CN215180164U - 一种便携式降雨与日照模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式降雨与日照模拟装置。包括框架，所述框架下部设置有镂空承物台，镂空承物台上设置有辐射功率计和雨量筒，所述框架由三通固定架和可伸缩钢柱搭建而成，所述框架上方设置有降雨模拟装置，所述降雨模拟装置包括水管、抽水泵、调压阀和万向喷头，抽水泵和调压阀设置在水管上，水管一端架在框架上方，水管上设置有万向喷头，万向喷头设置在框架上方，框架外部罩有PVC透明外罩。本实用新型的一种便携式降雨与日照模拟装置，减少试样在降雨日照循环试验中的了人为扰动对实验的影响，提高试验的可靠性和成功率，降低试验装置的成本。

Description

一种便携式降雨与日照模拟装置

技术领域

本实用新型涉及一种便携式降雨与日照模拟装置，属于气象技术领域。

背景技术

降雨条件和日照辐射条件是对岩土工程产生重大影响的环境条件，降雨的入渗可引起边坡的失稳诱发滑坡灾害、造成地基承载力的降低、路基土体耐久性的减弱以及膨胀土的膨胀变形等问题；日照辐射会引起建筑墙体的热胀冷缩、表层涂料的开裂脱落、岩土遗址的表面劣化等问题。考虑到试验的可控性和试验成本，在的室内和现场试验中，均常常使用环刀样、圆柱样、方块样以及等比例缩小的岩土体模型等体积较小的试样以研究岩土体的性质变化，因此在研制一种便携性好同时能满足室内和现场试验、并且专门针对体积较小的岩土试样的降雨日照模拟装置具有很大的实用价值。

目前实验室模拟降雨与模拟日照的装置是分开的。降雨模拟装置多为大型人工降雨装置，通常包括抽水泵、输水管、喷头，水量控制阀、流量计、固定支架等部分，采用多喷头、多单元组合式喷洒，或者采用移动喷头的方法以达到一定范围内的降雨模拟效果，该技术在不同林地、草地、农地、果园、荒坡、侵蚀沟等地方都得到应用。实验室中日照模拟试验多采用紫外线老化试验箱，其原理是使用强紫外线高压水银灯、高强金属卤素灯、晒版灯、毛细管超高压水银灯、紫外线铁灯、短弧氙气灯、准分子放电灯等能发射紫外线的装置对试验样品进行照射达到加速试样老化的效果。

现有技术存在4个缺点：

1.常用的实验室模拟降雨与模拟日照的装置是分开的，在降雨和日照的循环试验中，需要不断将试验样品从降雨模拟装置和日照模拟装置间来回转移。对于土块等渗水后易破坏的试样，在降雨入渗后，容易在移动样品的过程中造成人为扰动，甚至损坏样品，致使实验失败。

2.目前常用的装置成本较高。当前的人工降雨装置数万元到数十万和紫外线老化试验箱价格都在数千元到数万元不等。

3.降雨模拟装置多为滑坡降雨入渗，侵蚀沟的雨水侵蚀等大型试验设计，较少考虑到岩土试验中常常使用体积的较小的环刀样、圆柱样、方块样以及等比例缩小的岩土体模型的适用性。

4.紫外线老化试验箱沉重，人工降雨模拟装置体积庞大，两项装置均不适合携带，不能同时满足现场和室内试验的需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种便携式降雨与日照模拟装置，减少试样在降雨日照循环试验中的了人为扰动对实验的影响，提高试验的可靠性和成功率，降低试验装置的成本。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种便携式降雨与日照模拟装置，包括框架，所述框架下部设置有镂空承物台，镂空承物台上设置有辐射功率计和雨量筒，所述框架由三通固定架和可伸缩钢柱搭建而成，所述框架上方设置有降雨模拟装置，所述降雨模拟装置包括水管、抽水泵、调压阀和万向喷头，抽水泵和调压阀设置在水管上，水管一端架在框架上方，水管上设置有万向喷头，万向喷头设置在框架上方，框架外部罩有PVC透明外罩。

框架由12根可伸缩钢柱和8个三通固定架拼接成方形框架，可伸缩钢柱可调节长度为2m以内，12根可伸缩钢柱中的八根水平放置，另外的四根垂直放置，垂直放置的可伸缩钢柱上设置有紫外线灯。

PVC透明外罩侧边带拉链。

抽水泵功率25W，额定电压220V，水管直径1cm，所述万向喷头数量为四个。

可伸缩钢柱与紫外线灯之间通过转向万用夹连接，紫外线灯采用欧司姆紫外线老化灯，功率300W，额定电压220V；辐射功率计采用SM206太阳能功率计，测试范围0-1999W/m²；四根垂直放置的可伸缩钢柱上标注刻度。

本专利具有以下特点：

1.该装置将模拟降雨与日照的装置结合在一起，样品可同时在装置内进行降雨和日照辐射的模拟实验，不需要将不断移动样品，减少了人为扰动对实验的影响，提高试验的可靠性和成功率。

2.该装置制造成本较低，整套装置的成本在3000元以内。

3.考虑到了当试验对象为环刀样、圆柱样、方块样以及等比例缩小的岩土体模型等体积较小的试样的适用性。针对小试样设置了镂空底台，避免局部积水对试样造成额外影响。

4.该装置同时考虑了室内和现场试验的需求，整体使用材料轻便，总重量不足15kg，单人即可携带到试验场地。

本实用新型的有益效果是：

1.减少试样在降雨日照循环试验中的了人为扰动对实验的影响，提高试验的可靠性和成功率。

2.降低试验装置的成本。

3.减少底部积水等问题对于环刀样、圆柱样、方块样以及等比例缩小的岩土体模型等体积较小的试样的影响。

4.提高试验装置的便携性，使其可以同时满足室内和现场试验需求。

附图说明

附图1为本实用新型结构示意图。

附图2为本实用新型主视图。

附图3为本实用新型俯视图。

附图4为本实用新型左视图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明，如图1-4所示，本实施例的一种便携式降雨与日照模拟装置，包括框架15，所述框架15下部设置有镂空承物台3，镂空承物台3上设置有辐射功率计11和雨量筒12，所述框架15由三通固定架1和可伸缩钢柱2搭建而成，所述框架15上方设置有降雨模拟装置13，所述降雨模拟装置13包括水管14、抽水泵6、调压阀7和万向喷头8，抽水泵6和调压阀7设置在水管14上，水管14一端架在框架15上方，水管14上设置有万向喷头8，万向喷头8设置在框架15上方，框架15外部罩有PVC透明外罩4。

框架15由12根可伸缩钢柱2和8个三通固定架1拼接成方形框架，可伸缩钢柱2可调节长度为2m以内，12根可伸缩钢柱2中的八根水平放置，另外的四根垂直放置，垂直放置的可伸缩钢柱2上设置有紫外线灯10。

PVC透明外罩4侧边带拉链。

抽水泵6功率25W，额定电压220V，水管14直径1cm，所述万向喷头8数量为四个。

可伸缩钢柱2与紫外线灯10之间通过转向万用夹连接，紫外线灯10采用欧司姆紫外线老化灯，功率300W，额定电压220V；辐射功率计11采用SM206太阳能功率计，测试范围0-1999W/m²；四根垂直放置的可伸缩钢柱2上标注刻度。

本装置的框架，由12根可伸缩空心钢柱和三通固定架拼接成方形框架，底部放置镂空承物台，外部罩上PVC透明罩。可伸缩空心钢柱可调节长度为1m-2m，可以调节降雨喷头与试验的距离。钢柱与三通固定架不但使框架保持足够稳定性，而且可以随时拆卸，重量较轻，方便携带。镂空承物台专为环刀样、圆柱样、方块样以及等比例缩小的岩土体模型等体积较小的试样设计，实际放置试样时可在试样下垫透水石，降雨过程中水迅速通过承物台的孔隙流走，不会造成任何积水。若有一点积水，水从小试样底部向上渗透，会对试验结果造成巨大影响。侧边带拉链的PVC透明罩，在模拟降雨时，减少风对试验的影响、阻止雨滴四溅，侧边带有拉链，一面可以掀起，便于取放试样，透明的材质也使得从外部可以观察到试验进行的程度和现象。

