Как найти грузоподъемность плота

Пользуясь
приложением 1 и 4 определить Q
массу людей и грузов бригады, установить
диаметр D
и удельную массу древесины свежесрубленных
бревен, из которых будет сколочен плот.
Если эти величины известны, то можно
определить количество погонных метров
бревен, необходимых для плота, по формуле:

Q

S=————————
м

7,85
D
(0,9 — v
)

где
Q
– масса людей и грузов, кг; D
– диаметр бревен, дм; v
– объемная масса древесины бревен; 0,19
– удельная масса воды при спокойном
состоянии, уменьшенная на 10% объема
погружения, т.е. 0,1 для создания запаса
плавучести (при наличии ряби на поверхности
воды надо брать 0,8).

В
полевых условиях объемную массу
конкретной древесины можно определить
следующим образом.

Отрезок
бревна D
длиной 1 м той древесины, из которой
будет изготовлен плот, опускают в
спокойную воду и измеряют часть диаметра
h.
Находящегося над водой (высота сегмента
над водой). Зная h
и D
(в сантиметрах), находят объемную массу
древесины по приложению 5.

Количество
леса, необходимое на плот, можно
определить, если известна грузоподъемность
1 м древесины (здесь D
выражено в дециметрах)

Q
1м= 7,85 D
(0?9 – v)
кг,

Общая грузоподъемность
плота, выраженная в тоннах, будет

Q
общ.=0,785 D
(0,9 – v)
т,

где
диаметр D
и длина S
бревен выражены в метрах.

3. Расчет грузоподъемности льда.

Расчет
грузоподъемности льда можно определять
по методу аналогии, основанному на
теории сопротивления, по формулам М.М.
Корунова.

h1=
Q

где
h1
– толщина ледяного покрова, см; Q
– масса груза; — коэффициент опор; для
колесных машин = 11, для гусеничных машин
= 9.

Впоследствии эта
формула была уточнена введением двух
коэффициентов К1 и К2.

h2=
К1К2 Q

где К1 – коэффициент,
учитывающий интенсивность движения;
при пропуске до 500 машин в сутки К1-1,0; от
500 до 2000 машин К1=1,1; более 2000 машин К1=1,25.

К2
– коэффициент, учитывающий изменение
температуры: при t=-10
град. К2=1,0; t=-5
град. К2=1,1; при t=-
0 град. К2=1,4; при t
выше 0 град. К2=1,5.

На практике нередко
для гарантии безопасности вместо
коэффициентов К1 и К2 применяют первую
формулу Корунова с коэффициентом запаса
К=2

h3=2
Q

значения толщины
ледяного покрова приведены в приложении
6.

В
приложении 6 приводится грузоподъемность
зимнего речного и морского льда,
допускающая стоянку груза на одном
месте не более 2ч.

4. Ориентирование на местности.

Для
ориентирования в пути геодезист всегда
должен иметь с собой компас и карту.
Необходимо также в пути замечать хорошо
видимые объекты местности. В малообжитых
районах надо создавать искусственные
ориентиры (копцы, вехи, затесы деревьев,
заломы кустов), которые помогут найти
обратный путь.

При
передвижениях в процессе полевых работ
следует несколько раз определять
местоположение группы с тем. Чтобы иметь
ясное представление о размещении по
отношению к странам света и конечным
пунктам пути.

Для
ориентирования существуют несколько
способов: по компасу, карте, солнцу,
звездам, местным предметам.

1.
По компасу, т.е. по его установившейся
магнитной стрелке видно расположение
магнитного меридиана и стан света.
Однако следует помнить, что направление
магнитного меридиана, отличается от
истинного на величину склонения магнитной
стрелки.

2.
Для ориентирования по карте вначале на
ней определяют точку стояния и видимый
ориентир. Затем соединяют эти точки
визирной линейкой и поворачивают карту
так, чтобы линейка точно была направлена
через ориентир на карте на ориентир,
находящийся на местности.

