一种船载定位装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种船载定位装置，属船舶电子技术领域。上盖装在主体端部，上盖的凸台端部装有带发射单元的电路板、侧壁装有L型金属基板；金属基板的主梁与所粘接的压电晶片构成压电振子，金属基板的副梁与所安装的质量块一和磁铁一构成激励器一；主体上端对称地设有四个沉槽、下端设有空腔；两个相邻的沉槽间的侧壁上设有限位面；主体底壁中心处焊接有摆杆，摆杆与摆杆上自下而上依次套有的弹簧一、带磁铁二的质量块二、弹簧二、质量块三和弹簧三构成激励器二，磁铁二与一的同性磁极靠近安装；主体底壁上装有线圈，线圈置于磁铁一或二的下方。优势特色：环境适应能力强、有效频带宽、能力密度大；可作为独立部件埋置于船体隐秘处、安全可靠。
【专利说明】
-种船载定位装置
技术领域
[0001] 本发明属于船舶电子应用技术领域，具体设及一种船载定位装置。
【背景技术】
[0002] 船舶定位跟踪系统在民用船舶上已得到广泛应用，为船舶的航行安全、及时救援、 W及失联后的捜寻等提供了有力的保障。然而，现有的定位跟踪系统都是基于发动机供电 的，一旦船舶出现事故使发动机及整个电力系统失效时，定位跟踪系统也失去了其应有的 功能。此外，现有的定位跟踪系统都是外置的，船舶失事进水时无法正常工作、船舶被不法 分子劫持后定位系统也容易被关闭或破坏。因此，为确保船舶定位系统安全可靠地工作，需 要有独立的自供电电源且可被隐秘、密闭地安装。
【发明内容】
[0003] 针对现有船舶监测系统使用及供电方面存在的一些问题，本发明提出一种船载定 位装置。本发明采用的实施方案是：上盖经螺钉安装在主体端部，上盖上设有正方形凸台， 凸台端部经螺钉安装有带发射单元的电路板、侧壁经螺钉安装有L型金属基板，金属基板的 主梁与其两侧所粘接的压电晶片构成压电振子，金属基板的副梁与其根部及端部所安装的 质量块一和磁铁一构成激励器一，压电振子和激励器一共同构成压电换能器;主体上端对 称地设有四个用于容纳压电振子弯曲变形的沉槽、下端设有空腔，沉槽宽度小于金属基板 主梁的宽度、大于压电晶片的宽度;两个相邻的沉槽间的侧壁上设有用于限制压电振子变 形量的圆弧形限位面；主体底壁中屯、处焊接有摆杆，摆杆与摆杆上自下而上依次套有的弹 黃一、安装有磁铁二的质量块二、弹黃二、质量块Ξ和弹黃Ξ共同构成激励器二，磁铁二与 磁铁一的同性磁极靠近安装;主体底壁上安装有线圈，线圈置于磁铁一或磁铁二的正下方， 线圈与其上方的磁铁一或磁铁二构成电磁换能器一或电磁换能器二。
[0004] 非工作时，压电振子在激励器一和激励器二的共同作用下处于平衡状态且无弯曲 变形；当环境中出现任何方向的振动时，由于质量块二、磁铁二及质量块惯性力的作用，激 励器二的状态都会发生相应的变化，再经磁铁一和磁铁二间的禪合作用使激励器一的状态 发生变化，激励器一及激励器二状态的变化使电磁换能器一、电磁换能器二及压电换能器 发电;此外，压电换能器自身还可被与压电振子平面相垂直的平面内的振动所激励，从而迫 使压电振子振动发电；电磁换能器一、电磁换能器二及压电换能器所生成的电能经导线传 输给电路板，经转换处理后为信号发射单元供电，信号发射单元按所设定的时间间隔将船 舶的位置信息发射出去。
[0005] 在上述压电振子弯曲变形发电的过程中，环境振动强度较大时金属基板的主梁将 贴靠在限位面上，从而确保压电晶片不至因所受应力过大而损毁。本发明中，为提高压电振 子的发电能力和可靠性，压电晶片为0.2mm的PZT4、金属基板为被青铜，金属基板与压电晶 片的厚度之比为1~2.5,此时压电振子的发电能力较强、能量比较大;能量比是指各不同厚 度比的压电振子一次弯曲变形所产生的电能与其中的最大值之比;对于本发明利用PZT4和 被青铜基板构成的压电振子，限位面的合理曲率半径为
其中a=hm/hp为厚度比，hm和hp分别为金属基板和压电晶片的厚度。
[0006] 本发明中，压电换能器为可在单一平面内任意方向振动的二自由度系统，激励器 二为可在空间任意角度方向摆动和振动的二自由度系统，且激励器一与激励器二间存在相 互禪合作用，从而使压电换能器也能收集任意方向的能量。
[0007] 优势与特色:本发明的供电装置可收集船舶航行时任意方向的颠鑛和振动能，环 境适应能力强、有效频带宽;压电与电磁部件同步发电、能力密度大，压电振子可靠性高;可 作为独立部件埋置于船体隐秘处，安全可靠。
【附图说明】
[000引图1是本发明一个较佳实施例中定位装置的结构示意图；
[0009] 图2图1的A-A剖视图；
[0010] 图3是本发明一个较佳实施例中主体的结构示意图；
[0011]图4是图3的俯视图；
