一種拖曳式的自發(fā)電水下聲源發(fā)聲裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種拖曳式的自發(fā)電水下聲源發(fā)聲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水聲工程領(lǐng)域常用的拖曳式水下聲源，發(fā)聲裝置及其驅(qū)動電路的能源是由工作母船通過拖曳電纜輸送的，這種供電方式對拖曳電纜的電氣與機械性能的要求極高:拖曳電纜不僅需要滿足電流傳輸?shù)囊?，還要具有一定的抗拉強度，需要能夠承受聲源拖體在高速拖曳時的拉力，電纜外表蒙皮不僅要可靠防水而且要耐磨防刮；同時，由于電纜本身的特殊性，其對聲源拖體在運動狀態(tài)下的姿態(tài)穩(wěn)定性也提出了較高要求，必須考慮防止聲源拖體運動過程中的旋轉(zhuǎn)橫滾引起電纜絞擰、纏繞等意外情況對電纜本身的損傷;相應(yīng)地帶來拖曳電纜接口的電氣連接與水密結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜化、可靠性要求程度高、維修性較差等一系列技術(shù)問題。
[0003]而如果采用蓄電池供電的形式，蓄電池本身有容量及儲存壽命的限制，而且對儲存條件和維護有特定的要求，尤其是為了保持蓄電池的儲電性能，需要定期對蓄電池進行危險程度較高的充、放電檢查操作，由此帶來使用維護不便的實際問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種拖曳式的自發(fā)電水下聲源發(fā)聲裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自發(fā)電功能。
[0005]—種拖曳式的自發(fā)電水下聲源發(fā)聲裝置，該聲源發(fā)生裝置包括水下拖體，以及安裝在水下拖體上的信號發(fā)生器、功率放大器、換能器和透聲導(dǎo)流罩;還包括:安裝在水下拖體尾端部的螺旋槳、固定在水下拖體內(nèi)部的交流發(fā)電機、整流穩(wěn)壓器和電纜；
[0006]其中，所述螺旋槳的轉(zhuǎn)軸穿過水下拖體的艙伸入其內(nèi)部，與交流發(fā)電機的驅(qū)動軸連接，帶動交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動;交流發(fā)電機發(fā)電并給整流穩(wěn)壓器供電;經(jīng)過整流穩(wěn)壓后的電壓從整流穩(wěn)壓器中輸出，并通過電纜分別供電給信號發(fā)生器和功率放大器；
[0007]所述整流穩(wěn)壓器由倍壓整流電路、濾波電路以及直流穩(wěn)壓電路構(gòu)成，倍壓整流電路用于對交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，濾波電路消除所述直流電疊加的脈動噪聲電壓，直流穩(wěn)壓電路中的穩(wěn)壓晶體管將輸出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍€(wěn)定的直流電壓，為水下聲源發(fā)聲裝置供電。
[0008]有益效果:
[0009]本發(fā)明不僅通過螺旋槳葉輪轉(zhuǎn)動，螺旋槳葉輪的轉(zhuǎn)動帶動水下拖體內(nèi)部的交流發(fā)電機工作，交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電經(jīng)過整流器與穩(wěn)壓器，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡瑸樗峦象w內(nèi)的信號發(fā)生器與功率放大器提供電能，產(chǎn)生低頻聲信號；而且，還由于螺旋槳葉輪的轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致與水介質(zhì)發(fā)生摩擦，進而引起葉片的振動產(chǎn)生螺旋槳噪聲。這樣一來，發(fā)射換能器產(chǎn)生的低頻聲信號與螺旋槳噪聲的聲場相疊加，構(gòu)成涵蓋了低、中頻段的水下聲源，起到了一舉多得的作用。
【附圖說明】
[0010]圖1為拖曳式自發(fā)電水下聲源原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]其中，1-螺旋槳、2-交流發(fā)電機、3-穩(wěn)壓器、4-電纜、5-水下拖體、6-信號發(fā)生器、7-功率放大器、8-換能器9-透聲導(dǎo)流罩。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0013]本發(fā)明提供了一種拖曳式的自發(fā)電水下聲源發(fā)聲裝置；
