2. Расчет лобовой поверхности

Нагрузка на лобовую поверхность определяется в виде суммы горизонтальной силы P_x и вертикальной силы P_y (рис. 5).

Горизонтальная сила:

где

P_x  gh_л , кН, (39)

h_л – заглубление лобовой части дока под уровень воды, м.

h_л R z₁ , м, (40)

h_л 4,3 0,5 3,8 м;

x

P 0, 5 1000 9,813,8² 7, 5 531211 Н 531, 20 кН.

Точка приложения этой силы находится на оси Оу и на глубине h_x:

h ² h , м, (41)

х ₃ л

h ² 3,8 2,53 м.

^x 3

Вертикальная сила P_y зависит от величины объема тела давления и определяется по формуле:

где V_i – объем тела давления, м³.

P_y _gV_i , кН, (42)

3

V_i S_i T , м , (43)

Результаты приведены в табл. 2. P_y = 908,70 кН.

Точка приложения силы P_y по направлению оси Оу находится из уравнения статического момента:

(S_t )_ox Sy_ц.т. _S_i h_ci , (44) где S – площадь сечения тела давления, м²;

S_i – площадь сечения элементарного прямоугольника, м²;

h_ci – заглубление центра тяжести элементарного прямоугольника, м. Расчеты приведены в табл. 2.

Положение точки приложения P_y по координате y будет равно:

Y_b y_ц.т. (_S_i h_ci ) / S , м, (45)

Y_b 19,83 / 12, 35 1, 61м.

Аналогично определяется координата x точки приложения вертикальной силы.

Отсюда

(S_t )_oy Sx_ц.т. _S_i x_i , (46)

X_b x_ц.т. (_S_i x_i ) / S , м, (47)

где S_i – координата центра тяжести i-го прямоугольника.

x_i=b_i/2, м, (48)

i i

Из табл. 2: _S x 21,75 м³.

X _b x_ц.т. 21, 77 / 12, 35 1, 76 м.

Равнодействующая сила, действующая на лобовую поверхность:

P

P_л 

2 _P 2

, кН, (49)

y

x

P_л 

531, 2² 908, 7² 1052, 57 кН.

tg

^P_y ^{/ P}_x , (50)

tg  908, 7 / 531, 2 1, 71_;

β=59^°.

Эта сила приложена к обшивке лобовой поверхности носовой секции.

Схема носовой секции с нагрузками на лобовую поверхность представлена на рис. 5.

22

4. Распределение ригелей на кормовой части дока

1. Аналитический способ

Ригель – ребро жесткости, воспринимающий основную нагрузку. Ригели кормовой части должны быть равнонагружены, т.е. каждый ригель должен воспринимать одинаковую нагрузку (рис. 6).

Общая гидростатическая нагрузка, действующая на торец кормовой части, определяется по формуле:

где

P_к  gh_c S_k , кН, (51)

h_c – заглубление центра тяжести торца кормовой части под уровень

воды, м;

S_k

воды, м².

h ^hk , м, (52)

^c 2

– площадь торца кормовой части, находящейся под уровнем

S  ^hk

T , м², (53)

^k sin 

 arctg ( ^a ) , (54)

k

 arctg(^10,2 ) arctg3,1875 ;

3,2

 73^;

S_k 

^{9, 7} 7, 5 76, 49 м².



sin 73

Нагрузка, приходящаяся на один ригель, определяется по формуле:

где n – количество ригелей.

^Pриг

^Pк , кН, (55)

n

^Pриг

^{1000 9,814,85 76, 49} 1213093,16 Н 1213, 09 кН.

3

Каждый ригель должен располагаться на линии действия P_риг. Далее определяются точки приложения гидростатического давления для каждого

ригеля. Т.к. ригели равнонагружены, то площади (объемы) эпюр гидростатического давления для каждого ригеля должны быть равны между собой ₁ ₂ ₃ .

Требуется определить границы грузовых площадок для каждого ригеля, для этого записывается следующее уравнение:

i i

P_риг  gh_c S_i , кН, (56)

где

ⁱ – глубина погружения центра тяжести i-ой грузовой площадки, м;

h

c

^{i l}i ^li 1 ^

h_c _{ }sin  , м, (57)

 ² 

S_i – площадь i-ой грузовой площадки, м²;

2

S_i (l_i l_{i 1} )T , м , (58)

^{Pi  g li li 1 sin  }^{l l}

^{T , кН, (59)}

риг

 ₂ 

i i 1

 

^{i l}i ^li1 ^

P_риг  gT _{ }sin  , кН, (59*)

 ² 

Из этой формулы (59*) следует, что нижняя граница i-го ригеля определяется по формуле:

Первый ригель, i = 1

l_i 

^2Pриг

 gT sin 

• l

2

i 1

, м, (60)

l₁ 

Второй ригель, i = 2

2 1213,09 10 ³ 1000 9,817,5sin 73^

0²

5,9 м.

3

_{l } 2 1213,09 10

5,9²

8,33 м.

² 1000 9,817,5sin 73^

Третий ригель, i = 3

3

_{l } 2 1213,09 10

8,33²

10,2 м,

³ 1000 9,817,5sin 73^

что соответствует длине торца кормовой части

l_k h_k / sin  , м, (61)

Расположение ригелей

2(l ³ l ³ )

l  ⁱ

i 1

, м, (62)

^di 3(l ² l ² )

i = 1

i i 1

2(5,9 ³

l 

0 ³ )

3,93 м;

i = 2



¹ 3(5,9 ² 0² )

3 3

i = 3

_{l }2(8,33 5,9 ) _{7,18 м;}

² 3(8,33² 5,9 ² )

2(10,2 ³

l 

8,33 ³ )

9,30 м.

³ 3(10,2 ² 8,33² )

На рис. 6 представлена схема к определению расположения ригелей аналитическим способом.

26