10437
.pdf210
|
Т а б л и ц а 2 - К р а с ч е т у б о к о в о й с т е н к и н о с о в о й ч а с т и д о к а |
|
|
|
|||||||
|
|
Заглубление кромок |
|
|
Плечо силы |
|
|||||
|
|
прямоугольника, м |
Сила давления на |
бокового |
|
||||||
|
Ширина |
|
|
давления |
|
||||||
|
|
|
|
боковую стенку |
|
||||||
|
|
|
|
относительно |
|||||||
№ прямо |
прямо |
|
|
прямоугольника |
|||||||
|
|
|
оси O x |
|
|||||||
угольника |
угольника |
|
|
п |
и У2- У\ |
|
|
||||
|
Ь, м |
У2 |
У1 |
Ры = P -g -bi- |
2 1 , |
h |
2 У3 - У3 |
, |
|||
|
|
|
|
|
кН |
|
= 2 - |
2 |
1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
db |
3 |
y2 - |
у 2 |
’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
1 |
4,25 |
0,74 |
0 |
|
11,42 |
|
|
0,49 |
|
|
|
2 |
3,98 |
1,48 |
0,74 |
|
32,07 |
|
|
1,15 |
|
|
|
3 |
3,55 |
2,22 |
1,48 |
|
47,67 |
|
|
1,87 |
|
|
|
4 |
2,87 |
2,96 |
2,22 |
|
53,96 |
|
|
2,61 |
|
|
|
5 |
1,65 |
3,70 |
2,96 |
|
39,88 |
|
|
3,34 |
|
|
|
Р е з у л ь т и р у ю щ а я |
с и л а , д е й с т в у ю щ а я |
н а б о к о в у ю с т е н к у |
н о с о в о й |
ч а с т и |
|
||||||
д о к а , о п р е д е л я е т с я с у м м о й э л е м е н т а р н ы х с и л |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р'Бб = I' P, |
> кН> |
|
|
|
|
( 3 5 ) |
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рб = 185,00 кН. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Точка |
приложения равнодействующей |
силыопределяется |
двумя |
|
координатами: вертикальной ( УБ ) и горизонтальной ( Х Б ), которые находятся из
теоремы Вариньона
|
|
Рб -Уб = I P |
, A , |
(36) |
|
РБ |
- УБ = РБ \ - h d1 + РБ 2 - h d2 + РБ 3 - h d3 |
+ РБ 4 - h d4 + РБ 5 - h d5 , |
(37) |
где рб . - |
элементарная сила, действующая на прямоугольник, кН; |
|||
h , - |
плечо элементарной силы Рб. относительно оси Ox, м. |
|
||
|
у |
= PБ1 - hd1 + PБ2 - hd2 + PБ3 - hd3 + PБ4 - hd4 + PБ5 - h d5 |
(38) |
|
|
|
Рб |
|
|
|
„ 11,42-0,49 + 32,07-1,15 + 47,67-1,87 + 53,96-2,61 + 39,88-3,34 |
_ |
||
УБ =— ------ -------- ----- -------- ----- -------- ------ -------- ----- — |
= 2,20 м. |
|||
|
Б |
185,00 |
|
|
|
|
Рб -Хб = I Рб Г Х> , |
(39) |
где X . =ьЬ. - плечо элементарной силы Рб . относительно оси Oy, м.
