一种拖曳式的自发电水下声源发声装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自发电领域，具体涉及一种拖曳式的自发电水下声源发声装置。
【背景技术】
[0002]水声工程领域常用的拖曳式水下声源，发声装置及其驱动电路的能源是由工作母船通过拖曳电缆输送的，这种供电方式对拖曳电缆的电气与机械性能的要求极高:拖曳电缆不仅需要满足电流传输的要求，还要具有一定的抗拉强度，需要能够承受声源拖体在高速拖曳时的拉力，电缆外表蒙皮不仅要可靠防水而且要耐磨防刮；同时，由于电缆本身的特殊性，其对声源拖体在运动状态下的姿态稳定性也提出了较高要求，必须考虑防止声源拖体运动过程中的旋转横滚引起电缆绞拧、缠绕等意外情况对电缆本身的损伤;相应地带来拖曳电缆接口的电气连接与水密结构设计复杂化、可靠性要求程度高、维修性较差等一系列技术问题。
[0003]而如果采用蓄电池供电的形式，蓄电池本身有容量及储存寿命的限制，而且对储存条件和维护有特定的要求，尤其是为了保持蓄电池的储电性能，需要定期对蓄电池进行危险程度较高的充、放电检查操作，由此带来使用维护不便的实际问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种拖曳式的自发电水下声源发声装置，能够实现自发电功能。
[0005]—种拖曳式的自发电水下声源发声装置，该声源发生装置包括水下拖体，以及安装在水下拖体上的信号发生器、功率放大器、换能器和透声导流罩;还包括:安装在水下拖体尾端部的螺旋桨、固定在水下拖体内部的交流发电机、整流稳压器和电缆；
[0006]其中，所述螺旋桨的转轴穿过水下拖体的舱伸入其内部，与交流发电机的驱动轴连接，带动交流发电机的转子转动;交流发电机发电并给整流稳压器供电;经过整流稳压后的电压从整流稳压器中输出，并通过电缆分别供电给信号发生器和功率放大器；
[0007]所述整流稳压器由倍压整流电路、滤波电路以及直流稳压电路构成，倍压整流电路用于对交流发电机产生的交流电转变为直流电，滤波电路消除所述直流电叠加的脉动噪声电压，直流稳压电路中的稳压晶体管将输出的直流电转变为电压稳定的直流电压，为水下声源发声装置供电。
[0008]有益效果:
[0009]本发明不仅通过螺旋桨叶轮转动，螺旋桨叶轮的转动带动水下拖体内部的交流发电机工作，交流发电机产生的交流电经过整流器与稳压器，转变为直流电，为水下拖体内的信号发生器与功率放大器提供电能，产生低频声信号；而且，还由于螺旋桨叶轮的转动，导致与水介质发生摩擦，进而引起叶片的振动产生螺旋桨噪声。这样一来，发射换能器产生的低频声信号与螺旋桨噪声的声场相叠加，构成涵盖了低、中频段的水下声源，起到了一举多得的作用。
【附图说明】
[0010]图1为拖曳式自发电水下声源原理结构示意图。
[0011 ]其中，1-螺旋桨、2-交流发电机、3-稳压器、4-电缆、5-水下拖体、6-信号发生器、7-功率放大器、8-换能器9-透声导流罩。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0013]本发明提供了一种拖曳式的自发电水下声源发声装置；
[0014]该装置设计的主要思想在于:由于声源产生的声场中要求既包含了低频声信号和中频信号，故本发明从以下两方面进行考虑:
[0015]—方面，在水下拖曳式声源拖体上安装螺旋桨叶轮，当水下拖体被拖曳运动时，水介质流过螺旋桨叶轮的叶片，驱动螺旋桨叶轮转动，螺旋桨叶轮的转动带动水下拖体内部的交流发电机工作，交流发电机产生的交流电经过整流器与稳压器，转变为直流电，为水下拖体内的信号发生器与功率放大器提供电能，信号发生器与功率放大器驱动低频发射换能器发射低频声信号；
[0016]另一方面，水介质流过螺旋桨叶轮的叶片，与叶片发生摩擦，并引起叶片的振动产生螺旋桨噪声。这种螺旋桨噪声的功率谱特性与其转轴自身转速有很强的联系，其信号主要能量集中在中低频段。
[0017]这样一来，发射换能器产生的低频声信号与螺旋桨噪声的声场相叠加，构成涵盖了低、中频段的水下声源。这种声源产生的声场中由于既包含了低频声信号又有重要的螺旋桨辐射噪声，在水下声学传播试验、舰艇辐射噪声模拟、水下声靶等方面有广泛的用途。而且这种水下拖曳式自发电发声装置对拖曳缆只有承力与机械强度方面的要求，能够简化拖缆的设计要求，同时提高可靠性与可维修性。
[0018]本装置主要由水下拖体5、信号发生器6、功率放大器7、换能器8以及透声导流罩9组成。水下拖体5的外壳上部安装有吊耳，用于连接拖缆进行拖曳;舷侧安装有一对水平翼，用于控制水下拖体被拖曳时运动的深度与姿态;现有装置中，功率放大器7紧贴安装在水下拖体5的壳体内壁上，信号发生器6固定安装在功率放大器7的外壳上，且信号发生器6和功率放大器7通过信号缆连接;换能器8固定安装在水下拖体5的首段壳体外部，功率放大器7的水密输出线缆与换能器8联接，将功率放大后的驱动电信号传输给换能器8，换能器8完成电能-声能的转换，将驱动电信号转变为声信号发射出去;换能器8外部安装有透声导流罩9，透声导流罩9是由玻璃钢或橡胶等透声材料制成的半球壳，在满足声波透射的同时，改善水下拖体5在安装换能器8后的水下流体动力外形，减小换能器8的不规则外形对水下拖体5的水下水下流体动力性能的影响。
