专利名称：埋入式现场溃坝试验计时仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于现场溃坝试验的计时器，属于室外现场溃坝试 验器件技术领域。
背景技术：
目前，出于对大坝和堤防安全的考虑，人们越来越重视对坝体溃决 机理的研究。在现有对坝体溃决机理的研究中，溃坝沖莫型试验是非常重 要的研究手段，其中的一种是进行室外现场溃坝模型试验。在这种室外 现场溃坝模型试验中，通常是通过采集坝体模型在多点处逐渐溃决的时 间数据，以获得坝体模型多点处逐渐溃决的高程、水平距离与时间构成 的时间等值线过程图，从而利于进行坝体溃决机理的分析研究。
据发明人了解，在上述现有室外现场溃坝试验中用于记录坝体模型 在多点高程逐渐溃决时间的计时器，目前国内鲜有报道。另据发明人所
知的是，2002年欧盟IMPACT项目中曾研发有"tilt sensor"(倾斜传感 器)，据对该项目的有限报道，该传感器是采用电子触发式计时器，其主 要结构包括设置于封闭壳体内的电池、计时芯片和输出端口等；但从 该项目的有限报道看，该传感器结构复杂、制作难度大、成本高，而且 精密电子器件在现场溃坝中容易损坏，因而可靠性差、不便反复使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出一种结构简单可靠、不易损坏并 便于反复用于室外现场溃坝模型试验的埋入式现场溃坝试验计时仪。
本发明的技术方案是 一种埋入式现场溃坝试验计时仪，包括可封 闭的壳体，所述壳体内分别固定有带按钮开关的记时器和触发器，所述 触发器含有弹力机构、锤体和销针，所述弹力机构由固定在壳体内壁的 座套和设于座套内彼此相连的顶杆、弹簧构成，所述顶杆穿出座套并抵靠在记时器的按钮开关上，所述锤体水平放置在座套顶部，所述锤体、
座套和顶杆上开有对应的三个通孔；所述销针穿装于通孔内，其靠近锤 体的一端制有凸部；所述壳体采用浮性材料制作。
进行现场溃坝试-险时，先将本发明的埋入式现场溃坝试-验计时仪保 持壳体内的锤体呈水平状态，并分层逐个埋入室外现场溃坝试验的坝体 模型内的各点处，此时水平放置在座套顶部锤体处于静止状态，销针处 于竖直状态并在锤体自重的限制下将顶杆固定住不动，同时被顶杆抵靠 的记时器按钮开关处于关闭状态。当试验中的坝体模型出现溃决时，本 发明的各个计时仪即随着坝体模型的溃决而倾倒，此时壳体内的锤体即 沿着座套顶部侧翻滚动，由于销针只是穿装在通孔内而不与任何物件固 定，侧翻滚动的锤体即会撞击销针一端的凸部，受到撞击的销针很容易 地即从通孔内退出，在销针退出通孔后，失去销针约束的顶杆在弹簧弹 力作用下弹出并顶压记时器的按钮开关，使记时器处于打开状态，随即 记时器开始记录时间数据。溃决后落入水中的本发明的各个计时仪可以 漂浮在水面上，因此可以方便地打捞回收。将打捞的本发明各个计时仪 拆封后可得到坝体模型内各点处溃决的时间数据，然后即可绘制坝体模 型逐渐溃决的时间等值线过程图。
本发明的埋入式现场溃坝试验计时仪，通过设计销针直接穿装在锤 体和顶杆上形成的简单机械式触发结构，可以方便地实现在未溃坝时(即 锤体处于水平静止状态时)约束顶杆并保持记时器处于关闭状态，而在 溃坝时(即锤体处于倾倒状态时)迅捷弹动顶杆触发记时器开始记录时 间数据；相比现有电子式触发计时器，更加经久耐用，同时也填补了国 内现场溃坝试验缺乏计时仪器的空白，最终有力保证室外现场溃坝试验 的顺利完成。
