一种瞬时水量分布测量装置

技术领域

本发明涉及水量分布测量装置。

背景技术

对于森林火灾来说，直升机高空投水可以有效减缓林火强度及发展速度，有利于配合地面人员接近火线进行扑打，但直升机取水点往往距离火场较远，往返一次时间较长，因此对火头、火线等进行精准投水对作业效率和灭火效果有重要的影响，确保足量水体最大程度地分布在火头、火线等投水目标是重中之重。

高空落下的水体具有较大的动能，触地弹溅是水体落地后必然发生的动作。森林地形起伏多变，在加上树木、枝叶等可燃物的存在，弹溅效应对灭火效果有较大影响。图13所示为平面状态下水体向四周弹溅的示意图，对于小面积火灾或蔓延速度慢的森林火灾而言，直接投水到火场即可；对于蔓延速度快的森林火灾时，最佳灭火策略是控制火势蔓延，应首先扑灭火头、火线、树冠火。图14所示为坡面树冠火的灭火示意图，由图中可见，树冠顶端A点的水体一触即弹溅，无法抵达树冠以下；树冠下的火势可借助水体弹溅来实现灭火。所以，高空投水的不同投射角度、不同地形地貌会影响水体弹溅方向与火头、火线的灭火效果，因此研究水体落地范围与水量分布对于精准投水和提高灭火效率具有重要意义。

现有基于高空投水实验所设计的水量分布测量装置，如一种风洞试验的投水分布测量装置、测量方法（202110643080.2），通过在平面上装配若干集水单元，集水单元为洞状结构，相当于在水平面上分布了一个个的洞，这些洞用来收集高空投水，通过测量每个集水单元的投水量，可以获得飞行器投水的分布范围以及在这些范围中投水量的分布。但该装置并不能模拟实际的现场环境，一方面，不能体现不同的地形地貌对水量分布的影响，另一方面，对于实际高空投水后水体触地或障碍物的一系列弹溅动作也不能得到真实的体现，而是水体被直接投到若干个集水单元（洞）里，导致测量结果失真。

