CN101585024A

CN101585024A - 便携式人工降雨模拟装置

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Publication number: CN101585024A
Application number: CNA2009100876683A
Authority: CN
Inventors: 舒安平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2009-11-25

Abstract

本发明提供了一种便携式人工降雨模拟装置，包括供水系统、动力系统、支架和降雨器；供水系统为一个蓄水箱；水泵和第一调节阀串联在该输水软管的输水线路上；所述支架为中空直管；所述输水软管穿过该底侧通孔，并沿着支管一直延伸至该上侧通孔；所述降雨器由导水管和喷头构成；该导水管的一端穿过所述支管的上侧穿孔与支管相固定，并与输水软管相连通；在导水管的管壁上至少开设有一个喷水口；所述喷头与喷水口相对应；该喷头由喷头卡环、铰接球和喷水嘴构成；所述铰接球铰接在该喷头卡环下端的连接件，使得该铰接球可以在连接件内以任意角度转动；在铰接球下端连接有喷水嘴。该降雨模拟装置具有适用环境广、降雨均匀并易于调节、携带和操作方便等优点。

Description

便携式人工降雨模拟装置

技术领域

本发明涉及一种人工降雨模拟装置，特别是适用于在野外进行降雨相关实验的人工降雨模拟装置，该装置通过对其中的供水动力系统部分和降雨喷射部分的结构与布设方式进行优化改进，不仅使其人工降雨模拟装置的降雨量更为均匀，降雨强度易于调节，而且其结构轻型简捷、支架可调、携带和操作方便，属于实验设备技术领域。

背景技术

随着我国经济建设与科技发展，需要应用人工模拟降雨装置进行实验研究的范围越来越广，如开发建设项目引起地表扰动，其扰动面土壤侵蚀模数研究、土壤渗透流动特性研究、坡面径流与产沙量测定研究等等。并且，随着研究的深入对实验的精度要求也越来越高。而进行野外人工模拟降雨实验由于场地、环境等因素的限制，一些在室内的实验装置无法或者很难在野外实验中使用。这样使得野外的人工模拟降雨实验由于实验装置的因素无法取得较高精度的实验数据。因此如何汲取现有装置的经验，优化改进其构造，提高其实验性能，研制出应用于野外人工模拟降雨实验装置成为一个迫切需要解决的问题。

目前，国内外均有不同形式人工降雨模拟装置，这些装置基本上均使用喷头作为雨滴发生器。喷头的形式有多种：1、摇摆式喷头，如申请号为2004200099956.X的国家实用新型发明专利“一种用于人工模拟降雨装置的喷头摆动机构”和申请号为200510086874.4的国家发明专利“人工模拟降雨喷射装置”中所涉及的喷头均是摆动的，这样造成降雨不均匀，使实验精度降低；2、固定喷头装置，如申请号为200710054654.2的国家发明专利申请“小范围人工降雨的装置”中使用两个喷头对喷的方式，同样该装置无法解决降雨不均匀的问题，并且无法控制降雨大小。又如，申请号为03156872.6的国家发明专利“便携式降雨模拟装置”中使用了许多小型固定喷头，该装置由于喷头较多安装和拆卸均不方便，不利于野外实验的进行。

另外，目前对人工模拟降雨装置的动力来源，各个专利中也没有给出详细的说明。如申请号为国家实用新型专利200720059605.3的“模拟降雨装置”中仅说明模拟降雨装置与高压水管连接。同样，申请号为03156872.6的国家发明专利也仅说明与水管连接。又如申请号为200510200178.1的国家发明专利“移动式模拟降雨装置”中使用重力自流作为降雨动力来源。这样供水功力来源都难以满足喷头压力的准确调控，同时也会受到野外实验地点的环境限制。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种用于在野外进行降雨相关实验的人工降雨模拟装置，该装置通过对其中供水动力系统部分以及降雨喷射部分的结构与布设方式进行优化改进，不仅使其人工降雨模拟装置的降雨效果更为均匀，降雨强度易于调节，而且其结构轻型简捷、支架可调和操作方便。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：包括供水系统、动力系统、支架和降雨器；

所述供水系统为一个蓄水箱；

所述动力系统包括至少一个水泵、第一调节阀和输水软管；所述输水软管一端伸入所述蓄水箱中，另一端接入支架；所述水泵和第一调节阀串联在该输水软管的输水线路上；

所述支架由支管和支撑底托构成；所述支管为中空直管；在该支管的底侧和上侧分别开有通孔；所述输水软管穿过该底侧通孔，并沿着支管一直延伸至该上侧通孔；该支管竖直固定在该支撑底托上；

所述降雨器由导水管和喷头构成；该导水管为中空圆管；该导水管的一端穿过所述支管的上侧穿孔与支管相固定，并与输水软管相连通；在导水管的管壁上至少开设有一个喷水口；所述喷头与喷水口相对应；该喷头由喷头卡环、铰接球和喷水嘴构成；该喷头卡环包括上端的卡固件和下端的连接件；喷头通过该卡固件卡固在导水管上；该连接件上侧与导水管的接合面与导水管外壁相吻合；所述铰接球铰接在该连接件下端，使得该铰接球可以在连接件内以任意角度转动；在铰接球下端连接有喷水嘴。

