[发明专利]收集交通工具振动能量的系统和方法

权利要求书

1.一种从具有振动能量的交通工具的结构元件收集振动能量的设备，所述设备包括：

振动能量收集器，其被耦合到所述结构元件的基本上最大振动位移节点，并被调谐到所述最大振动位移节点的振动频率。

2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：

收集电路，其被耦合到所述振动能量收集器，其中所述收集电路将所述收集器的原始电输出转变为更适于机载电气系统使用的形式。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中：

所述振动能量收集器包括一组单独的能量收集装置。

4.根据权利要求1-3中任何一项所述的设备，其中：

所述振动能量收集器位于具有结构元件的主要区域内，该结构元件具有振动能量；其中由于交通工具特征的形状或定位导致的湍流气流，或发动机产生的气流，在所述结构元件中引发所述振动能量，其中所述气流冲击所述交通工具的表面；

所述交通工具具有结构耦合到所述主要区域并从其接收振动能量的次级区域；以及

所述次级区域具有振动能量收集器，所述振动能量收集器被耦合到所述次级区域内具有显著振动能量的结构元件。

5.根据权利要求1-4中任何一项所述的设备，其中所述最大振动位移节点位于主要区域内的结构元件上。

6.一种从交通工具收集振动能量的方法，其包括：

识别适于振动能量收集的结构元件；

识别所述结构元件的基本上最大振动位移节点；

调谐收集装置到所述基本上最大振动位移节点的振动频率；以及

耦合所述收集装置到所述结构元件的所述基本上最大振动位移节点。

7.根据权利要求6所述的方法，其中识别适于振动能量收集的结构元件包括：

识别推测具有显著振动能量的交通工具区域；以及

识别所述区域内的结构元件，所述结构元件具有振动能量。

8.根据权利要求7所述的方法，其中识别推测具有显著振动能量的交通工具区域包括：

在所述交通工具的模型上执行计算流体动力学分析；以及

定位冲击所述交通工具的表面的强烈或湍流气流的区域。

9.根据权利要求6所述的方法，其中识别基本上最大振动位移节点包括：

利用来自飞行测试的数据，在所述交通工具的计算机模型上执行有限元分析；以及

根据所述有限元分析的结果，确定所述基本上最大振动位移的位置。

10.根据权利要求6所述的方法，其中：

所述收集装置包括压电装置；以及

调谐所述收集装置包括修改所述压电装置的几何形状，直到所述收集装置的共振频率几乎匹配所述基本上最大振动位移节点的振动频率。

11.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：

识别具有次级结构元件的次级区域，所述次级结构元件具有振动能量；以及

耦合额外的收集装置到所述次级结构元件的基本上最大振动位移节点。

12.根据权利要求1-6中任何一项所述的方法，其中用于振动能量收集的所述结构元件是机翼-机身整流罩面板。

13.一种从机翼-机身整流罩面板收集振动能量的系统，所述机翼-机身整流罩面板位于邻近并通常环绕飞机上的机翼-机身接合区域的区域，所述系统包括：

压电装置，其在所述面板的基本上最大振动位移节点处被置于所述机翼-机身整流罩面板上，并被调谐到所述机翼-机身整流罩面板的所述基本上最大振动位移节点的共振频率；

通过建立计算机模型、获得飞行测试得到的飞行数据并提供所述计算机模型和所述飞行测试数据到有限元分析程序，从而确定所述基本上最大振动位移节点。

14.根据权利要求13所述的系统，其中：

所述压电装置的所述共振频率匹配所述面板的所述基本上最大振动位移节点的共振频率，由于所述压电装置的厚度、几何形状以及连接方法的合适选择，所述匹配被实现。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其进一步包括：

第二压电装置，其位于机翼-机身整流罩支持结构内的结构元件上，所述机翼-机身整流罩支持结构将所述机翼-机身整流罩面板耦合到飞机蒙皮。