发明内容

有鉴于此，本公开提供一种瞬时水量分布测量装置，解决现有基于高空投水的水量分布测量装置因其模拟的现场环境与实际不符以致测量结果失真的问题。

为实现上述发明目的，所述的瞬时水量分布测量装置，包括平台，所述平台连接若干纳水盒，其特征在于：

所述平台连接造斜机构；

所述纳水盒连接举升机构及启动机构；

所述造斜机构，用于调节所述平台的坡度以模拟地形的坡度；

所述举升机构，用于调整所述纳水盒距离所述平台的高度；

调整所述平台上所述纳水盒的不同高度分布，用于模拟平整地面、山体、建筑物群或树木群；

所述启动机构，用于启动所述纳水盒进行瞬时集水以测量瞬时水量分布。

进一步地，所述启动机构，包括：

封口板及气囊；

所述气囊置于所述纳水盒内；

所述气囊内充气，用于支撑所述封口板使其与所述纳水盒的上表面处于同一平面并封堵所述纳水盒的上端口，以免所述纳水盒进水；

所述气囊处于瞬间放气状态，用于带动所述封口板瞬间下落以打开所述上端口，使所述纳水盒进行所述瞬时集水。

进一步地，所述纳水盒底部管线连接计量装置；

所述计量装置，用于测量所述纳水盒的集水量；

以及/或，

所述封口板在与所述纳水盒的接合处设有凹槽结构；

所述凹槽结构，用于将所述纳水盒收集的水导入所述计量装置。

进一步地，所述举升机构是液压举升机构；

所述液压举升机构，包括液压杆及液压缸；

所述液压缸向所述液压杆施加驱动力以带动所述纳水盒进行高度调整。

进一步地，所述液压杆及所述液压缸设置在壳体内；

所述纳水盒、所述壳体、所述液压杆及所述液压缸形成升降单元块；

所述升降单元块连接在所述平台上。

进一步地，所有所述升降单元块相互连接为一个集成方块；

所述平台开有方孔；

所述集成方块连接在所述方孔处；

所有所述纳水盒降落至最低点时与所述平台在一个平面内以模拟平整地面。

进一步地，所述方孔的下表面连接箱体；

所述箱体，用于包围所述集成方块；

所述箱体底部设置出口；

所述出口，用于将所有所述纳水盒内的集水分别导入所述计量装置内；

以及/或，

所述计量装置是量筒。

进一步地，所述箱体内壁涂有疏水涂层；

所述疏水涂层，用于避免所述箱体水残留。

进一步地，每一个所述液压缸与油箱管路连接；

所述油箱利用油泵向所述液压缸输送液压油以建立液压油路；

以及/或，

每一个所述气囊管路连接气泵；

所述气泵，用于控制所述气囊的充气及放气。

进一步地，所述平台连接支撑腿；

所述造斜机构包括铰链；

所述支撑腿通过所述铰链连接所述平台；

所述铰链与所述支撑腿的连接角度对应于所述平台的坡度。

本公开具有如下有益效果：

本公开的瞬时水量分布测量装置，一方面，利用气囊瞬时放气以使纳水盒瞬时集水，实现了本公开测量装置可以进行瞬时水量分布测量的目的；另一方面，利用举升机构调整纳水盒距离平台的高度分布以模拟平整地面、山体、建筑物群或树木群，及利用造斜机构调节平台的坡度以模拟地形的坡度，解决现有基于高空投水的水量分布测量装置因其模拟的现场环境与实际不符以致测量结果失真的问题。

附图说明

通过以下参考附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本公开实施例的瞬时水量分布测量装置结构示意图；

图2是本公开实施例的升降单元块的结构示意图；

图3A是本公开实施例模拟的山体图；

图3B是本公开实施例模拟的平面树木群；

图3C是本公开实施例模拟的坡地树木群；

图4是本公开实施例纳水盒的结构示意图；

图5是本公开实施例的气囊的结构示意图；

图6A是本公开实施例的封口板的结构示意图；

图6B是本公开实施例的纳水盒上端面的结构示意图；

图7是本公开实施例的壳体的结构示意图；

图8是本公开实施例的集成块的结构示意图；

图9是本公开实施例的支撑环的结构示意图；

图10是本公开实施例的通管的结构示意图；

图11是本公开实施例的通管连接图；

图12是本公开实施例的色块区域图；

图13是本公开背景所述的平面水体弹溅示意图；

图14是本公开背景所述的坡面水体弹溅示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本公开进行描述，但是值得说明的是，本公开并不限于这些实施例。在下文对本公开的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本公开。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本公开的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本公开实施例的瞬时水量分布测量装置结构示意图；图2是本公开实施例的升降单元块的结构示意图；在图1及图2所示：本实施例的瞬时水量分布测量装置，包括平台1，平台1上连接集成方块，集成方块由若干升降单元块10组成，升降单元块10包括纳水盒101， 平台1分别连接造斜机构，纳水盒101连接举升机构及启动机构；其中，所述造斜机构用于调节平台1的坡度以模拟地形的坡度；所述举升机构用于调整纳水盒101距离平台1的高度，通过调整平台1上纳水盒101的不同高度分布可以模拟平整地面、山体、建筑物群或树木群；所述启动机构用于启动纳水盒101进行瞬时集水以测量瞬时水量分布。

图3A-3C举例说明了通过造斜机构及举升机构，本公开实施例的瞬时水量分布测量装置可以模拟的几种现场环境，所以可以有效解决现有基于高空投水的水量分布测量装置因其模拟的现场环境与实际不符以致测量结果失真的问题。

另外，对所述的启动机构可以实现瞬时水量测量进行详细说明，图2是本公开实施例的升降单元块的结构示意图；图4是本公开实施例纳水盒的结构示意图；图5是本公开实施例的气囊的结构示意图；图6A是本公开实施例的封口板的结构示意图；结合上述附图可以看出，所述的启动机构包括封口板11及气囊12，气囊12置于纳水盒101内，气囊12内充气时可以支撑封口板11使其与纳水盒101的上表面处于同一平面并封堵纳水盒101的上端口，以免纳水盒101进水；气囊12若处于瞬间放气状态则同时可以带动封口板11瞬间下落以打开纳水盒101的上端口，此时纳水盒101上方的高空投水可以被瞬时收集，达到瞬时水量分布测量的目的。