第二部分是降雨模拟装置，由水管、抽水泵、调压阀，万向喷头和雨量筒组成。抽水泵功率25W，额定电压220V,水管直径1cm，调压阀可调节水压，控制喷头的出水量以控制降雨强度，顶部的4个万向喷头可使承物台白色方框区域内模拟降雨较为均匀，雨量筒(非固定位置)可随时监测不同位置当前降雨量。经检测，在承物台的白色方框内，本装置模拟降雨强度可以控制在10-100mm/h,降雨均匀系数保持在0.85以上，满足大部分工程中降雨试验要求。

4根竖直的钢柱上标注刻度，其上均可转向万用夹夹住紫外线灯，通过调整万用夹固定在空心钢柱的高度，即可控制紫外线灯与试样的距离，再加上辐射功率计(非固定位置)的实时监测，使试样受到辐射强度达到试验需求。经检测，承物台白色方框区域内的辐射强度可以控制在0-1000W/m²，辐射强度差值小于50W/m²，满足绝大部分岩土工程中的试验要求。

该装置制造成本较低，整套装置的成本在3000元以内。同时考虑了室内和现场试验的需求，整体使用材料轻便，总重量不足15kg，单人即可携带到试验场地，在野外使用时得额外携带220V移动电源，或者车载供电。

如图1-4所示，以下为该装置的具体工作过程：首先准备好试验用水，放置在进水口处，打开抽水泵，通过调压阀和雨量筒先调节好试验设定的降雨强度。将膨胀土环刀试样放到镂空承物台上，进行降雨模拟试验，结束后关闭抽水泵。不移动试样，调节转向万用夹在钢柱的高度，打开紫外线灯，用辐射功率计监测试样放置点的辐射强度，达到目标辐射强度时固定转向万用夹，进行日照模拟实验。试验全程可以透过PVC透明外罩观察试样的表面情况，需要时打开拉链，对试样进行拍照记录。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种便携式降雨与日照模拟装置，其特征在于：包括框架(15)，所述框架(15)下部设置有镂空承物台(3)，镂空承物台(3)上设置有辐射功率计(11)和雨量筒(12)，所述框架(15)由三通固定架(1)和可伸缩钢柱(2)搭建而成，所述框架(15)上方设置有降雨模拟装置(13)，所述降雨模拟装置(13)包括水管(14)、抽水泵(6)、调压阀(7)和万向喷头(8)，抽水泵(6)和调压阀(7)设置在水管(14)上，水管(14)一端架在框架(15)上方，水管(14)上设置有万向喷头(8)，万向喷头(8)设置在框架(15)上方，框架(15)外部罩有PVC透明外罩(4)。

2.根据权利要求1所述的一种便携式降雨与日照模拟装置，其特征在于：框架(15)由12根可伸缩钢柱(2)和8个三通固定架(1)拼接成方形框架，可伸缩钢柱(2)可调节长度为2m以内，12根可伸缩钢柱(2)中的八根水平放置，另外的四根垂直放置，垂直放置的可伸缩钢柱(2)上设置有紫外线灯(10)。

3.根据权利要求1所述的一种便携式降雨与日照模拟装置，其特征在于：PVC透明外罩(4)侧边带拉链。

4.根据权利要求1所述的一种便携式降雨与日照模拟装置，其特征在于：抽水泵(6)功率25W，额定电压220V，水管(14)直径1cm，所述万向喷头(8)数量为四个。

5.根据权利要求2所述的一种便携式降雨与日照模拟装置，其特征在于：可伸缩钢柱(2)与紫外线灯(10)之间通过转向万用夹连接，紫外线灯(10)采用欧司姆紫外线老化灯，功率300W，额定电压220V；辐射功率计(11)采用SM206太阳能功率计，测试范围0-1999W/m²；四根垂直放置的可伸缩钢柱(2)上标注刻度。

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