Шпангоут — поперечный элемент каркаса судна¶

Шпангоут — поперечный силовой элемент каркаса корпуса судна (и ряда других летательных аппаратов), расположенный в плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости корпуса. Шпангоуты вместе с продольными элементами (стрингерами, килем, палубными бимсами) образуют основу корпусной конструкции, воспринимающие нагрузки от давления воды, веса конструкции, груза и волновых воздействий.

¶Происхождение термина

Слово «шпангоут» происходит от нидерл. spantgoed — «каркас, набор», в свою очередь от spant — «ребро, рама». Термин пришёл в русский язык в эпоху Петра I вместе с заимствованием западноевропейской кораблестроительной терминологии (наряду со словами «румпель», «фальшборт», «бимс»). В старых источниках встречается также форма «шпангоут» через «г» — «шпангоут».

¶Устройство и расположение

Шпангоуты представляют собой рамы, повторяющие поперечный обвод корпуса. Каждый шпангоут имеет вертикальные части (стенки) и горизонтальные (или наклонные) элементы — флоры (для нижних шпангоутов на днище) и бимсы (для палубных шпангоутов). В сечении шпангоут напоминает замкнутую или почти замкнутую раму, огибающую поперечный силуэт судна.

Шпангоуты устанавливаются перпендикулярно килю на расстоянии друг от друга, называемом шпацией. Шпация может быть постоянной или переменной — в местах сосредоточения нагрузок (у машинного отделения, в районе танков, в носовой и кормовой частях) шпангоуты устанавливают чаще. Нумерация шпангоутов ведётся от форштевня к ахтерштевню (от носа к корме), при этом нулевым считается шпангоут, расположенный в плоскости перпендикулярной диаметральной плоскости и проходящей через заднюю кромку форштевня.

¶Классификация

По назначению и положению шпангоуты подразделяются:

• Корпусные шпангоуты — воспринимают нагрузки от внешнего давления воды и передают их на продольный набор;
• Палубные шпангоуты (бимсы) — воспринимают нагрузку от груза, оборудования и людей на палубе;
• Шпангоуты надстройки и рубки — облегчённые рамы, образующие каркас надпалубных помещений;
• Специальные шпангоуты — рамы в местах установки якорных пучтов, швартовых устройств, орудийных установок и другого оборудования, воспринимающие повышенные нагрузки.

По способу изготовления шпангоуты делятся на клёпаные (сборные, из отдельных профилей) и сварные (монолитные рамы, собранные из гнутых или катаных профилей). В современном судостроении преобладают сварные шпангоуты.

По типу сечения различают шпангоуты из угловой, тавровой, коробчатой и гнутой профильной стали.

¶Материалы

Исторически шпангоуты изготавливались из древесины (дуб, ясень, сосна) — в деревянном судостроении это были гнутые или клёпаные деревянные рамы. С появлением металлического судостроения в первой половине XIX века шпангоуты стали выполнять из корабельной стали, а в XX веке — из высокопрочных и низколегированных марок. Для скоростных катеров и судов малых серий применяют алюминиевые сплавы и композитные материалы.

¶Шпангоуты в авиации

Термин «шпангоут» применяется и в авиаконструкции — так называют поперечные силовые элементы фюзеляжа, воспринимающие нагрузки от внутреннего давления (в герметических фюзеляжах), от оперения и шасси. Авиационные шпангоуты, как правило, имеют форму рамы с вырезами для прокладки проводки и трубопроводов. В отличие от судовых, они изготавливаются преимущественно из алюминиевых сплавов и титана.

¶Роль в конструкции корпуса

В корпусе с поперечной системой набора шпангоуты являются главными силовыми элементами, а продольные связи — вспомогательными. В корпусе с продольной системой набора, напротив, основную работу выполняют стрингеры, а шпангоуты служат для сохранения формы обводов и восприятия локальных нагрузок. Большинство современных судов имеют смешанную систему набора, в которой шпангоуты работают совместно с продольными элементами.

Шпангоуты обеспечивают:

• сохранение формы поперечных обводов корпуса;
• восприятие и распределение нагрузок от внешнего давления воды;
• передачу нагрузок от палуб, переборок и внутренних конструкций на продольный набор;
• крепление обшивки корпуса.

¶Терминология

Совокупность всех поперечных элементов корпуса называется шпангоутным набором. Расстояние между соседними шпангоутами — шпация. Шпангоутный план (план набора) — чертёж, на котором показано расположение и конструкция всех шпангоутов судна; он является одной из основных конструкторских документаций корпуса.

¶См. также

• Стрингер
• Система набора корпуса
• Форштевень
• Обшивка корпуса судна

¶Источники

• БСЭ, статья «Шпангоут»
• Судостроительный справочник, т. 1: «Конструкция корпуса судна»
• Качалов В. И. «Конструкция корпуса судна»
• Пантелеев Н. Ф. «Сопротивление материалов в примерах и задачах»