[0014]該裝置設(shè)計的主要思想在于:由于聲源產(chǎn)生的聲場中要求既包含了低頻聲信號和中頻信號，故本發(fā)明從以下兩方面進行考慮:
[0015]—方面，在水下拖曳式聲源拖體上安裝螺旋槳葉輪，當(dāng)水下拖體被拖曳運動時，水介質(zhì)流過螺旋槳葉輪的葉片，驅(qū)動螺旋槳葉輪轉(zhuǎn)動，螺旋槳葉輪的轉(zhuǎn)動帶動水下拖體內(nèi)部的交流發(fā)電機工作，交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電經(jīng)過整流器與穩(wěn)壓器，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，為水下拖體內(nèi)的信號發(fā)生器與功率放大器提供電能，信號發(fā)生器與功率放大器驅(qū)動低頻發(fā)射換能器發(fā)射低頻聲信號；
[0016]另一方面，水介質(zhì)流過螺旋槳葉輪的葉片，與葉片發(fā)生摩擦，并引起葉片的振動產(chǎn)生螺旋槳噪聲。這種螺旋槳噪聲的功率譜特性與其轉(zhuǎn)軸自身轉(zhuǎn)速有很強的聯(lián)系，其信號主要能量集中在中低頻段。
[0017]這樣一來，發(fā)射換能器產(chǎn)生的低頻聲信號與螺旋槳噪聲的聲場相疊加，構(gòu)成涵蓋了低、中頻段的水下聲源。這種聲源產(chǎn)生的聲場中由于既包含了低頻聲信號又有重要的螺旋槳輻射噪聲，在水下聲學(xué)傳播試驗、艦艇輻射噪聲模擬、水下聲靶等方面有廣泛的用途。而且這種水下拖曳式自發(fā)電發(fā)聲裝置對拖曳纜只有承力與機械強度方面的要求，能夠簡化拖纜的設(shè)計要求，同時提高可靠性與可維修性。
[0018]本裝置主要由水下拖體5、信號發(fā)生器6、功率放大器7、換能器8以及透聲導(dǎo)流罩9組成。水下拖體5的外殼上部安裝有吊耳，用于連接拖纜進行拖曳;舷側(cè)安裝有一對水平翼，用于控制水下拖體被拖曳時運動的深度與姿態(tài);現(xiàn)有裝置中，功率放大器7緊貼安裝在水下拖體5的殼體內(nèi)壁上，信號發(fā)生器6固定安裝在功率放大器7的外殼上，且信號發(fā)生器6和功率放大器7通過信號纜連接;換能器8固定安裝在水下拖體5的首段殼體外部，功率放大器7的水密輸出線纜與換能器8聯(lián)接，將功率放大后的驅(qū)動電信號傳輸給換能器8，換能器8完成電能-聲能的轉(zhuǎn)換，將驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘柊l(fā)射出去;換能器8外部安裝有透聲導(dǎo)流罩9，透聲導(dǎo)流罩9是由玻璃鋼或橡膠等透聲材料制成的半球殼，在滿足聲波透射的同時，改善水下拖體5在安裝換能器8后的水下流體動力外形，減小換能器8的不規(guī)則外形對水下拖體5的水下水下流體動力性能的影響。
[0019]本發(fā)明在現(xiàn)有裝置的基礎(chǔ)上還裝有螺旋槳1、交流發(fā)電機2、整流穩(wěn)壓器3和電纜4;其具體結(jié)構(gòu)為:
[0020]所述螺旋槳I的轉(zhuǎn)軸穿過水下拖體5的艙伸入其內(nèi)部，，其作用與水利發(fā)電行業(yè)的水輪機組類似，在水下流體的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動；螺旋槳I的轉(zhuǎn)軸與交流發(fā)電機2的驅(qū)動軸連接，交流發(fā)電機2的外殼固定在水下拖體5的殼體內(nèi)壁上，螺旋槳I的轉(zhuǎn)動帶動交流發(fā)電機2的轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動，其內(nèi)部的線圈產(chǎn)生切割磁力線的運動，經(jīng)過磁一一電轉(zhuǎn)換作用，產(chǎn)生交流電。交流發(fā)電機2的輸出線與整流穩(wěn)壓器3連接，交流發(fā)電機2發(fā)電并給整流穩(wěn)壓器3供電;整流穩(wěn)壓器3緊貼安裝在水下拖體5的殼內(nèi)壁上，在提供穩(wěn)固安裝的同時，通過熱傳導(dǎo)作用將整流穩(wěn)壓器工作時產(chǎn)生的多余熱量通過水下拖體散發(fā)到外部的水介質(zhì)中，解決散熱問題；整流穩(wěn)壓器3分別與信號發(fā)生器6和功率放大器7通過電纜4連接，進而能將從整流穩(wěn)壓器3中整流、穩(wěn)壓后產(chǎn)生的直流電提供給信號發(fā)生器6和功率放大器7。