3.
Ориентирование аэрофотоснимка можно
провести подобно тому, как это делается
при ориентировании карты, т.е. путем
определения на аэрофотоснимке двух
ярко выраженных точек местности и
прочерчивания между ними линии. Затем
визируют по этой линии с точки стояния
через удаленную точку ориентирования
на эту же точку на местности.

4.
Ориентирование по солнцу проводится
при помощи часов. На ровную поверхность
(стол, табурет) кладут часы, направляя
часовую стрелку точно на солнце, далее
определяют линию биссектрисы угла между
часовой стрелкой и направлением на 13
часов (в летнее время на 14ч.). Эта
биссектриса на часах будет иметь отсчет,
указывающий направление меридиана на
юг.

Более точно навести
часовую стрелку на солнце можно при
низком положении солнца (утром, вечером).

5.
Ориентирование по полярной звезде
созвездия Малой Медведицы сводится к
отысканию ее на небосводе. От известного
всем созвездия Большой Медведицы
Полярная находится на расстоянии пяти
отрезков, равных стороне между звездами
и U
созвездия Большой Медведицы, по линии
продолжения этой стороны на север.

6.
Ориентирование по местным, искусственным
и естественным объектам может служить
для приблизительной ориентации.

Из
искусственных ориентиров назовем
просеки и церкви. Просеки лесных кварталов
ориентированы с севера на юг и с запада
на восток. У церквей алтарь обычно
обращен на восток, а колокольня на запад.

Муравейники
располагаются к югу от ближайшего пня
или дерева. Северная сторона муравейника
крутая, а южная отлогая. Лишайники
располагаются на северной стороне
дерева. Кора многих деревьев грубее,
темнее на северной стороне ствола и
светлее, чище на южной стороне. Кора
березы с южной стороны ствола светлее
и эластичнее. На соснах и елях смола
выступает на южной стороне ствола.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Как рассчитать грузоподъёмность плота, количество брёвен, чтобы получился добротный плот без единого гвоздя. Формула и схема постройки плота, спуск на воду.

Глухими звериными тропами продираются сквозь чащобу тайги разведчики сокровищ недр, экспедиции, туристы. Их не остановили горные цепи, коварные болота, сыпучие пески. Но вот перед упрямыми путниками сверкнула пена бурной таёжной реки. Как оседлать строптивые воды, заставить их нести людей и грузы?

Тут, несомненно, бывалые путешественники вспомнят о бревенчатом друге – добротном плоте. Но как рассчитать его грузоподъёмность, как узнать, сколько брёвен нужно свалить, какой длины, толщины, что сделать, чтобы постройка шла быстрее и без изматывания сил? Об этом написано мало, а имеющаяся литература (Ромашков. «Водный туризм», «Спутники туриста» разных лет) не даёт достаточных сведений для расчётов.

И мы в первое время не раз попадали в затруднительное положение, но с годами рос наш опыт. Его проверяли такие придирчивые «контролёры», как реки Приполярного Урала – Кожим и Кось-Ю, Западных и Восточных Саян – Абакан и Кижи-Хэм, Забайкалья и Сибири. Проверку мы выдержали и поэтому хотим рассказать туристам о своём опыте.

Расчёты

Достигнув реки и собираясь строить плот, вы, разумеется, хотите узнать, сколько брёвен придётся срубить. Об этом вам скажет следующая формула:

П = Р / Л₁ * Д_ср² * (1 — К_ср)

Здесь:
П – число брёвен.
Р – грузоподъёмность плота (в тоннах) или вес туристов + груз и вес надплотовых сооружений с некоторой надбавкой.
Л₁ – длина брёвен (в метрах).
Д_ср – средний диаметр бревна ( в метрах). Получается из деления на 2 суммы диаметров брёвен у основания и вершины.
К_ср – средний удельный вес сухой древесины.
1 – К_ср – подъёмная сила бревна.