下面结合附图对本发明的埋入式现场溃坝试验计时仪进一步说明。
5图1是本发明实施例一埋入式现场溃坝试验计时仪的结构示意图。
图2是图1的埋入式现场溃坝试验计时仪的使用状态示意图。
图3是本发明实施例二埋入式现场溃坝试验计时仪的结构示意图。
具体实施例方式
实施例一
本实施例的埋入式现场溃坝试验计时仪如图1所示，包括可封闭的 壳体l,在壳体l内分别固定有带按钮开关2的记时器3和触发器。触发 器含有弹力机构、锤体4和销针5，弹力机构由固定在壳体l内壁的座套 6和设于座套6内彼此相连的顶杆7、弹簧8构成。顶杆7穿过座套6抵 靠在记时器3的按钮开关2上，锤体4水平放置在座套6顶部。锤体4、 座套6和顶杆7上分别开有对应的三个通孔，分别是第一通孔9、第二通 孔10和第三通孔11;销针5穿装于三个通孔内，销针5靠近锤体4的一 端制有凸部12，凸部12呈球状。壳体1采用PVC材料制成立方体，其外 形尺寸范围均是10cm~ 15cm。
锤体4是金属锤体(如铜锤体)，销针5是金属销针(如铜针)，记 时器3是秒表。在壳体1内的空隙处填充有EPS(发泡聚苯乙烯Expanded Poly-Styrol)材料，壳体1外壁涂有易于识别颜色的涂层或发光涂层。 壳体1分制成对合的两部分，两部分的接触面上设有止水槽，槽内涂抹 工业橡皮泥。
为满足锤体4撞击销针5的动力要求，通过反复试验，本实施例的 计时仪应满足如下物理条件6>10/;其中6"-锤体4重量，/-销针5与 顶杆7之间的摩擦力，/= //1A a 销针5与顶杆7之间的摩擦系数， △ x-弹簧8的预压缩长度，h弹簧劲度系数(通过变化弹簧圈直径、弹 簧圈线经计算、试验确定)。
本实施例的埋入式现场溃坝试验计时仪使用时，如图2,在试验坝体 模型14填筑过程中，将多个本实施例的计时仪编号并保持壳体l内的锤体4呈水平状态分层逐个埋入坝体模型14内的各点处。此时水平放置在 座套6顶部锤体处于静止状态，销针5处于竖直状态并在锤体4自重的 限制下将顶杆7固定住不动，同时被顶杆7抵靠的记时器3的按钮开关2 处于关闭状态。当试验中的坝体模型14出现溃决时，本实施例的各个计 时仪即随着坝体模型14的溃决而倾倒，此时壳体1内的锤体4即沿着座 套6顶部侧翻滚动，由于销针5只是穿装在三个通孔内而不与任何物件 固定，侧翻滚动的锤体4即会撞击销针一端的凸部12，受到撞击的销针 5很容易地即从通孔内退出，在销针5退出通孔11后，失去销针5约束 的顶杆7在弹簧8弹力作用下弹出并顶压记时器3的按2組开关2，使记时 器3处于打开状态，随即记时器3开始记录时间数据。溃决后落入水中 的本实施例的各个计时仪在浮'f生材料作用下漂浮在水面上并易于被发 现，因此可以方便地打捞回收。将打捞回收的本实施例各个计时仪拆封 后可得到坝体模型内各点处溃决的时间数据，然后即可绘制坝体模型逐 渐溃决的时间等值线过程图。 实施例二
本实施例的埋入式现场溃坝试验计时仪结构与实施例一基本相同， 所不同的如图3所示，1 )在壳体1内位于锤体4 一侧设有相对水平面倾 斜的轨道板13,轨道板13 —端伸入锤体4与记时器3之间，轨道板13 另一端固定于壳体1内壁上，锤体4两侧分别抵靠在轨道板13和壳体1 内壁上；销针5 —端的凸部12与销针5垂直成T形。
这样，本实施例进一步的效果有l)在未溃坝时，锤体4可以在轨 道板13和壳体1内壁的约束下更好地保持水平静止状态；2 )在溃坝时， 可以使倾倒的锤体4沿轨道板13滚动，提高锤体4倾倒滚动状态的稳定 性；3 )销针5更易受到倾倒的锤体4的撞击，从而使记时器3能更迅速 地被触发而记时。
