10952

150

Р3 = 28,06 + 83,03 + 120,3 + 101,3 = 332,73 кН

Рисунок 56 - К расчету боковой стенки носовой секции дока

Точка приложения этой силы относительно осей х и y, выбранных как показано на рис. рис.56, находится по теореме Вариньона, которая читается так: сумма моментов составляющих элементарных сил относительно некоторой оси равна моменту равнодействующей силы относительной той же оси, т.е.

- для определения горизонтальной координаты центра давления хD3, сумму моментов берем относительно оси y и уравнение запишется в виде

хD3 = 1,46 м;

151

- для определения вертикальной координаты центра давления hD3, сумму моментов берем относительно оси х и уравнение запишется в виде

hD3 = 3,01 м.

На рис. 56 показана найденная сила Р3 и точка её приложения с координатами xD3 и hD3.

2.3.2 Расчет лобовой поверхности

Лобовая поверхность является цилиндрической и показана на рис.57 линией АВ с образующей длиной b.

Расчет силы Р4 на эту поверхность выполняется поиском двух её составляющих сил: горизонтальной Рх и вертикальной Ру.

Горизонтальная сила находится либо по формуле (3), либо по формуле (9*), поскольку цилиндрическая поверхность заменяется на плоскую, вертикальную, прямоугольную (такая поверхность является проекцией цилиндрической). Решим эту задачу по формуле (9*), для неё

b = 7,85 м; h1 = 0; h2 = 4,95 м,

Px = 1000 × 9,81 × 7,85 4,952 =943,45 кН. 2

На рис. 57 построена эпюра гидростатического давления на замененную плоскую поверхность; через центр тяжести этой треугольной эпюры проходит найденная сила Рх , которая приложена на расстоянии hDx от по-

верхности воды, равном hDx = 2 h2 = 3,3 м.

3

Вертикальная сила Рy зависит от величины объема тела давления и

где Vт.д – объем тела давления, м3; телом давления называется тело, находящееся над цилиндрической поверхностью. Чтобы найти его величину необходимо крайние точки А и В (рис. 57) спроецировать на уровень водной поверхности. Точка А спроецируется в положение А', точка В - в

152

положение В'. Таким образом, величина объема тела давления определяется произведением ширины b на площадь тела давления АВВ'А' и формулу (16) можно переписать в виде:

где b – ширина днища дока, по заданию b =7,85 м; Sт.д = SАВВ'А' - площадь тела давления, её легко определить из рис. 56, сложив площади составляющих прямоугольников:

Sт.д = (3,65 + 3,6 + 3,13 + 1,9) · 1,24 = 15,23 м2.

Тогда

Py = 1000 · 9,81 · 7,85 · 15,23 = 1172,84 кН.

Сила Py проходит через центр тяжести тела давления. Так как тело давления не заполнено водой, то эта сила производит выталкивающий эффект и направлена вверх (в случае, если тело давление будет заполнено водой, то вертикальная составляющая Py.производит надавливающий эффект, и будет направлена вниз). Центр тяжести тела давления определяется значением, найденным по формуле (13), т.е. хD3 = хDy =1,46 м.

Результирующая сила Р4 от гидростатической нагрузки на цилин-

Р4 = 943,452 + 1172,842 = 1505,21 кH.

Угол наклона этой силы к горизонту определяется зависимостью:

Этому значению соответствует угол α = 51,12°. Графически положение силы Р4 (рис.57) находится следующим образом:

1.Строится в масштабе треугольник сил.

2.Линии действия сил Рx и Py проводятся до их пересечения.

3.Точка пересечения определит линию действия результирующей силы Р4, а приложена эта сила к обшивке корпуса носовой секции дока под углом α.

154

Следующим этапом определяются зоны грузовых площадок, т.е. зоны действия каждого ригеля. Поскольку торцевая стенка вертикальная, это можно сделать с помощью формулы (9*). Для 1-го ригеля верхняя кромка грузовой площадки определится величиной h1 = 0, а нижняя – значением h2 из (9*):

Грузовая площадка 2-го ригеля находится ниже (рис.58), для нее h1= 2,86 м, а h 2 вычисляется по формуле (20) и так далее для каждого последующего ригеля; центры давления hD для каждой грузовой площадки определяются по формуле (10*). Результаты расчетов сводятся в табл. 3.

