CN107014983A - 一种模拟降雨的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟降雨的实验装置，包括置于取水池内的水泵、洒水器、输水管、振荡机构、定位机构和定位支撑板；振荡机构包括上部开口的振荡水箱、电机、传动杆；定位机构包括处于上面的上部开口的定位水箱和处于下方的定位板；两块定位支撑板对称放置，振荡水箱的滑杆及轴承放置于轴承孔中，轴承紧靠橡胶垫，定位水箱的固定杆分别穿过固定孔，定位板上定位杆分别穿过定位孔；对应组出水穿孔、振荡竖管、定位竖管、弹性软管和定位穿孔的中心处于同一垂直线上。本发明装置结构简单，操作方便，是一种能够均匀降雨、能够调节雨柱倾斜角度及速度、实现不连续雨柱的模拟降雨的实验装置。

Description

一种模拟降雨的实验装置

技术领域

本发明属于一种模拟降雨的实验装置，尤其涉及一种能够形成不连续的雨柱并具有一定倾斜方向和速度的模拟降雨的实验装置。

背景技术

目前，在一些环境、工业、交通、水文地质及防灾减灾等领域中，需要采用设计的人工模拟降雨实验装置来模拟自然降雨，以研究在不同降雨条件下降雨对研究对象的影响。如果模拟降雨不逼真，则实验将达不到预期的效果。比如有关降雨对边坡滑坡产生泥石流的影响研究，降雨量是关键影响因素，而在现场中伴随大风，降雨雨柱有倾斜方向和角度，降落到边坡上的雨柱的流速较大，且实际雨柱为不连续的，即降落到边坡上的雨柱为间断的，这些因素同样是影响边坡产生泥石流的重要因素。

现有的模拟降雨实验装置，采用有喷头作为布雨器。虽然这种装置能够产生一定流速和改变方向的雨柱，但是存在很多的缺陷。首先，基本不能模拟出实际不连续的雨柱；其次，通过摇摆喷头来实现水柱方向的改变，喷头各出水孔的垂直高度发生改变，有的上升有的下降，摇摆喷头前后做个对比，出水口流速不变，比如摇摆喷头后雨柱倾斜角度加大，在重力的影响下，雨柱降落到试验体上的降落点就会变密集，此时试验体上的降雨量实际变大，试验体上各区域的降雨量不均匀，而不利于降雨量因素的研究。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种能够均匀降雨、能够调节雨柱倾斜角度及速度、实现不连续雨柱的模拟降雨的实验装置。

一种模拟降雨的实验装置，包括置于取水池内的水泵、洒水器、带有调节阀且连接水泵与洒水器的输水管、振荡机构、定位机构和定位支撑板。

上述洒水器为封闭的腔体，下部腔壳为平板，平板上布置有出水穿孔，输水管的出水端连接到腔体内。

上述振荡机构包括上部开口的振荡水箱、固定于电机支撑板上并受到调速器和减速器控制的电机、传动杆，电机下端连接调速器，调速器下端连接传动杆，振荡水箱上相对侧板外侧各设置有两个滑杆，滑杆上均有轴承，振荡水箱上另一个侧板外侧固定有推杆一端，推杆另一端有突出杆，突出杆与传动杆在同一平面上交错布置，突出杆连接有弹簧的一端，弹簧的另一端固定于电机支撑板上，弹簧始终处于压缩状态，振荡水箱上剩下的一个侧板上设置有排水管，振荡水箱底板上设置有穿透底板的振荡竖管，振荡竖管上端与振荡水箱上端齐平。

上述定位机构包括处于上面的上部开口的定位水箱和处于下方的定位板，定位水箱上相对侧板外侧各设置有两个固定杆，定位水箱上另一个侧板上设置有排水管，定位水箱底板上设置有穿透底板的定位竖管，定位竖管下端连接有弹性软管，定位竖管上端与定位水箱上端齐平，定位板设置定位穿孔，弹性软管穿过定位板的定位穿孔，定位板相对两侧分别固定有两个定位杆。

上述定位支撑板上端开设有两个供轴承滚动的轴承孔，在两个轴承孔内同侧竖直设置有橡胶垫，紧靠轴承孔下面设置有两个供固定杆穿过的固定孔，固定孔下面设有两个供定位杆穿过并能够移动的定位孔。

上述两块定位支撑板对称放置，振荡水箱的滑杆及轴承放置于轴承孔中，轴承紧靠橡胶垫，定位水箱的固定杆分别穿过固定孔，并由螺帽将固定杆固定于定位支撑板上，定位板上定位杆分别穿过定位孔，定位杆上带有螺帽。

