[发明专利]一种船载定位装置

说明书

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＝h_m/h_p为厚度比，h_m和h_p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