Расчеты конструкций затвора

Цилиндр (затвора) рассматривается как балка на двух опорах круглого сечения, загруженная гидростатическим давлением воды. Балка работает на изгиб при неподвижном затворе, и на изгиб с кручением при подъеме затвора.

При приложении односторонней силы тяги при подъеме максимальный изгибающий момент , где .

Рис. 15.15. План	Рис. 15.16. Расчетное сечение цилиндра: a — расстояние между стрингерами

Напряжения в сечении ,

где — центральный момент инерции сечения цилиндрической балки, т. е. момент относительно любой оси, проходящей через центр цилиндра.

Так как сечение балки включает обшивку толщиной и сечения стрингеров площадью , то момент инерции складывается из двух частей: для обшивки и для стрингеров.

Центральный момент инерции, выраженный через полярный момент инерции, будет равен:

,

Полярный момент инерции для обшивки:

,

где — площадь обшивки.

Полярный момент инерции стрингеров:

,

где — радиус окружности, проходящий через центры тяжести сечений стрингеров (рис. 15.16).

Расстояние между стрингерами: , откуда .

Подставив в , получим:

.

Пусть вместо стрингеров будет вторая (условная) обшивка эквивалентной толщины:

,

тогда .

Так как мала, то близко к , т. е. .

Окончательно для центрального момента инерции получим:

.

Тогда максимальные напряжения от действия изгибающего момента в затворе будут равны:

;

Предположив, что напряжения равно расчетному сопротивлению по пределу текучести , находим необходимый для прочности цилиндра радиус :

.

Толщина обшивки обычно принимается равной 10—16 мм.

Стрингеры, рассчитываются как многопролетная статически неопределимая балка, опирающаяся на диафрагмы, а обшивка, как плита, опирающаяся на стрингеры и диафрагму.