專利名稱：沙粒沖擊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
沙粒沖擊器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于實(shí)驗(yàn)室研究風(fēng)沙物理沙粒沖擊沙床面的器具。
技術(shù)背景[0002]近半個(gè)世紀(jì)，我國(guó)科技工作者經(jīng)野外觀測(cè)試驗(yàn)和理論的不斷探索，在風(fēng)沙物理學(xué)研究方面獲得大量直觀的感性認(rèn)識(shí)，積累了相關(guān)資料。觀察研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)沙移動(dòng)在兩種基本方式即整個(gè)沙丘體的移動(dòng)和風(fēng)沙流。產(chǎn)生風(fēng)沙流的條件(起動(dòng)風(fēng)速)一般為5m · s—1 6m· s"1 · S-在光板地上，沙粒粒徑為0. 25mm、0. 50mm和1. OOmm起風(fēng)速度為6. 8m· s人 8. Im · S"1 11. 7m-S^10起動(dòng)風(fēng)速的大小受多種上因素的影響，如沙地水分，地表狀況和沙粒粒徑。從上述大范圍區(qū)域觀察來看，沙粒運(yùn)動(dòng)總是取決于近地面氣流的合成風(fēng)向。但從小范圍來觀察，沙粒移動(dòng)方向又隨單一的正風(fēng)向或受小地形影響后改變方向的變向風(fēng)，即二次流轉(zhuǎn)移。[0003]風(fēng)沙移動(dòng)，從宏觀上看是整體風(fēng)沙流運(yùn)動(dòng)，從微觀上看是無數(shù)單顆粒的移動(dòng)。顆粒在氣流中運(yùn)動(dòng)的受力機(jī)制是風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)的核心問題，從事風(fēng)沙流科學(xué)研究學(xué)者們認(rèn)識(shí)到，沙粒躍移運(yùn)動(dòng)是造成各種風(fēng)沙危害的重要原因，要科學(xué)有效地防止風(fēng)沙危害也必須了解風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)，特別是躍移運(yùn)動(dòng)的機(jī)制，但是風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)是一種貼近地表的氣流對(duì)沙粒的搬運(yùn)現(xiàn)象，而且沙粒細(xì)小，幾何形狀不規(guī)則，運(yùn)動(dòng)變化迅速，采用一般的測(cè)試手段和方向難以確定風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)的諸要素，顆粒的受力機(jī)制包括兩個(gè)方面，一是在運(yùn)動(dòng)瞬間的受力，二是顆粒在躍移過程中的受力。風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)首先考慮表現(xiàn)為單顆粒沙粒與氣流的相互作用，發(fā)生顆粒運(yùn)動(dòng)對(duì)風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)機(jī)制的深入認(rèn)識(shí)首先要從單顆粒運(yùn)動(dòng)研究入手。而單顆粒運(yùn)動(dòng)理論方面的研究進(jìn)展甚微。理論上的突破依賴于研究手段的革新，必須借助于科研器材的研發(fā)， 因此，試驗(yàn)手段的先進(jìn)對(duì)于風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)的研究關(guān)系甚大。發(fā)明內(nèi)容[0004]鑒于上述，本實(shí)用新型的目的在于提供一種沙粒沖擊器。利用該儀器，在高速攝影的配合下，對(duì)單顆粒沙粒軌跡運(yùn)動(dòng)的研究提供了技術(shù)保證。[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來達(dá)到[0006]一種沙粒沖擊器，是由長(zhǎng)管、后蓋、后活塞、活塞套、后塞、前蓋、定位套、前活塞、彈簧和定位銷組成。長(zhǎng)管內(nèi)裝有活塞套，活塞套置有前活塞和后活塞，前活塞與定位套間裝有彈簧，定位套和前活塞軸線上設(shè)有中心孔，開孔的前蓋緊箍于長(zhǎng)管；后活塞與后塞間設(shè)有彈簧，后蓋緊箍長(zhǎng)管；長(zhǎng)管一側(cè)有槽口，固結(jié)在后活塞上的拉栓置于槽口中；長(zhǎng)管的開口與后活塞底部的凹孔相對(duì)，定位銷插于凹孔中，長(zhǎng)管座落在支座上。