專利名稱：垂直射流動量方程測力儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是針對利用動量方程量測管嘴射流對對稱曲面板的作用力時(shí)，常以水平向 射流對對稱曲面板的作用力作為施測方式，其物理概念不夠清晰，而設(shè)計(jì)的一種垂直射流 對稱曲面測力儀。它屬于水力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在利用動量方程量測管嘴射流對對稱曲面板的作用力，現(xiàn)有技術(shù)是以水平向射流 為量測手段，并認(rèn)為水平射流到對稱曲面板后，反射流作用于對稱曲面板的力在垂直方向 可以相互抵消，所以，在量測管嘴射流對對稱曲面板的作用力時(shí)，等價(jià)于測量射流對對稱曲 面板的水平向作用力。實(shí)際上，反射流作用于對稱曲面板的力在垂直方向不能夠相互抵消， 因?yàn)榉瓷淞髯饔糜谇姘搴螅譃樯习氩糠趾拖掳氩糠炙?，其兩部分都受重力影響，其?力在垂直于射流方向不為零。因而現(xiàn)有技術(shù)存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而發(fā)明一種垂直射流動 量方程測力儀，它采用垂直射流方式，使得作用于曲面板后的反射流作用力，在垂直于射流 方向投影的合力為零，規(guī)避了現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的技術(shù)解決方案垂直射流動量方程測力儀包括儲水箱、恒定水位箱以及 垂直射流室和測力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述的儲水箱內(nèi)設(shè)置水泵，水泵出口與進(jìn)水管下端相接，進(jìn)水 管上端與恒定水位箱相接，在所述的恒定水位箱內(nèi)還設(shè)置消能室、溢流板及排水管的入口， 所述的消能室使恒定水位箱的水體穩(wěn)定，所述的溢流板使恒定水位箱的水位恒定，所述的 排水管的出口垂直指向儲水箱，在所述的垂直射流室內(nèi)包括垂直噴嘴、垂直射流作用的對 稱曲面及射流后的排水入口，所述的垂直噴嘴與恒定水位箱相連，所述的對稱曲面與測力 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連，所述的排水入口的另一端是排水出口，所述的排水出口垂直指向儲水箱。在所述的測力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)置等力臂杠桿、轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)、測力杠桿及平衡支點(diǎn)，所述 的等力臂杠桿一端與對稱曲面頂點(diǎn)垂直直桿相連，等力臂杠桿另一端與測力杠桿的一端垂 直線體相連，所述的轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)為等力臂杠桿水平向的中心點(diǎn)，所述的測力杠桿左端裝有測 力杠桿平衡調(diào)節(jié)移動體，其右端裝有垂直移動砣碼，在所述的測力杠桿的平衡支點(diǎn)上方裝 有垂直指針。本發(fā)明裝置其結(jié)構(gòu)由三部分組成供水部分、垂直射流室和測力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在供 水部分，設(shè)置儲水箱、恒定水位箱，其工作機(jī)理水泵將儲水箱的水提升到恒定水位箱內(nèi)，利 用恒定水位箱內(nèi)消能室中玻璃球和阻沖板進(jìn)行消能，使恒定水位箱內(nèi)水面穩(wěn)定。在垂直射 流室內(nèi)，垂直噴嘴的恒定射流作用于對稱曲面內(nèi)壁，垂直射流的中心線與對稱曲面的軸線 重合，垂直射流作用于對稱曲面之后，其水體經(jīng)由排水管進(jìn)入儲水箱。在測力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中， 通過等力臂杠桿，將垂直射流作用于對稱曲面上的沖擊力置換到測力杠桿上。本發(fā)明的優(yōu) 點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，物理概念清晰，成本較低，使用方便，適宜于科普教育及水利類科研院校水力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。


圖1是本發(fā)明裝置示意圖。其中1、儲水箱，2、水泵，3、進(jìn)水管，4、消能室，5、恒定水位箱，6、溢流板，7、排水 管，8、出口，9、垂直噴嘴，10、對稱曲面，11、排水入口，12、排水出口，13、轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)，14、等力 臂杠桿，15、垂直線體，16、平衡調(diào)節(jié)移動體，17、平衡支點(diǎn)，18、測力杠桿，19、垂直移動砣碼， 20、儀器桌面，21、桌面支架，0、垂直指針。