Что же из этих величин известно?
Р = средний вес одного человека с грузом 110 кг Х на число людей + надплотовые сооружения 200 кг + резервная надбавка* = для 8-10 чел. – 500 кг. Для 4-5 – 250.
Д_ср для всех групп будет 0,25 м.
К_ср. Учитывая, что удельный вес сухой ели равен 0,52, кедра – 0,57, а сухой сосны – 0,53, К_ср следует принять как 0,55.
Л₁ – для группы 8-10 человек равно 8 м, для 4-5 человек – 5 м.

Теперь вычислим требуемое количество брёвен для плота на 10 чел.

П = 1.1 т + 0.2 т + 0.5 т / 8 * 0.25² * (1 — 0.55) = 1.8 т / 0.225 = 8 брёвен

* После 10-12 дней нахождения брёвен в воде удельный вес древесины (К ср) увеличивается до 0,7-0,8, что снижает грузоподъёмность плота. Это и предусматривается резервной надбавкой.

Заготовка брёвен, верфь

Для плота на 8-10 человек следует подбирать деревья толщиной 30-40 см у основания и высотой до 25-30 м. Тогда из такого дерева получится два нормальных бревна со средним диаметром 25-30 см.

Деревья лучше выбирать такие, которые ближе стоят к берегу. Сваленные деревья распиливаются и обрубаются на месте, затем с помощью катков и верёвки подтаскиваются к берегу и сбрасываются в воду. На берегу кладут две слеги из сырой древесины длиной 7-10 м. Расстояние между ними должно быть 3-4 м. Сброшенные в воду брёвна подводятся к слегам и с помощью верёвки втаскиваются на слеги (рис. 1) и закрепляются клиньями. Такой способ накатки брёвен даёт возможность выполнить эту операцию 1-2 человекам.

После накатки брёвен можно приступать к постройке плота.

Постройка плота

Для сплава на большие расстояния по горным порожистым рекам плот лучше всего строить на шпонках, как показано на рис. 2. Такой плот строится без гвоздей. Шпонка вырубается из сырой если с размерами, указанными на рис. 2. Обрубленная под трапецию (ласточкин хвост), она расклинивается сухими еловыми клиньями. Выпиловку в брёвнах следует делать такой, чтобы шпонка вставлялась совершенно свободно с зазором 4-7 см с одной стороны. Когда шпонка пропущена через все брёвна, то с помощью клиньев зазоры забиваются, а после спуска плота на воду клинья намокают и заклинивают шпонку «намертво». При разметке брёвен под шпонку необходимо сделать выпиловки под стойки для гребей и под настил для багажа, как указано на рис. 2.

Стойки для гребей и под настил для багажа делаются из сухой древесины длиной 80 см и толщиной 15-18 см (рис. 3). Нижняя часть зарубается под прямоугольник, немного заострённый на ноце. Такие стойки в количестве 8 шт. забиваются в отверстия после сборки плота и расклиниваются клиньями из сухой древесины. В стойках (рис. 3) делаются выпиловки под поперечины. Расстояние между стойками гребей должно быть не более 15 см (рис. 3 г). Расстояние между стойками, на которые опирается настил для укладки багажа, зависит от количества снаряжения. Другой вариант крепления стоек для гребей указан на рис. 3 б, 3 в. Поперечины забиваются в выпиловки и тоже расклиниваются.

Если группа не сильно перегружена, то можно брать с собой 10-20 штук больших гвоздей, тогда поперечины можно закреплять ещё и гвоздями. Плот должен быть оборудован двумя гребями (носовое и кормовое) и запасной гребью. Греби делаются также из сухой древесины длиной 5-7 м, и толщиной у основания 15-20 см, у веришны 7-10 см. Конец у основания срубается по длине 1,5-2 м на плоскость, до толщины 8-10 см.

Спуск на воду

Когда плот сбит и на нём закреплены надстройки, его можно спускать на воду. Для этого надо вырубить из сухой крепкой древесины 4-5 ваг длиной 3-4 м и толщиной 8-10 см, выбить клинья из-под крайних брёвен, слеги смочить водой и, толкая вагами плот с берега, спустить его на воду. Для швартовки плота на нём необходимо закрепить основную верёвку, конец которой легко вытаскивается и в любую минуту готов к выбрасыванию на берег. На спущенный на воду и пришвартованный к берегу плот можно погружать багаж. Он должен быть надёжно привязан.

