Определение толщины стенок труб и цилиндрических резервуаров.

Рассмотрим действие давления со стороны жидкости на трубу круглого поперечного сечения (рис. 2.20).

Пусть ось трубы расположена горизонтально, т.е. перпендикулярно плоскости чертежа. Длина трубы L, ее внутренний диаметp, а толщина стенки, которую требуется определить, δ. По всей длине трубы находится жидкость под давлением “p”.

Горизонтальная сила, стремящаяся разорвать трубу в плоскости yOz (ось Оу перпендикулярна плоскости чертежа), определяется согласно формуле:

Fx=pw_x=pLD

где w_x - площадь прямоугольника высотой D и длиной L.

 

Рис. 2.20. Действие давления со стороны жидкости на стенки цилиндрической трубы

Сила, возникающая в материале трубы в сечении yOz, уравновешивается силами сопротивления. Эти силы распределены по площади сечения трубы w_y=2δL тогда растягивающее напряжение, возникающее в материале стенок трубы, определится по формуле

Ϭ=Fx/w_y = pLD/2δL = pD/2δ

Отсюда толщина стенок трубы или цилиндрического резервуара равна

δ ≥ pD/2[Ϭ] где [Ϭ] - допускаемое напряжение на растяжение для рассматриваемого материала трубы или резервуара.

Закон Архимеда. Плавание тел. Остойчивость.

закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила равная по величине и обратная по направлению силе тяжести жидкости, вытесненной этим телом.

В надводном положении на плавающее тело по оси OZ действуют две силы (рис.1.1).Это сила тяжести тела G и выталкивающая архимедова сила P_z

_. Способность тела плавать, т.е. держаться на поверхности при заданной нагрузке, называется плавучестью и определяется по неравенству (3.1):

ƩGi ≤ P_z

где ƩGi - суммарная сила тяжести судна и дополнительной загрузки. Отметим, что при подводном

плавании, т.е. в погруженном состоянии ƩGi = P_z

К основным понятиям теории плавания относятся следующие:

- плоскость плавания (I-I) - пересекающая тело плоскость свободной поверхности жидкости;

- ватерлиния – линия пересечения поверхности тела и плоскости плавания;

- осадка (y) – глубина погружения низшей точки тела. Наибольшая допустимая осадка судна отмечается на нём красной ватерлинией;

- водоизмещение – вес воды, вытесненный телом.

- центр водоизмещения (точ. D, рис. 1.1) – центр тяжести водоизмещения, через который проходит линия действия выталкивающей архимедовой силы;

- ось плавания (О О ^' ) – линия проходящая через центр тяжести С и центр водоизмещения D при равновесии тела.

Если на плавающее тело действует внешняя сила, например сила давления ветра, то тело накренится, ось плавания повернётся относительно точки С и возникнет крутящий момент М_к, вращающий судно относительно продольной оси против часовой стрелки

После прекращения действия внешней силы судно может вернуться в исходное положение, или опрокинуться в зависимости от его остойчивости.

Остойчивость - способность плавающего тела, выведенного из равновесия, возвращаться в исходное положение после прекращения действия сил вызвавших крен.