周軼雄

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“閥門式雨水箅子”創(chuàng)新研究報(bào)告

周軼雄

（常州市第一中學(xué) 高三（5），江蘇 常州 213017）

隨著社會(huì)發(fā)展，城市道路越來越寬，排水設(shè)施越來越完善，但下雨后的“水災(zāi)”成為城市的通病。尋找引起“水災(zāi)”的原因，找到解決問題的措施。

城市水災(zāi)；雨水箅子；泄水槽；泄洪能力

1 研究背景

當(dāng)下，城市經(jīng)常因下雨而發(fā)生“中雨大災(zāi)” “大雨洪災(zāi)”，居民深受其害。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有雨水箅子，如圖1所示，泄水槽比較寬，能快速泄放路面積水，但樹葉、塑料袋等污物也能隨水穿過泄水槽進(jìn)入雨水管道。環(huán)衛(wèi)工掃地掃過雨水箅子的時(shí)候，樹葉容易穿過泄水槽進(jìn)入雨水管道。為了減小勞動(dòng)強(qiáng)度，個(gè)別環(huán)衛(wèi)工故意把垃圾掃入泄水槽。日積月累，雨水管道的管腔越來越小，泄洪能力越來越弱。樹葉、塑料袋等堵塞雨水管道是引起水災(zāi)的主要原因。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

2 基本思路

問題的根源在于雨水箅子的泄水槽是完全開放的，對(duì)外來物體沒有如何阻攔。給現(xiàn)有雨水箅子加裝一個(gè)閥門，巧妙地利用雨水的重力、彈力鉸鏈的彈力之間的相互作用控制閥門的開合，從而解決污物穿過泄水槽進(jìn)入雨水管道堵塞雨水管道的問題。

3 創(chuàng)新部分

給現(xiàn)有雨水箅子加裝一個(gè)閥門，如圖2所示。閥門由基板、彈力鉸鏈、凸棱組成?；迮c彈力鉸鏈構(gòu)成一個(gè)軸向運(yùn)動(dòng)體。凸棱做在基板上，凸棱與泄水槽是公母相配的關(guān)系?；遢S向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力有兩個(gè)：彈力鉸鏈的彈力；雨水與基板、凸棱的重力?；遢S向運(yùn)動(dòng)的角度大小由彈力、重力的差值決定。基板、凸棱上做瘺孔，如圖3所示，既節(jié)約金屬減小質(zhì)量又增強(qiáng)閥門式雨水箅子的泄水能力。

圖2 新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

圖3 泄水孔圖

4 工作過程

4.1 非雨天

彈力鉸鏈的彈力遠(yuǎn)大于基板、凸棱的重力，彈力讓基板緊貼雨水箅子的反面，凸棱嵌入泄水槽，如圖4所示。樹葉、塑料袋被擋在雨水箅子的正面（不能穿過泄水槽進(jìn)入雨水管道），只能被環(huán)衛(wèi)工人清掃掉。

4.2 雨天

4.2.1 小雨（路面沒有積水或有少量積水）

彈力鉸鏈的彈力遠(yuǎn)大于雨水、基板、凸棱的重力，彈力讓基板緊貼雨水箅子的反面，凸棱嵌入泄水槽，如圖4所示。樹葉、塑料袋被擋在雨水箅子的正面（不能進(jìn)入雨水管道）。雨水經(jīng)凸棱的泄水孔、凸棱與泄水槽的間隙進(jìn)入雨水管道。雨過天晴，環(huán)衛(wèi)工人可以清掃堆積在雨水箅子正面的樹葉、垃圾袋等污物。

4.2.2 中雨（路面有明顯積水）

雨水、基板、凸棱的重力之和大于彈力鉸鏈的彈力，基板沿軸向偏轉(zhuǎn)（下垂），凸棱離開泄水槽（相當(dāng)于閥門的部分開啟），雨水經(jīng)過泄水槽進(jìn)入雨水管道，如圖5所示。此時(shí)，污物能夠穿過泄水槽，但是凸棱有一定的截留樹葉、塑料袋的作用。雨過天晴，環(huán)衛(wèi)工人可以在雨水箅子的正面撿取被截留的樹葉、垃圾袋，讓雨水箅子復(fù)原（基板緊貼雨水箅子的反面、凸棱嵌入泄水槽），恢復(fù)泄水與截污功能。

圖4 小雨時(shí)工作狀態(tài)圖

圖5 中雨時(shí)工作狀態(tài)圖

4.2.3 大雨（路面有大量積水）

雨水、基板、凸棱的重力之和遠(yuǎn)大于彈力鉸鏈的彈力，基板沿軸向偏轉(zhuǎn)角度更大（下垂），凸棱完全離開泄水槽（相當(dāng)于閥門的完全開啟），泄水槽的泄水能力達(dá)到最大，雨水順暢地穿過泄水槽進(jìn)入雨水管道，如圖6所示。此時(shí)，凸棱截留樹葉、塑料袋的作用很弱。雨過天晴，環(huán)衛(wèi)工人可以在雨水箅子的正面撿取被截留的樹葉、垃圾袋，讓雨水箅子復(fù)原（基板緊貼雨水箅子的底面、凸棱嵌入泄水槽），恢復(fù)泄水與截污功能。

圖6 大雨時(shí)工作狀態(tài)圖

5 研究過程

先調(diào)研雨水箅子的形狀、大小，測(cè)量雨水箅子泄水槽的尺寸；再調(diào)研排水管理處工人清淤作業(yè)的過程及體會(huì)，制作閥門式雨水箅子的模型并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

6 研究方法

測(cè)研究方法為量法、觀察法、實(shí)驗(yàn)法。

7 研究結(jié)果

閥門式雨水箅子能有效阻擋誘發(fā)雨水管道堵塞的雜物如樹葉、塑料袋等進(jìn)入雨水管道。

8 結(jié)論

本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、生產(chǎn)成本低廉、體積小巧、安裝方便，利于技術(shù)、產(chǎn)品的推廣與普及。當(dāng)彈力鉸鏈的彈簧疲勞影響正常開合功能時(shí)，只需替換彈力鉸鏈就能恢復(fù)閥門式雨水箅子的功能，省時(shí)、省力、省成本。本項(xiàng)目的創(chuàng)新部分在雨水箅子的反面，不妨礙雨水箅子的正面（路面）部分的功能。日常維護(hù)方便，雨過天晴，環(huán)衛(wèi)工人在雨水箅子的正面撿取被凸棱截留的樹葉、垃圾袋，就能讓雨水箅子恢復(fù)泄水與截污功能。

2095－6835（2018）24－0086－02

TU992

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.086

周軼雄（2000—），男，常州市第一中學(xué)學(xué)生，擅長(zhǎng)科學(xué)研究與科技創(chuàng)新。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