本實用新型涉及一種用于觀測泥石流運動的小型泥石流的旋轉(zhuǎn)水槽實驗裝置，屬于制作泥石流的試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)實驗室制作泥石流分為兩種方法，其中一種是普通水槽試驗，另外一種是旋轉(zhuǎn)水槽試驗。

普通水槽試驗的缺點是：水槽試驗通過控制中槽底坡降tanθ制作泥石流(圖1)，但tanθ無法與所有固體顆粒的阻力坡降J相等，而且流動可能有固液相分離等問題，因此即使整體的平均流動速度v能保持不變，不同粒徑的固體顆粒之間、固液兩相之間也有可能沿程發(fā)生較大的相對運動，導(dǎo)致沿程的阻力、沖擊力、槽底剪切力等發(fā)生變化，為進一步的理論研究帶來困難。

因此，現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)水槽，但現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)水槽如圖2所示：

泥石流有占粘附槽底現(xiàn)象，所以必須設(shè)計滑板，滑板的作用是當(dāng)粘附在槽底的泥石流隨旋轉(zhuǎn)水槽到達上部后，對下落的泥石流進行承接和導(dǎo)向，即使如此，由于真實野外的泥石流不會有這種情況，這種測試方式仍然會導(dǎo)致泥石流現(xiàn)象模擬失真；

同時，攝像頭設(shè)置在旋轉(zhuǎn)水槽的內(nèi)部，如圖2所示，攝像頭的拍攝角度范圍僅為槽底弧面的一段，拍攝視角較小，而且無法通過拍攝圖像獲得泥石流的厚度；

而且現(xiàn)有的這種旋轉(zhuǎn)水槽直徑和體積都較大(直徑2.46m)，水槽及整體框架多為金屬材質(zhì)，結(jié)構(gòu)較為笨重，而且由于滑板、框架、攝像頭等結(jié)構(gòu)的限制，大小很難縮減，導(dǎo)致裝置制作麻煩、成本較高，實驗精度也較難提升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型需要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的制作泥石流的旋轉(zhuǎn)水槽實驗裝置，為解決泥石流粘附槽底的問題，必須設(shè)置滑板，導(dǎo)致模擬失真；攝像頭的拍攝角度范圍僅為槽底弧面的一段，拍攝視角較小，而且無法通過拍攝圖像獲得泥石流的厚度；旋轉(zhuǎn)水槽直徑和體積大、結(jié)構(gòu)笨重，而且由于滑板、框架、攝像頭等結(jié)構(gòu)的限制，大小很難縮減，導(dǎo)致裝置制作麻煩、成本較高，實驗精度也較難提升。

本實用新型采取以下技術(shù)方案：

一種制作小型泥石流的旋轉(zhuǎn)水槽試驗裝置，包括光滑透明材質(zhì)的旋轉(zhuǎn)水槽2，所述旋轉(zhuǎn)水槽2呈封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，并且是由一對單向開口的筒體拼接而成的一體式結(jié)構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)水槽2的后方固定設(shè)置不透明的背景盤3，所述背景盤，傳動軸7一端穿過背景盤3并與旋轉(zhuǎn)水槽2的軸心固定連接，另一端與旋轉(zhuǎn)動力裝置6連接；所述旋轉(zhuǎn)水槽2的前方固定設(shè)置攝像頭1。

進一步的，所述旋轉(zhuǎn)水槽2底面與側(cè)面之間具有圓滑的圓弧過渡。

進一步的，所述攝像頭1與旋轉(zhuǎn)水槽2同軸設(shè)置，并且對整個旋轉(zhuǎn)水槽的正面全局拍攝。

進一步的，所述旋轉(zhuǎn)水槽2是高透明度的有機玻璃材質(zhì)。

進一步的，所述傳動軸7上設(shè)有軸承5。

進一步的，所述背景盤3與旋轉(zhuǎn)水槽2同軸設(shè)置。

旋轉(zhuǎn)水槽2的直徑為30cm，槽寬3cm；攝像頭1采用每秒25幀的攝像速度。

進一步的，所述旋轉(zhuǎn)動力裝置6由計算機自動調(diào)速。

本實用新型的有益效果在于：

1)整體體積可以做的很小，旋轉(zhuǎn)水槽半徑小，槽寬也小。

2)結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本較低。

3)旋轉(zhuǎn)水槽為透明光滑材質(zhì)的一體式結(jié)構(gòu)，制作出的泥石流無槽底粘接現(xiàn)象。

4)攝像頭正面全局拍攝，拍攝視角大，可以透過拍攝頭像獲得泥石流的厚度。

5)模擬泥石流的試驗精度較高。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中制作泥石流的普通水槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中制作泥石流的旋轉(zhuǎn)水槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型制作小型泥石流的旋轉(zhuǎn)水槽試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是泥石流運動特性示意圖。

