专利名称：：自循环电测静水总压力实验仪的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及实验量测仪器，尤其涉及一种自循环电测静水总压力实验仪。
背景技术：
：水工建筑物常常都与水体直接接触，所以计算某一受压面上的静水压力是经常遇到的实际问题。因此，静水总压力实验是水力学及流体力学教学实验环节一项必不可少的实验项目。目前，国内外的同类实验仪器测量静水总压力的方式多采用人工配力的方法。然而，此类传统的静水总压力实验仪存在着一定弊端其一，扇形体缺失水平向调准参照点，致使扇形体矩形面垂直难以校准，导致实验操作烦琐、费时；其二，机构间位移造成实验误差无法消除；其三，仅靠人工配力，受实验者主观影响因数较大，影响实验精度。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种自循环电测静水总压力实验仪。自循环电测静水总压力实验仪具有下水箱、在下水箱内设有水泵，下水箱与上水箱通过供水管连接，上水箱底部设置放水阀，上水箱上部设置支座，杠杆与支座连接于支点，杠杆一侧下端固定扇形体，扇形体探入上水箱内，杠杆另一侧布置杠杆调节螺丝，杠杆调节螺丝与压重体用挂重线连接，压重体置于测力传感器上。所述的扇形体上具有轴向水准泡、标尺，轴向水准泡显示水平时，扇形体矩形面为铅垂面，扇形体两弧形面为同心圆，圆心汇交于支点。所述的上水箱内宽必须比扇形体厚度大2cm以上，扇形体置于上水箱中心位置。本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果1)采用了独立自循环恒压供水系统，操作简便直观，适合于现代教学要求；[ooog]2)首创力传感器测静水总压力，精确直观；3)专门设置杠杆支点及扇形体轴向水准参照及调教装置，消除外力及受力体位移双重影响，力臂长度精准，数据更精确可靠。图1是自循环电测实验仪静水总压力结构示意图；图2是任意平面上的静水总压力；图3是矩形平面上的静水总压力；图4是铅直平面上的静水总压力。图中杠杆1、轴向水准泡2、扇形体3、支座4、支点5、杠杆调节螺丝6、标尺7、上水箱8、供水管9、放水阀10、下水箱11、水泵12、挂重线13、压重体14、测力传感器1具体实施方式如图1所示，自循环电测静水总压力实验仪具有下水箱11、在下水箱11内设有水泵12，下水箱11与上水箱8通过供水管9连接，上水箱8底部设置放水阀10，上水箱8上部设置支座4，杠杆1与支座4连接于支点5，杠杆1一侧下端固定扇形体3，扇形体3探入上水箱8内，杠杆1另一侧布置杠杆调节螺丝6，杠杆调节螺丝6与压重体14用挂重线13连接，压重体14置于测力传感器15上。所述的扇形体3上具有轴向水准泡2、标尺7，轴向水准泡2显示水平时，扇形体3矩形面为铅垂面，扇形体3两弧形面为同心圆，圆心汇交于支点5。所述的上水箱8内宽必须比扇形体3厚度大2cm以上，扇形体3置于上水箱8中心位置。本实用新型的工作过程是启动下水箱内水泵，下水箱向上水箱内供水，待上水箱内水位达到某一位置，关闭水泵，探入上水箱内的扇形体的部分体积浸没于水中，其水平向静水压力对支点产生的力矩由测力传感器感应测得，实验结束，开启放水阀可使上水箱内水体回到下水箱。本实用新型的实验装置，其工作原理，其方程式为1.静止液体作用在任意平面上的总压力静水总压力求解，包括大小、方向和作用点。图2中MN是与水平面形成9角的一斜置任意平面的投影线。右侧承受水的作用，受压面面积为A。C代表受压平面的形心，F代表平面上静水总压力，D代表静水总压力的作用点。作用在任意方位，任意形状平面上的静水总压力F的大小等于受压面面积与其形心点C所受静水压强的乘积，即F=/AdF=PcA总压力的方向是沿着受压面的内法线方向。