10437

123

колодца начали откачивать определенный расход воды Q=const. При этом уровень

воды в колодце будет понижаться; причем по направлению к колодцу начнется движение грунтового потока с образованием депрессионной воронки, симметричной при однородном грунте. По мере понижения уровня расход воды, поступающей из грунта в колодец, будет увеличиваться. Вскоре наступает такой момент, когда рас­ ход воды, поступающей из грунта в колодец, сделается равным расходу Q, откачи­

ваемому из колодца. При этом получается установившееся движение грунтовой во­ ды, которому отвечает определенная глубина h в колодце. В этом случае уровень

воды в колодце и отметки кривой депрессии будут постоянны.

Кривую депрессии можно построить по уравнению Дюпюи (186), причем ра­ диус влияния определяют по эмпирической формуле В. Зихарда

Понятие радиуса влияния колодца носит несколько условный характер, это расстояние до точек, где влияние колодца на положение уровня грунтовых вод пре­ кращается. Величину R иногда назначают по данным практики - в зависимости от

рода грунта, например, для мелкозернистого грунта R=250 м, для крупнозернистого R=1000 м.

124

Кривую депрессии можно построить по уравнению:

обозначения приведены к рис.62.

Тогда для глубины H (мощности водоносного слоя) уравнение (188) запишет­

l g -

к

Пользуясь формулой (190), можно определить коэффициент фильтрации по зависимости

R

ф\3 6 (Н 2 - h2 )

Здесь значения гк и Н известны, а величины Q, Н и R определяются опытной откачкой. В частности, радиус влияния R может быть установлен по наблюдатель­

ным скважинам, это будет более точнее. Можно его определить по формуле (187).

125

Г И Д Р А В Л И Ч Е С К И Е Р А С Ч Е Т Ы К О Н С Т Р У К Т И В Н Ы Х Э Л Е М Е Н Т О В С О О Р У Ж Е Н И Й .

С Т А Т И К А Ж И Д К О С Т И

Рекомендации по организации самостоятельной работы студентов. Сборник задач по разделу «Гидростатика»

126

Введение

Изучение курса «Гидравлика. Часть I. Гидростатика» предусматри­ вает самостоятельную работу студента-заочника. Настоящие методические указания нацелены помочь при работе с учебником [1, 2, 3], решении задач [4], расчете нагрузок на элементы сооружений [5].

В состав работ, необходимых для выполнения и предоставления на проверку преподавателю входят:

1.Письменный ответ на четыре вопроса.

2.Письменное решение четырех задач.

3.Гидравлический расчет конструктивных элементов сооружения. Для выполнения поставленных задач студент получает индивиду­

альное задание. В п. 1.1 разъясняется, как выбрать свой вариант: номера вопросов, номера задач, геометрические размеры и массу дока, число сек­ ций рабочей камеры дока и число горизонтальных ригелей на торцевой стенке. В п. 1.2 приводятся контрольные вопросы, в п. 1.3 - контрольные задачи.

Гидравлический расчет конструктивных элементов сооружений при­ водится на примере плавучего дока [5] в п.п. 2.2^2.5. Док - (англ., гол.) портовое сооружение для осмотра, ремонта и постройки судов. В состав доковых сооружений входят сухие и наливные сухие доки, плавучие доки и горизонтальные стапельные места.

Сухой док представляет собой камеру, обычно бетонную или желе­ зобетонную, отделенную от водоема затвором; после ввода судна затвор закрывается, камера осушается и судно садится на опоры. Сухие доки ис­ пользуются с конца XV века и до последнего времени. Долговечность су­ хих доков превышает долговечность других видов доковых сооружений. Построенные в Кронштадте при Петре I каменные доки эксплуатируются и сейчас. В качестве сухих доков можно использовать шлюзы.

Плавучий док - прямоугольный понтон с опорами. Для ввода судна понтон притапливается. В практике судоремонта плавучие доки появились на три столетия позже сухих - в конце XVII века.

В данной работе предлагается для расчета схема докового сооруже­ ния, представляющая собой модель плавучего дока в виде баржи для пере­ возки крупногабаритных грузов. Задача студента состоит в следующем:

- рассчитать гидростатические нагрузки на все конструктивные эле­ менты дока, и найти их центры давления;

- распределить ригели на задней торцевой стенке кормовой части дока;

- рассчитать грузоподъемность дока.

