Открыть сервисСервис
Главная → Блог → Шпангоут — поперечный элемент корпуса судна

Шпангоут — поперечный элемент корпуса судна

Шпангоут — поперечный силовой элемент набора корпуса судна, самолёта или космического аппарата, расположенный поперёк продольной оси корпуса и воспринимающий нагрузки от давления воды, веса конструкции и внешних воздействий. Вместе с продольными элементами (стрингерами, килем, палубными балками) шпангоуты формируют каркас корпуса, обеспечивающий его прочность и форму. Термин происходит от нидерл. spant — «прогон, пролёт».

Назначение

Основные функции шпангоутов:

  • восприятие и распределение нагрузок от гидродавления, внутренних масс и ударных воздействий;
  • поддержание формы обшивки корпуса, предотвращение её коробления;
  • передача нагрузок от обшивки к продольным элементам набора и далее к килю;
  • обеспечение поперечной прочности корпуса — сопротивления сжатию и изгибу в поперечной плоскости.

Шпангоуты работают совместно со стрингерами: обшивка воспринимает давление воды и передаёт его на шпангоуты, а те — на продольные связи. Такая ортогональная система «шпангоуты — стрингеры» обеспечивает высокую прочность при минимальной массе конструкции.

Классификация

По конструкции шпангоуты подразделяются на:

  • цельнокорпусные (сплошные) — выполнены из листа с вырезами (фасонные шпангоуты), распространены на малых судах;
  • составные (сборные) — состоят из отдельных частей (пояс, полупояса, флор), соединённых между собой;
  • профильные — изготовлены из прокатных профилей (двутавров, уголков, коробчатых профилей), применяются в судостроении и авиации.

По расположению в наборе различают:

  • средние шпангоуты — расположенные в центральной части корпуса, воспринимающие наибольшие нагрузки;
  • кормовые и носовые шпангоуты — расположенные в сужающихся частях корпуса, часто имеют сложную форму.

По способу крепления к обшивке:

  • внешние — приваренные или приклёпанные к обшивке извне;
  • внутренние — расположенные внутри корпуса, вплотную к обшивке.

Нумерация шпангоутов

Шпангоуты нумеруются от нуля к корме (в российском судостроении) или от форштевня к ахтерштевню. Расстояние между соседними шпангоутами называется шпацией и составляет, как правило, 500—800 мм. Положение шпангоута определяется шпангоутным уклонением — расстоянием от мидель-шпангоута (условной плоскости, делящей судно пополам) до данного шпангоута. Шпангоутный уклонитель — чертёж, на котором показаны формы шпангоутов в развёртке.

Шпангоуты в авиации

В авиационной конструкции шпангоутами называют поперечные силовые элементы фюзеляжа, крыла и оперения. Авиационные шпангоуты, как правило, имеют замкнутое сечение (овальное, круглое, прямоугольное) и изготавливаются из алюминиевых сплавов, титана или композитных материалов. Шпангоуты крыла часто выполняют функцию крепления законцовок элеронов, посадочных щитков и других агрегатов. В конструкциях с полужёсткой обшивкой шпангоуты воспринимают часть нагрузок совместно с обшивкой.

Шпангоуты в космической технике

В конструкциях ракет и космических аппаратов шпангоутами называют поперечные рамы, обеспечивающие жёсткость цилиндрической обечайки и воспринимающие нагрузки от разгонных двигателей, внутреннего оборудования и теплового расширения. Шпангоуты космических аппаратов часто изготавливаются из алюминиевых сплавов или композитов и имеют облегчённую конструкцию с технологическими отверстиями.

Материалы и изготовление

В судостроении шпангоуты изготавливают из морской корабельной стали (марок типа 09Г2С, Д), нержавеющей стали, алюминиевых и титановых сплавов. Способы изготовления:

  • гибка листа на шпангоутогибочных станках;
  • прокатка профилей;
  • сварка составных элементов;
  • литьё (редко, для ответственных узлов).

В авиации применяют штамповку, фрезерование из сплошной заготовки (иногда с высоким коэффициентом использования металла), вытяжку и аддитивные технологии для отдельных узлов.

См. также

Историческая справка

До появления металлического судостроения шпангоуты изготавливались из дерева (дуба, ясеня, бука) и крепились к обшивке деревянными нагелями или металлическими скобами. С переходом к стальному корпусу в конце XIX века шпангоуты стали клёпаными, а с развитием сварных технологий в середине XX века — преимущественно сварными. В современном судостроении преобладают сварные конструкции из профильного проката.

Источники

  • Правила Регистра России. Классификация и постройка морских судов.
  • Справочник конструктора-судостроителя.
  • Справочник по проектированию самолётов (под ред. Н. Н. Полунина).
  • Космонавтика: Энциклопедия.

Похожие материалы

Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru