CN106059389B - 一种船载定位装置 - Google Patents

一种船载定位装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106059389B
CN106059389B CN201610459262.3A CN201610459262A CN106059389B CN 106059389 B CN106059389 B CN 106059389B CN 201610459262 A CN201610459262 A CN 201610459262A CN 106059389 B CN106059389 B CN 106059389B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnet
metal substrate
mass
main body
driver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610459262.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106059389A (zh
Inventor
王淑云
严梦加
汪彬
阚君武
张忠华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Normal University CJNU
Original Assignee
Zhejiang Normal University CJNU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Normal University CJNU filed Critical Zhejiang Normal University CJNU
Priority to CN201610459262.3A priority Critical patent/CN106059389B/zh
Publication of CN106059389A publication Critical patent/CN106059389A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106059389B publication Critical patent/CN106059389B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B49/00—Arrangements of nautical instruments or navigational aids
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit

Abstract

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。

Description

一种船载定位装置
技术领域
本发明属于船舶电子应用技术领域，具体涉及一种船载定位装置。
背景技术
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、以及失联后的搜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
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，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。
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耦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。
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、金属基板为铍青铜，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和铍青铜基板构成的压电振子，限位面的合理曲率半径为其中α＝hm/hp为厚度比，hm和hp分别为金属基板和压电晶片的厚度。
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耦合作用，从而使压电换能器也能收集任意方向的能量。
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簸和振动能，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
图1是本发明一个较佳实施例中定位装置的结构示意图；
图2图1的A-A剖视图；
图3是本发明一个较佳实施例中主体的结构示意图；
图4是图3的俯视图；
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；
图6是图5的左视图；
图7是本发明一个较佳实施例中激励器二的结构示意图；
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
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a1，凸台a1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h1，金属基板h1的主梁h11与其两侧所粘接的压电晶片h2构成压电振子h，金属基板h1的副梁h12与其根部及端部经螺钉所安装的质量块一e1和磁铁一d1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b1、下端设有空腔b2，沉槽b1的宽度小于金属基板h1的主梁h11的宽度、大于压电晶片h2的宽度；两个相邻的沉槽b1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的底壁中心处焊接有摆杆f，摆杆f与摆杆f上自下而上依次套有的弹簧一g1、安装有磁铁二d2的质量块二e2、弹簧二g2、质量块三e3和弹簧三g3共同构成激励器二J2，磁铁二d2与磁铁一d1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d1或磁铁二d2的正下方，线圈c与其上方的磁铁一d1或磁铁二d2构成电磁换能器一D1或电磁换能器二D2。
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d1和磁铁二d2间的耦合作用使激励器一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H发电；此外，压电换能器H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H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S按所设定的时间间隔将船舶的位置信息发射出去。
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h1的主梁h11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h1为铍青铜，金属基板h1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和铍青铜基板构成的压电振子h，限位面b3的合理曲率半径为其中α＝hm/hp为厚度比，hm和hp分别为金属基板h1和压电晶片h2的厚度。
本发明中，压电换能器H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间存在相互耦合作用，从而使压电换能器H也能收集任意方向的能量。
显然，本发明的供电装置可收集船舶航行时任意方向的颠簸与振动能量，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。

Claims (1)

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，质量块一和磁铁一纵向层叠放置；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，压电晶片为0.2mm的PZT4、金属基板为铍青铜，金属基板与压电晶片的厚度之比为1～2.5；限位面的合理曲率半径为其中α＝hm/hp为厚度比，hm和hp分别为金属基板和压电晶片的厚度；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，信号发射单元将船舶的位置信息发射出去。
CN201610459262.3A 2016-06-15 2016-06-15 一种船载定位装置 Expired - Fee Related CN106059389B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610459262.3A CN106059389B (zh) 2016-06-15 2016-06-15 一种船载定位装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610459262.3A CN106059389B (zh) 2016-06-15 2016-06-15 一种船载定位装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106059389A CN106059389A (zh) 2016-10-26
CN106059389B true CN106059389B (zh) 2017-11-21

Family

ID=57168876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610459262.3A Expired - Fee Related CN106059389B (zh) 2016-06-15 2016-06-15 一种船载定位装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106059389B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107359771B (zh) * 2017-08-17 2023-05-19 浙江师范大学 一种船载定位跟踪系统用自供电装置
CN109167532A (zh) * 2018-10-22 2019-01-08 西南交通大学 一种汽车惯性能量压电式采集装置
CN112234790B (zh) * 2020-10-04 2022-06-17 长春工业大学 一种水流致振压电电磁复合式能量收集装置
CN114050741B (zh) * 2021-11-26 2023-06-06 浙江师范大学 一种行走激励的压电俘能器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102624281A (zh) * 2012-03-29 2012-08-01 浙江师范大学 一种非接触激励的多维振动能量采集器
CN103023378A (zh) * 2013-01-11 2013-04-03 浙江工商大学 宽频带多方向振动能量采集器
CN104485847A (zh) * 2015-01-07 2015-04-01 浙江师范大学 一种压电振动发电机
CN104485842A (zh) * 2015-01-07 2015-04-01 浙江师范大学 一种压电式振动发电机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102624281A (zh) * 2012-03-29 2012-08-01 浙江师范大学 一种非接触激励的多维振动能量采集器
CN103023378A (zh) * 2013-01-11 2013-04-03 浙江工商大学 宽频带多方向振动能量采集器
CN104485847A (zh) * 2015-01-07 2015-04-01 浙江师范大学 一种压电振动发电机
CN104485842A (zh) * 2015-01-07 2015-04-01 浙江师范大学 一种压电式振动发电机

Also Published As

Publication number Publication date
CN106059389A (zh) 2016-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106059389B (zh) 一种船载定位装置
CN105932908B (zh) 一种船载定位跟踪系统供电装置
US8319397B2 (en) Piezoelectric power generator
CN107332470B (zh) 一种多方向振动发电机
CN107370414B (zh) 一种船载定位装置
CN101998201B (zh) 折叠盖板宽带水声换能器
US20110109202A1 (en) Autonomous piezoelectric device for generating an electrical voltage
CN107359825B (zh) 一种摇摆式多方向压电俘能器
JP2019535127A (ja) 圧電アクチュエータ、水中音響トランスデューサ及び水中音響トランスデューサの製造方法
CN108435523B (zh) 水滴型弯张换能器
CN106026770B (zh) 一种压电‑电磁复合式自供电电源
CN207134970U (zh) 一种船载定位跟踪系统用自供电装置
CN205748409U (zh) 一种自供电车载定位跟踪与报警装置
CN205681342U (zh) 一种船载定位装置
CN107317516B (zh) 一种船载自供电定位跟踪装置
CN107359771B (zh) 一种船载定位跟踪系统用自供电装置
CN106123914B (zh) 一种自供电车载定位跟踪与报警装置
CN107395055B (zh) 一种新型车载定位跟踪系统用振动俘能器
CN205376113U (zh) 小尺寸球形发射换能器
CN205681338U (zh) 一种压电‑电磁复合式自供电电源
CN107332471B (zh) 一种低频车载振动发电机
CN201878311U (zh) 折叠盖板宽带水声换能器
CN205681343U (zh) 一种船载定位跟踪系统供电装置
CN102748013B (zh) 一种低频偶极子发射换能器
CN104485841A (zh) 一种基于伸缩式压电振子的横振发电机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171121

Termination date: 20180615