Расчет носовой секции дока

Введение

Плавучий док – прямоугольный понтон с опорами. Для ввода судна понтон притапливается. В практике такие доки появились в конце XIX века.

Целью данной работы является расчёт схемы докового сооружения плавучего типа для перевозки крупногабаритных грузов. Задача состоит в том, чтобы:

- рассчитать гидростатические нагрузки на все конструктивные элементы дока и найти их центры давления;

- распределить ригели на задней торцевой стенке кормовой части дока;

- рассчитать грузоподъёмность дока.

Предпосылки к расчётам гидростатических нагрузок.

Исходные данные

Расчет рабочей секции дока.

Основная часть дока состоит из рабочих секций равной длины. Для расчёта рабочей части дока нам нужно рассчитать одну секцию дока.

Рассчитаем её по формуле:

L_С =L/m, м (1.1)

где L - длина всех рабочих секций, L=56 м;

m - количество рабочих секций, m=8;

Lc- длина одной секции.

L_С =56/8=7 (м)

Гидростатическое давление на рабочую секцию дока действует на 3 стенки: днище и 2 боковые стенки, причём 2 боковые стенки имеют одинаковое гидростатическое давление. Гидростатическое давление находится по формуле:

p=ρgh, Па (1.2)

где ρ - плотность жидкости, ρ=1000 кг/м3;

g - ускорение свободного падения, g=9, 81 м/с2;

h – глубина погружение точки, м;

p - гидростатическое давление

Глубина погружения точки находится по формуле:

h=a - z₁ (м) (1.3)

где a– высота секции дока, а=10,3 м;

z₁- расстояние от уровня воды до вершины секции дока, z₁=0,7 м.

h=10,3 – 0,7=9,6 (м)

Так как мы нашли h, то теперь можно определить гидростатическое давление по формуле (1.2):

p=1000∙9,81∙9,6=94176 (Па)

Далее необходимо сосчитать силу гидростатического давления Р. Данная величина вычисляется по формуле:

P=ρgh_cS, Н (1.4)

где S - площадь одной стенки секции дока, м²;

h_С– расстояние от центра тяжести данной стенки до уровня воды, м.

Неизвестное hcможно найти по следующей формуле:

h_C =(a – z₁)/2 (1.5)

Исходя из равенства стенок секции, получим, что h_c=h_c1=h_c2.

h_C=(10,3 - 0,7)/2=4,8 (м)

Неизвестную S можно найти по формуле:

S₁=L_C (a – z₁), м² (1.6)

Исходя из равенства стенок, получим: S=S₁=S₁.

S₁=7(10,3 - 0,7)=67,2 (м²)

Зная S₁ и h_cможно определить необходимое P. Заметим, что P=P₁=P₂, так как стенки секции равны.

P=1000∙9,81∙4,8∙67,2=3164313 (Н)

Теперь необходимо найти точку приложения сил гидростатического давления. Она вычисляется по формуле:

h_д =h_c+J₁/h_с∙S₁, м (1.7)

где J₁ – момент инерции проекции рассматриваемой стенки секции;

h_д– точка приложения силы гидростатического давления.

Момент инерции J₁ вычислим, применив формулу:

J₁=L_c (a – z₁)³/12, м⁴ (1.8)

J₁=7(10,3 – 0,7)³/12=516,096 (м⁴)

Вычислив J, найдем h_д:

h_д1=4,8+516,096/4,8∙67,2=6,4 (м)

Теперь аналогично найдем силу гидростатического давления, действующую на дно данной секции - P3по формуле (1.4), используя значения h₃ (расстояние от центра тяжести дна данной стенки до уровня воды) и S₃ (площадь нижней стенки секции дока, то есть дна).

h₃=h=9,6 (м)

S₃вычисляется по следующей формуле:

S₃=T∙L_с, м² (1.9)

где T – ширина дока.

S₃=8,3∙7=58,1, (м²)

Зная S₃и h₃ , найдем искомую P₃.

P₃=1000∙9,81∙9,6∙58,1=5471625 (Н)

Точка приложения P₃вычисляется по формуле (1.3), то есть h_д3=h=9,6 (м).

Расчет носовой секции дока.

Носовая секция состоит из двух боковых поверхностей и лобовой.

Боковая поверхность носовой секции представляет собой фигуру криволинейной формы. Определение её центра тяжести представляется затруднительным, поэтому расчет силы гидростатического давления на неё производится приближенно.

Лобовая поверхность представляет собой цилиндрическую поверхность, и расчет гидростатической силы производится с определением её составляющих Р_х и Р_у.