[0012]图5是本发明一个较佳实施例中压电换能器的结构示意图；
[OOK]图6是图5的左视图；
[0014]图7是本发明一个较佳实施例中激励器二的结构示意图；
[001引图8是本发明一个较佳实施例中压电振子能量比与厚度比关系曲线。
【具体实施方式】
[0016] 上盖a经螺钉安装在主体b的端部，上盖a上设有正方形凸台al，凸台al的端部经螺 钉安装有带发射单元S的电路板i、侧壁经螺钉安装有L型金属基板hi,金属基板hi的主梁 hll与其两侧所粘接的压电晶片h2构成压电振子h，金属基板hi的副梁hl2与其根部及端部 经螺钉所安装的质量块一 el和磁铁一 dl构成激励器一 J1，压电振子h和激励器一 J1共同构 成压电换能器H;主体b上端对称地设有四个用于容纳压电振子h弯曲变形的沉槽bl、下端设 有空腔b2,沉槽bl的宽度小于金属基板hi的主梁hll的宽度、大于压电晶片h2的宽度;两个 相邻的沉槽bl之间的侧壁上设有用于限制压电振子h变形量的圆弧形限位面b3;主体b的底 壁中屯、处焊接有摆杆f，摆杆f与摆杆f上自下而上依次套有的弹黃一gl、安装有磁铁二d2的 质量块二e2、弹黃二g2、质量块Ξθ3和弹黃Ξ的共同构成激励器二J2,磁铁二d2与磁铁一 dl 的同性磁极靠近安装；主体b底壁上安装有线圈C，线圈C置于磁铁一dl或磁铁二d2的正下 方，线圈C与其上方的磁铁一 dl或磁铁二d2构成电磁换能器一 D1或电磁换能器二D2。
[0017] 非工作时，压电振子h在激励器一J1和激励器二J2的共同作用下处于平衡状态且 无弯曲变形；当环境中出现任何方向的振动时，由于质量块二e2、磁铁二d2及质量块e3惯性 力的作用，激励器二J2的状态都会发生相应的变化，再经磁铁一dl和磁铁二d2间的禪合作 用使激励器一 J1的状态发生变化，激励器一 J1及激励器二J2状态的变化使电磁换能器一 D1、电磁换能器二D2及压电换能器Η发电；此外，压电换能器Η自身还可被与压电振子h平面 相垂直的平面内的振动所激励，从而迫使压电振子h振动发电；电磁换单器一D1、电磁换能 器二D2及压电换能器Η所生成的电能经导线传输给电路板i，经转换处理后为信号发射单元 s供电，信号发射单元对安所设定的时间间隔将船舶的位置信息发射出去。
[0018] 在上述压电振子h弯曲变形发电的过程中，环境振动强度较大时金属基板hi的主 梁hll将贴靠在限位面b3上，从而确保压电晶片h2不至因所受应力过大而损毁。本发明中， 为提高压电振子h的发电能力和可靠性，压电晶片h2为0.2mm的PZT4、金属基板hi为被青铜， 金属基板hi与压电晶片h2的厚度之比为1~2.5,此时压电振子h的发电能力较强、能量比较 大;能量比是指各不同厚度比的压电振子h-次弯曲变形所产生的电能与其中的最大值之 比；对于本发明利用PZT4和被青铜基板构成的压电振子h，限位面b3的合理曲率半径为
妻中a = hm/hp为厚度比，hm和hp分别为金属基板hi和压电 晶片h2的厚度。
[0019] 本发明中，压电换能器Η为可在单一平面内任意方向振动的二自由度系统，激励器 二J2为可在空间任意角度方向摆动和振动的二自由度系统，且激励器一 J1与激励器二J2间 存在相互禪合作用，从而使压电换能器Η也能收集任意方向的能量。
[0020] 显然，本发明的供电装置可收集船舶航行时任意方向的颠鑛与振动能量，环境适 应能力强、有效频带宽;压电与电磁部件同步发电、能力密度大，压电振子可靠性高;可作为 独立部件埋置于船体隐秘处，安全可靠。
【主权项】
1. 一种船载定位装置，其特征在于：上盖安装在主体端部，上盖上设有正方形凸台，凸 台端部安装有带发射单元的电路板、侧壁安装有L型金属基板;金属基板的主梁与其两侧所 粘接的压电晶片构成压电振子，金属基板的副梁与其根部及端部所安装的质量块一和磁铁 一构成激励器一;主体上端对称地设有四个用于容纳压电振子弯曲变形的沉槽、下端设有 空腔，沉槽宽度小于金属基板主梁的宽度、大于压电晶片的宽度;两个相邻的沉槽间的侧壁 上设有用于限制压电振子变形量的圆弧形限位面;主体底壁中心处焊接有摆杆，摆杆与摆 杆上自下而上依次套有的弹簧一、安装有磁铁二的质量块二、弹簧二、质量块三和弹簧三共 同构成激励器二，磁铁二与磁铁一的同性磁极靠近安装;主体底壁上安装有线圈，线圈置于 磁铁一或磁铁二的正下方;非工作时，压电振子在激励器一和激励器二作用下处于平衡状 态且无弯曲变形;环境振动强度较大时，金属基板将贴靠在限位面上。
【文档编号】H02N2/18GK106059389SQ201610459262
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】王淑云, 严梦加, 汪彬, 阚君武, 张忠华
【申请人】浙江师范大学