CN212063863U - 一种利用温差发电的导引头自供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用温差发电的导引头自供电装置，属于制导武器的供电装置技术领域。本实用新型所述自供电装置在不影响弹体热防护的同时，根据温差发电原理利用弹体气动产生的热量进行自发电，即满足了电能转化所需的能量来源，又将对弹体有害的热量进行了废物利用，通过与弹载电池配合使用，可以延长导引头的工作时间，为弹上的传感器、探测器以及其他需要电能驱动的电子元件提供能源供给。本实用新型所述自供电装置无振动磨损、无污染物排放、体积小、重量轻、使用寿命长、无需人工维护等优点，能够有效降低弹载电池的成本，而且不会对制导武器的原有结构和设备产生影响。

Description

一种利用温差发电的导引头自供电装置

技术领域

本实用新型涉及一种利用温差发电的导引头自供电装置，属于制导武器的供电装置技术领域。

背景技术

随着精确制导技术的不断发展，各种先进的传感器、探测元件、弹载计算机等应用于制导武器，使得导引头功能越来越丰富的同时，也造成了电功耗的增加。目前，制导武器中的电能是通过弹载电池来提供的，随着功耗的增加，目前的解决方法是增大弹载电池的体积或者提高弹载电池的能量密度。对于弹径小的制导武器或者末制导子弹药等情况，只能通过提高弹载电池能量密度的方法解决功耗大的问题，对弹载电池的研发和更新换代提出了更大的挑战。

弹体在飞行过程中受空气阻力的影响，弹体表面与空气之间会产生摩擦运动，导致弹体表面的温度急剧升高，温度增加会对安装在弹体内部的仪器设备的正常工作造成很大影响。这种气动产生的热量是有害的，目前，普遍采用热防护的方式来解决热量对弹体内部仪器的影响。

实用新型内容

针对弹载电池不能满足日益增长的供能问题以及弹体在飞行过程中因气动摩擦产生的高温问题，本实用新型提供一种利用温差发电的导引头自供电装置，在不影响弹体热防护的同时，根据温差发电原理利用气动产生的热量进行自发电，即满足了电能转化所需的能量来源，又将对弹体有害的热量进行了废物利用，通过与弹载电池配合使用，可以延长导引头的工作时间，为弹上的传感器、探测器以及其他需要电能驱动的电子元件提供能源供给。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用温差发电的导引头自供电装置，所述自供电装置包括两个半导体、正电极、负电极以及能量采集输出电路；所涉及的外围部件是作为热源的风帽壳体作为冷源的导引头。

正电极以及负电极分别粘贴在导引头的外表面，且正电极与负电极不接触；风帽壳体的外表面上涂覆有热防护层，两个半导体的一端分别与风帽壳体内表面固定连接，一个半导体的另一端与正电极固定连接，另一个半导体的另一端与负电极固定连接，且两个半导体之间不接触；正电极和负电极通过导线与导引头内部的能量采集输出电路的输入端连接，能量采集输出电路的输出端通过导线与导引头内部电子设备连接。

两个半导体，一个为N型半导体，另一个为P型半导体；N型半导体和P 型半导体具有不同的自由电子密度，当两种不同的金属导体相互接触时，在接触面上的电子就会由高浓度向低浓度扩散，而电子的扩散速率与接触区的温度成正比，所以只要维持半导体两端的温差(即热源与冷源之间的温差)，就能使电子持续扩散，从而在导引头上的两个电极片之间产生电动势。

弹体的风帽部分是主要的气动生热结构，风帽壳体表面会进行热防护处理 (如涂覆热防护层)，防止弹体高速飞行时因气动摩擦形成高温损伤导引头，由于风帽部分的温度较高，所以可以将风帽壳体作为温差发电装置中的热源；导引头是热防护的受保护结构，为了内部电子设备的正常工作，导引头的温度不能太高，导引头与风帽之间具有较大的温度差，所以可以将导引头作为温差发电装置中的冷源。

所述自供电装置的具体工作原理如下：在弹体高速飞行过程中，风帽因气动摩擦产生热量变成热源，所述自供电装置开始工作，将热能转化为电能，并通过能量采集输出电路将电能进行采集储存，并根据负载的实际需要，能量采集输出电路将电压稳定到所需的电压值并输出，满足导引头内部电子设备的供电需求。在弹体到达预订地点时，根据控制系统指令将风帽抛掉，同时P型半导体、N型半导体、正电极以及负电极也随风帽一起与弹体脱离，只留下导引头内部的能量采集输出电路存储的电能为电子设备功能，对弹体的后续打击任务不造成任何影响。

进一步地，能量采集输出电路包含电压调控模块Ⅰ、蓄能模块和电压调控模块Ⅱ，电压调控模块Ⅰ、蓄能模块和电压调控模块Ⅱ通过导线依次连接，正电极以及负电极分别与电压调控模块Ⅰ连接，导引头内部电子设备与电压调控模块Ⅱ连接；

