专利名称：一种并列树状式喷泉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种并列树状喷泉装置，具体涉及的是一种为提高美观效能而设计的的“千手观音”型音乐喷泉。
背景技术：
音乐喷泉可以实现音乐、水、灯光气氛统一，播放同步，广泛存在于风景区，酒店等公共场所。目前多是利用多个独立的喷口分别喷出水柱，形成美丽的场景。但是其组合形成的造型较为单一，且多为静态，缺乏丰富多彩的变化！随着工业节能减排的推进，对涉及能耗的各个环节采用积极有效的节能措施将具有重要工程价值和意义。对喷泉结构进行优化设计，既能增加它的美观，又可以提高流动效能，这也是节能减排的一个重要举措。音乐喷泉通常由泵，信号处理装置，微处理器，灯，扬声器等组成。喷泉为形成各种美丽的图案，通常由多根独立的管道实现分别喷水，通过各喷口的组合达到目的。一方面， 这种实现方法比较单调，只能控制高度，角度等的变化，形成复杂丰富的图案受到限制；另一方面，根据伯努利方程，这种方法由于管道较多且长，其管道阻力亦会比较大，所耗泵功比较大，其有效性能(水的能头/泵功)就比较小。为此，迫切需要开展音乐喷泉优化设计，使得其既能形成美丽丰富的造型，同时也能有效降低泵功消耗的增加，换言之，使得喷泉的有效性能(水的能头/泵功)得到最大限度的提高。本发明使音乐喷泉在总体外观上成“千手观音”的动态效果！受分叉理论成功应用于解决流传递结构体内优化设计问题的思想启迪，仿照烷烃的分子结构，将喷口设置成分叉树状结构特征，以提高该类喷泉的美观和流动性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供了一种新型的具有 “千手观音”动态视觉效果的音乐喷泉。该音乐喷泉能大大提高其造型的丰富和美观，同时提高装置系统的有效效能，达到美观和节能作用。技术方案
为解决音乐喷泉设计上存在的技术问题，本发明采用的技术方案是 一种并列树状式喷泉，包括变频水泵，上联箱，上升管，下联箱，微处理器，摆动装置，灯以及扬声器，所述上升管连接在上联箱和下联箱之间，所述的变频水泵的出水口通过管路与所述的下联箱连接，在所述的上联箱上设置所述的摆动装置，所述的灯、扬声器以及摆动装置的控制端分别与所述的微处理器连接，其特征在于在所述的摆动装置上设置有喷泉管束，所述的喷泉管束由分叉连接管道以及喷口构成，所述的分叉连接管道为并列树状结构，所述的分叉连接管道至少为2级，在末级分叉连接管道末梢设置喷口，所述的上下级分叉连接管道的直径之比为Ι1Λ)，其中#为每级的分叉管道数目，#取大于等于2的整数，直径维数D=3，所述的上下级分叉连接管道的长度之比为，其中每级的分叉管道数目#取大于等于2的整数，长度维数i/取大于1且小于等于2的实数。所述的上联箱沿水平方向横向放置，所述的第M级分叉连接管道的数目为三个，M取大于等于2的整数，相邻级间节点成正四面体布置。所述的并列树状管道为三维对称结构，在上联箱的两边各分出6个分叉连接管道；仿照甲烷分子的结构，再由分叉连接管道分出下一级，逐级分叉。该生长方式仿照烷烃的分子结构，既美观，又提高了稳定性。所述的摆动装置包括驱动机构以及球形铰，所述的分叉连接管道在该球形铰上。本发明的技术方案基于树形理论构建了多层并列树状结构的喷泉管道。在每一层所述的管束内，管道通过分叉产生越来越多的分支，使得喷口大幅增加；树状管束结构类似于优化了的流体分配器/集合器，同时，上下联箱间的上升管仿照锅炉水冷壁，这些都能有效降低管束内的流体流动压降。因此，多层并列树状结构的管管束的设计布置达到了造型丰富，美观和整体节能的目的。所述的喷泉管束(由上联箱、分叉连接管道构成)在每一层内由中心点向外发散布置直至喷口，喷口截面形状为圆形。上联箱、分叉连接管道的截面形状皆可为圆形、矩形、梯形、螺旋形、波纹形等任意形状。在对人体血管树形特征的研究中发现，分支结构中第/7级管径与下一级管径之间的关系为Aa/ZV1=Jfia σ为每级的分叉管道数目，取为大于等于2的整数)， 式中々为水力直径。大量实验证明，当Δ =3时，流体在树形管内的流动阻力可以取到最小值，即第η级管束与第η-1级管束的直径比为DJD“ = 这样，第η级管束与第0级管
束直径(即最初级管束)的关系为Ai/Α)=。并且,在并列树状通道网络中，同一层上分支节点都可以均勻分布在一系列同心球面上，根据树形理论，不同循环层次的管束长度也存在着类似于管径分布的关系，即第η级管束长度与第η-1级管束长度的比为4/4-1 =
I OV为每级的分叉管道数目，长度维数i/取大于1且小于等于2的实数)，递推得Lk /10 =
^fnld (Α为初级管长)。需要指出的是，尽管在树形通道分叉流动可能会带来了一定的压降损耗，但是，应注意到分叉通道具有流体流量的分散作用，它实质上类似一流动的优化分散器，该结构可使各单元流体分散流动。管束不同级的管径和长度这样的树形分布特征，能实现管内流动泵功消耗的最优化。所述管束根据工作条件、流体性质等可以选择不同的材料，可选用碳素钢、低合金钢、不锈钢、铜(合金)、铝(合金)、镍(合金)、石墨、氟塑料、玻璃等材料。有益效果