[0019]本发明在现有装置的基础上还装有螺旋桨1、交流发电机2、整流稳压器3和电缆4;其具体结构为:
[0020]所述螺旋桨I的转轴穿过水下拖体5的舱伸入其内部，，其作用与水利发电行业的水轮机组类似，在水下流体的作用下发生转动；螺旋桨I的转轴与交流发电机2的驱动轴连接，交流发电机2的外壳固定在水下拖体5的壳体内壁上，螺旋桨I的转动带动交流发电机2的转子发生转动，其内部的线圈产生切割磁力线的运动，经过磁一一电转换作用，产生交流电。交流发电机2的输出线与整流稳压器3连接，交流发电机2发电并给整流稳压器3供电;整流稳压器3紧贴安装在水下拖体5的壳内壁上，在提供稳固安装的同时，通过热传导作用将整流稳压器工作时产生的多余热量通过水下拖体散发到外部的水介质中，解决散热问题；整流稳压器3分别与信号发生器6和功率放大器7通过电缆4连接，进而能将从整流稳压器3中整流、稳压后产生的直流电提供给信号发生器6和功率放大器7。
[0021]交流发电机产生的电能传输到整流稳压器，整流稳压器主要起到三个作用:倍压整流、滤波与稳压，其内部的倍压整流电路，由整流二极管与储能电容构成，利用整流二极管的单向导通特性，将交变电流转变单边电流为储能电容充电，多个储能电容串联，分别由各自对应的整流二极管回路充电，就可以得到多倍的直流电压;滤波电路主要由电感与电容构成，能够将上级的倍压整流电路中混杂的脉动电压噪声抑制掉，提高输出电压的平顺程度;稳压电路主要利用稳压晶体管工作在反向击穿状态时的特性，将前面两级电路产生的直流电流的电压稳定控制在一定范围内，为水下声源发声装置供电。
[0022]此处螺旋桨所起的一部分作用与水利发电行业中水轮机组的作用类似，都是利用与水流的相对运动来驱动螺旋桨叶片转动，从而带动交流发电机工作完成水力与电能的转换;另一方面，螺旋桨在转动过程中切割水流，与水下流体产生摩擦、振动，产生水声工程研究领域所谓的“螺旋桨噪声”。
[0023]交流发电机可以直接选用市场上常见的小型磁电式交流发电机，根据其输出功率的范围，选择输入动态范围满足该项要求的整流稳压器;信号发生器与功率放大器都可以选取水声工程行业常用的直流供电的通用型号;换能器可以选用电动式或磁电式的低频发射换能器。
[0024]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种拖曳式的自发电水下声源发声装置，该声源发生装置包括水下拖体(5)，以及安装在水下拖体上(5)的信号发生器(6)、功率放大器(7)、换能器(8)和透声导流罩(9);其特征在于，还包括:安装在水下拖体(5)尾端部的螺旋桨(I)、固定在水下拖体(5)内部的交流发电机(2)、整流稳压器(3)和电缆(4); 其中，所述螺旋桨(I)的转轴穿过水下拖体(5)的舱伸入其内部，与交流发电机(2)的驱动轴连接，带动交流发电机(2)的转子转动;交流发电机(2)发电并给整流稳压器(3)供电；经过整流稳压后的电压从整流稳压器(3)中输出，并通过电缆(4)分别供电给信号发生器(6)和功率放大器(7); 所述整流稳压器(3)由倍压整流电路、滤波电路以及直流稳压电路构成，倍压整流电路用于对交流发电机(2)产生的交流电转变为直流电，滤波电路消除所述直流电叠加的脉动噪声电压，直流稳压电路中的稳压晶体管将输出的直流电转变为电压稳定的直流电压，为水下声源发声装置供电。
【专利摘要】本发明公开了一种拖曳式的自发电水下声源发声装置。本发明不仅通过螺旋桨叶轮转动，螺旋桨叶轮的转动带动水下拖体内部的交流发电机工作，交流发电机产生的交流电经过整流器与稳压器，转变为直流电，为水下拖体内的信号发生器与功率放大器提供电能，产生低频声信号；而且，还由于螺旋桨叶轮的转动，导致与水介质发生摩擦，进而引起叶片的振动产生螺旋桨噪声。这样一来，发射换能器产生的低频声信号与螺旋桨噪声的声场相叠加，构成涵盖了低、中频段的水下声源，起到了一举多得的作用。
【IPC分类】G10K9/12, G10K9/08, G10K9/22, H02K7/18
【公开号】CN105632481
【申请号】CN201610051451
【发明人】宋雯婧, 欧阳凌浩, 张承科, 何小军, 田振华, 王盟, 刘金勇, 贺平, 刘启帮
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一〇研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月26日