根据蓄能模块的实际需求，电压调控模块Ⅰ将正电极与负电极之间产生的电动势稳定至所需电压值并向蓄能模块充电，根据电子设备的实际需求，电压调控模块Ⅱ将蓄能模块输出的电压稳定至所需的电压值并输送给电子设备。

有益效果：

本实用新型所述的自供电装置，回收利用了弹体飞行过程中因气动摩擦产生的热量，利用温差发电原理进行自发电，即满足了电能转化所需的能量来源，又避免气动产生的热量对弹体正常工作造成影响，通过与弹载电池配合使用，可以延长导引头的工作时间，满足导引头内部电子设备的供电需求。

本实用新型所述的自供电装置无振动磨损、无污染物排放、体积小、重量轻、使用寿命长、无需人工维护等优点，能够有效降低弹载电池的成本，而且不会对制导武器的原有结构和设备产生影响。

附图说明

图1为实施例中所述自供电装置的结构示意图。

图2为实施例中所述自供电装置利用温差发电的原理示意图。

其中，1-热防护层，2-风帽壳体，3-P型半导体，4-正电极，5-导引头，6- 负电极，7-N型半导体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

实施例1

一种利用温差发电的导引头自供电装置包括N型半导体7、P型半导体3、正电极4、负电极6以及能量采集输出电路；

本实施例所述的能量采集输出电路包含升压模块、由一大一小两个超级电容构成的蓄能模块和升降压模块；

各部件之间的连接关系如图1所示，正电极4以及负电极6分别粘贴在导引头5的外表面，且正电极4与负电极6不接触；风帽壳体2的外表面上涂覆有热防护层1，N型半导体7和P型半导体3的一端分别与风帽壳体2内表面固定连接，P型半导体3的另一端与正电极4固定连接，N型半导体7的另一端与负电极6固定连接，且N型半导体7与P型半导体3之间不接触；正电极4和负电极6通过导线与导引头5内部的能量采集输出电路中的升压模块连接，能量采集输出电路中的升降压模块通过导线与导引头5内部电子设备连接。

所述自供电装置利用温差发电的原理如下：N型半导体7和P型半导体3 具有不同的自由电子密度，当两种不同的金属导体相互接触时，在接触面上的电子就会由高浓度向低浓度扩散，而电子的扩散速率与接触区的温度成正比，所以只要维持半导体两端的温差(即热源与冷源之间的温差)，就能使电子持续扩散，从而在导引头5上的两个电极片之间产生电动势，如图2所示；

在弹体高速飞行过程中，风帽壳体2因气动摩擦产生热量变成热源，所述自供电装置开始工作，将热能转化为电能，正电极4和负电极6之间产生的电动势通过导线输出给升压模块，升压模块将接收的电压升至所需电压值后向蓄能模块充电，先对蓄能模块中的小超级电容(向电子设备提供低功耗状态和正常工作时所需的电量)充电再对大超级电容(用于支持电子设备进行无线数据收发等功耗较大状态所需的电量)充电，根据电子设备的实际需求，升降压模块将蓄能模块输出的电压稳定到所需的电压值后输出给相应的电子设备，满足导引头5内部电子设备的供电需求。在弹体到达预订地点时，根据控制系统指令将风帽抛掉，同时P型半导体3、N型半导体7、正电极4以及负电极6也随风帽一起与弹体脱离，只留下导引头5内部的能量采集输出电路存储的电能为电子设备功能，对弹体的后续打击任务不造成任何影响。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用温差发电的导引头自供电装置，其特征在于：所述自供电装置包括两个半导体、正电极(4)、负电极(6)以及能量采集输出电路；

其中，两个半导体中一个为N型半导体(7)，另一个为P型半导体(3)；

正电极(4)以及负电极(6)分别粘贴在导引头(5)的外表面，且正电极(4)与负电极(6)不接触；两个半导体的一端分别与风帽壳体(2)内表面固定连接，一个半导体的另一端与正电极(4)固定连接，另一个半导体的另一端与负电极(6)固定连接，且两个半导体之间不接触；正电极(4)和负电极(6)通过导线与导引头(5)内部的能量采集输出电路的输入端连接，能量采集输出电路的输出端通过导线与导引头(5)内部电子设备连接。

2.根据权利要求1所述的利用温差发电的导引头自供电装置，其特征在于：能量采集输出电路包含电压调控模块Ⅰ、蓄能模块和电压调控模块Ⅱ；电压调控模块Ⅰ、蓄能模块和电压调控模块Ⅱ通过导线依次连接，正电极(4)以及负电极(6)分别与电压调控模块Ⅰ连接，导引头(5)内部电子设备与电压调控模块Ⅱ连接。

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