池塘直管增氧機

研究目的

在魚塘里釣魚的時候我發(fā)現(xiàn)魚塘中央漂浮著一臺機器，我對此很好奇。管理員告訴我魚塘里面的水通常是不流動的，不流動的水中的含氧量會逐漸減少，若不及時地補充溶解氧，就會導(dǎo)致魚的死亡。通常魚塘都配有增氧機，定時將下面的水抽到上面，充分地與空氣進(jìn)行接觸，從而保持水中的含氧量。由于魚塘里面的泥沙較多，增氧機需定期清理；并且目前的增氧機多為葉片型，若魚苗被吸入其中會造成魚的死亡。我想設(shè)計一種新型的抽水機來解決這兩個問題。

我認(rèn)為要避免葉片對魚苗的傷害最有效的辦法就是去掉葉片，并將增氧機的內(nèi)部做成光滑且大小均勻的管道。那么，究竟應(yīng)該設(shè)計成什么形狀的管道才具有抽水的功能呢?這使我想起了溜溜球，利用離心力可以將其甩起來。首先，我進(jìn)行了兩個方案的設(shè)計。

方案一：

我制作了一根“T”字型的管道，管道上端正中與電動機相連接，管道中間暢通。我將此管道沒入水中，接上電源，電動機帶動“T”形管轉(zhuǎn)起來。但轉(zhuǎn)了很長時間都沒有水流出來。我覺得這種結(jié)構(gòu)似乎不可行，可我無意中將“T”管全部沒入水中再提起來時，水突然從“T”形管兩端涌出，并噴射到較遠(yuǎn)的地方。我明白了，原來一開始水在轉(zhuǎn)動的豎直管中離心作用力是水平向外的，并不能使水豎直向上運動。當(dāng)“T”形管沒入水中后，水平的管道內(nèi)也充滿了水，離心力使得水噴出。隨著噴水管里面的水的減少，根據(jù)連通器原理豎直管道中的水由于大氣壓被輸送上來。這種方案成功解決了我以上提出的兩個問題，但帶來了一個新的問題，就是每一次使用時必須先將“T”形管沒入水中，待電動機轉(zhuǎn)動后再將其提起來，這樣造成使用不方便。

方案二：

在總結(jié)了上一個方案后我重新設(shè)計了管道形狀。這次我制作了一個“Y”字形呈中心對稱的管道，管道中心與電動機相連接并與電動機共軸。將“Y”形管的進(jìn)水管沒入水中，通電后水立刻從上端噴水管的管口噴出。“Y”形管結(jié)構(gòu)的原理是由于噴水管管身傾斜，高速轉(zhuǎn)動時水受到離心力作用而向外排。“Y”形管中能提供一種側(cè)向分力，將向外運動的水同時也向上提升，并從上方的管口噴出。“Y”管的內(nèi)部形成低壓，由于大氣壓的作用將水從進(jìn)水管中吸入。這樣，水就能不斷從噴水管里噴出來。