[发明专利]水下高压放电气泡产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种的水下扰动试验装置，尤其涉及一种水下高压放电气泡产生装置。

背景技术

水下爆炸或者水下扰动产生的气泡对船体的安全性有着重要影响，水下爆炸产生的气泡和因此产生的强大射流有可能对船体产生破坏作用，例如韩国的“天安号”军舰就是因为受到水下爆炸产生气泡和因此产生的射流的剧烈破坏作用才被拦腰截断的。因此对于水下爆炸或者水下扰动产生的气泡，及其对船体相关的影响的研究有着重要意义。

由于水下爆炸实验的破坏性和高耗费性，以及炸药受到严格管制，对于一般的研究者来说，频繁地进行全尺寸、真实性炸药的试验是不现实的。因此目前国内外的研究者都是采用在实验室内的水箱环境下采取低损伤、可重复性、安全的实验方法来研究水箱爆炸和气泡的特性。

目前有关研究水箱爆炸和气泡试验的相关报导有：

1.水中高压放电气泡的实验研究（《物理学报》）；2.水中电火花气泡生成的实验装置及实验方法（哈尔滨工程大学）； 

文献1中通过金属丝在水中高压放电所产生的气泡脉动现象进行了实验研究，采用冲击大电流的方法，电容器采用多组电容连接得到电容器组，充电电压为2.5～10KV，电容为4～16uf多种规格，系统采用冲击大电流装置，存在的问题是：

（1）该装置无法实现从0到（超）高电压的稳定线性直流输出，电压不稳定，实验操作麻烦，没有实验后的电容放电功能，安全保护措施不够；

（2）电容器采用多组电容连接得到电容器组，会产生不稳定和众多偶发事件，实验不稳定；

（3）高压开关无法为近程操作，操作时存在安全隐患（开关击穿放电），并且无安全报警系统，对设备操作者心理带来极大压力。

文献2采用了一种以电火花打火方式作为气泡发生装置，但是该装置无法像高压电一样对水分子产生电离以产生大量气体，因而无法产生理想的大气泡，无法用来模拟（船或船模）水下爆炸气泡的真实情景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可产生理想的大气泡、安全可靠的水下高压放电气泡产生装置，以克服已有技术所存在的上述不足。

本发明采取的技术方案是：一种水下高压放电气泡产生装置，所述装置包括电源模块、水泡发生电路和水泡发生金属丝，所述电源模块为水泡发生电路提供稳定的直流高压电，所述水泡发生电路与水泡发生金属丝连接并为其提供所需的放电电压；

所述电源模块包括高频信号发生装置、变压器、高频倍压整流电路、高压直流稳压电路、采样电路和控制回路，所述高频信号发生装置、变压器、高频倍压整流电路、高压直流稳压电路依次连接，高频信号发生装置的输入端连接220V、50HZ交流电源，高压直流稳压电路的输出端连接水泡发生电路，所述采样电路的输入端与高压直流稳压电路连接，其输出端与控制回路的输入端连接，控制回路的输出端与高频信号发生装置连接；

所述高频信号发生装置用于将输入的220V、50HZ交流电转变为稳定的电压高频信号输送给变压器，并根据控制电路反馈的过压、过流信息自动调节、使输出的电压高频信号控制在设定的电压范围；

所述变压器用于将经高频信号发生装置处理的电压高频信号进行升压； 

所述高频倍压整流电路用于将经过变压器升压的高压电再次升压并整流，以得到电压更高的直流高压电输送给高压直流稳压电路；

所述高压直流稳压电路用于将经倍压整流得到的直流高压电稳压后输出给水泡发生电路；

所述采样电路用于将从高压直流稳压电路中提取的电压信号输入到控制回路进行比较； 

所述控制回路用将经比较的结果反馈给高频信号发生装置，调整高频信号发生装置输出的电压高频信号，确保电源模块的输出高压与设定值一致；

所述水泡发生电路包括电容充放电电路和与其连接的充放电转换控制开关：

所述电容充放电电路包括电阻和电容，所述电容为耐高压、高绝缘、高稳定的大容量电容，电阻用于实现控制充电时间和充电电流的限制以达到对电容的保护；

所述充放电转换控制开关包括三向换位开关、第一开关、第二开关、第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；

所述电阻一端通过第一继电器与所述高压直流稳压器输出的电源正极端A连接，电阻的另一端与电容的正极端连接、同时通过第三继电器与水泡发生金属丝的正极连接，所述电容的负极端通过第二继电器与高压直流稳压器输出的电源负极端B连接，同时通过第四继电器与水泡发生金属丝的负极连接；