Расчет понтона на плавучесть при прямой его посадке

В соответствии с законом Архимеда плавучесть понтона будет обеспечена при уравновешивании сил тяжести, вызванных собственной массой конструкции, внешними нагрузками и выталкивающими силами жидкости. При этом глубина погружения крыши Т не должна превышать высоты наружной стенки понтонного кольца hн. Равновесие наступит тогда, когда силы не только равны по величине, но и лежат на одной вертикали. Вышеназванным условиям отвечают соотношения [9]:

(56)

Где Рп – масса понтона, т;

к1 – коэффициент перегрузки, к1=1,2;

Fтр – сила трения затвора о стенку резервуара, Fтр=101,17 кН;

Vp – объем вытесненной жидкости, м3;

γж – удельный вес жидкости, кН/м3;

хп – координата центра тяжести понтона, м;

хс – координата приложения результирующих сил поддержания, м;

Т0 – глубина погружения понтона в жидкость от собственного веса, м.

Рисунок 8 – Расчетная схема объема вытесненной жидкости

(57)

(58)

(59)

Где z1 - аппликата притыка центральной части крыши к понтонному кольцу, м;

z2 - аппликата нижней стенки понтонного кольца, м;

При x = R2, z2 = 0,0085м.

Глубина погружения понтонного кольца:

(60)

Где Рпк – масса понтонного кольца, т;

м.

Аппликату притыка центральной части к понтонному кольцу можно определить из выражения

(61)

где Рм – масса мембраны, т;

(62)

т;

м.

Тогда объем погружения равен

м3;

м3;

103,24м3.

При разгерметизации центральной части понтона плавучесть будет обеспечиваться только понтонным кольцом, понтон погрузится в жидкость на глубину Т1 , м.

(63)

где Т2 - глубина погружения понтона от веса взвешенной центральной части, м.

(64)

где G1 – вес взвешенной центральной части понтона, т.

(65)

Где ρ и ρж – плотность стали и продукта соответственно, т/м3.

кН;

м;

м.

Координаты центра величины понтона при прямой её посадке в жидкость можно охарактеризовать следующими выражениями:

где ωi и zi - площадь и координата центра тяжести элементарной фигуры в диаметральной плоскости, погруженной в жидкость.

(66)

м.

Для характеристики погруженной в жидкость понтона могут служить коэффициент полноты плавающего понтона δ и метацентрический радиус r

(67)

0,25;

(68)

Где - момент инерции плоскости относительно осей у и х;