|
211 |
|
|
|
|
Рб- Хб = Pm -X + РБ2 -Х2+ Рб У |
Хъ+ Р£4- Х4+ Рбь- Х5, |
(40) |
|
|
|
X |
= р 1 ' Х 1 + РБ 2 - Х 2 + РБ 3 - Х 3 |
+ РБ 4 - Х 4 + РБ 5 - Х 5 |
(41) |
|
|
|
РБ |
|
|
|
|
11,42-425 + 32,07-3,98 + 47,67-3,55 + 53,96-2,87 + 39,88-165 |
|
|
|
||
ХБ = ----------------------------------------------------------------------------------- |
185,00 |
|
2--- 2------- |
2------- |
2- |
Б |
|
|
|
|
3.2 Лобовая поверхность
Нагрузка на лобовую цилиндрическую поверхность определяется в виде
суммы горизонтальной силы Рх и вертикальной силы Ру (рисунок 5). |
|
Горизонтальная сила Рх [3] |
|
Рх = 0,5-р - ё й - T , |
(42) |
где hn - заглубление лобовой части под уровень воды, м. |
|
hn = R - ^ |
(43) |
hn = 4,40 - 0,70 = 3,70 м. |
|
Рх = 0,5-1000-9,81-3,72 -5,5 = 369,30-103Н = 369,30 кН. |
|
Поскольку эпюра гидростатического давления треугольная, то сила Рх
проходит через центр тяжести эпюры на глубине
hx =j - lh , |
(44) |
_ 2
hv = -- 3,70 = 2,47 м. hx ' 3
Вертикальная сила Py [3]
Ру= I P - g -V , |
(45) |
гдеV, - объем элементарного параллелепипеда, м3.
V = S - T , |
(46) |
Расчет выполняется в табличной форме (таблица 3).
213
|
Р у = 1 0 0 0 - 9 , 8 1 - ( 3 , 1 4 5 + 2 , 9 4 5 + 2 , 6 2 7 + 2 , 1 2 4 + 1 , 2 2 1 ) - 5 , 5 0 = 6 5 0 , 8 1 - 1 0 3 Н = 6 5 0 , 8 1 кН |
||||||||
|
Точка приложения силы Ру по направлению оси у находится из |
||||||||
уравнения статического момента [4] |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
S -Уцт = I |
|
sr hci, |
(47) |
|||
где |
S - площадь сечения тела давления, м2; |
|
|
||||||
|
S - площадьсечения элементарного прямоугольника, м ; |
|
|||||||
|
hc |
- координата |
заглубления |
|
|
центратяжести |
элементарного |
||
|
прямоугольника, м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Точка приложения Ру по координате Уравна |
|
|||||||
|
|
|
|
I |
S |
|
h |
|
(48) |
|
|
|
Уцт = ^ |
j r |
|
JCL, |
|||
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
г д е I |
|
3 |
3 ) ; |
|
|
|
|
|
|
Sj - hci = 1 8 , 8 6 м 3 (мт а б л и ц а |
|
|
|
|
|
|
|||
|
S = I |
S . = 1 2 , 0 6 м2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
18,86 |
|
, |
|
|
|
|
|
|
УЦТ = -------- = 1,56 м. |
|
|||||
|
|
|
ЦТ |
12,06 |
|
|
|
|
|
|
Аналогично определяется координата X точки приложения вертикальной |
||||||||
силы [4] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S -Хцт = I |
|
S ,-X ,, |
(49) |
|||
где |
ХцТ - координата точки приложения вертикальной силы, м. |
||||||||
|
|
|
Хц |
|
S - |
X |
(50) |
||
|
|
|
т = I S - |
i - , |
|||||
гдеI |
Si X = 2 1 , 2 6 м3 (таблица 3). |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
2 1 , 2 6 |
|
, |
|
|
|
|
|
|
Х Ц Т = — -— |
= 1 , 7 6 м . |
|
||||
|
|
|
Ц |
1 2 , 0 6 |
|
|
|
|
Р а в н о д е й с т в у ю щ а я с и л а , д е й с т в у ю щ а я н а л о б о в у ю п о в е р х н о с т ь |
|
рп = J P2 + р у , |
(51) |
Рл = у ] 3 6 9 , 3 0 2 + 6 5 0 , 8 1 2 = 7 4 8 , 2 9 к Н .
214
Т о ч к а п р и л о ж е н и я э т о й с и л ы н а х о д и т с я г р а ф и ч е с к и ( р и с у н о к 5 ) , с
п р е д в а р и т е л ь н ы м в ы ч и с л е н и е м у г л а н а к л о н а е е к г о р и з о н т у в .
tg b |
= РРУ , |
( 5 2 ) |
|
РХ |
|
а |
650,81 |
, _ |
tg b = |
----------= 1,76; |
|
|
369,30 |
|
b = arc/g(1,76) = 60,40°.
