Kolano (konstrukcja)
W obróbce drewna kolano jest naturalnym lub ciętym, zakrzywionym kawałkiem drewna . Kolana, czasami nazywane kolanami okrętowymi, są powszechną formą usztywnienia w budowie łodzi , a czasami w konstrukcjach drewnianych . Krokiew kolanowa w stolarstwie to wygięta krokwia służąca do uzyskania miejsca nad głową na poddaszu.
Charakterystyka wytrzymałościowa
Drewno jest materiałem silnie anizotropowym (jego wytrzymałość zmienia się znacznie w zależności od kierunku przyłożonej siły, tj. równolegle, promieniowo lub stycznie do włókien). Ponieważ drewno jest najsilniejsze, gdy jest obciążone rozciąganiem lub ściskaniem wzdłuż słojów, najlepsze są kolana, w których słoje podążają za zakrętem. W przypadku kolana o stosunkowo niewielkim zgięciu może być możliwe wycięcie kolana z pojedynczej deski o prostych włóknach i nadal uzyskanie wystarczającej wytrzymałości. Jednak wraz ze wzrostem zgięcia ta metoda staje się problematyczna, ponieważ coraz więcej kolan jest wyrównanych w poprzek włókien, a zatem jest znacznie słabsze. Kolano ułożone w ten sposób może łatwo pęknąć na pół pod samym naciskiem dłoni, nawet jeśli jest duże. W stolarce łodziowej stale narażona na wstrząsy i zmęczeniowe ta metoda jest nieodpowiednia.
Aby uniknąć tego problemu, kolana wymagające ostrzejszych krzywizn są wykonywane metodami, które zapewniają ścisłe wyrównanie słojów drewna i kierunku obciążenia. Można to osiągnąć poprzez gięcie parą , laminowanie lub wybranie naturalnego krzywizny z dopasowanym usłojeniem - "zarośnięte kolano". Hodowane kolana są ogólnie uważane za „najlepszą” metodę wśród szkutników i mają silne tradycje związane z ich stosowaniem, ale mogą nie osiągnąć takiej samej wytrzymałości jak dobre laminowane kolano.
typy
Wygięte — wygięte kolana powstają poprzez uplastycznienie drewna w celu nadania mu elastyczności poprzez gotowanie, gotowanie na parze lub podgrzewanie w kuchence mikrofalowej (w przypadku małych elementów). Jeszcze gorące drewno można wygiąć do kształtu odpowiedniego dla danego miejsca — albo na formie, albo przez wciśnięcie i zamocowanie bezpośrednio w docelowym miejscu serwisowania. Gięcie parowe to uświęcona tradycją metoda kształtowania ram łodzi, ale nieznacznie osłabia drewno, może pozostawiać naprężenia szczątkowe, które z czasem mogą powodować pękanie lub sprężynowanie, a stopień wygięcia jest ograniczony. osiągnąć, szczególnie w przypadku grubych członków. Ponadto nie wszystkie gatunki drewna parowego dobrze się wyginają.
Laminowane - Laminowane kolana są formowane przez powlekanie cienkich, elastycznych pasków drewna klejem, układanie ich warstwami w celu uzyskania wymaganej grubości, a następnie wciskanie pożądanego zagięcia w układ i zabezpieczanie go, aż klej zwiąże. Laminowane kolana są bardzo mocne i mogą być wykonane w kształtach, które byłyby trudne do osiągnięcia innymi metodami, ale wymagają czasu na utwardzenie kleju, są bardziej kłopotliwe w konstrukcji i muszą używać przyrządu lub uchwytu, aby je zabezpieczyć, dopóki utwardzanie kleju.
Wyhodowane — termin „wyrośnięte kolana” odnosi się do każdego kolana, które jest wykonane z naturalnego zagięcia lub zagięcia drzewa. Wyhodowane kolana można pobrać z kilku miejsc na drzewie. Korzenie są szczególnie użytecznym źródłem, ponieważ struktura korzeni wielu gatunków drzew naturalnie rozciąga się poprzecznie tuż pod ziemią, aby pomóc zakotwiczyć drzewo. Zapewnia to dość wiarygodne źródło oszustów o około 90 stopniach, których znalezienie w innych częściach drzewa może być niemożliwe. Aby uzyskać ten surowiec na kolana, budowniczowie mogą wykopać pień w całości, ponieważ w przeciwieństwie do innych części drzewa nie można ocenić jakości i ilości dostępnego materiału w korzeniach, ponieważ znajdują się one pod ziemią. Po wykopaniu pnia, kolana można przepiłować lub odłupać z odpowiednich naturalnych łuków. Jednak kolana wycięte z pnia mogą szybko stępić narzędzia służące do ich kształtowania i wykańczania - w miarę wzrostu korzeni otaczają małe cząstki gleby i skały, które działają jak osadzony materiał ścierny i przyspieszają zużycie narzędzi o ostrych krawędziach. W przypadku gatunków drewna o odpowiednich właściwościach rozłupywania, takich jak dąb, pień można rozłupać na kliny, z jednym dużym korzeniem na każdym klinie; każdy klin jest następnie rzeźbiony w żebro na małą łódkę. W zasadzie kształtowanie drzewa może być wykorzystane do nadania drzewu pożądanego kształtu.
Terminologia
Ostry zakręt w kawałku drewna jest również nazywany „zakrzywionym”. Powszechnie stosowane w przemyśle stoczniowym, zwane kolanem okrętowym, ze względu na ich zaletę polegającą na zmniejszeniu ingerencji w przestrzeń użytkową konstrukcji, ponieważ nie ma spandrela . Również krokwie kolanowe zwiększają powierzchnię użytkową poddasza, tworząc przestrzeń przypominającą kolano.
Kolano statku ma dwie części zwane ramieniem (krótsze) i korpusem (dłuższe). Powierzchnie zewnętrzne dochodzą do rogu (zwykle pod kątem 90 stopni w budynkach) zwanego piętą. Wewnętrzna powierzchnia zachowuje swój naturalny kształt, a krzywizna nazywana jest biustem. Grubość między piętą a biustem to gardło. Końce ramienia i ciała to palce.
Nazwy kolan statku są oparte na ich położeniu:
- Wiszące kolano, ramię jest opuszczone;
- Stojąc kolano, ramię jest w górze;
- Złożenie kolana, ramię jest na boki;
- Kolano bozonowe lub kolanowe (niejasne);
- Ćwiartka kolanowa, ćwiartka piłowana, a więc mniejsza, ale bez rdzenia (środek słojów), więc mniej podatna na sprawdzanie;
- Kolano sztyletu, w przemyśle stoczniowym, zazwyczaj wiszące kolano ustawione nieco ukośnie, aby usunąć przeszkodę, taką jak otwór strzelniczy na walczącym statku. Z „Budowania drewnianego statku bojowego” Dodds i Moore 1984
Kolana mogą być ślepo przymocowane za pomocą klinów z wyczyńca na obu końcach lub przykręcone na miejscu.
Ulubione gatunki drewna
Ze względu na tradycję, łatwość obróbki, wytrzymałość i trwałość, niektóre gatunki drewna są szczególnie cenione do wyrobu kolan. Pniaki Tamarack (znane również jako hackmatack ) są preferowanymi gatunkami drewna iglastego do rosnących kolan, podczas gdy biały dąb , żywy dąb i wiąz są preferowane do twardego drewna na zgięte kolana ze względu na łatwość zginania parą.
