一種船載定位裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型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)成激勵器一；主體上端對稱地設(shè)有四個沉槽、下端設(shè)有空腔；兩個相鄰的沉槽間的側(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；可作為獨立部件埋置于船體隱秘處、安全可靠。
【專利說明】
-種船載定位裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于船舶電子應(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，本實用新型提出一種船 載定位裝置。本實用新型采用的實施方案是: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=和彈黃=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。
[0004] 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禪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。
[0005] 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。本實用新型中，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;對于本實用新型利 用P Z T 4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] 本實用新型中，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)勢與特色：本實用新型的供電裝置可收集船舶航行時任意方向的顛鑛和振動 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;可作為獨立部件埋置于船體隱秘處，安全可靠。
【附圖說明】
[000引圖1是本實用新型一個較佳實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是本實用新型一個較佳實施例中主體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4是圖3的俯視圖；
[0012]圖5是本實用新型一個較佳實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是本實用新型一個較佳實施例中激勵器二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[001引圖8是本實用新型一個較佳實施例中壓電振子能量比與厚度比關(guān)系曲線。
【具體實施方式】
[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al，凸臺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)成激勵器一Jl，壓電振子h和激勵器一Jl共同構(gòu) 成壓電換能器H;主體b上端對稱地設(shè)有四個用于容納壓電振子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 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=e3和彈黃=的共同構(gòu)成激勵器二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 Dl或電磁換能器二D2。
[0017] 非工作時，壓電振子h在激勵器一Jl和激勵器二J2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e2、磁鐵二d2及質(zhì)量塊e3慣性 力的作用，激勵器二J2的狀態(tài)都會發(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 用使激勵器一 Jl的狀態(tài)發(fā)生變化，激勵器一 Jl及激勵器二J2狀態(tài)的變化使電磁換能器一 Dl、電磁換能器二D2及壓電換能器H發(fā)電；此外，壓電換能器H自身還可被與壓電振子h平面 相垂直的平面內(nèi)的振動所激勵，從而迫使壓電振子h振動發(fā)電；電磁換單器一Dl、電磁換能 器二D2及壓電換能器H所生成的電能經(jīng)導(dǎo)線傳輸給電路板i，經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后為信號發(fā)射單元 S供電，信號發(fā)射單元對安所設(shè)定的時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)電的過程中，環(huán)境振動強(qiáng)度較大時金屬基板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)力過大而損毀。本實用新型 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；對于本實用新型利用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i
其中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] 本實用新型中，壓電換能器H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J2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 Jl與激勵器二 J2間存在相互禪合作用，從而使壓電換能器H也能收集任意方向的能量。
[0020] 顯然，本實用新型的供電裝置可收集船舶航行時任意方向的顛鑛與振動能量，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 作為獨立部件埋置于船體隱秘處，安全可靠。
【主權(quán)項】
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，凸 臺端部安裝有帶發(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)成激勵器一;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。
【文檔編號】H02N2/18GK205681342SQ201620625954
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201620625954.6, CN 201620625954, CN 205681342 U, CN 205681342U, CN-U-205681342, CN201620625954, CN201620625954.6, CN205681342 U, CN205681342U
【發(fā)明人】傅青青, 黃樂帥, 曹淵, 俞邁, 張忠華
【申請人】浙江師范大學(xué)