一種船載定位裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種船載定位裝置，屬船舶電子技術(shù)領(lǐng)域。上蓋裝在主體端部，上蓋的凸臺(tái)端部裝有帶發(fā)射單元的電路板、側(cè)壁裝有L型金屬基板；金屬基板的主梁與所粘接的壓電晶片構(gòu)成壓電振子，金屬基板的副梁與所安裝的質(zhì)量塊一和磁鐵一構(gòu)成激勵(lì)器一；主體上端對(duì)稱地設(shè)有四個(gè)沉槽、下端設(shè)有空腔；兩個(gè)相鄰的沉槽間的側(cè)壁上設(shè)有限位面；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、帶磁鐵二的質(zhì)量塊二、彈簧二、質(zhì)量塊三和彈簧三構(gòu)成激勵(lì)器二，磁鐵二與一的同性磁極靠近安裝；主體底壁上裝有線圈，線圈置于磁鐵一或二的下方。優(yōu)勢(shì)特色：環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、有效頻帶寬、能力密度大；可作為獨(dú)立部件埋置于船體隱秘處、安全可靠。
【專利說(shuō)明】
-種船載定位裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于船舶電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種船載定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 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(shí)救援、 W及失聯(lián)后的捜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(dòng)機(jī)供電 的，一旦船舶出現(xiàn)事故使發(fā)動(dòng)機(jī)及整個(gè)電力系統(tǒng)失效時(shí)，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(shí)無(wú)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】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有船舶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用及供電方面存在的一些問(wèn)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(tái)， 凸臺(tái)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(lì)器一，壓電振子和激勵(lì)器一共同構(gòu)成壓電換能器;主體上端對(duì) 稱地設(shè)有四個(gè)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(gè)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；主體底壁中屯、處焊接有擺桿，擺桿與擺桿上自下而上依次套有的彈 黃一、安裝有磁鐵二的質(zhì)量塊二、彈黃二、質(zhì)量塊Ξ和彈黃Ξ共同構(gòu)成激勵(lì)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。
[0004] 非工作時(shí)，壓電振子在激勵(lì)器一和激勵(lì)器二的共同作用下處于平衡狀態(tài)且無(wú)彎曲 變形；當(dāng)環(huán)境中出現(xiàn)任何方向的振動(dòng)時(shí)，由于質(zhì)量塊二、磁鐵二及質(zhì)量塊慣性力的作用，激 勵(lì)器二的狀態(tài)都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，再經(jīng)磁鐵一和磁鐵二間的禪合作用使激勵(lì)器一的狀態(tài) 發(fā)生變化，激勵(lì)器一及激勵(lì)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(dòng)所激勵(lì)，從而迫 使壓電振子振動(dòng)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(hào)發(fā)射單元供電，信號(hào)發(fā)射單元按所設(shè)定的時(shí)間間隔將船 舶的位置信息發(fā)射出去。
[0005] 在上述壓電振子彎曲變形發(fā)電的過(guò)程中，環(huán)境振動(dòng)強(qiáng)度較大時(shí)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(guò)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、金屬基板為被青銅，金屬基板與壓電晶 片的厚度之比為1~2.5,此時(shí)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(duì)于本發(fā)明利用PZT4和 被青銅基板構(gòu)成的壓電振子，限位面的合理曲率半徑為
其中a=hm/hp為厚度比，hm和hp分別為金屬基板和壓電晶片的厚度。
[0006] 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(dòng)的二自由度系統(tǒng)，激勵(lì)器 二為可在空間任意角度方向擺動(dòng)和振動(dòng)的二自由度系統(tǒng)，且激勵(lì)器一與激勵(lì)器二間存在相 互禪合作用，從而使壓電換能器也能收集任意方向的能量。
[0007] 優(yōu)勢(shì)與特色:本發(fā)明的供電裝置可收集船舶航行時(shí)任意方向的顛鑛和振動(dòng)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(shuō)明】
[000引圖1是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009] 圖2圖1的A-A剖視圖；
[0010] 圖3是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中主體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4是圖3的俯視圖；
