專利名稱：埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)的計(jì)時(shí)器，屬于室外現(xiàn)場潰壩試 驗(yàn)器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，出于對大壩和堤防安全的考慮，人們越來越重視對壩體潰決 機(jī)理的研究。在現(xiàn)有對壩體潰決機(jī)理的研究中，潰壩沖莫型試驗(yàn)是非常重 要的研究手段，其中的一種是進(jìn)行室外現(xiàn)場潰壩模型試驗(yàn)。在這種室外 現(xiàn)場潰壩模型試驗(yàn)中，通常是通過采集壩體模型在多點(diǎn)處逐漸潰決的時(shí) 間數(shù)據(jù)，以獲得壩體模型多點(diǎn)處逐漸潰決的高程、水平距離與時(shí)間構(gòu)成 的時(shí)間等值線過程圖，從而利于進(jìn)行壩體潰決機(jī)理的分析研究。
據(jù)發(fā)明人了解，在上述現(xiàn)有室外現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)中用于記錄壩體模型 在多點(diǎn)高程逐漸潰決時(shí)間的計(jì)時(shí)器，目前國內(nèi)鮮有報(bào)道。另據(jù)發(fā)明人所
知的是，2002年歐盟IMPACT項(xiàng)目中曾研發(fā)有"tilt sensor"(傾斜傳感 器)，據(jù)對該項(xiàng)目的有限報(bào)道，該傳感器是采用電子觸發(fā)式計(jì)時(shí)器，其主 要結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于封閉殼體內(nèi)的電池、計(jì)時(shí)芯片和輸出端口等；但從 該項(xiàng)目的有限報(bào)道看，該傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作難度大、成本高，而且 精密電子器件在現(xiàn)場潰壩中容易損壞，因而可靠性差、不便反復(fù)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出一種結(jié)構(gòu)簡單可靠、不易損壞并 便于反復(fù)用于室外現(xiàn)場潰壩模型試驗(yàn)的埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，包括可封 閉的殼體，所述殼體內(nèi)分別固定有帶按鈕開關(guān)的記時(shí)器和觸發(fā)器，所述 觸發(fā)器含有彈力機(jī)構(gòu)、錘體和銷針，所述彈力機(jī)構(gòu)由固定在殼體內(nèi)壁的 座套和設(shè)于座套內(nèi)彼此相連的頂桿、彈簧構(gòu)成，所述頂桿穿出座套并抵靠在記時(shí)器的按鈕開關(guān)上，所述錘體水平放置在座套頂部，所述錘體、
座套和頂桿上開有對應(yīng)的三個(gè)通孔；所述銷針穿裝于通孔內(nèi)，其靠近錘 體的一端制有凸部；所述殼體采用浮性材料制作。
進(jìn)行現(xiàn)場潰壩試-險(xiǎn)時(shí)，先將本發(fā)明的埋入式現(xiàn)場潰壩試-驗(yàn)計(jì)時(shí)儀保 持殼體內(nèi)的錘體呈水平狀態(tài)，并分層逐個(gè)埋入室外現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)的壩體 模型內(nèi)的各點(diǎn)處，此時(shí)水平放置在座套頂部錘體處于靜止?fàn)顟B(tài)，銷針處 于豎直狀態(tài)并在錘體自重的限制下將頂桿固定住不動(dòng)，同時(shí)被頂桿抵靠 的記時(shí)器按鈕開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)試驗(yàn)中的壩體模型出現(xiàn)潰決時(shí)，本 發(fā)明的各個(gè)計(jì)時(shí)儀即隨著壩體模型的潰決而傾倒，此時(shí)殼體內(nèi)的錘體即 沿著座套頂部側(cè)翻滾動(dòng)，由于銷針只是穿裝在通孔內(nèi)而不與任何物件固 定，側(cè)翻滾動(dòng)的錘體即會(huì)撞擊銷針一端的凸部，受到撞擊的銷針很容易 地即從通孔內(nèi)退出，在銷針退出通孔后，失去銷針約束的頂桿在彈簧彈 力作用下彈出并頂壓記時(shí)器的按鈕開關(guān)，使記時(shí)器處于打開狀態(tài)，隨即 記時(shí)器開始記錄時(shí)間數(shù)據(jù)。潰決后落入水中的本發(fā)明的各個(gè)計(jì)時(shí)儀可以 漂浮在水面上，因此可以方便地打撈回收。將打撈的本發(fā)明各個(gè)計(jì)時(shí)儀 拆封后可得到壩體模型內(nèi)各點(diǎn)處潰決的時(shí)間數(shù)據(jù)，然后即可繪制壩體模 型逐漸潰決的時(shí)間等值線過程圖。
本發(fā)明的埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，通過設(shè)計(jì)銷針直接穿裝在錘 體和頂桿上形成的簡單機(jī)械式觸發(fā)結(jié)構(gòu)，可以方便地實(shí)現(xiàn)在未潰壩時(shí)(即 錘體處于水平靜止?fàn)顟B(tài)時(shí))約束頂桿并保持記時(shí)器處于關(guān)閉狀態(tài)，而在 潰壩時(shí)(即錘體處于傾倒?fàn)顟B(tài)時(shí))迅捷彈動(dòng)頂桿觸發(fā)記時(shí)器開始記錄時(shí) 間數(shù)據(jù)；相比現(xiàn)有電子式觸發(fā)計(jì)時(shí)器，更加經(jīng)久耐用，同時(shí)也填補(bǔ)了國 內(nèi)現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)缺乏計(jì)時(shí)儀器的空白，最終有力保證室外現(xiàn)場潰壩試驗(yàn) 的順利完成。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀進(jìn)一步說明。
