Шпангоут
Использование шпангоута
Шпангоут (нидерл. spanthout, от spant — «ребро» и hout — «дерево») — это деревянный или металлический поперечный элемент жёсткости обшивки корпуса корабля, летательного аппарата или котла восьмиосного вагона-цистерны. В кораблестроении, а также судостроении — это также элемент теоретического чертежа: — сечение корпуса вертикальной поперечной плоскостью.
Содержание |
Шпангоут в судостроении
Бортовая балка набора корпуса судна. В корабельном наборе шпангоут бывает цельный и составной. Последний состоит обычно из двух рёбер, нижним концом укрепленных на киле. Рёбра изогнуты по форме днища корабля и продолжаются вверх на высоту борта. Сверху (под палубой) рёбра соединены между собой поперечной балкой (бимсом), который используется как опора для палубного настила. Вдоль борта шпангоуты соединяются стрингерами, которые идут от носа к корме по корпусу судна. Между собой шпангоуты никак не соединяются, а с остальными элементами продольного и поперечного набора они соединяются с помощью кницы: косой распорки (для деревянного набора) или треугольного листа металла (для стального). Шпангоут, расположенный на половине длины называется мидель-шпангоутом, остальные — «передними» или «задними» относительно миделя. Число шпангоутов зависит от длины судна и требуемой прочности корпуса, расстояние между шпангоутами (шпация) выбирается из стандартного ряда. Шпангоуты нумеруются от носа в корму либо от кормы к носу. В носовой и кормовой оконечностях судна шпангоуты часто ставятся не поперечно, а под углом, чтобы они стояли перпендикулярно обшивке корпуса. Такие шпангоуты называют поворотными.
Деревянные корабли
Поскольку корпус судна имеет U-образную форму вблизи миделя и V-образную в оконечностях, шпангоуты часто невозможно изготовить из целого дерева, поэтому их делают составными. Нижнюю часть шпангоута, соединяющуюся с килем, называют флортимберсом. В оконечностях флортимберсы имеют заострённую форму (пиковые флортимберсы). К флортимберсу с обеих сторон примыкают футоксы, нумеруемые от флортимберса. В зависимости от размеров корабля число футоксов может меняться. Верхнюю часть шпангоута называют топтимберсом.
Обычно шпангоуты делают двухслойными, при этом слои совмещают так, чтобы половина высоты одного слоя накладывалась на середину другого. Оба слоя скрепляют нагелями. Реже оба слоя устанавливают с зазором при помощи деревянных вставок и соединительных шипов, но и в этом случае в нижней части шпангоута слои всегда подгоняют вплотную друг к другу. На малых судах шпангоуты тоже могут быть наборными. На небольших шлюпках шпангоуты часто изготовляют из одного искусственно выгнутого куска дерева. Шпангоуты могут состоять из нескольких склеенных друг с другом пластин. Такие клеёные шпангоуты часто выполняют как одно целое с бимсом. Последний задний шпангоут в наборе деревянного судна называется фашенписом.
Металлические корабли
На металлических (клёпаных и сварных) судах шпангоуты подразделяются на основные (холостые) и рамные. Холостой шпангоут — это ребро жесткости бортовой обшивки. Рамный шпангоут является более мощной балкой; он образует так называемую шпангоутную раму с флором, идущим поперек днища вертикальным стальным листом с фланцем или обратной полосой, и, проходящим параллельно флору под палубой, бимсом. На судах с двойным дном флоры сверху ограничиваются настилом второго дна. Для уменьшения веса и удобства постройки в стенках флоров делают вырезы. Холостые шпангоуты могут нижней частью через кницы опираться на флоры или (при отсутствии флоров) просто обрываться на бортовой обшивке. Именно по холостым шпангоутам определяется основная шпация судна.
В средней части судна холостые шпангоуты обычно через 2-4 шпации чередуются с рамными. В оконечностях рамные шпангоуты ставятся, по крайней мере, через шпацию. В носовой оконечности бортовая обшивка усиливается промежуточными шпангоутами с шагом 1/2 шпации или меньше, обеспечивая дополнительную прочность при ударах волн или ледовые усиления.
Авиастроение
Шпангоут выполняется из различных профилей (как правило, в виде кольца или овала) и прикрепляется к балкам продольного набора. Нормальные шпангоуты обеспечивают сохранение поперечного сечения фюзеляжа. Усиленные шпангоуты устанавливаются в местах, где фюзеляж подвергается большим нагрузкам (стыковые узлы, узлы крепления, перегородки гермоотсеков и т. п.), и по границам больших вырезов в фюзеляже. Нормальные шпангоуты обычно имеют рамную конструкцию и изготавливаются методом штамповки или гибки из цельного листа. Усиленные шпангоуты выполняются в виде замкнутой рамы двутаврового или швеллерного сечения. Конструктивно такая рама изготавливается сборной или монолитной. В местах установки перегородок силовой шпангоут полностью зашивается стенкой, подкреплённой вертикальными и горизонтальными профилями, или сферической оболочкой с радиально расположенными подкрепляющими элементами.