Ответы на вопросы, решение задач, гидравлический расчет оформ­ ляются в соответствии со стандартами университета СТП ННГАСУ [6 ],

некоторые правила выполнения которых, приводятся в разделе 3 данных методических указаний, в том числе и требования к комплектности, со­ держанию, оформлению и защите работы.

128

Продолжение табл. 1

1.2Контрольные вопросы

1.Что изучает наука гидравлика? В чем ее значение для инженеров-стро- ителей?

2.Что такое жидкость и ее основные характеристики. Перечислите основ­ ные свойства капельных жидкостей. Чем она отличается от газов?

3.В чем отличие капельных жидкостей от твердых тел и газов?

4.По какой причине жидкость принимает форму сосуда?

4.Какая существует связь между объемным (удельным) весом, плотностью

иускорением силы тяжести?

5.Укажите размерность объемного веса в Международной системе еди­ ниц?

6. Что такое вязкие и невязкие жидкости?

7.В чем состоит закон вязкости Ньютона?

8 . Какая связь существует между динамическим и кинематическим коэф­

фициентами вязкости и какова их размерность?

9. Какими приборами определяется вязкость жидкости? Что такое условная вязкость?

10.Как изменяется кинематический коэффициент вязкости с изменением температуры?

11.Чем отличается реальная жидкость от идеальной?

12.Объясните, какие две категории сил действуют на жидкости.

13.Что называется гидростатическим давлением? Укажите его основные свойства.

14.В каких единицах, и какими приборами измеряется гидростатическое давление? Дать формулу для определения давления в жидкости.

15.Основное уравнение гидростатики.

16.Что такое вакуум, вакуумметрическая высота? Дать формулу опреде­ ления Ивак. Что такое абсолютное давление?

17.Что такое пьезометрическая высота?

18.В чем состоит закон Паскаля? Где он применяется?

129

19.Что такое сила гидростатического давления. В каких единицах она из­ меряется. В чем заключается графическое выражение гидростатической силы.

20.Что такое центр давления? В каких случаях центр давления совпадает с центром тяжести смоченной поверхности. А в каких случаях не совпадает? Почему?

21.В чем заключается гидростатический парадокс?

22.Дать формулу определения гидростатической силы на плоскую по­ верхность любой формы.

23.Разъясните графическое выражение изменения гидростатического дав­ ления?

24.Сформулируйте закон Архимеда. Запишите формулу для определения выталкивающей силы. Где она прикладывается?

25.Что такое подъемная сила? Где находится точка ее приложения?

26.Как определить силу гидростатического давления на криволинейную поверхность? Где она прикладывается?

27.В чем заключается аналитический и графический метод определения гидростатической силы? Для каких поверхностей они справедливы?

28.Каковы условия плавания тел? Что такое остойчивость при надводном плавании тел?

1.3 Контрольные задачи

Задача 1

В отопительный котел (рис. 1) поступает вода с расходом Q1= 70 м3/час при температуре t1 = 70°C. Сколько воды будет выходить из котла, если нагрев производится до температуры t2 = 90°С.

Задача 2

Определить тягу Ар через дымовую трубу (рис. 2) высотой Н = 55 м, если плотность дымовых газов р гор = 0 , 6 кг/м , а температура наружного воздуха

t = 15°С

1хол Задача 3

Трубопровод длиной 1 = 90 м и внутренним диаметром d = 800 мм перед

гидравлическим испытанием заполнен водой, находящейся под атмосфер­ ным давлением. Определить, сколько нужно добавить в трубопровод воды, чтобы давление в нем повысить до величины Ар = 20 кгс/см2. Температура воды t = 20°С.

Задача 4

Определить величину давления р 0 в котле и пьезометрическую высоту h 1, если высота поднятия ртути в ртутном манометре h2 = 120 мм (рис. 3).

Задача 5

Определить величину давления р 0 на поверхности воды в сосуде (рис. 4), если в трубке ртутного манометра вода поднялась на высоту h = 280 мм,

поверхность воды в сосуде находится на расстоянии Н= 1,6 м от нижнего уровня ртути в колене манометра.