5圖1是本發(fā)明實(shí)施例一埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀的使用狀態(tài)示意圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例二埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
本實(shí)施例的埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀如圖1所示，包括可封閉的 殼體l,在殼體l內(nèi)分別固定有帶按鈕開關(guān)2的記時(shí)器3和觸發(fā)器。觸發(fā) 器含有彈力機(jī)構(gòu)、錘體4和銷針5，彈力機(jī)構(gòu)由固定在殼體l內(nèi)壁的座套 6和設(shè)于座套6內(nèi)彼此相連的頂桿7、彈簧8構(gòu)成。頂桿7穿過座套6抵 靠在記時(shí)器3的按鈕開關(guān)2上，錘體4水平放置在座套6頂部。錘體4、 座套6和頂桿7上分別開有對應(yīng)的三個(gè)通孔，分別是第一通孔9、第二通 孔10和第三通孔11;銷針5穿裝于三個(gè)通孔內(nèi)，銷針5靠近錘體4的一 端制有凸部12，凸部12呈球狀。殼體1采用PVC材料制成立方體，其外 形尺寸范圍均是10cm~ 15cm。
錘體4是金屬錘體(如銅錘體)，銷針5是金屬銷針(如銅針)，記 時(shí)器3是秒表。在殼體1內(nèi)的空隙處填充有EPS(發(fā)泡聚苯乙烯Expanded Poly-Styrol)材料，殼體1外壁涂有易于識(shí)別顏色的涂層或發(fā)光涂層。 殼體1分制成對合的兩部分，兩部分的接觸面上設(shè)有止水槽，槽內(nèi)涂抹 工業(yè)橡皮泥。
為滿足錘體4撞擊銷針5的動(dòng)力要求，通過反復(fù)試驗(yàn)，本實(shí)施例的 計(jì)時(shí)儀應(yīng)滿足如下物理?xiàng)l件6>10/;其中6"-錘體4重量，/-銷針5與 頂桿7之間的摩擦力，/= //1A a 銷針5與頂桿7之間的摩擦系數(shù)， △ x-彈簧8的預(yù)壓縮長度，h彈簧勁度系數(shù)(通過變化彈簧圈直徑、彈 簧圈線經(jīng)計(jì)算、試驗(yàn)確定)。
本實(shí)施例的埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀使用時(shí)，如圖2,在試驗(yàn)壩體 模型14填筑過程中，將多個(gè)本實(shí)施例的計(jì)時(shí)儀編號(hào)并保持殼體l內(nèi)的錘體4呈水平狀態(tài)分層逐個(gè)埋入壩體模型14內(nèi)的各點(diǎn)處。此時(shí)水平放置在 座套6頂部錘體處于靜止?fàn)顟B(tài)，銷針5處于豎直狀態(tài)并在錘體4自重的 限制下將頂桿7固定住不動(dòng)，同時(shí)被頂桿7抵靠的記時(shí)器3的按鈕開關(guān)2 處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)試驗(yàn)中的壩體模型14出現(xiàn)潰決時(shí)，本實(shí)施例的各個(gè)計(jì) 時(shí)儀即隨著壩體模型14的潰決而傾倒，此時(shí)殼體1內(nèi)的錘體4即沿著座 套6頂部側(cè)翻滾動(dòng)，由于銷針5只是穿裝在三個(gè)通孔內(nèi)而不與任何物件 固定，側(cè)翻滾動(dòng)的錘體4即會(huì)撞擊銷針一端的凸部12，受到撞擊的銷針 5很容易地即從通孔內(nèi)退出，在銷針5退出通孔11后，失去銷針5約束 的頂桿7在彈簧8彈力作用下彈出并頂壓記時(shí)器3的按2組開關(guān)2，使記時(shí) 器3處于打開狀態(tài)，隨即記時(shí)器3開始記錄時(shí)間數(shù)據(jù)。潰決后落入水中 的本實(shí)施例的各個(gè)計(jì)時(shí)儀在浮'f生材料作用下漂浮在水面上并易于被發(fā) 現(xiàn)，因此可以方便地打撈回收。將打撈回收的本實(shí)施例各個(gè)計(jì)時(shí)儀拆封 后可得到壩體模型內(nèi)各點(diǎn)處潰決的時(shí)間數(shù)據(jù)，然后即可繪制壩體模型逐 漸潰決的時(shí)間等值線過程圖。 實(shí)施例二
本實(shí)施例的埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一基本相同， 所不同的如圖3所示，1 )在殼體1內(nèi)位于錘體4 一側(cè)設(shè)有相對水平面傾 斜的軌道板13,軌道板13 —端伸入錘體4與記時(shí)器3之間，軌道板13 另一端固定于殼體1內(nèi)壁上，錘體4兩側(cè)分別抵靠在軌道板13和殼體1 內(nèi)壁上；銷針5 —端的凸部12與銷針5垂直成T形。