本发明的埋入式现场溃坝试验计时仪不局限于上述各实施例，比如1)记时器3也可以采用其他带按钮开关的记时器；2 )壳体1也可以采 用其他耐腐蚀的浮性材料制作，锤体4和销针5也可以采用其他材料制 作；3)凸部12也可以是其他形状；4 )壳体也可以分制成对合封闭的三 部分或多部分，或者壳体采用其他封闭结构；5)实施例一、二的方案可 以相互组合；等等。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要 求的保护范围。
权利要求
1.一种埋入式现场溃坝试验计时仪，其特征在于包括可封闭的壳体，所述壳体内分别固定有带按钮开关的记时器和触发器，所述触发器含有弹力机构、锤体和销针，所述弹力机构由固定在壳体内壁的座套和设于座套内彼此相连的顶杆、弹簧构成，所述顶杆穿出座套并抵靠在记时器的按钮开关上，所述锤体水平放置在座套顶部，所述锤体、座套和顶杆上开有对应的三个通孔；所述销针穿装于通孔内，其靠近锤体的一端制有凸部；所述壳体采用浮性材料制作。
2. 根据权利要求1所述埋入式现场溃坝试验计时仪，其特征在于 所述壳体内位于锤体一侧设有相对水平面倾斜的轨道板；所述轨道板一 端伸入锤体与记时器之间，其另一端固定于壳体内壁上；所述锤体两侧 分别抵靠在轨道板和壳体内壁上。
3. 根据权利要求2所述埋入式现场溃坝试验计时仪，其特征在于 所述锤体重量和销针与顶杆之间摩擦力满足的关系式是6M0尸；其中 锤体重量，尸-销针与顶杆之间的摩擦力，〃-销针与顶杆之 间的摩擦系数，Ar弹簧的预压缩长度，h弹簧劲度系数。
4. 根据权利要求3所述埋入式现场溃坝试验计时仪，其特征在于 所述壳体的外形尺寸范围均是10cm~ 15cm。
5. 根据权利要求4所述埋入式现场溃坝试验计时仪，其特征在于 所述锤体是金属锤体，所述销针是金属销针，所述记时器是秒表。
6. 根据权利要求5所述埋入式现场溃坝试验计时仪，其特征在于 所述壳体内的空隙处填充有EPS材料，其外壁涂有易于识别颜色的涂层 或发光涂层。
7. 根据权利要求6所述埋入式现场溃坝试验计时仪，其特征在于所述凸部呈球状。
8. 根据权利要求6所述埋入式现场溃坝试验计时仪，其特征在于 所述凸部与销针垂直成T形。
9. 根据权利要求l-8之任一所述埋入式现场溃坝试验计时仪，其特 征在于所述壳体分制成对合封闭的两部分，其两部分的接触面上设有 止水槽；所述止水槽内涂抹工业橡皮泥。
全文摘要
本发明涉及一种埋入式现场溃坝试验计时仪，属于室外现场溃坝试验器件技术领域。该计时仪包括可封闭的壳体，壳体内分别固定有带按钮开关的记时器和触发器，触发器含有弹力机构、锤体和销针，弹力机构由固定在壳体内壁的座套和设于座套内彼此相连的顶杆、弹簧构成，顶杆穿出座套并抵靠在记时器的按钮开关上，锤体水平放置在座套顶部，锤体、座套和顶杆上开有对应的三个通孔；销针穿装于通孔内，其靠近锤体的一端制有凸部；壳体采用浮性材料制作。该计时仪通过销针直接穿装在锤体和顶杆上形成的简单机械式触发结构，相比现有电子式触发计时器更加经久耐用，有力保证室外现场溃坝试验的顺利完成。
文档编号G04F7/00GK101526798SQ20091003082
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者宣国祥, 云 李, 君 李, 王晓刚, 岳 黄 申请人:水利部交通部电力工业部南京水利科学研究院