在图1中，纳水盒101底部管线连接计量装置，通过计量装置测量纳水盒101的集水量。该计量装置可以是量筒8，当然也可以是其他形式的计量设备。

图6A是本公开实施例的封口板的结构示意图；图6B是本公开实施例的纳水盒上端面的结构示意图；结合上述附图，封口板11在与纳水盒101的接合处设有凹槽结构A\B，而纳水盒101的对应部位设置凸出结构A/B，纳水盒101的凸出结构A/B与封口板11的凹槽结构A/B配合形成盖板，将纳水盒101的上端口封堵住，以免在未进行瞬时水量测量时纳水盒101进水。而当气囊12瞬时放气，封口板11瞬时下落时，封口板11的凹槽结构与纳水盒101的凸出结构不再建立连接，封口板11上方下落的水就可以通过凹槽结构进入到纳水盒101内部，达到瞬时集水的目的。纳水盒101的下方连接管线，管线上设置出水阀16，打开出水阀16，纳水盒101内的集水导入量筒8内。

为了确保纳水盒的水全部流入到量筒中，优选纳水盒的底部为斜底，出水管线设置在斜底的最底端。

在图2中，本实施例的举升机构采用的是液压举升机构，该液压举升机构包括液压杆13及液压缸14，液压缸14向液压杆13施加驱动力以带动纳水盒101进行高度调整。液压缸14与油箱5管路连接；油箱5利用油泵6向液压缸14输送液压油以建立液压油路；液压缸14与油箱5之间的进油管路上设置进油阀17，出油管路上设置出油阀18，液压缸14体上设置放气阀19。

图10是本公开实施例的通管的结构示意图；图11是本公开实施例的通管连接图；所有液压油路一一连接在通管上，然后通过通管与油箱5连接。

在图2中，气囊12管路连接气泵7，管路上设置安全阀15，通过气泵7控制气囊12的充气及放气。

在图1及图2、图7中，液压杆13及液压缸14设置在壳体102内，纳水盒101、壳体102、液压杆13及液压缸14形成升降单元块10，升降单元块10连接在平台1上。图8是本公开实施例的集成块的结构示意图；所有升降单元块10相互连接为一个集成方块，平台1开有方孔，集成方块连接在方孔处，所有纳水盒101降落至最低点时与平台1在一个平面内时，可以模拟平整地面，以进行平整地面地形的瞬时水量分布测量。

图7是本公开实施例的壳体的结构示意图；图9是本公开实施例的支撑环的结构示意图；其中，支撑环与平台的方孔相应，支撑环的内壁设置若干第一插接结构，为了将各个壳体102连接组成集成方块，所有最外侧的壳体102上通过第二插接结构与第一插接结构连接，而各个壳体102也分别通过插接结构组装为集成块，最终集成块通过第一插接结构与第二插接结构与支撑环连接。

在图1中，平台1的方孔的下表面连接箱体9，箱体9包围集成方块，箱体9底部设置出口，通过出口将纳水盒101内的集水分别导入量筒8内。优选地，在箱体9内壁涂有疏水涂层，该疏水涂层可以避免箱体9内水残留，从而使得各个纳水盒101内的集水全部流入到量筒内，保证集水计量的准确。

在图1中，平台1连接支撑腿4，造斜机构包括铰链2，支撑腿4通过铰链2连接平台1，铰链2与支撑腿4的连接角度对应于平台1的坡度。

具体地，结合附图对本公开的瞬时水量分别测量装置的工作过程进行说明，以进一步说明本公开的技术方案及有益效果：

给各纳水盒编号，确定需要模拟的投水试验的地形地貌，通过调整铰链来调整平台的坡度，以模拟地形的坡度；

将气囊内充满气体，使得封口板11正好盖在纳水盒的上端口内，保证纳水盒处于封闭状态。

按照需要模拟地形的特点，给出各个纳水盒101需要调整的高度，及平台需要调整的角度，首先分别调整各个纳水盒的举升机构，以使纳水盒101处于设定的高度，然后通过插接结构将各个升降单元块10组装为集成块，继续通过插接结构将集成块连接到支撑环上，最后将支撑环安装到平台1的方孔中。

投水实验过程中，选择需要测量的投水时间，启动气泵瞬间释放所有纳水盒下部的所有气囊内的气体，所有封口板11瞬时下降后，平台上方下落的水体从各个封口板11两侧的凹槽结构进入到各个纳水盒101中，然后，依次打开各个纳水盒101的出水阀16进行水量测量。

将量筒8测量得到的水量统计到Excel表格中，将表格数据通过matlab软件做成图12所示的色块区域图，能够直观显示出测量的实验结果。

以上所述实施例仅为表达本公开的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本公开专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。