2.矩形平面上的静水总压力设一矩形平面倾斜置于水中，如图3。矩形平面顶离水面高度为h，底离水面高度为H，且矩形宽度为b，高度为a。(l)总压力大小F为合力作用点距底的距离e为e=---3+(2)若压强为三角形分布，则h=O，总压力大小为合力作用点距底的距离为a￡=—3(3)若作用面是铅垂放置的，如图4，可令[0037]即压强为梯形分布或三角形分布，其总压力大小均可表示为F+g(/f2—昨合力作用点距底距离也均可表示为_//一A2/;+//""I+数据处理及成果要求1.记录有关信息及实验常数实验设备名称:电测l平面静水总压力实验仪实验者_实验日期__杠杆臂距离L。实验台号丄22.5X10—2m扇形体垂直距离(扇形半径)L矩形端面高a=MX10—2m<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>2.实验数据记录(参表1)及计算结果(参表2)表1测量记录表格<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2实验结果表格<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>3.成果要求由表2结果可知，实验值与理论值比较，最大误差不超过2%，验证了平面静水总压力计算理论的正确性。分析思考试问作用在液面下平面图形上绝对压强的压力中心和相对压强的压力中心哪个在液面下更深的地方？为什么？答作用在液面下平面图形上相对压强的压力中心比绝对压强的压力中心在液面下更深。因为，绝对压强比相对压强增加一个均匀分布的大气压的作用，使平面上压强分布的图形更处于均匀，而平面上压强分布越均匀，压力中心就越靠近平面的形心。形心处是压力中心可能达到的极限最浅深度。权利要求一种自循环电测静水总压力实验仪，其特征在于它具有下水箱(11)、在下水箱(11)内设有水泵(12)，下水箱(11)与上水箱(8)通过供水管(9)连接，上水箱(8)底部设置放水阀(10)，上水箱(8)上部设置支座(4)，杠杆(1)与支座(4)连接于支点(5)，杠杆(1)一侧下端固定扇形体(3)，扇形体(3)探入上水箱(8)内，杠杆(1)另一侧布置杠杆调节螺丝(6)，杠杆调节螺丝(6)与压重体(14)用挂重线(13)连接，压重体(14)置于测力传感器(15)上。2.根据权利要求1所述的一种自循环电测静水总压力实验仪，其特征在于，所述的扇形体(3)上具有轴向水准泡(2)、标尺(7)，轴向水准泡(2)显示水平时，扇形体(3)矩形面为铅垂面，扇形体(3)两弧形面为同心圆，圆心汇交于支点(5)。3.根据权利要求1所述的一种自循环电测静水总压力实验仪，其特征在于，所述的上水箱(8)内宽必须比扇形体(3)厚度大2cm以上，扇形体(3)置于上水箱(8)中心位置。专利摘要本实用新型公开了一种自循环电测静水总压力实验仪。它具有下水箱、在下水箱内设有水泵，下水箱与上水箱通过供水管连接，上水箱底部设置放水阀，上水箱上部设置支座，杠杆与支座连接于支点，杠杆一侧下端固定扇形体，扇形体探入上水箱内，杠杆另一侧布置杠杆调节螺丝，杠杆调节螺丝与压重体用挂重线连接，压重体置于测力传感器上；扇形体上具有轴向水准泡、标尺。本实用新型采用了独立自循环恒压供水系统，操作简便直观；首创力传感器测静水总压力，精确直观；专门设置杠杆支点及轴向水准泡，消除外力及受力体变形双重影响，力臂长度精确，数据更精确可靠。文档编号G01M10/00GK201518174SQ20092019805公开日2010年6月30日申请日期2009年9月30日优先权日2009年9月30日发明者万五一,毛欣炜,潘颖川,程伟平,胡云进申请人:浙江大学