[发明专利]一种模拟降雨的实验装置

权利要求书

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，电机下端连接的调速器，调速器下端在连接传动杆，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；

实验装置工作过程如下：

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，改变定位板的水平位置，来改变定位穿孔的位置，从而使弹性软管受定位穿孔的牵制而发生相应的倾斜，弹性软管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，通过定位杆上的螺帽固定定位杆于定位支撑板上；

开启水泵及调节阀，洒水器内形成较高的水压，受水压的影响，带有较高流速的雨柱通过出水穿孔射流出洒水器，进入到振荡竖管内，再流经定位竖管内，进入弹性软管中，由弹性软管内壁阻挡雨柱，并改变雨柱的方向，弹性软管出口处射出具有较高流速的雨柱，弹性软管出口处雨柱的方向和角度与弹性软管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上；

开启电机，使用调速器和减速器来调整传动杆的转动速度，传动杆转动过程中，当传动杆与突出杆接触时，传动杆的最外端会推动突出杆进一步压缩弹簧并向电机支撑板靠近，突出杆通过推杆来拉动振荡水箱，而振荡水箱在轴承的滚动下移动，振荡水箱移动时所需要的拉力较小，在振荡水箱向电机支撑板方向移动过程中，振荡竖管也随振荡水箱移动，振荡竖管会偏离其上下对应的一组出水穿孔、定位竖管和定位穿孔的同一垂直线；

当出水穿孔射流出的雨柱落在振荡竖管上端管壁上时，部分雨水会残留在振荡竖管内壁上，部分雨水通过振荡竖管流到定位竖管外的定位水箱内；

当传动杆与突出杆即将分离时，振荡水箱离电机支撑板的距离达到最小值，从出水穿孔射流出的雨柱全部处于振荡竖管之外，定位竖管和弹性软管没有雨水，即弹性软管出水口没有水柱；

射流到振荡竖管之外振荡水箱内的雨水通过振荡水箱的排水管排出，流到定位竖管之外定位水箱内的部分雨水通过定位水箱的排水管排出；

当传动杆与突出杆分离后，在压缩弹簧的反弹作用下，推动突出杆，突出杆通过推杆来推动振荡水箱，而振荡水箱在轴承的滚动下移动，振荡水箱移动时所需要的推力较小；在振荡水箱背离电机支撑板方向移动过程中，振荡竖管也随振荡水箱移动，振荡竖管中心线会回到其上下对应的一组出水穿孔、定位竖管和定位穿孔的同一垂直线上，轴承回到橡胶垫处，橡胶垫会起到减振效果，此时，弹性软管出口再次射出雨柱，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上；

在电机不断转动及弹簧的反弹作用中，促使振荡水箱不断来回移动，使雨柱间断性穿过振荡竖管从弹性软管出水口流出，这在弹性软管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上。