[0021]交流發(fā)電機產(chǎn)生的電能傳輸?shù)秸鞣€(wěn)壓器，整流穩(wěn)壓器主要起到三個作用:倍壓整流、濾波與穩(wěn)壓，其內(nèi)部的倍壓整流電路，由整流二極管與儲能電容構(gòu)成，利用整流二極管的單向?qū)ㄌ匦?，將交變電流轉(zhuǎn)變單邊電流為儲能電容充電，多個儲能電容串聯(lián)，分別由各自對應(yīng)的整流二極管回路充電，就可以得到多倍的直流電壓;濾波電路主要由電感與電容構(gòu)成，能夠?qū)⑸霞壍谋秹赫麟娐分谢祀s的脈動電壓噪聲抑制掉，提高輸出電壓的平順程度;穩(wěn)壓電路主要利用穩(wěn)壓晶體管工作在反向擊穿狀態(tài)時的特性，將前面兩級電路產(chǎn)生的直流電流的電壓穩(wěn)定控制在一定范圍內(nèi)，為水下聲源發(fā)聲裝置供電。
[0022]此處螺旋槳所起的一部分作用與水利發(fā)電行業(yè)中水輪機組的作用類似，都是利用與水流的相對運動來驅(qū)動螺旋槳葉片轉(zhuǎn)動，從而帶動交流發(fā)電機工作完成水力與電能的轉(zhuǎn)換;另一方面，螺旋槳在轉(zhuǎn)動過程中切割水流，與水下流體產(chǎn)生摩擦、振動，產(chǎn)生水聲工程研究領(lǐng)域所謂的“螺旋槳噪聲”。
[0023]交流發(fā)電機可以直接選用市場上常見的小型磁電式交流發(fā)電機，根據(jù)其輸出功率的范圍，選擇輸入動態(tài)范圍滿足該項要求的整流穩(wěn)壓器;信號發(fā)生器與功率放大器都可以選取水聲工程行業(yè)常用的直流供電的通用型號;換能器可以選用電動式或磁電式的低頻發(fā)射換能器。
[0024]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種拖曳式的自發(fā)電水下聲源發(fā)聲裝置，該聲源發(fā)生裝置包括水下拖體(5)，以及安裝在水下拖體上(5)的信號發(fā)生器(6)、功率放大器(7)、換能器(8)和透聲導(dǎo)流罩(9);其特征在于，還包括:安裝在水下拖體(5)尾端部的螺旋槳(I)、固定在水下拖體(5)內(nèi)部的交流發(fā)電機(2)、整流穩(wěn)壓器(3)和電纜(4); 其中，所述螺旋槳(I)的轉(zhuǎn)軸穿過水下拖體(5)的艙伸入其內(nèi)部，與交流發(fā)電機(2)的驅(qū)動軸連接，帶動交流發(fā)電機(2)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動;交流發(fā)電機(2)發(fā)電并給整流穩(wěn)壓器(3)供電；經(jīng)過整流穩(wěn)壓后的電壓從整流穩(wěn)壓器(3)中輸出，并通過電纜(4)分別供電給信號發(fā)生器(6)和功率放大器(7); 所述整流穩(wěn)壓器(3)由倍壓整流電路、濾波電路以及直流穩(wěn)壓電路構(gòu)成，倍壓整流電路用于對交流發(fā)電機(2)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，濾波電路消除所述直流電疊加的脈動噪聲電壓，直流穩(wěn)壓電路中的穩(wěn)壓晶體管將輸出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍€(wěn)定的直流電壓，為水下聲源發(fā)聲裝置供電。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種拖曳式的自發(fā)電水下聲源發(fā)聲裝置。本發(fā)明不僅通過螺旋槳葉輪轉(zhuǎn)動，螺旋槳葉輪的轉(zhuǎn)動帶動水下拖體內(nèi)部的交流發(fā)電機工作，交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電經(jīng)過整流器與穩(wěn)壓器，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，為水下拖體內(nèi)的信號發(fā)生器與功率放大器提供電能，產(chǎn)生低頻聲信號；而且，還由于螺旋槳葉輪的轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致與水介質(zhì)發(fā)生摩擦，進而引起葉片的振動產(chǎn)生螺旋槳噪聲。這樣一來，發(fā)射換能器產(chǎn)生的低頻聲信號與螺旋槳噪聲的聲場相疊加，構(gòu)成涵蓋了低、中頻段的水下聲源，起到了一舉多得的作用。
【IPC分類】G10K9/12, G10K9/08, G10K9/22, H02K7/18
【公開號】CN105632481
【申請?zhí)枴緾N201610051451
【發(fā)明人】宋雯婧, 歐陽凌浩, 張承科, 何小軍, 田振華, 王盟, 劉金勇, 賀平, 劉啟幫
【申請人】中國船舶重工集團公司第七一〇研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月26日