Литература: Б. Ривкин, инженер. В. Козулицын, мастер спорта. Бревенчатый друг. // «Физкультура и спорт». – 1960. — №6.

Решение задач по гидравлике



Решение задач с использованием закона Архимеда

Правильное решение:

Определим водоизмещение баркаса М_max, которое равно массе воды, вытесненной им при полном погружении (по обрез бортов).
Для этого определим объем корпуса баркаса и умножим полученный результат на плотность воды:

М_max = b×l×h×ρ = 1×3×0,3×1000 = 900 кг.

Чтобы найти грузоподъемность М_гр баркаса, необходимо из полученного результата вычесть массу самого баркаса:

М_гр = М_max — m_б = 900 — 250 = 650 кг.

Разделив полученную максимальную грузоподъемность на среднюю массу человека, и округлив результат до целого числа, получим допустимое количество пассажиров баркаса:

n = М_гр/m_ч = 650/70 = 9 человек.

Ответ: баркас может принять на борт не более 9 человек.

***

Правильное решение:

Вес шара в жидкости меньше, чем его вес в воздухе, поскольку в жидкости на него действует выталкивающая архимедова сила, равная весу вытесненной шаром жидкости.
Очевидно, что вес вытесненной шаром жидкости будет равен разности между весом шара в воздухе и его весом в жидкости:

G_ж = G₁ – G₂ = 45,7 – 40,6 = 5,1 Н.

Чтобы определить плотность жидкости, необходимо ее массу разделить на объем, который равен объему шара, определяемого по формуле:

V_ш = πd³/6 = 3,14×0,1³/6 = 0,00052 м³.

Массу жидкости можно определить, зная ее вес:

m_ж = G_ж/g = 5,1/9,81 ≈ 0,52 кг.

Определив массу и объем, находим плотность жидкости:

ρ = m_ж/V_ш = 0,52/0,00052 = 1000 кг/м³.

Ответ: плотность жидкости равна 1000 кг/м³ (судя по плотности, жидкость — вода).

***

Правильное решение:

В соответствии с законом Архимеда, на баржу со стороны воды действует выталкивающая сила, равная весу воды, вытесненной погруженной частью баржи. Этот вес (обозначим его G_В) можно определить, зная ширину, длину и осадку баржи, а также плотность воды:

G_В = mg = b×l×h₀×ρ×g = 4×12×0,5×1000×9,81 = 235400 Н.

Итак, на баржу действует выталкивающая сила, равная 235400 Н, удерживая ее в равновесном состоянии на поверхности воды. Следовательно, вес G_БГ баржи с грузом тоже равен 235400 Н, тогда масса баржи с грузом равна:

m_БГ = G_БГ/g = 235400/9,81 ≈ 24000 кг.

Чтобы найти массу пустой баржи, необходимо из массы груженой баржи вычесть массу груза:

m_Б = m_БГ — m_Г = 24000 – 18000 = 6000 кг.

Очевидно, что при полном погружении баржи в воду (по самые борта), выталкивающая архимедова сила увеличится в два раза по сравнению с рассмотренным нами случаем, т. е. составит 2×235400 = 470800 Н.
Данная сила характеризует водоизмещение баржи, т. е. максимальное количество вытесняемой ее корпусом воды.
Однако, эта величина не характеризует полную грузоподъемность баржи, поскльку она сама имеет вес.
Исходя из этого, полная грузоподъемность баржи может быть подсчитана, как разница между массой вытесненной баржой воды и массой баржи:

М_max = m_В — m_Б = 47080 – 6000 = 41080 кг.

Ответ: пустая баржа весит 6 тонн, а ее полная грузоподъемность — 41 тонна.

***

Правильное решение:

Определим объем бочек, из которых изготовлен плот:

V = 25 h πd²/4 = 25×1,3×3,14×0,8²/4 = 16,33 м³.

Масса этих бочек: m_Б = 25m = 25 × 50 = 1250 кг.