這樣，本實(shí)施例進(jìn)一步的效果有l(wèi))在未潰壩時(shí)，錘體4可以在軌 道板13和殼體1內(nèi)壁的約束下更好地保持水平靜止?fàn)顟B(tài)；2 )在潰壩時(shí)， 可以使傾倒的錘體4沿軌道板13滾動(dòng)，提高錘體4傾倒?jié)L動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)定 性；3 )銷針5更易受到傾倒的錘體4的撞擊，從而使記時(shí)器3能更迅速 地被觸發(fā)而記時(shí)。
本發(fā)明的埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀不局限于上述各實(shí)施例，比如1)記時(shí)器3也可以采用其他帶按鈕開關(guān)的記時(shí)器；2 )殼體1也可以采 用其他耐腐蝕的浮性材料制作，錘體4和銷針5也可以采用其他材料制 作；3)凸部12也可以是其他形狀；4 )殼體也可以分制成對合封閉的三 部分或多部分，或者殼體采用其他封閉結(jié)構(gòu)；5)實(shí)施例一、二的方案可 以相互組合；等等。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要 求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，其特征在于包括可封閉的殼體，所述殼體內(nèi)分別固定有帶按鈕開關(guān)的記時(shí)器和觸發(fā)器，所述觸發(fā)器含有彈力機(jī)構(gòu)、錘體和銷針，所述彈力機(jī)構(gòu)由固定在殼體內(nèi)壁的座套和設(shè)于座套內(nèi)彼此相連的頂桿、彈簧構(gòu)成，所述頂桿穿出座套并抵靠在記時(shí)器的按鈕開關(guān)上，所述錘體水平放置在座套頂部，所述錘體、座套和頂桿上開有對應(yīng)的三個(gè)通孔；所述銷針穿裝于通孔內(nèi)，其靠近錘體的一端制有凸部；所述殼體采用浮性材料制作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，其特征在于 所述殼體內(nèi)位于錘體一側(cè)設(shè)有相對水平面傾斜的軌道板；所述軌道板一 端伸入錘體與記時(shí)器之間，其另一端固定于殼體內(nèi)壁上；所述錘體兩側(cè) 分別抵靠在軌道板和殼體內(nèi)壁上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，其特征在于 所述錘體重量和銷針與頂桿之間摩擦力滿足的關(guān)系式是6M0尸；其中 錘體重量，尸-銷針與頂桿之間的摩擦力，〃-銷針與頂桿之 間的摩擦系數(shù)，Ar彈簧的預(yù)壓縮長度，h彈簧勁度系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，其特征在于 所述殼體的外形尺寸范圍均是10cm~ 15cm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，其特征在于 所述錘體是金屬錘體，所述銷針是金屬銷針，所述記時(shí)器是秒表。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，其特征在于 所述殼體內(nèi)的空隙處填充有EPS材料，其外壁涂有易于識(shí)別顏色的涂層 或發(fā)光涂層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，其特征在于所述凸部呈球狀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，其特征在于 所述凸部與銷針垂直成T形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8之任一所述埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，其特 征在于所述殼體分制成對合封閉的兩部分，其兩部分的接觸面上設(shè)有 止水槽；所述止水槽內(nèi)涂抹工業(yè)橡皮泥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種埋入式現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)計(jì)時(shí)儀，屬于室外現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)器件技術(shù)領(lǐng)域。該計(jì)時(shí)儀包括可封閉的殼體，殼體內(nèi)分別固定有帶按鈕開關(guān)的記時(shí)器和觸發(fā)器，觸發(fā)器含有彈力機(jī)構(gòu)、錘體和銷針，彈力機(jī)構(gòu)由固定在殼體內(nèi)壁的座套和設(shè)于座套內(nèi)彼此相連的頂桿、彈簧構(gòu)成，頂桿穿出座套并抵靠在記時(shí)器的按鈕開關(guān)上，錘體水平放置在座套頂部，錘體、座套和頂桿上開有對應(yīng)的三個(gè)通孔；銷針穿裝于通孔內(nèi)，其靠近錘體的一端制有凸部；殼體采用浮性材料制作。該計(jì)時(shí)儀通過銷針直接穿裝在錘體和頂桿上形成的簡單機(jī)械式觸發(fā)結(jié)構(gòu)，相比現(xiàn)有電子式觸發(fā)計(jì)時(shí)器更加經(jīng)久耐用，有力保證室外現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)的順利完成。
文檔編號(hào)G04F7/00GK101526798SQ20091003082
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者宣國祥, 云 李, 君 李, 王曉剛, 岳 黃 申請人:水利部交通部電力工業(yè)部南京水利科學(xué)研究院