1.2.2. Расчёт лобовой поверхности.

_{Лобовая поверхность является цилиндрической. Расчет сил на эту поверхность осуществляется поиском двух ее составляющих сил: горизонтальной Px и вертикальной Py.}

_{Горизонтальная сила Px определяется по формуле (1.4). Для нахождения hc9 применим формулу (1.10). Неизвестная S9 – площадь сечения определяется по формуле:}

_{S9=hT, м2 (1.2.8)}

_{где h – глубина погружения точки (м), h=7,3 м; Т – ширина верхней секции дока (м), Т=8,3 м.}

_{Используя эти формулы, получим:}

_{hc9= (8-0,7)/2=3,65 (м);}

_{S9 =7,3·8,3=60,59 (м2);}

_{Тогда формула для определения горизонтальной силы примет вид:}

_Рx=ρgTh2/2

_{Px =1000∙9,81∙8,3·53,29/2=2169515,86 (Н).}

_{Центр давления горизонтальной силы определяется по формуле:}

_{lДх=2h/3 (1.2.9)}

_{lДх=2·7,3/3=4,87 (м)}

_{Вертикальная сила Py определяется по формуле:}

_{Py =ρgТSт.д., Н (1.3.0)}

_{где Sт.д –площадь тела давления (м2), определяется по формуле:}

_{Sт.д.=Σωi (1.3.1)}

_{где ωi – площадь каждого элемента(м2);}

_{тогда Sт.д=44,352 (м2),}

_{Py=1000∙9,81∙8,3∙44,352=3611272,9 (Н).}

_{Вертикальная составляющая приложена в центре тяжести тела давления и определяется по формуле:}

_{Yц.т.=(Σ18М(ωi·T·(bi/2)))/(Sт.д.·Т) (1.3.2)}

_{Yц.т=(236,95+224,76+208,88+184,08+154,23+117,63+74,56+18,27)/(44,352·8,3)=}

_{=3,312 (м)}

_{Теперь можно определить результирующую силу P9. Она находится по формуле:}

_{P9 = √Px2 + Py2, Н (1.31)}

_{P9 = √2169515,862+3611272,92=4212848,33 (Н)}

_{Угол наклона этой силы определяется следующим образом:}

_{tgγ= Py/Px , (1.32)}

_{tgγ =3611272,9/2169515,86= 1,66}

_{Тогда γ=arctg(γ), то есть γ = arctg(1,66)=59º}

2.Распределение ригелей на кормовой стенке дока.

Ригель – ребро жесткости, воспринимающие основную нагрузку. Выполняются в виде двутавра и рассчитывается исходя из условий равной загруженности. Положение ригеля определяется центром давления, т.е. точкой приложения гидростатической силы с тем, чтобы ригель принял на себя максимальную нагрузку от воды.

2.1. Расчет нагрузок на боковые стенки и днища.

Боковые стороны кормовой части представляют собой треугольные поверхности, дно – треугольную поверхность под углом β к горизонту. Гидростатическое давление p, действующее на стенки кормовой части, найдём по формуле (1.2):

р=1000·9,81·9,6=94176 (Па)

Определяем силы Р₁₀ и Р₁₁ гидростатического давления р на стенки кормовой части по формуле (1.4): Р= ρgh_c ,

где h_c – заглубление центра тяжести боковой стенки, м. Определяем по формуле:

h_c=(a-z₁)/3 (2.1)

где а – высота секции дока, а = 10,3 м; z₁=расстояние от уровня жидкости до вершины секции, z₁=0,7 м.

h_c=(10,3-0,7)/3=3,2 (м)

Площадь боковой поверхности найдём по формуле:

=k_i(a-z₁)/2 (2.2)

где k – длина кормовой части дока по уровню воды. Определяем по формуле:

k_i=(a-z₁)/tgβ (2.3)

где tgβ найдём по формуле:

tgβ=a/k (2.4)

tgβ=10,3/3,4=3,03, получим

β=71,7º

тогда k=(10,3-0,7)/3,03=3,17 (м), получим

=(3,17(10,3-0,7))/2=15,22 (м²), тогда

Р₁₀=Р₁₁=1000·9,81·3,2·15,22=477786,24 (Н)

Точку приложения сил найдём по формуле:

h_д=h_c+J_c/h_с∙S, (м) (2.5)

где J_c – момент инерции плоской фигуры относительно центральной оси (в нашем случае для треугольников). Определяем по формуле:

J_c=k_i(a – Z₁)³/36, м⁴ (2.6)

J_c =(3,17(10,3-0,7)³)/36=77,91 (м⁴)

h_д=3,2+(77,91/(3,2·15,22)) =4,8 (м)

Нагрузка на днище кормовой секции равна нулю, т.к. площадь днища равна нулю.