專利名稱：：自循環(huán)電測靜水總壓力實驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及實驗量測儀器，尤其涉及一種自循環(huán)電測靜水總壓力實驗儀。
背景技術(shù)：
：水工建筑物常常都與水體直接接觸，所以計算某一受壓面上的靜水壓力是經(jīng)常遇到的實際問題。因此，靜水總壓力實驗是水力學及流體力學教學實驗環(huán)節(jié)一項必不可少的實驗項目。目前，國內(nèi)外的同類實驗儀器測量靜水總壓力的方式多采用人工配力的方法。然而，此類傳統(tǒng)的靜水總壓力實驗儀存在著一定弊端其一，扇形體缺失水平向調(diào)準參照點，致使扇形體矩形面垂直難以校準，導致實驗操作煩瑣、費時；其二，機構(gòu)間位移造成實驗誤差無法消除；其三，僅靠人工配力，受實驗者主觀影響因數(shù)較大，影響實驗精度。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自循環(huán)電測靜水總壓力實驗儀。自循環(huán)電測靜水總壓力實驗儀具有下水箱、在下水箱內(nèi)設(shè)有水泵，下水箱與上水箱通過供水管連接，上水箱底部設(shè)置放水閥，上水箱上部設(shè)置支座，杠桿與支座連接于支點，杠桿一側(cè)下端固定扇形體，扇形體探入上水箱內(nèi)，杠桿另一側(cè)布置杠桿調(diào)節(jié)螺絲，杠桿調(diào)節(jié)螺絲與壓重體用掛重線連接，壓重體置于測力傳感器上。所述的扇形體上具有軸向水準泡、標尺，軸向水準泡顯示水平時，扇形體矩形面為鉛垂面，扇形體兩弧形面為同心圓，圓心匯交于支點。所述的上水箱內(nèi)寬必須比扇形體厚度大2cm以上，扇形體置于上水箱中心位置。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果1)采用了獨立自循環(huán)恒壓供水系統(tǒng)，操作簡便直觀，適合于現(xiàn)代教學要求；[ooog]2)首創(chuàng)力傳感器測靜水總壓力，精確直觀；3)專門設(shè)置杠桿支點及扇形體軸向水準參照及調(diào)教裝置，消除外力及受力體位移雙重影響，力臂長度精準，數(shù)據(jù)更精確可靠。圖1是自循環(huán)電測實驗儀靜水總壓力結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是任意平面上的靜水總壓力；圖3是矩形平面上的靜水總壓力；圖4是鉛直平面上的靜水總壓力。圖中杠桿1、軸向水準泡2、扇形體3、支座4、支點5、杠桿調(diào)節(jié)螺絲6、標尺7、上水箱8、供水管9、放水閥10、下水箱11、水泵12、掛重線13、壓重體14、測力傳感器1具體實施方式如圖1所示，自循環(huán)電測靜水總壓力實驗儀具有下水箱11、在下水箱11內(nèi)設(shè)有水泵12，下水箱11與上水箱8通過供水管9連接，上水箱8底部設(shè)置放水閥10，上水箱8上部設(shè)置支座4，杠桿1與支座4連接于支點5，杠桿1一側(cè)下端固定扇形體3，扇形體3探入上水箱8內(nèi)，杠桿1另一側(cè)布置杠桿調(diào)節(jié)螺絲6，杠桿調(diào)節(jié)螺絲6與壓重體14用掛重線13連接，壓重體14置于測力傳感器15上。所述的扇形體3上具有軸向水準泡2、標尺7，軸向水準泡2顯示水平時，扇形體3矩形面為鉛垂面，扇形體3兩弧形面為同心圓，圓心匯交于支點5。所述的上水箱8內(nèi)寬必須比扇形體3厚度大2cm以上，扇形體3置于上水箱8中心位置。本實用新型的工作過程是啟動下水箱內(nèi)水泵，下水箱向上水箱內(nèi)供水，待上水箱內(nèi)水位達到某一位置，關(guān)閉水泵，探入上水箱內(nèi)的扇形體的部分體積浸沒于水中，其水平向靜水壓力對支點產(chǎn)生的力矩由測力傳感器感應測得，實驗結(jié)束，開啟放水閥可使上水箱內(nèi)水體回到下水箱。本實用新型的實驗裝置，其工作原理，其方程式為1.靜止液體作用在任意平面上的總壓力靜水總壓力求解，包括大小、方向和作用點。圖2中MN是與水平面形成9角的一斜置任意平面的投影線。右側(cè)承受水的作用，受壓面面積為A。C代表受壓平面的形心，F(xiàn)代表平面上靜水總壓力，D代表靜水總壓力的作用點。作用在任意方位，任意形狀平面上的靜水總壓力F的大小等于受壓面面積與其形心點C所受靜水壓強的乘積，即F=/AdF=PcA總壓力的方向是沿著受壓面的內(nèi)法線方向。