具體實(shí)施例方式對照附圖1，儲水箱1內(nèi)設(shè)置水泵2，水泵2出口與進(jìn)水管3下端相接，進(jìn)水管3上 端與恒定水位箱5的底部相接，恒定水位箱5內(nèi)設(shè)置消能室4、溢流板6及排水管7，排水管 7的出口 8垂直指向儲水箱1，垂直噴嘴9設(shè)置于恒定水位箱5底部一側(cè)，對稱曲面10與測 力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連，排水入口 11設(shè)置于垂直射流室底部，排水出口 12垂直指向儲水箱1，轉(zhuǎn) 軸支點(diǎn)13設(shè)置在等力臂杠桿14水平向中點(diǎn)處，垂直線體15分別與等力臂杠桿14的一端 及測力杠桿18的一端垂直相連，平衡調(diào)節(jié)移動體16設(shè)置于測力杠桿18 —側(cè)，平衡支點(diǎn)17 設(shè)置于測力杠桿18中部區(qū)間，平衡支點(diǎn)17上方裝有垂直指針0，垂直移動砣碼19設(shè)置于測 力杠桿18另一側(cè)，桌面20與恒定水位箱5底部相接觸，桌面支架21上端與桌面20下面相 接。工作過程將一定量的水儲存在儲水箱1內(nèi)，儲水箱1內(nèi)的水通過水泵提升進(jìn)入消 能室4。在消能室4中，水流與玻璃球和阻沖板相互作用，消耗水流能量，使得流出消能室的 水體，在恒定水位箱5內(nèi)緩慢平穩(wěn)上升。當(dāng)恒定水位箱5內(nèi)的水體緩慢平穩(wěn)上升至溢流板 6的頂部時(shí)，開始溢流。溢流的水經(jīng)過排水管7，流回到儲水箱1內(nèi)。此刻，恒定水位箱5內(nèi) 的水位保持恒定。在恒定水位情況下，打開垂直噴嘴9的開關(guān)，使噴嘴9射流。在垂直射流 室內(nèi)，垂直射流作用于對稱曲面10上，且射流的中心線與對稱曲面的軸線重合。受到?jīng)_擊 的對稱曲面10，向上運(yùn)動，使得等力臂杠桿14的一端亦向上運(yùn)動，導(dǎo)致等力臂杠桿14的另 一端繞轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)13向下運(yùn)動。由于轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)13是等力臂杠桿14水平向的中心點(diǎn)，因而， 對稱曲面10所受沖擊力的大小，等價(jià)于垂直線體15作用于與其相連的測力杠桿18—端的 力值。在測力杠桿18的另一端調(diào)節(jié)垂直移動砣碼19的位置，當(dāng)平衡支點(diǎn)17上方的垂直指 針0與測力杠桿18垂直時(shí)，測力杠桿18水平，利用杠桿平衡原理，便可測出直線體15作用 于與其相連的測力杠桿18 —端力的大小。從而，垂直射流作用于對稱曲面10上的力值可 得。
權(quán)利要求
一種垂直射流動量方程測力儀，其特征在于包括恒定水位箱(5)、垂直射流室和測力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在所述的垂直射流室內(nèi)設(shè)置有垂直噴嘴(9)、垂直射流作用的對稱曲面(10)及射流后的排水入口(11)，所述的測力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括等力臂杠桿(14)、垂直線體(15)和測力杠桿(18)，所述的垂直噴嘴(9)與恒定水位箱(5)相連，所述的對稱曲面(10)垂直設(shè)置在垂直噴嘴(9)的上端，對稱曲面(10)上端與等力臂杠桿(14)的一端連接，等力臂杠桿(14)的另一端通過垂直線體(10)與測力杠桿(18)的一端連接，在測力杠桿(18)的另一端設(shè)有垂直移動砣碼(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直射流動量方程測力儀，其特征在于在所述的測力杠桿 (18)上還設(shè)置有測力杠桿平衡調(diào)節(jié)移動體(16)，該平衡調(diào)節(jié)移動體(16)位于測力杠桿與 垂直線體(15)連接的一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直射流動量方程測力儀，其特征在于在所述的測力杠桿 (18)的平衡支點(diǎn)(17)上方裝有垂直指針(0)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的垂直射流動量方程測力儀，其特征在于在所述的恒 定水位箱下端還設(shè)置有一儲水箱(1)，在所述的恒定水位箱(5)內(nèi)還設(shè)置消能室(4)、溢流 板(6)及排水管(7)的入口，在所述的儲水箱內(nèi)設(shè)置有水泵(2)，一進(jìn)水管(2) —端與所述 的的水泵(2)連接，進(jìn)水管(2)的另一端連接至恒定水位箱的消能室(4)使恒定水位箱(5) 的水體穩(wěn)定，所述的溢流板(6)使恒定水位箱(5)的水位恒定，所述的排水管(7)的出口 (8)垂直指向儲水箱(1)。
全文摘要
本發(fā)明公開了垂直射流動量方程測力儀，包括儲水箱、恒定水位箱、垂直射流室和測力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，垂直射流室內(nèi)包括垂直噴嘴、垂直射流作用的對稱曲面及射流后的排水口，在所述的測力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)置等力臂杠桿、轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)、測力杠桿、平衡支點(diǎn)等，等力臂杠桿一端與對稱曲面頂點(diǎn)垂直直桿相連，等力臂杠桿另一端與測力杠桿的一端垂直線體相連，轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)為等力臂杠桿水平向的平分點(diǎn)，測力杠桿的平衡支點(diǎn)上方裝有垂直指針。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，物理概念清晰，避免了以水平向射流作用于對稱曲面板時(shí)，求其反作用力大小界定模糊現(xiàn)狀，該測力儀成本較低，使用方便，適宜于科普教育及水利類科研院校水力實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
文檔編號G01L7/00GK101865746SQ20101019029
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者劉孝洋 申請人:河海大學(xué)