[發明專利]水下高壓放電氣泡產生裝置

有效

• 申請號: 201310511372.6
• 申請日: 2013-10-27
• 公開（公告）號: CN103528793A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 李健;黃紅生;李彬;張豫寧;竇鳳樓;袁杰
• 申請（專利權）人: 廣西科技大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;H02M7/40
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標事務所(普通合伙) 45113
• 代理人: 李志華

技術領域

本發明涉及一種的水下擾動試驗裝置，尤其涉及一種水下高壓放電氣泡產生裝置。

背景技術

水下爆炸或者水下擾動產生的氣泡對船體的安全性有著重要影響，水下爆炸產生的氣泡和因此產生的強大射流有可能對船體產生破壞作用，例如韓國的“天安號”軍艦就是因為受到水下爆炸產生氣泡和因此產生的射流的劇烈破壞作用才被攔腰截斷的。因此對于水下爆炸或者水下擾動產生的氣泡，及其對船體相關的影響的研究有著重要意義。

由于水下爆炸實驗的破壞性和高耗費性，以及炸藥受到嚴格管制，對于一般的研究者來說，頻繁地進行全尺寸、真實性炸藥的試驗是不現實的。因此目前國內外的研究者都是采用在實驗室內的水箱環境下采取低損傷、可重復性、安全的實驗方法來研究水箱爆炸和氣泡的特性。

目前有關研究水箱爆炸和氣泡試驗的相關報導有：

1.水中高壓放電氣泡的實驗研究（《物理學報》）；2.水中電火花氣泡生成的實驗裝置及實驗方法（哈爾濱工程大學）；?

文獻1中通過金屬絲在水中高壓放電所產生的氣泡脈動現象進行了實驗研究，采用沖擊大電流的方法，電容器采用多組電容連接得到電容器組，充電電壓為2.5～10KV，電容為4～16uf多種規格，系統采用沖擊大電流裝置，存在的問題是：

（1）該裝置無法實現從0到（超）高電壓的穩定線性直流輸出，電壓不穩定，實驗操作麻煩，沒有實驗后的電容放電功能，安全保護措施不夠；

（2）電容器采用多組電容連接得到電容器組，會產生不穩定和眾多偶發事件，實驗不穩定；

（3）高壓開關無法為近程操作，操作時存在安全隱患（開關擊穿放電），并且無安全報警系統，對設備操作者心理帶來極大壓力。

文獻2采用了一種以電火花打火方式作為氣泡發生裝置，但是該裝置無法像高壓電一樣對水分子產生電離以產生大量氣體，因而無法產生理想的大氣泡，無法用來模擬（船或船模）水下爆炸氣泡的真實情景。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種可產生理想的大氣泡、安全可靠的水下高壓放電氣泡產生裝置，以克服已有技術所存在的上述不足。

本發明采取的技術方案是：一種水下高壓放電氣泡產生裝置，所述裝置包括電源模塊、水泡發生電路和水泡發生金屬絲，所述電源模塊為水泡發生電路提供穩定的直流高壓電，所述水泡發生電路與水泡發生金屬絲連接并為其提供所需的放電電壓；

所述電源模塊包括高頻信號發生裝置、變壓器、高頻倍壓整流電路、高壓直流穩壓電路、采樣電路和控制回路，所述高頻信號發生裝置、變壓器、高頻倍壓整流電路、高壓直流穩壓電路依次連接，高頻信號發生裝置的輸入端連接220V、50HZ交流電源，高壓直流穩壓電路的輸出端連接水泡發生電路，所述采樣電路的輸入端與高壓直流穩壓電路連接，其輸出端與控制回路的輸入端連接，控制回路的輸出端與高頻信號發生裝置連接；

所述高頻信號發生裝置用于將輸入的220V、50HZ交流電轉變為穩定的電壓高頻信號輸送給變壓器，并根據控制電路反饋的過壓、過流信息自動調節、使輸出的電壓高頻信號控制在設定的電壓范圍；

所述變壓器用于將經高頻信號發生裝置處理的電壓高頻信號進行升壓；?

所述高頻倍壓整流電路用于將經過變壓器升壓的高壓電再次升壓并整流，以得到電壓更高的直流高壓電輸送給高壓直流穩壓電路；

所述高壓直流穩壓電路用于將經倍壓整流得到的直流高壓電穩壓后輸出給水泡發生電路；

所述采樣電路用于將從高壓直流穩壓電路中提取的電壓信號輸入到控制回路進行比較；?

所述控制回路用將經比較的結果反饋給高頻信號發生裝置，調整高頻信號發生裝置輸出的電壓高頻信號，確保電源模塊的輸出高壓與設定值一致；

所述水泡發生電路包括電容充放電電路和與其連接的充放電轉換控制開關：

所述電容充放電電路包括電阻和電容，所述電容為耐高壓、高絕緣、高穩定的大容量電容，電阻用于實現控制充電時間和充電電流的限制以達到對電容的保護；

所述充放電轉換控制開關包括三向換位開關、第一開關、第二開關、第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器和第四繼電器；

所述電阻一端通過第一繼電器與所述高壓直流穩壓器輸出的電源正極端A連接，電阻的另一端與電容的正極端連接、同時通過第三繼電器與水泡發生金屬絲的正極連接，所述電容的負極端通過第二繼電器與高壓直流穩壓器輸出的電源負極端B連接，同時通過第四繼電器與水泡發生金屬絲的負極連接；