上述出水穿孔、振荡竖管、定位竖管、弹性软管和定位穿孔至上而下在数量上一一对应的设置，对应一组出水穿孔、振荡竖管、定位竖管、弹性软管和定位穿孔的中心处于同一垂直线上。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：1、通过定位板改变弹性软管的方向和角度，能够得到实验所需要的具有一定方向和倾斜角度的实际雨柱，而且能够保证试验体上各区接收到的降雨量均匀；2、通过加压水泵，洒水器能够射流具有一定速度的雨柱，雨柱经过弹性软管后，能够模拟出实际雨柱下落的速度；3、通过振荡水箱的往复移动，能够使雨柱间断性穿过振荡竖管，从而弹性软管输出的是不连续的实际雨柱。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是A-A剖面的示意图。

图3是B-B剖面的示意图。

图4是C-C剖面的示意图。

图5是D-D剖面的示意图。

图6是定位支撑板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—6。

一种模拟降雨的实验装置，包括置于取水池1内的水泵11、洒水器2、带有调节阀12且连接水泵11与洒水器2的输水管13、振荡机构3、定位机构4和定位支撑板5。

上述洒水器2为封闭的腔体，下部腔壳为平板21，平板21上布置有出水穿孔22，输水管13的出水端14连接到腔体内。

上述振荡机构3包括上部开口的振荡水箱31、固定于电机支撑板32上并受到调速器33和减速器34控制的电机35、传动杆36，电机35下端连接调速器33，调速器33下端连接传动杆36，振荡水箱31上相对侧板311外侧各设置有两个滑杆312，滑杆312上均有轴承313，振荡水箱31上另一个侧板314外侧固定有推杆315一端，推杆315另一端有突出杆361，突出杆361与传动杆36在同一平面上交错布置，突出杆361连接有弹簧316的一端，弹簧316的另一端固定于电机支撑板32上，弹簧316始终处于压缩状态，振荡水箱31上剩下的一个侧板317上设置有排水管318，振荡水箱31底板3111上设置有穿透底板3111的振荡竖管319，振荡竖管319上端与振荡水箱31上端齐平。

上述定位机构4包括处于上面的上部开口的定位水箱41和处于下方的定位板42，定位水箱41上相对侧板411外侧各设置有两个固定杆412，定位水箱41上另一个侧板413上设置有排水管414，定位水箱41底板415上设置有穿透底板415的定位竖管416，定位竖管416下端连接有弹性软管417，定位竖管416上端与定位水箱41上端齐平，定位板42设置定位穿孔421，弹性软管417穿过定位板42的定位穿孔421，定位板42相对两侧分别固定有两个定位杆422。

上述定位支撑板5上端开设有两个供轴承313滚动的轴承孔51，在两个轴承孔51内同侧竖直设置有橡胶垫52，紧靠轴承孔51下面设置有两个供固定杆412穿过的固定孔53，固定孔53下面设有两个供定位杆422穿过并能够移动的定位孔54。

上述两块定位支撑板5对称放置，振荡水箱31的滑杆312及轴承313放置于轴承孔51中，轴承313紧靠橡胶垫52，定位水箱41的固定杆412分别穿过固定孔53，并由螺帽531将固定杆412固定于定位支撑板5上，定位板42上定位杆422分别穿过定位孔54，定位杆422上带有螺帽541。

上述出水穿孔22、振荡竖管319、定位竖管416、弹性软管417和定位穿孔421至上而下在数量上一一对应的设置，对应一组出水穿孔22、振荡竖管319、定位竖管416、弹性软管417和定位穿孔421的中心处于同一垂直线上。

工作过程及原理如下。

使用前的准备工作。根据实验要求，确定不连续雨柱偏离的方向和角度。通过水平移动结合前后移动，改变定位板42的水平位置，来改变定位穿孔421的位置，从而使弹性软管417受定位穿孔421的牵制而发生相应的倾斜，弹性软管417倾斜的方向和角度与所需要的不连续雨柱偏离的方向和角度相同。通过定位杆422上的螺帽541固定定位杆422于定位支撑板5上。

开启水泵11及调节阀12，洒水器2内形成较高的水压，受水压的影响，带有较高流速的雨柱通过出水穿孔22射流出洒水器2，进入到振荡竖管319内，再流经定位竖416管内，进入弹性软管417中；由弹性软管417内壁阻挡雨柱，并改变雨柱的方向，弹性软管417出口处射出具有较高流速的雨柱，弹性软管417出口处雨柱的方向和角度与弹性软管417倾斜的方向和角度相同；雨柱在空中降落过程中受到重力的影响，一段时间后，雨柱的方向和角度发生一定的改变。最终，形成实验所需要的具有一定方向、角度和流速的雨柱落到试验模拟装置6上。