Масса воды, вытесняемой бочками при полном погружении плота, равна произведению плотности воды на объем бочек:

m_В = ρV_Б = 1000×1,664 = 16330 кг.

Грузоподъемность плота равна массе вытесняемой бочками воды с учетом массы самих бочек:

М_max = m_В – m_Б = 16330 – 1250 = 15080 кг.

Ответ: максимальная грузоподъемность плота равна 15080 кг.

***



Решение задач с применением основного уравнения гидростатики

Решение:

В соответствии с основным уравнением гидростатики p = p₀ + γ(z₀ – z), т. е. давление в любой точке объема жидкости зависит от внешнего давления p₀ и глубины погружения рассматриваемой точки.
Поскольку внешнее давление для всех трех сосудов равно атмосферному давлению, т. е. одинаково, то давление на каждую из точек поверхности дна зависит только от уровня Н (т. е. глубины, равной z₀ — z). Очевидно, что для всех трех сосудов, уровень жидкости в которых одинаков, давление на дно тоже будет одинаково.
Тогда и сила давления на дно, определяемая, как произведение площади дна на величину давления, во всех трех сосудах будет одинакова, несмотря на то, что они имеют разную форму.

***

Правильное решение:

Избыточное давление – это давление, которое оказывает столб жидкости на единицу площади на данной глубине без учета внешнего давления (атмосферы) на поверхности жидкости, и определяется, как произведение удельной плотности жидкости на высоту столба (глубины погружения).
Удельная плотность жидкости определяется, как произведение абсолютной плотности на ускорение свободного падения.

Тогда избыточное давление в скважине исходя из условий задачи можно записать так:

p_изб = γh = ρgh = 1250×9,81×85 = 1040000 Па ≈ 1 МПа.

Ответ: избыточное давление в забое скважины составляет примерно 1 МПа.

***

Правильное решение:

Давление воды на глубине 50 м складывается из атмосферного давления p₀ и избыточного давления, обусловленного столбом воды высотой 50 м:

p = p₀ + ρgh = 1,013×10⁵ + 1000×9,81×50 = 5,918×10⁵ Па.

Сила давления воды на скафандр водолаза равна произведению площади скафандра на избыточное давление (внутри скафандра давление равно атмосферному, поэтому p₀ не учитывается) и определяется по формуле:

F = ρgh×S = 1000×9,81×50×2,5 = 1226250 Н ≈ 1226 кН.

Ответ: давление воды на глубине 50 м равно 591 МПа, а сила давления на скафандр равна 1226 кН.

***

Правильное решение:

Приведем исходные данные задачи к системе единиц СИ: V₁ = 2,55л = 2,25х10^-3 м³, Δp = 3 кПа = 3000 Па.

Тогда конечный объем воды в цилиндре будет равен сумме первоначального объема V₁ и уменьшения объема ΔV в результате сжатия:

V₂ = V₁ + ΔV = (2,25×10^-3) + (2,25×10^-3×3000×4,75×10^-10) = 2,25000320625×10^-3 м³ = 2,2500032625 л.

Ответ: конечный объем воды 2,2500032625 л, т. е. изменился ничтожно мало.

***

Задачи по гидродинамике и определению параметров насосов

Скачать задачи по гидравлике с вариантами решений
(в формате Word, размер файла 324 кБ — 27 задач с решениями и вопросы по насосам)

Скачать теоретические вопросы к экзаменационным билетам по дисциплине «Основы гидравлики и теплотехники»
(в формате Word, размер файла 68 кБ)



Грузоподьемная сила плота равна архимедовой силе, которая выталкивает плот из воды, за вычетом массы самого плота:

F = p(в)gV — mg

Объем плота V находим по формуле:

V = m/p©

Отсюда:

F = p(в)gV — mg = p(в)gm/p© — mg = mg(р(в)/р© — 1)

Тогда грузоподьемность будет раван:

Г = F/g = m(р(в)/р© — 1)

m = 120кг

р(в) = 1000 кг/м3  плотность воды

р© = 500 кг/м3  плотность сосны