Таблица 3 - К определению положения ригелей

Рисунок 58 – Распределение ригелей на кормовой стенке дока

155

2.5 Определение грузоподъемности дока

Грузоподъемность дока q – это максимальная масса груза, которую возможно в один прием поднять, переместить; измеряется в килограммах (тоннах).

В расчете определяется вес поднимаемого груза Ргр при частичном заполнении дока водой (рис. 59).

где Рарх – выталкивающая (архимедова) сила; G – собственный вес дока, т (в задании указана масса т=99 т), тогда вес дока будет равен G =т · g=

970,2 кН.

Здесь V – объем погруженной в воду части дока, не заполненной водой (на рис. 59 не заштрихованная часть дока), м3, L* - определяется из геометрии дока; ρ = 1000 кг/м3 – плотность воды.

V = (6,3-1,35-0,45) · 7,85 · 52,4=1851,0 м3.

отсюда Рарх = 1000 · 9,81 · 1851,0 = 18158,6 кН, получаем

Максимальная масса груза, которую может транспортировать данный док 1752,1 тонны.

Рисунок 59 - К определению грузоподъемности дока

156

3 Требования к оформлению работы

Отчетный материал набирается на компьютере в формате Microsoft Word и распечатывается на принтере на листах бумаги формата А4 с одной стороны. Размеры полей страниц: левое 25 мм, верхнее 15 мм, правое 15 мм, нижнее 15 мм. Страницы должны быть пронумерованы в верхней правой части, включая титульный лист (но он не нумеруется). Текст набирается шрифтом Times New Roman Cyr № 14 (№12) с межстрочным интервалом 1,0 (одинарный). В текст отчета включаются формулы, которые должны набираться только с использованием редактора формул Microsoft Word, таблицы, а также графические материалы (рисунки, схемы, графики). Данные материалы должны иметь сквозную нумерацию и названия. На все таблицы и графические материалы должны быть сделаны ссылки. При этом расположение данных объектов должно быть после ссылок на них. Номер таблицы и её название помещается над таблицей в качестве заголовка. Номер рисунка и его название помещается под рисунком.

Отчетный материал компонуется в следующей последовательности:

-титульный лист (образец оформления приводится в приложении 4);

-бланк исходных данных (образец оформления приводится в приложении 1);

-содержание работы;

-контрольные вопросы и ответы на них;

-контрольные задачи и их решение;

-расчет, состоящий из 4-х разделов в последовательности, изложенной выше в настоящих указаниях;

-чертеж, выполненный на листе ватмана формата А2 (420*594) мм или формата А3 (297*420) мм с нанесением исходной расчетной схемы дока и всех чертежей, поясняющих расчет, которые должны быть выполнены

вмасштабе.

В конце расчета приводится список использованных источников, слово «Литература» записывают в виде заголовка.

157

Литература

1 Чугаев, Р.Р. Гидравлика: учебник для вузов / Р.Р. Чугаев. - Л.:

Энергия, 1982 - 572с.

2 Лапшев, Н.Н. Гидравлика: учебник для студ. высш. учеб. заведе-

ний / Н.Н. Лапшев. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 272 с.

3 Штеренлихт, Д.В. Гидравлика: учебник для вузов. - В 2-х кн.:

Кн. 1 / Д.В. Штеренлихт. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 351 с.

4 Метревели, В.Н. Сборник задач по курсу гидравлики с решениями:

учеб.пособие для вузов / В.Н. Метревели. – М.: Высш.школа, 2008. – 192 с. 5 Агеева, В.В. Расчет нагрузок на элементы конструкции докового типа: метод. указания к выполнению курсовой работы по дисциплине

«Гидравлика» студентами II курса общетехнического факультета / В.В.

Агеева. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2001. – 14 с.

6 СТП ННГАСУ 1-1-98 Основные надписи; 1-2-98 Титульный лист; 1-4-98 Пояснительная записка; 1-6-98 Расчет.

159

Приложение 2

Плотность некоторых жидкостей (при атмосферном давлении)

Приложение 3

Моменты инерции Ic

(относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести), координаты центра тяжести yc и площади плоских фигур ω