С и л а Рл п р и л о ж е н а к о б ш и в к е л о б о в о й п о в е р х н о с т и н о с о в о й ч а с т и д о к а .
215
4 Определение расположения ригелей на торцевой стенке кормовой части
Ригель - ребро жесткости, воспринимающее основную нагрузку. Выполняется в виде двутавра или швеллера. Ригели кормовой части должны быть равнонагружены, т.е. каждый ригель должен воспринимать одинаковую гидростатическую нагрузку.
4.1 Аналитический способ
|
Н а г р у з к а , п р и х о д я щ а я с я н а о д и н р и г е л ь р а в н а |
|
||||
|
Рриг = — , |
(53) |
||||
|
|
|
|
n |
|
|
г д е P K - с и л а г и д р о с т а т и ч е с к о г о д а в л е н и я , д е й с т в у ю щ а я н а т о р ц е в у ю |
с т е н к у ; |
|||||
|
n - к о л и ч е с т в о р и г е л е й (п о з а д а н и ю |
n = 3). |
|
|||
|
р к |
|
= Р - ё -h c 'S K , |
(54) |
||
г д е |
h c - з а г л у б л е н и е ц е н т р а т я ж е с т и т о р ц а к о р м о в о й ч а с т и п о д у р о в е н ь в о д ы . |
|||||
|
4 |
|
h |
, |
|
(55) |
|
= f |
|
||||
г д е h K - г л у б и н а п о г р у ж е н и я т о р ц а к о р м о в о й ч а с т и п о д у р о в е н ь в о д ы . |
||||||
|
h K |
|
= a - |
z 1, |
(56) |
|
|
h K = 5 , 5 - 0 , 7 = 4 , 8 м , |
|
||||
|
, |
4 |
, 8 |
0 |
, |
|
|
h r = ^ ~ = 2 , 4 м , |
|
||||
|
c |
|
2 |
|
|
|
|
S K - п л о щ а д ь т о р ц а к о р м о в о й ч а с т и , н а х о д я щ е й с я п о д у р о в н е м в о д ы , м 2 . |
|||||
|
SK |
h |
|
T, |
(57) |
|
|
= ^ V |
|||||
|
|
|
s i n |
p |
|
|
г д е |
sinb - с и н у с у г л а н а к л о н а т о р ц |
е в о й |
с т е н к и к г о р и з о н т у . |
|
||
|
sinp = —j= J^= , |
(58) |
Va2+k2
sinp = -,— 55----- 0,878.
V5,52 + 3,02
217
|
S |
= ( 1 , - |
^ |
) - T |
|
(61) |
|
|
I +1 |
s i n p - ( j |
- i j- 1 ) - T , |
(62) |
|
рриг |
р |
- g |
|
|||
PL = |
|
1 - |
1 |
- s i n b - T |
|
(63) |
P - ё - j |
2 i- 1 |
, |
Из формулы (63) следует, что нижняя граница i-ой грузовой площадки
равна
|
|
|
|
риг |
|
(64) |
|
|
|
|
■+ 1i.-1 |
|
|
1ь= v р - ё - T -sin p |
|
|
||||
Первая грузовая площадка, i = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-235,99-103 |
|
|
|
|
|
|
|
■+02 = 3,17 м. |
|
|
|
1000-9,81-5,5-0,878 |
|
|
|||
Вторая грузовая площадка, i = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-235,99-103 |
■+ 3,172 = 4,48 м. |
|
|
12 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
1000-9,81-5,5-0,878 |
|
|||
Третья грузовая площадка, i = 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-235,99-103 |
• + 4,482 = 5,47 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 = |
• 1000-9,81-5,5-0,878 |
|
||||
что соответствует длине торцевой стенки кормовой части |
|
|||||
1 |
= |
h K |
|
|
(65) |
|
K |
- |
• |
О |
’ |
|
|
|
|
sinp |
|
|
|
|
1. = |
^ |
4,8 |
|
5,47 м. |
|
|
^ |
= |
|
|
0,878
Определяется точка приложения силы гидростатического давления для
каждого ригеля |
|
|
|
|
|
d i |
° |
1. - L |
(66) |
||
— |
3 |
|
1212 |
||
1 . = |
- |
|
|
|
|
|
3 |
Ч |
- |
1i- 1 |
|
Первый ригель, i = 1 |
|
|
|
|
|
2 |
3,173 |
- 03 |
„ „ |
||
1d1 = 0 - 0 п |
2п2 = 2,11 м . |
||||
3 |
3,172 |
- 02 |
|
219
3 . |
|
|
С т р о и т с я |
и н т е г р а л ь н а я к р и в а я |
P = |
