Thiết kế đầu phun tưới nước.

Một ý tưởng thiết kế đầu phun nước dựa theo nguyên lý bắn tia nước. Đây là đầu phun vừa mang tính giáo dục vừa mang tính ứng dụng.
Theo nguyên tắc vật lý thì nếu một tia nước được bắn đi với vận tốc v tại mặt đất, theo một góc nghiêng a so với mặt phẳng ngang thì tia nước đến một vị trí cách nơi bắn theo công thức s=v^2sin2a/g
Khảo sát hàm sin2a ta chỉ lấy góc bắn a trong khoảng [45,90]
Lấy giá trị g=10, v=10(giá trị thông dụng) ta có bảng khảo sát như trên.
Như vậy ta thấy giá trị Max mà tia nước có thể đi được là 10 mét khi góc a=45 độ.
Có một nhận xét nữa là mật độ nơi tia nước đến là không giống nhau khi góc lệch sai khác như nhau, cụ thể ta xét góc lệch từng 5 độ như trên bảng 1 và 3 độ như bảng 2.
Ta thấy khi tia nước có góc càng lớn thì mật độ tia đến mặt đất càng thưa và ngược lại khi tia nước có góc bắn càng gần 45 độ thì mật độ tăng rất nhanh.
Từ đó ta phải bố trí các góc bắn sao cho mật độ là khá đồng đều.
Việc bố trí ta hiệu chỉnh như ở bảng 3 khi đó ta thấy các tia tới khá đồng đều và chấp nhận được.


Vòi phun được thiết kế như sau:
Cách 1:
Đó là một hình quạt 45 độ (cũng có thể là 90 độ, khi đó phải khoan nhiều lỗ hơn nên phức tạp), trên đó có khoan các lỗ phun nhỏ theo nguyên tắc chia góc như ở bảng 3.
Hình quạt này sẽ tự xoay quanh một cái trục, như vậy bán kính phun là tầm xa nhất khi có góc phun 45 độ, như trên là 10m.
Hình quạt được đúc sẵn bằng nhựa cho rẻ tiền, có độ lớn như cái quạt giấy, có các lỗ như trên.
Cách 2:
Vòi phun này chỉ có một ống phun một tia nhỏ và mạnh, ống tia này thiết kế sao cho nó tự xoay đứng qua xoay về một góc 90 độ như trên, đồng thời nó thực hiện việc xoay tròn.
Việc thiết kế xoay đứng có thể thông minh hơn( phun đều hơn) được thực hiện theo nguyên tắc là khi góc phun nhỏ thì ống tia xoay nhanh hơn, có thể thực hiện điều này bằng giải pháp kỹ thuật như làm máng trượt nghiêng vòng cung

Ứng dụng:
Vòi phun này rất phù hợp cho việc phun tưới ngoài trời. Có thể đặt vòi phun cao hơn mặt đất một vài mét.