圖中，1.攝像頭，2.旋轉(zhuǎn)水槽，3.背景盤，4.泥石流，5.軸承，6.旋轉(zhuǎn)動力裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施對本實用新型進一步說明。

參見圖3，一種制作小型泥石流的旋轉(zhuǎn)水槽試驗裝置，包括光滑透明材質(zhì)的旋轉(zhuǎn)水槽2，所述旋轉(zhuǎn)水槽2呈封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，并且是由一對單向開口的筒體拼接而成的一體式結(jié)構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)水槽2的后方固定設(shè)置不透明的背景盤3，所述背景盤，傳動軸7一端穿過背景盤3并與旋轉(zhuǎn)水槽2的軸心固定連接，另一端與旋轉(zhuǎn)動力裝置6連接；所述旋轉(zhuǎn)水槽2的前方固定設(shè)置攝像頭1。

參見圖3，所述旋轉(zhuǎn)水槽2底面與側(cè)面之間具有圓滑的圓弧過渡。

參見圖3，所述攝像頭1與旋轉(zhuǎn)水槽2同軸設(shè)置，并且對整個旋轉(zhuǎn)水槽的正面全局拍攝。

所述旋轉(zhuǎn)水槽2是高透明度的有機玻璃材質(zhì)。

參見圖3，所述傳動軸7上設(shè)有軸承5。

參見圖3，所述背景盤3與旋轉(zhuǎn)水槽2同軸設(shè)置。

旋轉(zhuǎn)水槽2的直徑為30cm，槽寬3cm；攝像頭1采用每秒25幀的攝像速度。

所述旋轉(zhuǎn)動力裝置6由計算機自動調(diào)速。

參見圖4，原理：旋轉(zhuǎn)水槽試驗通過控制旋轉(zhuǎn)水槽的旋轉(zhuǎn)速度制作泥石流。泥石流自動在一定區(qū)域內(nèi)形成穩(wěn)定循環(huán)運動；此時的阻力坡降J等于槽底坡降tanθ，可以實測。例如在圖2中:θ＝θ1，其中θ1可根據(jù)攝影記錄測定。在試驗中，由于泥石流形狀并不規(guī)則(例如有“龍頭”、“龍尾”等)，而粗顆粒(礫石)所在區(qū)域相對比較規(guī)則，因此測定粗顆粒所對應(yīng)的圓心角θg，以近似替代θ1的值，即以粗顆粒對應(yīng)的坡降Jg近似替代J。即：J＝tanθ＝tanθ1≈tanθg＝Jg。

動作關(guān)系說明：電機驅(qū)動傳動軸旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)軸上固定的旋轉(zhuǎn)水槽和背景盤轉(zhuǎn)動，引起槽內(nèi)的泥石流物質(zhì)形成穩(wěn)定循環(huán)運動，參見圖4；攝影機記錄循環(huán)流動。在試驗數(shù)據(jù)處理階段，通過分析攝影機記錄的成果，確定泥石流與豎直方向形成的夾角θg，測定阻力坡降J。

本裝置整體尺寸小，水槽旋轉(zhuǎn)半徑小，槽寬小；水槽全部采用有機玻璃(PMMA，厚度1.5mm)，制作出的泥石流無槽底粘接現(xiàn)象；結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本較低；旋轉(zhuǎn)水槽為透明光滑材質(zhì)的一體式結(jié)構(gòu)，制作出的泥石流無槽底粘接現(xiàn)象，更接近野外的泥石流；攝像頭正面全局拍攝，拍攝視角大，可以透過拍攝頭像獲得泥石流的厚度；模擬泥石流的試驗精度較高。