Расчёт рабочей секции дока

Введение

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

Цель этой работы рассчитать схему докового сооружения, плавучего типа, для перевозки крупногабаритных грузов. Наша 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.

Расчёт рабочей секции дока

Основная часть дока состоит рабочих секций равной длины. Для расчета рабочей части дока нам нужно рассчитать одну секцию дока.
Рассчитаем её по формуле:

L_c = , м, (1.1.1)

где: L – длина всех рабочих секций дока, м, L = 60; m – число рабочих секций дока, m = 5.

L_c = = 12 (м)

Гидростатическое давление на рабочую секцию дока действует на три стенки: днище и две боковые стенки, причем две боковые стенки имеют одинаковое гидростатическое давление. Гидростатическое давление p находиться по формуле:

p = ρ·g·h, Па, (1.1.2)

где: ρ – плотность воды, кг/м³, ρ = 1000 кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с², g = 9,8 м/с², h – глубина погружения точки, м.
Глубина погружения точки находиться по формуле:

h = a - z₁, м, (1.1.3)

где: a – высота секции дока, м, a = 6,2, м; z₁ – расстояние от уровня жидкости до вершины секции, м, z₁ = 0,6 м.

h = 6,2 – 0,6 = 5,6 (м)

p = 1000·9,8·5,6 = 54,88 (кПа)

Силу гидростатического давления P₁ и P₂ найдём по формуле:

P = ρ·g·h_C·S, Н, (1.1.4)

где: h_c –заглубление под уровень воды центра тяжести рассматриваемой поверхности, м; S – площадь этой поверхности, м².

h_C = , м, (1.1.5)

h_C = h_C_₁ = h_C_₂ = = 2,8 (м)

S = L_C·h, м², (1.1.6)

где: L_c –длина рабочей секции, м, L_c = 12 м, h – глубина погружения точки, м, h = 5,6 м.

S = 12·5,6 = 67,2 (м²)

P₁ = P₂ = 1000·9,8·2,8·67,2 = 1843,97 (кН)

Точку приложения силы P₁ и P₂ находим по формуле:

h_D_₁ = h_D_₂ = h_C + , м, (1.1.7)

где: h_c – координата центра тяжести рассматриваемой поверхности от уровня воды, м, h_c = 2,8; I_c – момент инерции фигуры относительно собственной центральной оси, проходящей через её центр тяжести, м⁴.
Момент инерции фигуры для прямоугольной поверхности вычисляется по формуле:

I_c = , м⁴, (1.1.8)

Для условий решаемой задачи b = L_C = 12 м, h = 5,6 м, тогда:

I_C = = 175,62 (м⁴)

h_D_₁ = h_D_₂ = 2,8 + = 3,73 (м)

Сила гидростатического давления, действующая на днище рабочей секции дока, определяем по формуле:

P₃ = ρ·g·h_C_₃·S₃, Н, (1.1.9)

где: ρ – плотность жидкости, кг/м³, ρ = 1000 кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с², g = 9,8 м/с²; h_C_₃ − глубина погружения точки, h_C_₃ = h = h_D_₃ = 5,6 м; S₃ – площадь рассматриваемой поверхности, определяется по формуле: