連続運転可能な金属細線爆破による水中衝撃波発生装置の技術開発

本研究は電気放電による水中衝撃波の発生機構として、金属細線爆破を用いた水中衝撃波の発生装置のプロトタイプを開発することを目的とし、①連続的な細線供給機構の開発、②放電エネルギーと細線熱量の関係の解明、③高融点金属による電極消耗の改善の3項目の検討を行った。研究では連続的な細線供給機構を試作し、高融点金属(純タングステン・銅タングステン)による電極消耗の改善の検討を行った(項目①③)。しかし、放電電極部におけるアーク熱量と衝撃波による衝撃圧力は非常に強大であり、当初予定した高融点金属による電極消耗の改善において有効な改善は実現されなかった。そこで、電極溶融に大きく起因する放電エネルギー、細線熱量、生成される水中衝撃波の関係を明確にするため、シュリーレン法により、発生される衝撃波の光学観測を実施し衝撃波強度を算出した。また、圧力センサーを用いた特定箇所における圧力測定を取り入れることで、放電の電気特性と細線ボリューム、水中衝撃波強度の関係を明確にした(項目②)。詳細は国際会議(The International Conference of Multiphysics, Multiphisics 2015)において発表し、また学術論文を投稿中である。これにより必要とする衝撃波強度から必要十分な装置特性を計算することが可能となり、結果電極消耗を抑えることを可能とした。また、連続的な金属細線爆破の発生機構を作り出しプロトタイプの完成に近づいた。

本研究は電気放電による水中衝撃波の発生機構として、金属細線爆破を用いた水中衝撃波の発生装置のプロトタイプを開発することを目的とし、①連続的な細線供給機構の開発、②放電エネルギーと細線熱量の関係の解明、③高融点金属による電極消耗の改善の3項目の検討を行った。研究では連続的な細線供給機構を試作し、高融点金属(純タングステン・銅タングステン)による電極消耗の改善の検討を行った(項目①③)。しかし、放電電極部におけるアーク熱量と衝撃波による衝撃圧力は非常に強大であり、当初予定した高融点金属による電極消耗の改善において有効な改善は実現されなかった。そこで、電極溶融に大きく起因する放電エネルギー、細線熱量、生成される水中衝撃波の関係を明確にするため、シュリーレン法により、発生される衝撃波の光学観測を実施し衝撃波強度を算出した。また、圧力センサーを用いた特定箇所における圧力測定を取り入れることで、放電の電気特性と細線ボリューム、水中衝撃波強度の関係を明確にした(項目②)。詳細は国際会議(The International Conference of Multiphysics, Multiphisics 2015)において発表し、また学術論文を投稿中である。これにより必要とする衝撃波強度から必要十分な装置特性を計算することが可能となり、結果電極消耗を抑えることを可能とした。また、連続的な金属細線爆破の発生機構を作り出しプロトタイプの完成に近づいた。