В деревообработке колено — это натуральный или вырезанный изогнутый кусок дерева. [1] Колена, иногда называемые судовыми коленами, являются распространенной формой крепления в судостроении и иногда в деревянном каркасе . Стропильная нога с коленом в плотницком деле — это изогнутое стропило, используемое для увеличения высоты потолка на чердаке.
Древесина является высокоанизотропным материалом (ее прочность значительно варьируется в зависимости от направления приложенной силы, т. е. параллельно, радиально или по касательной к волокнам). Поскольку древесина наиболее прочна при нагрузке растяжением или сжатием вдоль волокон, лучшими коленами являются те, в которых волокна древесины следуют изгибу. Для колена с относительно небольшим изгибом можно вырезать колено из одной прямоволокнистой доски и все равно достичь достаточной прочности. Однако с увеличением изгиба этот метод становится проблематичным, поскольку все большая часть колена выравнивается поперек волокон и, следовательно, значительно слабее. Колено, выложенное таким образом, может легко сломаться пополам под одним лишь нажатием руки, даже если оно щедро сложено. В столярном деле лодок, постоянно подвергающихся ударным и усталостным нагрузкам, этот метод не подходит.
Чтобы избежать этой проблемы, колена, требующие более острых изгибов, изготавливаются с использованием методов, которые гарантируют, что волокна древесины и направление нагрузки будут точно выровнены. Этого можно добиться путем паровой гибки , ламинирования или выбора естественного изгиба с соответствующими волокнами — «выращенного колена». Выращенные колена обычно считаются лучшим методом среди судостроителей и имеют прочные традиции, связанные с их использованием, но они могут не достигать той же прочности, что и хорошее ламинированное колено.
Изогнутые - Изогнутые колена [2] формируются путем пластификации древесины, чтобы сделать ее гибкой, путем кипячения, пропаривания или микроволновой обработки (для небольших компонентов). Пока древесина еще горячая, ее можно согнуть в форму, подходящую для места - либо на форме, либо путем прижимания и закрепления ее непосредственно в конечном месте обслуживания. Гибка паром - это проверенный временем метод формирования рам лодок, но он немного ослабляет древесину, может оставлять остаточные напряжения, которые могут со временем привести к поломке или пружинению, и он ограничен в степени изгиба, которого он может достичь, особенно для толстых элементов. Кроме того, не все виды древесины хорошо гнутся паром.
Ламинированные - Ламинированные колена формируются путем покрытия тонких, гибких полосок древесины клеем, их наслаивания для достижения необходимой толщины, затем принудительного придания желаемого изгиба в укладку и закрепления ее до тех пор, пока клей не схватится. Ламинированные колена очень прочные и могут быть изготовлены в формах, которые было бы трудно получить другими методами, но они требуют времени для затвердевания клея, их сложнее собирать, и они должны использовать шаблон или приспособление для их закрепления до затвердевания клея.
Выращенный - Термин "выращенные колена" относится к любому колену, которое сделано из естественного изгиба или сгиба дерева. Выращенные колена можно взять из нескольких мест внутри дерева. Корни являются особенно полезным источником, поскольку корневая структура многих видов деревьев естественным образом распространяется вбок прямо под землей, чтобы помочь закрепить дерево. Это обеспечивает довольно надежный источник приблизительно 90-градусных изгибов, которые может быть невозможно найти в других частях дерева. Чтобы получить это сырье для колен, строители могут выкопать пень целиком, так как в отличие от других частей дерева, невозможно судить о качестве и количестве доступного материала в корнях, поскольку они находятся под землей. После того, как пень выкопан, колена можно распилить или расколоть от подходящих естественных изгибов. Однако колена, выпиленные из пня, могут быстро затупить инструменты, используемые для их формирования и отделки - по мере роста корней они обволакивают мелкие частицы почвы и камня, которые действуют как встроенный абразив и ускоряют износ режущих инструментов. Для пород древесины с подходящими характеристиками расщепления, таких как дуб, пень можно расколоть на клинья, с одним большим корнем на каждом клине; затем каждый клин вырезается в ребро для небольшой лодки. Исторически формовка дерева иногда использовалась для выращивания дерева в товарной форме ( подрезка и подрезка использовались для небольших прямых бревен, таких как ивовые прутья ).
Острый изгиб в куске дерева также называется «коленчатым». Обычно используется в судостроении, известном как колено корабля за его преимущество в уменьшении вторжения в полезное пространство конструкции, поскольку нет перемычки . Также стропило с коленом увеличивает полезное пространство на чердаке, создавая пространство, похожее на колено стены.
Колено судна состоит из двух частей, называемых плечом (короче) и телом (длиннее). Внешние поверхности сходятся к углу (обычно 90 градусов в зданиях), называемому пяткой. Внутренняя поверхность сохраняет свою естественную форму, а изгиб называется грудью. Толщина между пяткой и грудью — это горловина. Концы плеча и тела — это носки.
Названия кили корабля основаны на их положении: [3] [4]
Колени можно закрепить на обоих концах с помощью клиньев типа «лисий хвост» или прикрепить болтами.
Благодаря традициям, простоте обработки, прочности и долговечности, некоторые породы дерева особенно ценятся для изготовления колен. Пни тамарака (также известные как хакматак ) являются одними из предпочтительных хвойных пород для выращенных колен, в то время как белый дуб , живой дуб и вяз являются предпочтительными лиственными породами для гнутых колен из-за их легкости гибки паром.