[0012]圖5是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中壓電換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[OOK]圖6是圖5的左視圖；
[0014]圖7是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中激勵(lì)器二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[001引圖8是本發(fā)明一個(gè)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】
[0016] 上蓋a經(jīng)螺釘安裝在主體b的端部，上蓋a上設(shè)有正方形凸臺(tái)al，凸臺(tái)al的端部經(jīng)螺 釘安裝有帶發(fā)射單元S的電路板i、側(cè)壁經(jīng)螺釘安裝有L型金屬基板hi,金屬基板hi的主梁 hll與其兩側(cè)所粘接的壓電晶片h2構(gòu)成壓電振子h，金屬基板hi的副梁hl2與其根部及端部 經(jīng)螺釘所安裝的質(zhì)量塊一 el和磁鐵一 dl構(gòu)成激勵(lì)器一 J1，壓電振子h和激勵(lì)器一 J1共同構(gòu) 成壓電換能器H;主體b上端對(duì)稱地設(shè)有四個(gè)用于容納壓電振子h彎曲變形的沉槽bl、下端設(shè) 有空腔b2,沉槽bl的寬度小于金屬基板hi的主梁hll的寬度、大于壓電晶片h2的寬度;兩個(gè) 相鄰的沉槽bl之間的側(cè)壁上設(shè)有用于限制壓電振子h變形量的圓弧形限位面b3;主體b的底 壁中屯、處焊接有擺桿f，擺桿f與擺桿f上自下而上依次套有的彈黃一gl、安裝有磁鐵二d2的 質(zhì)量塊二e2、彈黃二g2、質(zhì)量塊Ξθ3和彈黃Ξ的共同構(gòu)成激勵(lì)器二J2,磁鐵二d2與磁鐵一 dl 的同性磁極靠近安裝；主體b底壁上安裝有線圈C，線圈C置于磁鐵一dl或磁鐵二d2的正下 方，線圈C與其上方的磁鐵一 dl或磁鐵二d2構(gòu)成電磁換能器一 D1或電磁換能器二D2。
[0017] 非工作時(shí)，壓電振子h在激勵(lì)器一J1和激勵(lì)器二J2的共同作用下處于平衡狀態(tài)且 無(wú)彎曲變形；當(dāng)環(huán)境中出現(xiàn)任何方向的振動(dòng)時(shí)，由于質(zhì)量塊二e2、磁鐵二d2及質(zhì)量塊e3慣性 力的作用，激勵(lì)器二J2的狀態(tài)都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，再經(jīng)磁鐵一dl和磁鐵二d2間的禪合作 用使激勵(lì)器一 J1的狀態(tài)發(fā)生變化，激勵(lì)器一 J1及激勵(lì)器二J2狀態(tài)的變化使電磁換能器一 D1、電磁換能器二D2及壓電換能器Η發(fā)電；此外，壓電換能器Η自身還可被與壓電振子h平面 相垂直的平面內(nèi)的振動(dòng)所激勵(lì)，從而迫使壓電振子h振動(dòng)發(fā)電；電磁換單器一D1、電磁換能 器二D2及壓電換能器Η所生成的電能經(jīng)導(dǎo)線傳輸給電路板i，經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后為信號(hào)發(fā)射單元 s供電，信號(hào)發(fā)射單元對(duì)安所設(shè)定的時(shí)間間隔將船舶的位置信息發(fā)射出去。
[0018] 在上述壓電振子h彎曲變形發(fā)電的過(guò)程中，環(huán)境振動(dòng)強(qiáng)度較大時(shí)金屬基板hi的主 梁hll將貼靠在限位面b3上，從而確保壓電晶片h2不至因所受應(yīng)力過(guò)大而損毀。本發(fā)明中， 為提高壓電振子h的發(fā)電能力和可靠性，壓電晶片h2為0.2mm的PZT4、金屬基板hi為被青銅， 金屬基板hi與壓電晶片h2的厚度之比為1~2.5,此時(shí)壓電振子h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h-次彎曲變形所產(chǎn)生的電能與其中的最大值之 比；對(duì)于本發(fā)明利用PZT4和被青銅基板構(gòu)成的壓電振子h，限位面b3的合理曲率半徑為
妻中a = hm/hp為厚度比，hm和hp分別為金屬基板hi和壓電 晶片h2的厚度。
[0019] 本發(fā)明中，壓電換能器Η為可在單一平面內(nèi)任意方向振動(dòng)的二自由度系統(tǒng)，激勵(lì)器 二J2為可在空間任意角度方向擺動(dòng)和振動(dòng)的二自由度系統(tǒng)，且激勵(lì)器一 J1與激勵(lì)器二J2間 存在相互禪合作用，從而使壓電換能器Η也能收集任意方向的能量。
[0020] 顯然，本發(fā)明的供電裝置可收集船舶航行時(shí)任意方向的顛鑛與振動(dòng)能量，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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種船載定位裝置，其特征在于：上蓋安裝在主體端部，上蓋上設(shè)有正方形凸臺(tái)，凸 臺(tái)端部安裝有帶發(fā)射單元的電路板、側(cè)壁安裝有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(lì)器一;主體上端對(duì)稱地設(shè)有四個(gè)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(gè)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(lì)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;非工作時(shí)，壓電振子在激勵(lì)器一和激勵(lì)器二作用下處于平衡狀 態(tài)且無(wú)彎曲變形;環(huán)境振動(dòng)強(qiáng)度較大時(shí)，金屬基板將貼靠在限位面上。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK106059389SQ201610459262
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】王淑云, 嚴(yán)夢(mèng)加, 汪彬, 闞君武, 張忠華
【申請(qǐng)人】浙江師范大學(xué)