可自動升降的路邊排水井蓋

宋金睿

1. 項目研究背景：

每年夏天都會下暴雨，暴雨前都會有很多道路工人把路邊的排水井蓋打開傾斜著放在旁邊，暴雨結束后，工人們又會把排水井蓋重新蓋好，每條路幾十個井蓋，整個南京算起來數以萬計。后來問了工人才知道，這么做是為了在暴雨時增加排水，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，在暴雨后人工復原的問題，我們設計一種更“聰明”的排水裝置，可以減少工人的重復勞動，這種裝置在每次下暴雨時將排水井蓋自動打開，暴雨結束自動復原。這樣就解決南京乃至全國數以萬計的排水井蓋每次在暴雨前需要人工打開的問題。

3. 項目思路：

由于排水井蓋經常會和水接觸，為了確保安全，我們在設計思路里首先排除了與電有關的芯片、感應器和電機等方案，我們采用的是“用問題本身解決問題”的思路，因為“暴雨”需要打開排水井蓋，我們就利用“暴雨”來打開排水井蓋，我們在井蓋的下面設計了一個收集“暴雨”能量的裝置—內水槽，利用“內水槽”收集“暴雨”的能量作為打開排水井蓋的動力。

4. 結構設計

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題

4.2 在排水井蓋下面設計了一個可以控制流量的內水槽收集雨水來解決打開井蓋的動力。

詳細結構如下圖所示：

5.項目研究意義

通過設計創新解決了普遍存在的數以萬計的排水井蓋需要在暴雨前人工打開的問題，構思巧妙，設計簡潔，容易實現和推廣，具有現實生產意義，是一個具有實際應用價值的發明創造。

責編：李雪敏

圖1? 平時排水井蓋水流示意圖

說明：正常狀態下，排水蓋板（1）和內水槽（2）通過定滑輪（3）和拉繩（5）相連，排水蓋板（1）的重量比內水槽（2）未裝水時的重量大，排水蓋板正常覆蓋在排水井上，當雨量不大時，少量雨水從排水井蓋流入內水槽后經過調節孔（6）按照圖1中a的水流路線流入市政管道。

圖2? 暴雨時排水井蓋水流示意圖

說明：當暴雨發生時，大量雨水迅速從排水井蓋（1）流入內水槽（2）中，此時因為暴雨產生的雨量大，通過調節孔（6）不能排出所有流進來的雨水，這時在內水槽（2）中逐漸開始積水，內水槽積水積滿時，內水槽（2）+水槽中雨水的重量>排水蓋板（1）的重量，通過拉繩（5）、定滑輪（3）和支撐桿（4）將排水蓋板頂起，這時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，就不會造成路面積水，避免了雨水對交通的影響，只要暴雨繼續，內水槽就會一直積水，就會把排水井蓋一直頂起，當暴雨停止后，內水槽（2）的水通過調節孔逐漸排空，排空后的內水槽重量小于排水井蓋，排水井蓋重新關閉，回到初始狀態。