开启电机35，使用调速器33和减速器34来调整传动杆36的转动速度，传动杆36转动过程中，当传动杆36与突出杆361接触时，传动杆36的最外端会推动突出杆361进一步压缩弹簧316并向电机支撑板32靠近，突出杆361通过推杆315来拉动振荡水箱31，而振荡水箱31在轴承313的滚动下移动，振荡水箱31移动时所需要的拉力较小；在振荡水箱31向电机支撑板32方向移动过程中，振荡竖管319也随振荡水箱31移动，振荡竖管319会偏离其上下对应的一组出水穿孔22、定位竖管416和定位穿孔421的同一垂直线；

当出水穿孔421射流出的雨柱落在振荡竖管319上端管壁上时，部分雨水会残留在振荡竖管319内壁上，部分雨水通过振荡竖管319流到定位竖管416外的定位水箱41内；

当传动杆36与突出杆361即将分离时，振荡水箱31离电机支撑板32的距离达到最小值，从出水穿孔22射流出的雨柱全部处于振荡竖管319之外，定位竖管416和弹性软管417没有雨水，即弹性软管417出水口没有水柱。

射流到振荡竖管319之外振荡水箱31内的雨水通过振荡水箱31的排水管318排出，流到定位竖管416之外定位水箱41内的部分雨水通过定位水箱41的排水管414排出。

当传动杆36与突出杆361分离后，在压缩弹簧316的反弹作用下，推动突出杆361，突出杆361通过推杆315来推动振荡水箱31，而振荡水箱31在轴承313的滚动下移动，振荡水箱31移动时所需要的推力较小；在振荡水箱31背离电机支撑板32方向移动过程中，振荡竖管319也随振荡水箱31移动，振荡竖管319中心线会回到其上下对应的一组出水穿孔22、定位竖管416和定位穿孔421的同一垂直线上，轴承313回到橡胶垫52处，橡胶垫52会起到减振效果，此时，弹性软管417出口再次射出雨柱，即而形成实验所需要的具有一定方向、角度和流速的雨柱落到试验模拟装置6上。

在电机35不断转动及弹簧316的反弹作用中，促使振荡水箱31不断来回移动，使雨柱间断性穿过振荡竖管319从弹性软管417出水口流出，这在弹性软管417出口处形成具有一定方向、角度和流速的间断性雨柱，即而形成实验所需要的具有一定方向、角度和流速的间断性雨柱落到试验模拟装置6上。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种模拟降雨的实验装置，其特征在于：包括置于取水池内的水泵、洒水器、带有调节阀且连接水泵与洒水器的输水管、振荡机构、定位机构和定位支撑板；所述洒水器为封闭的腔体，下部腔壳为平板，平板上布置有出水穿孔，输水管的出水端连接到腔体内；所述振荡机构包括上部开口的振荡水箱、固定于电机支撑板上并受到调速器和减速器控制的电机、传动杆，电机下端连接调速器，调速器下端连接传动杆，振荡水箱上相对侧板外侧各设置有两个滑杆，滑杆上均有轴承，振荡水箱上另一个侧板外侧固定有推杆一端，推杆另一端有突出杆，突出杆与传动杆在同一平面上交错布置，突出杆连接有弹簧的一端，弹簧的另一端固定于电机支撑板上，弹簧始终处于压缩状态，振荡水箱上剩下的一个侧板上设置有排水管，振荡水箱底板上设置有穿透底板的振荡竖管，振荡竖管上端与振荡水箱上端齐平；所述定位机构包括处于上面的上部开口的定位水箱和处于下方的定位板，定位水箱上相对侧板外侧各设置有两个固定杆，定位水箱上另一个侧板上设置有排水管，定位水箱底板上设置有穿透底板的定位竖管，定位竖管下端连接有弹性软管，定位竖管上端与定位水箱上端齐平，定位板设置定位穿孔，弹性软管穿过定位板的定位穿孔，定位板相对两侧分别固定有两个定位杆；所述定位支撑板上端开设有两个供轴承滚动的轴承孔，在两个轴承孔内同侧竖直设置有橡胶垫，紧靠轴承孔下面设置有两个供固定杆穿过的固定孔，固定孔下面设有两个供定位杆穿过并能够移动的定位孔；两块定位支撑板对称放置，振荡水箱的滑杆及轴承放置于轴承孔中，轴承紧靠橡胶垫，定位水箱的固定杆分别穿过固定孔，并由螺帽将固定杆固定于定位支撑板上，定位板上定位杆分别穿过定位孔，定位杆上带有螺帽；出水穿孔、振荡竖管、定位竖管、弹性软管和定位穿孔至上而下在数量上一一对应的设置，对应一组出水穿孔、振荡竖管、定位竖管、弹性软管和定位穿孔的中心处于同一垂直线上。