8 / 11
Выполнение домашнего задания занятия №19
Нужно проложить нефтепровод через широкую реку, например, шириной
300 м. Используем тонкостенную трубу – она порвется при увеличении
диаметра нефтепровода. Нужно увеличить прочность трубы... При увеличении
прочности за счет увеличения толщины стенки трубы, труба уже рвется от
собственного веса. Как быть?
Обратите внимание на то, что в задаче нет ограничений, как и где
проложить нефтепровод. Отсюда может быть широкий спектр решений, нет
дополнительных ограничений.
В задаче достаточно четко сформулировано техническое противоречие:
увеличим толщину стенок нефтепровода (его прочность) - увеличим его вес,
и, следовательно, в итоге уменьшим его прочность, нефтепровод порвется.
Рваться он будет внизу трубы, т.к. там сильнее всего труба растягивается, а
вверху – труба сильнее сжимается. Чтобы нефтепровод (лучше назовем его
«штуковиной») не рвался внизу и вверху,
он должен
быть в этом месте
толстым,
и
не должен быть
там
толстым
, что быть в форме трубы, т.к. вся
нагрузка приходится на них. Тогда, чтобы уменьшить вес штуковины, её
вертикальные стенки должны быть (и могут быть) тонкими. Полученная
конструкция будет похожа в поперечном сечении на прямоугольник и должна
быть самонесущей. Но мы из сопромата знаем, что в данном случае больше
всего подойдёт сечение двутавра – рельса. Если мы выполним сечение
штуковины в виде полого рельса, мы получим очень прочную конструкцию –
нефтепровод в форму рельса, которым можно будет перекинуть через реку,
шириной 300 м.