[發(fā)明專利]一種船載定位裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610459262.3
• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN106059389B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王淑云;嚴(yán)夢加;汪彬;闞君武;張忠華
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K35/00;B63B49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種船載定位裝置。

背景技術(shù)

船舶定位跟蹤系統(tǒng)在民用船舶上已得到廣泛應(yīng)用，為船舶的航行安全、及時救援、以及失聯(lián)后的搜尋等提供了有力的保障。然而，現(xiàn)有的定位跟蹤系統(tǒng)都是基于發(fā)動機(jī)供電的，一旦船舶出現(xiàn)事故使發(fā)動機(jī)及整個電力系統(tǒng)失效時，定位跟蹤系統(tǒng)也失去了其應(yīng)有的功能。此外，現(xiàn)有的定位跟蹤系統(tǒng)都是外置的，船舶失事進(jìn)水時無法正常工作、船舶被不法分子劫持后定位系統(tǒng)也容易被關(guān)閉或破壞。因此，為確保船舶定位系統(tǒng)安全可靠地工作，需要有獨(dú)立的自供電電源且可被隱秘、密閉地安裝。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有船舶監(jiān)測系統(tǒng)使用及供電方面存在的一些問題，本發(fā)明提出一種船載定位裝置。本發(fā)明采用的實(shí)施方案是：上蓋經(jīng)螺釘安裝在主體端部，上蓋上設(shè)有正方形凸臺，凸臺端部經(jīng)螺釘安裝有帶發(fā)射單元的電路板、側(cè)壁經(jīng)螺釘安裝有L型金屬基板，金屬基板的主梁與其兩側(cè)所粘接的壓電晶片構(gòu)成壓電振子，金屬基板的副梁與其根部及端部所安裝的質(zhì)量塊一和磁鐵一構(gòu)成激勵器一，壓電振子和激勵器一共同構(gòu)成壓電換能器；主體上端對稱地設(shè)有四個用于容納壓電振子彎曲變形的沉槽、下端設(shè)有空腔，沉槽寬度小于金屬基板主梁的寬度、大于壓電晶片的寬度；兩個相鄰的沉槽間的側(cè)壁上設(shè)有用于限制壓電振子變形量的圓弧形限位面；主體底壁中心處焊接有擺桿，擺桿與擺桿上自下而上依次套有的彈簧一、安裝有磁鐵二的質(zhì)量塊二、彈簧二、質(zhì)量塊三和彈簧三共同構(gòu)成激勵器二，磁鐵二與磁鐵一的同性磁極靠近安裝；主體底壁上安裝有線圈，線圈置于磁鐵一或磁鐵二的正下方，線圈與其上方的磁鐵一或磁鐵二構(gòu)成電磁換能器一或電磁換能器二。

非工作時，壓電振子在激勵器一和激勵器二的共同作用下處于平衡狀態(tài)且無彎曲變形；當(dāng)環(huán)境中出現(xiàn)任何方向的振動時，由于質(zhì)量塊二、磁鐵二及質(zhì)量塊慣性力的作用，激勵器二的狀態(tài)都會發(fā)生相應(yīng)的變化，再經(jīng)磁鐵一和磁鐵二間的耦合作用使激勵器一的狀態(tài)發(fā)生變化，激勵器一及激勵器二狀態(tài)的變化使電磁換能器一、電磁換能器二及壓電換能器發(fā)電；此外，壓電換能器自身還可被與壓電振子平面相垂直的平面內(nèi)的振動所激勵，從而迫使壓電振子振動發(fā)電；電磁換能器一、電磁換能器二及壓電換能器所生成的電能經(jīng)導(dǎo)線傳輸給電路板，經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后為信號發(fā)射單元供電，信號發(fā)射單元按所設(shè)定的時間間隔將船舶的位置信息發(fā)射出去。

在上述壓電振子彎曲變形發(fā)電的過程中，環(huán)境振動強(qiáng)度較大時金屬基板的主梁將貼靠在限位面上，從而確保壓電晶片不至因所受應(yīng)力過大而損毀。本發(fā)明中，為提高壓電振子的發(fā)電能力和可靠性，壓電晶片為0.2mm的PZT4、金屬基板為鈹青銅，金屬基板與壓電晶片的厚度之比為1～2.5，此時壓電振子的發(fā)電能力較強(qiáng)、能量比較大；能量比是指各不同厚度比的壓電振子一次彎曲變形所產(chǎn)生的電能與其中的最大值之比；對于本發(fā)明利用PZT4和鈹青銅基板構(gòu)成的壓電振子，限位面的合理曲率半徑為其中α＝h_m/h_p為厚度比，h_m和h_p分別為金屬基板和壓電晶片的厚度。

本發(fā)明中，壓電換能器為可在單一平面內(nèi)任意方向振動的二自由度系統(tǒng)，激勵器二為可在空間任意角度方向擺動和振動的二自由度系統(tǒng)，且激勵器一與激勵器二間存在相互耦合作用，從而使壓電換能器也能收集任意方向的能量。

優(yōu)勢與特色：本發(fā)明的供電裝置可收集船舶航行時任意方向的顛簸和振動能，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、有效頻帶寬；壓電與電磁部件同步發(fā)電、能力密度大，壓電振子可靠性高；可作為獨(dú)立部件埋置于船體隱秘處，安全可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2圖1的A-A剖視圖；

圖3是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中主體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的俯視圖；

圖5是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中壓電換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5的左視圖；

圖7是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中激勵器二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中壓電振子能量比與厚度比關(guān)系曲線。

具體實(shí)施方式