱动环上；所述第二连接装置包含杆体和铰接环，其中，所述铰接环呈圆环状，套在所述环锁的锁体上；所述杆体一端和铰接环的外壁固连且杆体指向铰接环的圆心，杆体另一端和锚定重物铰接；所述锚定重物用于提供竖直向下重力，起锚定作用，防止深海释放系统受到风、浪、流和海水温度梯度的影响使得锚定位置发生移动。2.根据权力要求1所述的环
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梁式压电释放器，其特征在于，所述第二连接装置的铰接环采用聚四氟乙烯制成。3.根据权力要求1所述的环
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梁式压电释放器，其特征在于，所述锁体、锁芯缺口的圆心
角相等。4.基于权力要求1所述的环
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梁式压电释放器的工作方法，其特征在于，包含以下步骤：进行锁定时：转动环锁的锁芯，使得锁芯、锁体的缺口错位，锁芯、锁体的限位凸台位于驱动环的同一侧且驱动环位于锁芯的限位凸台、第二连接装置的铰接环之间，此时，在浮体向上的拉力以及锚定重物朝下的拉力作用下，锁体和驱动环相抵；进行释放时：步骤A.1），驱动贴片式压电换能器，使得锁体的限位凸台朝着靠近驱动环的方向转动，贴片式压电换能器的驱动方法如下：分别采用交流电信号AC
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1、AC
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2激励纵振压电陶瓷模块、弯振压电陶瓷模块；当纵振压电陶瓷模块被激励时，梁体产生纵向振动，驱动环产生面内的弯曲振动，此时贴片式压电换能器的振动模态为振动模态A；当弯振压电陶瓷模块被激励时，梁体产生弯曲振动，驱动环产生面外的弯曲振动，此时贴片式压电换能器的振动模态为振动模态B；当交流电信号AC
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1、AC
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2相差90度时间相位时，贴片式压电换能器的的振动模态A和振动模态B被同时激发，驱动环的表面质点在环锁所在的平面内产生椭圆运动，使得锁体的限位凸台朝着靠近驱动环的方向转动；当交流电信号AC
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1与AC
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2相差
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90度时间相位时，贴片式压电换能器的振动模态A和振动模态B被同时激发，且贴片式压电换能器圆环的表面质点在环锁所在的平面内产生反向的椭圆运动，使得锁体的限位凸台朝着远离驱动环的方向转动；步骤A.2），当锁体的限位凸台开始朝着靠近驱动环的方向转动时，由于锁芯的外壁和环状凹槽的底壁相抵、存在静摩擦力，锁芯跟随锁体进行转动，使得锁芯的限位凸台先接触并抵住驱动环，此时，锁体的限位凸台继续朝着靠近驱动环的方向转动，锁体的转动的力大于锁芯和锁体之间的静摩擦力，锁体相对锁芯转动，直到锁体的限位凸台抵住驱动环和锁芯的限位凸台重合，环锁呈开锁状态；整个过程中第二连接装置的铰接环由于受到锚定重物的重力作用，始终位于锁体的最低点；步骤A.3），驱动贴片式压电换能器，使得锁体的限位凸台朝着远离驱动环的方向转动，直到第二连接装置的铰接环从锁体的缺口处脱离。5.环
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梁式压电释放器，其特征在于，包括浮体、夹心式压电换能器、环锁、锚定重物、以及第一至第二连接装置；所述环锁包括锁体和锁芯；所述锁体、锁芯均为设有缺口的圆环，其内壁的一端均设有指向其圆心的限位凸台；所述锁体的内壁上设有穿过其限位凸台将其限位凸台分割为两侧的环状凹槽；所述锁芯设置在锁体的环状凹槽中，锁芯的外壁和环状凹槽的底壁相抵、存在静摩擦力，锁芯两侧的侧壁和环状凹槽两侧的侧壁贴合；所述环锁呈开锁状态时，锁芯的限位凸台和锁体的限位凸台重合、锁芯的缺口和锁体的缺口重合；所述环锁呈锁死状态时，锁芯的缺口和锁体的缺口错开；所述夹心式电换能器包括压电复合梁、连接柱和驱动环；所述贴片式压电换能器包括压电复合梁、连接柱和驱动环；所述压电复合梁包括预紧螺栓、前梁体、M+N
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1个连接梁体、后梁体、以及第一至第二连
接件，所述纵振压电陶瓷模块包含M个纵振...

【专利技术属性】
技术研发人员：于鹏鹏，王亮，金家楣，张世宇，陈昕荣，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：