2.矩形平面上的靜水總壓力設(shè)一矩形平面傾斜置于水中，如圖3。矩形平面頂離水面高度為h，底離水面高度為H，且矩形寬度為b，高度為a。(l)總壓力大小F為合力作用點距底的距離e為e=---3+(2)若壓強為三角形分布，則h=O，總壓力大小為合力作用點距底的距離為a￡=—3(3)若作用面是鉛垂放置的，如圖4，可令[0037]即壓強為梯形分布或三角形分布，其總壓力大小均可表示為F+g(/f2—昨合力作用點距底距離也均可表示為_//一A2/;+//""I+數(shù)據(jù)處理及成果要求1.記錄有關(guān)信息及實驗常數(shù)實驗設(shè)備名稱:電測l平面靜水總壓力實驗儀實驗者_實驗日期__杠桿臂距離L。實驗臺號丄22.5X10—2m扇形體垂直距離(扇形半徑)L矩形端面高a=MX10—2m<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>2.實驗數(shù)據(jù)記錄(參表1)及計算結(jié)果(參表2)表1測量記錄表格<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2實驗結(jié)果表格<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>3.成果要求由表2結(jié)果可知，實驗值與理論值比較，最大誤差不超過2%，驗證了平面靜水總壓力計算理論的正確性。分析思考試問作用在液面下平面圖形上絕對壓強的壓力中心和相對壓強的壓力中心哪個在液面下更深的地方？為什么？答作用在液面下平面圖形上相對壓強的壓力中心比絕對壓強的壓力中心在液面下更深。因為，絕對壓強比相對壓強增加一個均勻分布的大氣壓的作用，使平面上壓強分布的圖形更處于均勻，而平面上壓強分布越均勻，壓力中心就越靠近平面的形心。形心處是壓力中心可能達到的極限最淺深度。權(quán)利要求一種自循環(huán)電測靜水總壓力實驗儀，其特征在于它具有下水箱(11)、在下水箱(11)內(nèi)設(shè)有水泵(12)，下水箱(11)與上水箱(8)通過供水管(9)連接，上水箱(8)底部設(shè)置放水閥(10)，上水箱(8)上部設(shè)置支座(4)，杠桿(1)與支座(4)連接于支點(5)，杠桿(1)一側(cè)下端固定扇形體(3)，扇形體(3)探入上水箱(8)內(nèi)，杠桿(1)另一側(cè)布置杠桿調(diào)節(jié)螺絲(6)，杠桿調(diào)節(jié)螺絲(6)與壓重體(14)用掛重線(13)連接，壓重體(14)置于測力傳感器(15)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)電測靜水總壓力實驗儀，其特征在于，所述的扇形體(3)上具有軸向水準泡(2)、標尺(7)，軸向水準泡(2)顯示水平時，扇形體(3)矩形面為鉛垂面，扇形體(3)兩弧形面為同心圓，圓心匯交于支點(5)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)電測靜水總壓力實驗儀，其特征在于，所述的上水箱(8)內(nèi)寬必須比扇形體(3)厚度大2cm以上，扇形體(3)置于上水箱(8)中心位置。專利摘要本實用新型公開了一種自循環(huán)電測靜水總壓力實驗儀。它具有下水箱、在下水箱內(nèi)設(shè)有水泵，下水箱與上水箱通過供水管連接，上水箱底部設(shè)置放水閥，上水箱上部設(shè)置支座，杠桿與支座連接于支點，杠桿一側(cè)下端固定扇形體，扇形體探入上水箱內(nèi)，杠桿另一側(cè)布置杠桿調(diào)節(jié)螺絲，杠桿調(diào)節(jié)螺絲與壓重體用掛重線連接，壓重體置于測力傳感器上；扇形體上具有軸向水準泡、標尺。本實用新型采用了獨立自循環(huán)恒壓供水系統(tǒng)，操作簡便直觀；首創(chuàng)力傳感器測靜水總壓力，精確直觀；專門設(shè)置杠桿支點及軸向水準泡，消除外力及受力體變形雙重影響，力臂長度精確，數(shù)據(jù)更精確可靠。文檔編號G01M10/00GK201518174SQ20092019805公開日2010年6月30日申請日期2009年9月30日優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日發(fā)明者萬五一,毛欣煒,潘穎川,程偉平,胡云進申請人:浙江大學