Определение величины силы, действующей на затвор
Начальные данные: d = 1 м, y 1.5d = 1.5 м.
Сила избыточного гидростатического давления, действующей на обшивку затвора рассчитывается по формуле :
P = Pc . S, (2.1).
где Pc — абсолютное гидростатическое давление в точке, являющейся центром тяжести затвора, Н/м2; S — площадь затвора, м2.
Площадь затвора равна площади окружности и определяется по формуле :
S = .R2 = 3.14 .(0.5)2 = 0.7854 м2 .
Давление в центре тяжести затвора находится по формуле :
Pc = .g .hc = .g .(y-r), (2.2).
где — плотность жидкости, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2; hc — - заглубление центра тяжести затвора под свободной поверхностью воды, м .
Pc = 1000 . 9.8 . (1.5−0.5) = 9.8 . 104 H/м2 .
Сила, действующая на затвор будет равна :
P = 9. 8 . 104 . 0.7854 = 7.69 . 104 Н .
Определение положения горизонтальной оси затвора
Для того, чтобы затвор был неподвижен при данном уровне воды (горизонте жидкости), горизонтальная ось затвора должна проходить через центр давления. (рис. 3.1).
Центр давления будет иметь координату :
zD =zC + e, (2.3).
zC = y — d/2.
где zD — координата центра давления, м; zC — координата центра тяжести, м; e — эксцентриситет, м .
Эксцентриситет определяется по формуле :
e = Ic / S . zC, (2.4).
где Ic — момент инерции затвора относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести, м4 .
Момент инерции сечения будет равен моменту инерции окружности и ищется по формуле :
Ic = . d4 / 64 = 3.14 . 14 / 64 = 0.049 м4 .
Указанные выше параметры затвора будут равны :
e = 0.049/ 0.7854. 1 = 0.6 239 м ;
zD = 1 + 0.6 239 = 1.6 239 м .