本发明并列树状喷泉，在该喷泉使用中，流体从各个树状结构初级分支节点进入管束， 迅速分流到达各管道分支，然后流体从树状结构末梢喷出，且可由微处理器控制各分叉管道有规律地转动、旋转，形成“千手观音”般的动态造型。这种造型不但有利于造型美观，结构稳定，而且大大减小了流动的阻力，减少了流动损耗，进而大大提高了整个喷泉装置的效能，这对于实现高效能是有益的。
图1喷泉装置整体结构示意图。 图2上联箱处管道连接立体图。图中1.变频水泵；2.下联箱；3.上升管；4.上联箱；5.喷口 ；6.音响；7.电控制信号线；8.灯(环状)；9.水流方向；10.分叉连接管道；11.摆动装置12.摆动范围。
具体实施例方式
下面结合附图进行更进一步的详细说明
图1给出了本发明的系统示意图，一种具有并列树状特征管束的喷泉，主要由由泵微处理器，管道，灯，扬声器等组成。具体结构包括变频水泵1 ；下联箱2 ；上升管3 ；上联箱 4 ；喷口 5 ；音响6 ；电控制信号线7 ；环形灯圈8 ；分叉连接管道10 ；摆动装置11等部分组成。水泵通过母管与下联箱相连，下联箱通过几根上升管与上联箱相连，连接方式与锅炉水冷壁类似，可为焊接或胀接连接。上联箱与分叉连接管道通过摆动装置11连接，具体的连接可以为球形铰链连接，通过电机带动驱动结构使得分叉连接管道围绕着球形铰摆动，在上联箱内部通以圆形管道。分叉连接管道为并列树状结构，分叉连接管道至少为2级，在末级分叉连接管道末梢设置喷口，上下级分叉连接管道的直径之比为#1Λ)，其中#为每级的分叉管道数目，#取大于等于2的整数，直径维数D=3，上下级分叉连接管道的长度之比为，其中每级的分叉管道数目#取大于等于2的整数，长度维数i/取大于1且小于等于2的实数，在本实施例中，分叉连接管道为3级，见图1，其中第二级的分叉连接管道为3个，它与第一级的一个分叉连接管道之间成正四面体，连接选型仿照烷烃分子结构，增加稳定性。最后一级末端开口为喷口。图1中实线和虚线箭头给出了系统的工作原理。实线箭头9表示了流体侧的具体流程，由变频水泵1、下联箱2、上升管3、上联箱4、分叉连接管道10、喷口 5组成；流体从上联箱4进入树状管束到初级达分叉节点然后分流进入各分支，在当前层面内不断分流直至流到分支结构的末梢喷出，，提升了喷泉结构的紧凑性，有效提高了系统的效能。；虚线箭头 7示出了电路侧的控制线路，由微处理器MCU控制变频水泵1、音响6、摆动装置11、环形灯圈8，各部分协调工作。图2给出了上联箱连接方式的立体示意图，由上联箱4、摆动装置11、首级分叉连接管道10组成。上联箱4为贮水箱，两侧各有6个分叉连接管道；分叉连接管道10可以通过摆动装置11可以在摆动角12的范围内上下摆动，组合为“千手观音”。
权利要求
1.一种并列树状式喷泉，包括变频水泵，上联箱，上升管，下联箱，微处理器，摆动装置， 灯以及扬声器，所述上升管连接在上联箱和下联箱之间，所述的变频水泵的出水口通过管路与所述的下联箱连接，在所述的上联箱上设置所述的摆动装置，所述的灯、扬声器以及摆动装置的控制端分别与所述的微处理器连接，其特征在于所述的摆动装置为两排，在所述的摆动装置上设置有喷泉管束，所述的喷泉管束由分叉连接管道以及喷口构成，所述的分叉连接管道为并列树状结构，所述的分叉连接管道至少为2级，在末级分叉连接管道末梢设置喷口，所述的上下级分叉连接管道的直径之比为妒1/A ,其中#为每级的分叉管道数目， #取大于等于2的整数，直径维数Δ =3，所述的上下级分叉连接管道的长度之比为I ，其中每级的分叉管道数目#取大于等于2的整数，长度维数i/取大于1且小于等于2的实数。
2.根据权利要求1所述的并列树状式喷泉，其特征在于所述的上联箱沿水平方向横向放置，所述的分叉连接管道的数目为三个，相邻级间节点成正四面体布置。
3.根据权利要求1或2所述的并列树状式喷泉，其特征在于所述的摆动装置包括驱动机构以及球形铰，所述的分叉连接管道在该球形铰上。
全文摘要
本发明公开了一种并列树状式喷泉，包括变频水泵，上联箱，上升管，下联箱，微处理器，摆动装置，灯以及扬声器，上升管连接在上联箱和下联箱之间，变频水泵的出水口通过管路与所述的下联箱连接，在上联箱上设置所述的摆动装置，所述的灯、扬声器以及摆动装置的控制端分别与所述的微处理器连接，其特征在于在所述的摆动装置上设置有喷泉管束，所述的喷泉管束由分叉连接管道以及喷口构成，所述的分叉连接管道为并列树状结构，所述的分叉连接管道至少为2级，在末级分叉连接管道末梢设置喷口。采用合适的管径和连接方式，增加了系统的稳定性和流动效率；该喷泉能大大提高其造型的丰富和美观，同时提高装置系统的有效效能，达到美观和节能作用。
文档编号B05B17/08GK102302993SQ20111025631
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者孙立 申请人:东南大学