[0007]本實(shí)用新型的特點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是[0008]1、本實(shí)用新型采用高速攝影和理論相結(jié)合的方法研究風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的微觀過程，分析不同粒徑顆粒在力的沖擊作用下，顆粒的起跳角，運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，其對(duì)于單顆粒沙粒軌跡運(yùn)動(dòng)的研究提供影像資料，為開展風(fēng)沙顆粒躍移理論提供了試驗(yàn)手段。[0009]2、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便?？捎糜?. 25mm 1. OOmm風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，
[0010]圖1是本實(shí)用新型示意圖。
具體實(shí)施方式
[0011]如圖1所示，一種沙粒沖擊器，是由長(zhǎng)管1、后蓋4、后活塞2、活塞套3、后塞5、前蓋6、定位套7、前活塞8、彈簧9和定位銷16組成。長(zhǎng)管1內(nèi)裝有活塞套3，活塞套3置有前活塞8和后活塞2，前活塞8與定位套7間裝有彈簧9，定位套7和前活塞8軸線上設(shè)有中心孔10，開孔的前蓋6緊箍于長(zhǎng)管1 ；后活塞2與后塞5間設(shè)有彈簧14，后蓋4緊箍長(zhǎng)管 1 ；長(zhǎng)管1 一側(cè)有槽口 11，固結(jié)在后活塞2上的拉栓12置于槽口 11中；長(zhǎng)管1的開口與后活塞2底部的凹孔13相對(duì)，定位銷16插于凹孔13中，長(zhǎng)管1座落在支座15上。[0012]卸下開孔的前蓋6，前活塞8與定位套7的中心孔10裝入0.25mm沙顆粒，再裝上前蓋6，并與長(zhǎng)管1擰緊。[0013]擺好高速攝影機(jī)，然后抽掉凹孔13中的定位銷16，在彈簧14的作用下，后活塞2 撞擊前活塞8，將中心孔10裝入0. 25mm沙顆粒射出，然后拉動(dòng)拉栓12沿著槽口 11后移，壓縮彈簧14，當(dāng)后活塞2底部有凹孔與長(zhǎng)管1開口相對(duì)，定位銷16插于凹孔13中，繼續(xù)下一輪風(fēng)沙顆粒躍移試驗(yàn)。[0014]從高速攝影的影像可以看到當(dāng)后活塞2撞擊前活塞8瞬間，中心孔10中的 0. 25mm沙顆粒最先振動(dòng)，到起動(dòng)時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)，在沖出中心孔10的剎那間，驟然向上起跳， 沙粒在氣流中的運(yùn)動(dòng)軌跡具有特殊拋物線形狀，沙粒可以以各種角度向上起跳，起跳角為 30° 50°。當(dāng)沙粒下落時(shí)，與地面發(fā)生沖擊，這種沖擊可以看作彈性碰撞。
權(quán)利要求1. 一種沙粒沖擊器，是由長(zhǎng)管(1)、后蓋G)、后活塞O)、活塞套(3)、后塞(5)、前蓋 (6)、定位套(7)、前活塞(8)、彈簧(9)和定位銷(16)組成，其特征是長(zhǎng)管(1)內(nèi)裝有活塞套 (3)，活塞套C3)置有前活塞(8)和后活塞0)，前活塞(8)與定位套(7)間裝有彈簧(9)， 定位套(7)和前活塞(8)軸線上設(shè)有中心孔(10)，開孔的前蓋(6)緊箍于長(zhǎng)管(1)；后活塞 ⑵與后塞(5)間設(shè)有彈簧(14)，后蓋(4)緊箍長(zhǎng)管⑴；長(zhǎng)管⑴一側(cè)有槽口(11)，固結(jié)在后活塞(2)上的拉栓(12)置于槽口(11)中；長(zhǎng)管(1)的開口與后活塞(2)底部的凹孔 (13)相對(duì)，定位銷(16)插于凹孔(13)中，長(zhǎng)管(1)座落在支座(15)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種沙粒沖擊器，其結(jié)構(gòu)特征是長(zhǎng)管內(nèi)裝有活塞套，活塞套置有前活塞和后活塞，前活塞與定位套間裝有彈簧，定位套和前活塞軸線上設(shè)有中心孔，開孔的前蓋緊箍于長(zhǎng)管；后活塞與后塞間設(shè)有彈簧，后蓋緊箍長(zhǎng)管；長(zhǎng)管一側(cè)有槽口，底部有底座，固結(jié)在后活塞上的拉栓置于槽口中；長(zhǎng)管與后活塞底部有凹孔，定位銷插于凹孔中，長(zhǎng)管座落在支座上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便?？捎糜?.25mm～1.00mm風(fēng)沙顆粒運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，其對(duì)于研究單顆粒沙粒軌跡運(yùn)動(dòng)提供了試驗(yàn)手段。
文檔編號(hào)G01N15/10GK202281743SQ20112028524
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者張智, 董治寶, 趙愛國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所