在所述水泵输出侧的输水软管上分出一路回流软管；在该回流软管线路上设有第二调节阀；该回流软管的输出端伸入所述供水系统。

所述降雨器中的导水管具有直线、矩形和三角形等三种布设形式。

所述直线型降雨器中的导水管为一根直线型导水管；在该直线型导水管上等距离开设有至少一个喷水口。

所述矩形降雨器中还设计有至少两根横向分水管；该横向分水管等间距垂直与导水管相固定，并与导水管相连通；在每根横向分水管上至少开设有两个喷水口。

所述三角形降雨器的导水管在末端分叉，整体呈“Y”字形；在该导水管“Y”字形的每条边上各开设有一个喷水口；三个喷水口构成三角形。

所述各个喷水口间的间距在0.2m-2m之间。

所述喷水嘴的出水口形状为矩形、方形或圆形。

所述支管采用多节形式设计；该支管通过若干短管首尾相接构成。

在所述动力系统中还增设有一台水泵；该新增水泵与前述水泵并联设置在所述输水软管线路上；该两个水泵交替运行。

所述水泵采用直流微型水泵。

本发明的有益效果是：该便携式人工降雨模拟装置通过对降雨模拟装置中的动力系统以及降雨器的结构和工作方式进行优化改进。使得该降雨器的适用环境更为宽广，对供水压力的控制更为准确，实验范围内的降雨量更为均匀，操作更为方便。

附图说明

图1为便携式人工降雨模拟装置结构示意图；

图2为喷头结构示意图；

图3为便携式人工降雨模拟装置另一实施例结构示意图；

图4A为直线型喷头布设示意图；

图4B为三角型喷头布设示意图；

图4C为矩形喷头布设示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为便携式人工降雨模拟装置的结构示意图。如图所示，该便携式人工降雨模拟装置包括：供水系统1、动力系统2、支架3和降雨器4。

所述供水系统1为一个蓄水箱。在实验开始前，人们需要在该蓄水箱内注入适量的水，以供进行人工降雨模拟所用。相比于现有降雨装置中需要直接接入输水管道或是接通野外水源的方法，这种以蓄水箱蓄水作为供给水源的方法可以方便的在任意地理环境下进行实验，而不用再受附近水源状况的限制。

动力系统2包括至少一个水泵21、第一调节阀22a和输水软管23。所述输水软管23一端伸入所述蓄水箱中，另一端接入支架3。所述水泵21和第一调节阀22a串联在该输水软管23的输水线路上。该动力系统2通过该水泵21驱动将蓄水箱中的水抽入输水软管23中，并由第一调节阀22a调节输水软管23中的水流流量。为了给整个人工降雨模拟装置提供足够稳定的水压动力，本实施例中该水泵21具体采用的是直流微型水泵。

支架3由支管31和支撑底托32构成。所述支管31为一个中空直管。在该支管31的底侧和上侧分别开有通孔。前述输水软管23穿过该底侧通孔，并沿着支管31一直延伸至上侧通孔。所述降雨器4穿过该上侧通孔，并由至少两根斜支撑杆与支管31固定。延伸至上侧通孔的输水软管23与所述降雨器4相连通，将其输送的水注入降雨器4。该支管31竖直固定在该支撑底托32上，通过该支撑底托32使得该支管31可以竖直固定在实验场地上。

降雨器4由导水管41和喷头42构成。该导水管41为一个中空圆管。如前所述，该导水管41的一端穿过支管31的上侧穿孔与支管31相固定，并与输水软管23相连通。在导水管的管壁上至少开设有一个喷水口。所述喷头42与喷水口相对应。图2为该喷头42的结构示意图。如图所示，该喷头42由喷头卡环42a、铰接球42b和喷水嘴42c构成。该喷头卡环42a包括上端的卡固件和下端的连接件。喷头42通过该卡固件卡固在导水管41上。该连接件上侧与导水管41的接合面呈与导水管41外壁相吻合的曲面，以使该连接件能够起到密封的作用。所述铰接球42b铰接在该连接件下端，使得该铰接球42b可以在连接件内以任意角度转动。在铰接球42b下端连接有喷水嘴42c，通过该喷水嘴42c最终使通入的水雾化喷出形成降雨。

应当指出的是，在实际工作中并不一定需要在每个喷水口都装设有喷头42。而是可以根据实际降雨量的需要，只装设其中一部分喷头42，将其他喷水口堵死。这种方法也是本专利所设计人工降雨模拟装置进行雨量调节的手段之一。

如上所述，本发明所设计的便携式人工降雨模拟装置，一方面通过改用蓄水箱提供水源，以及通过设置第一调节阀，使得该降雨模拟装置的应用环境更广，供水流量更佳可控。另一方面，通过在喷头中设置铰接球，使得喷头的喷射角度可控。这样本人工降雨模拟装置就可以通过调节喷头喷射角度，使得若干喷头的重合喷射范围尽可能的增大，从而可以通过仅利用这部分重合喷射范围进行实验，以保证实验范围内的降雨量足够均匀。

