可自動(dòng)升降的路邊排水井蓋

宋金睿

1. 項(xiàng)目研究背景：

每年夏天都會(huì)下暴雨，暴雨前都會(huì)有很多道路工人把路邊的排水井蓋打開傾斜著放在旁邊，暴雨結(jié)束后，工人們又會(huì)把排水井蓋重新蓋好，每條路幾十個(gè)井蓋，整個(gè)南京算起來(lái)數(shù)以萬(wàn)計(jì)。后來(lái)問(wèn)了工人才知道，這么做是為了在暴雨時(shí)增加排水，避免造成路面積水影響交通安全。

2. 研究目的

為解決排水井蓋在暴雨天需要人工打開增加排水，在暴雨后人工復(fù)原的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)一種更“聰明”的排水裝置，可以減少工人的重復(fù)勞動(dòng)，這種裝置在每次下暴雨時(shí)將排水井蓋自動(dòng)打開，暴雨結(jié)束自動(dòng)復(fù)原。這樣就解決南京乃至全國(guó)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的排水井蓋每次在暴雨前需要人工打開的問(wèn)題。

3. 項(xiàng)目思路：

由于排水井蓋經(jīng)常會(huì)和水接觸，為了確保安全，我們?cè)谠O(shè)計(jì)思路里首先排除了與電有關(guān)的芯片、感應(yīng)器和電機(jī)等方案，我們采用的是“用問(wèn)題本身解決問(wèn)題”的思路，因?yàn)椤氨┯辍毙枰蜷_排水井蓋，我們就利用“暴雨”來(lái)打開排水井蓋，我們?cè)诰w的下面設(shè)計(jì)了一個(gè)收集“暴雨”能量的裝置—內(nèi)水槽，利用“內(nèi)水槽”收集“暴雨”的能量作為打開排水井蓋的動(dòng)力。

4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 利用定滑輪改變作用力方向的原理，使用雨水本身的重量將排水井蓋打開，解決了暴雨中排水井蓋排水不足的問(wèn)題

4.2 在排水井蓋下面設(shè)計(jì)了一個(gè)可以控制流量的內(nèi)水槽收集雨水來(lái)解決打開井蓋的動(dòng)力。

詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

5.項(xiàng)目研究意義

通過(guò)設(shè)計(jì)創(chuàng)新解決了普遍存在的數(shù)以萬(wàn)計(jì)的排水井蓋需要在暴雨前人工打開的問(wèn)題，構(gòu)思巧妙，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，容易實(shí)現(xiàn)和推廣，具有現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)意義，是一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的發(fā)明創(chuàng)造。

責(zé)編：李雪敏

圖1? 平時(shí)排水井蓋水流示意圖

說(shuō)明：正常狀態(tài)下，排水蓋板（1）和內(nèi)水槽（2）通過(guò)定滑輪（3）和拉繩（5）相連，排水蓋板（1）的重量比內(nèi)水槽（2）未裝水時(shí)的重量大，排水蓋板正常覆蓋在排水井上，當(dāng)雨量不大時(shí)，少量雨水從排水井蓋流入內(nèi)水槽后經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)孔（6）按照?qǐng)D1中a的水流路線流入市政管道。

圖2? 暴雨時(shí)排水井蓋水流示意圖

說(shuō)明：當(dāng)暴雨發(fā)生時(shí)，大量雨水迅速?gòu)呐潘w（1）流入內(nèi)水槽（2）中，此時(shí)因?yàn)楸┯戤a(chǎn)生的雨量大，通過(guò)調(diào)節(jié)孔（6）不能排出所有流進(jìn)來(lái)的雨水，這時(shí)在內(nèi)水槽（2）中逐漸開始積水，內(nèi)水槽積水積滿時(shí)，內(nèi)水槽（2）+水槽中雨水的重量>排水蓋板（1）的重量，通過(guò)拉繩（5）、定滑輪（3）和支撐桿（4）將排水蓋板頂起，這時(shí)排水蓋板抬起后雨水順著b水流的方向排入市政管道，排水蓋板抬起后，排水速度增加，就不會(huì)造成路面積水，避免了雨水對(duì)交通的影響，只要暴雨繼續(xù)，內(nèi)水槽就會(huì)一直積水，就會(huì)把排水井蓋一直頂起，當(dāng)暴雨停止后，內(nèi)水槽（2）的水通過(guò)調(diào)節(jié)孔逐漸排空，排空后的內(nèi)水槽重量小于排水井蓋，排水井蓋重新關(guān)閉，回到初始狀態(tài)。