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高压强流脉冲放电技术就其实质而言,就是能量的压缩。通过电容或者电感储能的方式,在极短的时间内使能量经过放电回路在脉冲功率负载上释放,从而产生脉冲功率,这个脉冲功率一般大于10~6W。 当高压强流脉冲放电在水下发生时,会在水中产生强烈的爆炸效应,由此形成的极强的冲击压力波向外传播时就形成声脉冲。这就是水下放电产生声波的基本过程。 为了对隐形潜艇之类特殊的水下目标进行探测,需要有声波频率在(1—4)KHz、压力脉冲峰值(距声源1m处)大于1MP_a的水下声源,经过广泛的调研和深入的研究,这种声源可利用水下强流脉冲放电来产生。本论文涉及的就是这种水下电火花声源装置的研制工作。 研制水下电火花声源装置,最重要的两大部分就是进行充电回路系统和主放电回路系统的设计。 一般的充电回路采用的充电方式有两种:恒压充电和恒流充电。相比较而言,恒流充电具有较高的充电效率,所以在高压强流脉冲放电技术当中一般都采用恒流充电方式。由于本装置要求在2~4秒内充放电一次,这就要求充电效率非常高,所以充电回路系统采用的是三相L—C谐振恒流充电,谐振回路的输出通过升压变压器、硅整流装置给电容器组实现快速充电。充电回路当中主要部件参数的选取也是回路设计当中非常重要的部分,通过进行回路数值分析,结合整体装置的参数要求,选取了充电回路部件。 主放电回路当中,由于要求放电电压最高可达45KV,水下声源脉冲压力峰值大于1MP_a,依此参数要求,主放电回路的设计方案是采用两组电容器组,并联两组火花放电开关,通过两组传输电缆连至水下放电间隙进行放电。主放电回路对回路电感有很高的要求,所以在回路主要部件的参数选取及结构设计当中考虑了这一因素;同时,基于回路部件之间的电气连接、部件的保护等方面的考虑,针对不同回路部件的设计均提出了相应的解决方案。 依据设计方案进行的试验室试验以及前期海上实地测试均表明了该设计方案的可行性,参数选取的合理性以及电气连接结构的正确性,基本实现了整体装置的性能参数要求,不过在一些细节部分如测控部分、整体装置保护等方面还需要进一步的调整和完善。 利用高压强流脉冲水下放电技术产生的水下电火花声源具有安全、稳定、可靠、工作参数可调以及较好的重复性等优点,是未来水下目标探测技术当中极具前瞻性的一项技术应用。特别是在军事上,利用其来进行水下隐形潜艇等特殊目标的探测,更是具有极高的军事价值和应用前景。 作为与中国船舶重工集团大连760研究所合作课题,本论文给出了该类水下电火花声源装置比较完整的设计和研制方案,同时给出了该设计的理论基础和该装置的海上实际测试结果。