为了能够满足不同实验所需的降雨范围的需要，本专利具体设计了以下几种喷头的布设方式：

1、图4a为直线型喷头布设示意图。如图所示，该降雨器4中的导水管41为一根直线型导水管。在该直线型导水管上等距离开设有至少一个喷水口。这样结构的降雨器4中喷头42呈直线布设，适用于一般性的降雨范围需要。

2、图4b为三角型喷头布设示意图。如图所示，该降雨器4的导水管41在末端分叉，使之呈“Y”字形。在该导水管41“Y”字形的每条边上各开设有一个喷水口。三个喷水口构成三角形。这样结构的降雨器4中喷头42呈三角型布设，适用于需要三角形降雨范围的实验需要。

3、图4c为矩形喷头布设示意图。如图所示，在该降雨器4中除了设置有一根导水管41，还设计有至少两根横向分水管43。该横向分水管43等间距垂直与导水管41相固定，并与导水管41相连通。在每根横向分水管43上至少开设有两个喷水口。这样结构的降雨器4中喷头42呈矩形或方形布设，适用于需要矩形或方形降雨范围的实验需要。

应当指出，上面所举三种降雨器4的具体实施结构仅为示例性质。在实际应用中，只要该降雨装置在本专利的设计思想之下，根据实验范围需要所设计的任何喷头的布设形式均应视为在本专利的保护范围之内。

为了配合上述不同降雨范围的需要，我们还可以改造喷水嘴42c的出水口形状为矩形、方形或圆形，使其喷射的降雨范围相应改变。并且，通过实践总结该各个喷水口间的间距在0.2m-2m之间比较合适。

另外，本发明还提出了一种动力系统的改进结构。如图3所示，该人工降雨模拟装置的动力系统2在前述图1所示结构的基础上，进一步在水泵21输出侧的输水软管23上分出一路回流软管24。在该回流软管24线路上设有第二调节阀22b。该回流软管24输出端伸入所述供水系统。通过该回流软管24及第二调节阀22b的设置，可以使动力系统2在水泵21的输出侧具有回流调节能力，从而通过调节第一、第二两个调节阀使得该动力系统具有更精确的流量控制能力。

还有，为了方便本装置对降雨器的高度进行控制。本装置中支管31采用多节形式设计，即支管31由若干短管组成，各个短管在组装时通过连接环连接构成支管31。这样，在实际使用时可以通过拆装短管实现对降雨器高度的调节。

前述提到本专利中，所述水泵21采用的是直流微型水泵。这种水泵虽然可以为降雨模拟装置提供压力稳定的供水动力，但是其不适于长时间工作，在工作一段时间之后往往会自动停机降温。为了解决这一问题，本专利还在动力系统2中增设了一台水泵。该新增水泵与前述水泵并联设置在输水软管23线路上。并且，两个水泵通过程序控制交替运行，从而解决了单个水泵难以长时间运转的问题。

综上所述，本发明所设计的便携式人工降雨模拟装置主要通过对降雨模拟装置中的动力系统以及降雨器的结构和工作方式进行优化改进。使得该降雨器的适用环境更为宽广，对供水压力的控制更为准确，实验范围内的降雨量更为均匀，操作更为方便。因此，本领域一般技术人员在本发明的设计思想下，所做的任何不具有创造性的改造均应视为在本专利的保护范围之内。

Claims

1、便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：包括供水系统、动力系统、支架和降雨器；

所述供水系统为一个蓄水箱；

2、如权利要求1所述的便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：在所述水泵输出侧的输水软管上分出一路回流软管；在该回流软管线路上设有第二调节阀；该回流软管的输出端伸入所述供水系统。

3、如权利要求1所述的便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：所述降雨器中的导水管为一根直线型导水管；在该直线型导水管上等距离开设有至少一个喷水口。

4、如权利要求1所述的便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：所述降雨器中还设计有至少两根横向分水管；该横向分水管等间距垂直与导水管相固定，并与导水管相连通；在每根横向分水管上至少开设有两个喷水口。

5、如权利要求1所述的便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：所述降雨器的导水管在末端分叉，整体呈“Y”字形；在该导水管“Y”字形的每条边上各开设有一个喷水口；三个喷水口构成三角形。

6、如权利要求1、3、4、5中所述的任意一种便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：所述各个喷水口间的间距在0.2m-2m之间。

7、如权利要求1、3、4、5中所述的任意一种便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：所述喷水嘴的出水口形状为矩形、方形或圆形。

8、如权利要求1所述的便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：所述支管采用多节形式设计；该支管通过若干短管首尾相接构成。

9、如权利要求1所述的便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：在所述动力系统中还增设有一台水泵；该新增水泵与前述水泵并联设置在所述输水软管线路上；该两个水泵交替运行。

10、如权利要求1或9所述的便携式人工降雨模拟装置，其特征在于：所述水泵采用直流微型水泵。