气启闭卧倒门

2气启闭卧倒门我国自制的某船坞，采用先进的气启闭卧倒门，如下图所示，这种坞门的操作是通过压缩空气在空气舱内进气与灌水，使坞门启闭，操作简单、方便，启闭稳定可靠。附1-1坞门“启、卧”的工作原理（1）原理：坞门在启、卧过程中由于自重偏心对转轴产生一个使坞门倾倒的力矩，同时坞门在水中受到静水总压力即浮力的作用，此力对转轴构成一个反抗坞门倾倒的浮力矩。当浮力矩小于倾倒力矩时，坞门下卧；当浮力矩大于倾倒力矩时，坞门上浮关闭。（2）为实现对坞门的启闭，坞门设计成三层舱格，上层为潮汐舱，其主要作用是减少坞门浮力随潮位的变化，用于保持舱内、舱外水位齐平。中层为固定浮舱和空气操作舱，空气操作舱为坞门启卧操作专设的舱格，通过它进气排水或进水排气来控制坞门的启卧，固定浮舱以减轻坞门在水下的重量，减缓和加速启闭速度。底层为固定的压载舱，一般保持水满，在坞门运转过程中，减小浮力，增加稳定性。（3）启卧工艺操作过程。开门时，坞室内灌水，当水位与海平面齐平时，关闭通向空气操作舱的进气阀，打开放气阀，此时空气操作舱内开始灌气排水，当坞门倾倒力矩大于浮力矩时，坞门下卧。关门时，相反，关闭放气阀门，打开进气阀门，此时压缩空气进舱排水，当浮力矩大于坞门重力偏心距时，坞门上浮关闭。附1-2计算资料（1）坞门尺寸计算长度L=28m;宽度B=2.5m；底宽b=1m。（2）坞门顶▽+5.0:；3坞门底▽-6.0；潮汐舱段▽+5.0~▽+1.5；浮力舱段▽+1.5~▽-3.5；压舱水舱段▽-3.5~▽-6.0；转动轴心高程▽-6.8。（3）设计水位高程▽+4.0；（4）固定浮舱尺寸5×2.5×12m3。（5）海水容重γ=10100N/m3。（6）坞门钢材及设备总重G1=192×104N；压舱水舱总重G2=141×104N；坞门总重G=G1+G2=333×104N。（7）坞门重心位置，坞门重心到转轴的轴距离xi=0.7m，yi=4.3m。4附1-3要求1.、计算坞门在设计水位（▽4.0）关闭状态（坞室内无水）时，坞门ABCD壁上各舱段静水总压力和作用点，并绘制压强分布图。解：当坞门在设计水位（▽4.0）关闭状态（坞室内无水）时，由顶端到水平面位置不受到水的压力，潮汐舱水位以下部分内外均受到水压力，浮舱外壁受到水压力，压载舱内外均受到水压力。AB段中，由顶端至水位无水压力；由水面至B点，外侧有均匀增加的静水压强，内侧潮汐舱和压载舱有均匀增加的静水压强。外侧ph，2212110100(44.5)/228102162502P10100(41.5)/22817321502P10100(4.53.5)/2281414002PP8342700HPHLNHHLNHHLNPPN外内内2外内内2设水压力作用点距顶端距离为x,所以有22210216250(18.5)1732150(12.5)141400(8.5)3337.58342700Xm即，作用点位于距A7.5m处。BC段，22(8.5)10100(1.5/28.5)1.5283923850210100(1.51.5/28.51.5)2839238505549162xzxzHPHLNPVNPPPN作用点位于距B点1.5*1.414/2=1.1M处CD段，P=10100*10*1*28-10100*1*28*1.5=24038000N作用于CD中点。压强分布如图所示：2、计算坞门在设计水位关闭状态（α=0o）时，坞门下卧的倾倒力矩和浮力矩（坞门下卧前空气舱操作舱内进满水）？解：倾倒力M[333000010100(2.52.5282.55160.72651250NM倾倒）]顺时针5P101002.51.51.5/26751850N浮力（10）28所以，浮力矩M67518500.74726295NM浮力逆时针3、就算坞门在设计水位下卧过程中，当α=30o倾斜状态时，坞门下卧的倾倒力矩和浮力矩？解：当α=30o时M[3330000101002.51.51.5/2(0.7cos304.3sin30)25560750ooNM倾倒（11）28-1010052.512]顺时针浮力P101002.51.51.5/27458850N浮力（11）28浮力矩M7458850(0.7cos304.3sin30)20558215ooNM浮力逆时针4.、试核算坞门在设计水位α=90o时，空气操作舱全部进气排水后，坞门起伏情况？（潮汐舱充满水。）解：P101002.51.51.5/27458850N浮力（11）28总重G=3330000+7458850-10100*5*2.5*28=7253850NPG所以坞门浮起