f ( h ) , |
д л я |
ч е г о |
о п р е д е л я е т с я с и л а |
|||||||||
г и д р о с т а т и ч е с к о г о д а в л е н и я п р и р а з н ы х г л у б и н а х |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P = 0 ,5 Г -g - — ~ T |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SinР |
|
|
|
|
|
|
|
|
п о н а й д е н н ы м т о ч к а м с т р о и т с я к р и в а я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
т . 1 |
|
|
д |
= |
1 , 0 м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P = 0,5-1000-9,81 |
1 02 |
|
|
|
= 30,73 к Н . |
|
|
||||||||
|
|
|
—------ 5,5 = 30,73-103Н |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0,878 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т . 2 |
|
|
h 2 |
= |
2, 0м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
2,0 |
2 |
122,90- 103Н |
|
122,90 к |
|
|
|
|||
|
|
|
P |
= |
- 1000- 9,81- —2------5,5 = |
= |
Н . |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,878 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т . 3 |
|
|
h 3 |
= |
3,0м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
3,0 |
2 |
276,53- 103 Н |
|
276,53 к |
|
|
|
|||
|
|
|
P 3 = |
- 1000- 9,81- — ----- 5,5 = |
= |
Н . |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,878 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т . 4 |
|
|
h 4 |
= |
4, 0м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P = |
0,5 |
- 1000 - 9,81 |
4,0 |
491,62 - 103 Н |
|
491,62 к Н . |
|
||||||||
|
|
|
- —------5,5 = |
= |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,878 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т . 5 |
|
|
h K |
= |
4, 8м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P = |
0,5 |
|
|
4,82 |
|
|
|
= 707,97 к |
|
|
|
||||
|
|
|
- 1000- 9,81— -------- 5,5 = 707,97- 103 Н |
Н . |
|
|
||||||||||||
|
|
|
5 |
|
|
|
|
0,878 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 . Н а о с и а б с ц и с с и н т е г р а л ь н о й к р и в о й P = f ( h ) |
о т к л а д ы в а ю т с я з н а ч е н и я |
|||||||||||||||||
P p u z = 2 3 5 , 9 9 к Н |
( ф о р м у л а 5 3 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
5 . |
С |
п о м о щ ь ю |
и н т е г р а л ь н о й |
к р и в о й |
P = f ( h ) |
о п р е д е л я ю т с я |
н и ж н и е |
|||||||||||
г р а н и ц ы г р у з о в ы х п л о щ а д о к н а э п ю р е д а в л е н и я . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
6 . |
Н а |
п о л у ч е н н ы х |
ф и г у р а х |
( р и с у н о к |
7 ) |
э п ю р ы |
г и д р о с т а т и ч е с к о г о |
|||||||||||
д а в л е н и я |
о п р е д е л я е т с я |
ц е н т р т я ж е с т и . Т а к |
|
к а к |
р и г е л и |
р а в н о н а г р у ж е н ы , т о |
||||||||||||
п л о щ а д и |
( о б ъ е м ы ) |
э п ю р ы |
г и д р о с т а т и ч е с к о г о |
д а в л е н и я |
д о л ж н ы |
б ы т ь р а в н ы |
||||||||||||
м е ж д у с о б о й w = w , = w , . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
7 . |
Ц е н т р |
т я ж е с т и |
|
к а ж д о й |
р а в н о в е л и к о й |
п л о щ а д и |
я в л я е т с я |
ц е н т р о м |
||||||||||
д а в л е н и я P p u z , к о т о р ы й о п р е д е л я е т п о л о ж е н и е р и г е л е й . |
|
|
|
|
|
|