1.2.2 Расчёт лобовой поверхности

Лобовая поверхность представлена сложной поверхностью, для неё требуется определить нагрузку на эту плоскость со стороны воды от воздействия горизонтальных и вертикальных усилий.

Горизонтальная сила определяется по формуле:

P_x = ρ·g·h’_C·S, Н, (1.2.2.1)

где S – площадь сечения, м; определяется по формуле:

S = h’·T, м²,

где: h’ – глубина погружения точки, м, h’ = 4,7 м; T – ширина верхней секции дока, м, T = 5 м.

Расстояние до центра тяжести сечения определяется по формуле:

h’_C = , м,

Тогда формула для определения горизонтальной силы примет вид:

P_x = ρ·g·T· , Н,

P_x = 1000·9,8·5· = 541,21 (кН)

Центр давления горизонтальной силы определяется по формуле:

l_Dx = ·h’,

l_Dx = ·4,7 = 3,13 (м)

Вертикальная составляющая определяется по формуле:

P_y = ρ·g·T·S_т.д., Н, (1.2.2.2)

где S_т.д. – площадь тела давления, м²; определяется по формуле:

S_т.д. = _i, м², (1.2.2.3)

где ω_i – площадь каждого элемента, м²;

тогда S_т.д. = 18,71 (м²)

P_y = 1000·9,8·5·18,71 = 916,79 (кН)

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

Y_ц.т. = , (1.2.2.4)

Y_ц.т. = =

= 2,16 (м)

Определяем равнодействующую силу P₉ по формуле:

P₄ = , (1.2.2.5)

где P_x и P_y – горизонтальные и вертикальные составляющие, кН,

P₄ = = 1064,62 (кН)

Угол наклона действия силы определяем по формуле:

= , (1.2.2.6)

= = 1,694,

φ = 59°27'

2. Распределение ригелей на кормовой стенке дока

2.1 Расчёт нагрузок на боковые стенки и днище

Боковые стороны кормовой части представляют собой треугольные поверхности, дно представляет собой прямоугольную поверхность под углом β к горизонту.

Гидростатическое давление ρ, действующее на стенки кормовой части, находим по формуле:

ρ = 1000·9,8·5,6 = 54,88 (кПа)

Определяем силы P₅ и P₆ гидростатического давления ρ на стенки кормовой части по формуле:

P = ρ·g·h_C·S, Н, (2.1.1)

где h_C – заглубление центра тяжести боковой стенки дока, м; определяем по формуле:

h_C = · , м, (2.1.2)

где: K – длина основания кормовой части, м, K = 2,9 м; K_l – длина кормовой части по уровню воды, м, определяем из признака подобия треугольника (см. рис.5), K_l = 0,28, м.

h_C = · = 3,57 (м)

Площадь боковой поверхности найдём по формуле площади трапеции:

S = , м², (2.1.3)

S = = 8,9 (м²)

Угол наклона β найдём по формуле:

= , (2.1.4)

= = 2,138,

β = 64°56'

Подставляя найденные величины h_c и S в формулу (2.1.1), получаем величины сил P₁₀ и P₁₁:

P₅ = P₆ = 1000·9,8·3,57·8,9 = 311,38 (кН)

Точку приложения сил найдём по формуле:

h_D5 = h_D6 = h_C + , м, (2.1.5)

где I_C – момент инерции плоской фигуры относительно центральной оси, в нашем случае для трапеции, определяем по формуле:

I_C = , м⁴, (2.1.6)

I_C = = 18 (м⁴)

h_D5 = h_D6 = 3,57 + = 4,14 (м)

Нагрузку на днище кормовой секции определяем по формуле:

P₇ = ρ·g·h·S_д, Н, (2.1.7)

где S_д – площадь дна кормовой секции, м², определяем по формуле:

S_д = K·T, м², (2.1.8)

где: K – длина основания кормовой части, м, K = 2,9 м; T – ширина секции дока, м, T = 5 м.

S_д = 2,9·5 = 14,5 (м²)

P₇ = 1000·9,8·5,6·14,5 = 795,76 (кН)

Сила P₇ прикладывается в центре тяжести поверхности.