l– координата начала рассматриваемого участка, м

l2 = h = (R-z1)

l2 = 1,3 – 0,6 = 0,7 м

l1 = 0

lDX1 = 2 · 0,73 / 3 · 0,72 = 0,46 м

РХ2 = Vэп = (p1 + p)hl · T / 2

где hl – заглубление центра тяжести

b – ширина рассматриваемого участка

hl = R

hl = 1,3 м

Т = 5,8 м

РХ2 = (10,56 + 19,62) · 1,3 · 5,8 / 2 = 113,77 кН

lDX2 = 2(l- l)/3(l- l);

l2 = 2R-z1

l2 = 2 · 1,3 – 0,6 = 2,0 м

l1 = R-z1 ;

l1 = 1,3 – 0,6 = 0,7 м

lDX2 = 2(23 – 0,73) / 3(2,02 – 0,72) = 1,45 м

РY = ρg · VТД , Н

VТД = SТД · T ;

РY1 = ρg · VТД1 ;

VТД1 = SТД1 · T ;

SТД1 = [(R2 – πR2 / 4) / 2 – z1(R- R)] · T ;

SТД1 = [(1,32 – 3,14 · 1,32/4) / 2 – 0,6 ·(1,3- 1,3)] · 5,8 = 0,82 м2

VТД1 = 0,82 · 5,8 = 4,76 м3

РY1 = 1000 · 9,81· 4,76 = 46,7 кН

РY2 = ρg · VТД2 ;

VТД2 = SТД2 · T + R(R-z1) · T

SТД2 = πR2 / 4 + R(R-z1)

SТД2 = 3,14 · 1,32 /4 + 1,3 · (1,3-0,6) = 2,24 м2

VТД2 = 2,24 · 5,8 + 1,3(1,3 – 0,6) = 18,27 м3

РY2 = 1000 · 9,81· 18,27 = 179,23 кН

Р6 I = ;

Р6 I = = 49,6 кН

Р6 II = ;

Р6 II = = 212,28 кН

αI = arctg (РY1/ РХ1) ;

αI = arctg (46,7/16,7) = 10°

αII = arctg (РY2/ РХ2) ;

αII = arctg (179,23/113,77) = 58°

Масштаб 1см = 0,5м

Масштаб эпюр давления 1см = 10 кПа

Масштаб силы 1см = 200 кН

Рис.4 - Расчетная схема к определению нагрузки на лобовую поверхность.

Расчет гидростатических нагрузок на кормовую секцию дока

Расчет расстановки ригелей на заднюю стенку дока.

Торцевая стенка дока шириной Т = 6,4 м перекрыта ригелями. Необходимо распределить 4 ригеля из условия равнозагруженности. Высота воды перед стенкой

h = a-z1 ;

h = 5,8 – 0,6 = 5,2 м

а угол наклона равен tgβ = a / k ;

tgβ = 5,8 / 2,5 = 2,32 = 67°

Ригели рассчитываются графическим способ:

1) Определяем гидростатическое давление

р = ρgh = ρg(a-z1) ;

p = 1000 · 9,81 · (5,8 – 0,6) = 51 кПа

Строим эпюру давления на стенку.

2) Построим кривую зависимости давления от высоты р = f(h). Для этого

определяем силу суммарного давления при разной глубине.

Р = WЭП = SЭП · T = ρg · h · T · h / 2sinβ , Н

Результаты заносим в таблицу:

3) Отрезок MN делим на 4 равные части, из полученных точек восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с кривой. Затем проводим линии на уровне полученных точек , которые поделят эпюру гидростатического давления на равные площади. Сила давления равна объему полученных равновеликих площадей и составляет:

Рриг = Pмах / n , кН

где n – количество ригелей

Рриг = 835,7 / 3 = 278,6 кН

4) Определяем точки приложения силы Рриг :

а) глубина погружения центра давления на верхний элемент эпюры в виде треугольника определяется как центр пересечения медиан;

б) положение центра давления на остальные затворы определяется графически:

Расчет нагрузки на боковую стенку и днище кормовой секции:

Сила давления определяется по формуле: Р7 = ρghc7 S7 , Н

где h7 – заглубление центра тяжести кормовой секции, м

S7 – площадь рассматриваемого элемента, м2

hС7 = (h/3) · (2k + z1/tg β) / (k + z1/tg β) ;

h = a – z1

h = 5,8 – 0,6 = 5,2

hС7 = (a – z1)/3 · (2k + z1/tg β) / (k + z1/tg β) ;

hС7 = (5,8-0,6)/3 · (2 · 2,5 + 0,6 / tg 67°) / (2,5 + 0,6 / tg 67°) = 3,3 м

S7 = (k + z1/tg β) · h/2 ;

S7 = (2,5 + 0,6 / tg 67°) · 5,2/2 = 7,16 м2

Р7 = ρg · hС7 ·S7

Р7 = 1000 · 9,81 · 3,3 · 7,16 = 231,79 кН

Центр давления силы Р7 : lD7 = lC7 + IТР / lC7 · S7 ;

где ITP - момент инерции рассматриваемого элемента, м4

lC7 = hC7;

lC7 = 3,3 м

ITP = h3 · [(z1/tg β)2 + k2 +k · 4z1/tg β] / 36 · (k + z1/tg β)

ITP = 5,23 · [(0,6 / tg 67°)2 + 2,52 +2,5 · 4 · 0,6 /tg 67°] / 36 · (2,5 + 0,6 / tg 67°) = 95,3 м4

lD7 = lC7 + IТР /( lC7 · S7);

lD7 = 3,3 + 95,3 / (3,3 · 7,16) = 7,3 м

Определяем силу Р8 , приложенную к днищу кормовой секции:

Р8 = ρg · hС8 ·S8 , Н

hC8 = h = a – z1

hC8 = 5,8 – 0,6 = 5,2 м2

S8 = T · k ;

S8 = 5,4 · 2,5 = 13,5 м2

Р8 = 1000 · 9,81 · 5,2 · 13,5 = 688,7 кН

Центр давления силы Р8 :

lD8 = h

lD8 = 5,2 м

Расчет величины полезного груза, размещаемого в плавучем доке при частичном заполнении камеры водой:

Грузоподъемность – максимальная масса груза, который поднимает док. Вес поднимаемого полезного груза определяется по формуле:

Р= Р-G, Н

где Р= ρgV;

G = mg

где Р– выталкивающая сила, равная весу воды, вытесненной пустой камерой