ОБОЛО́ЧКА

ОБОЛО́ЧКА в тех­ни­ке, про­стран­ст­вен­ная кон­ст­рук­ция, об­ра­зо­ван­ная дву­мя кри­во­ли­ней­ны­ми по­верх­но­стя­ми, рас­стоя­ние ме­ж­ду ко­то­ры­ми (тол­щи­на) ма­ло́ по срав­не­нию с дву­мя др. раз­ме­ра­ми. По­верх­ность, де­ля­щая по­по­лам тол­щи­ну О., на­зы­ва­ет­ся сре­дин­ной по­верх­но­стью. Раз­ли­ча­ют замк­ну­тые и не­замк­ну­тые О.; по­след­ние долж­ны иметь окайм­ляю­щий опор­ный кон­тур, ко­то­рый мо­жет опи­рать­ся как на сте­ны, так и на отд. ко­лон­ны. Гео­мет­рия по­верх­но­сти О. ха­рак­тери­зу­ет­ся га­ус­со­вой кри­виз­ной, пред­став­ляю­щей со­бой про­из­ве­де­ние двух вза­им­но нор­маль­ных кри­визн k₁ и k₂ сре­дин­ной по­верх­но­сти О. (см. в ст. Кри­виз­на). Раз­ли­ча­ют О.: ну­ле­вой га­ус­со­вой кри­виз­ны – ци­лин­д­ри­че­ские (рис. 1, а), ко­ни­че­ские; от­ри­ца­тель­ной (двоя­кой) га­ус­со­вой кри­виз­ны, у ко­то­рых ис­крив­ле­ние по­верх­но­сти раз­ви­ва­ет­ся в раз­ные сто­ро­ны, – ги­пер­бо­лич. па­ра­бо­лои­ды (рис. 1, б) и др.; по­ло­жи­тель­ной (двоя­кой) га­ус­со­вой кри­виз­ны, у ко­то­рых ис­крив­ле­ние в од­ну сто­ро­ну, – сфе­ри­че­ские (рис. 1, в), эл­лип­сои­даль­ные и др. Вы­пол­ня­ют­ся О. по­сто­ян­ной или пе­ре­мен­ной тол­щи­ны из же­ле­зо­бе­то­на, ста­ли, де­ре­ва, лёг­ких спла­вов, пла­ст­масс и др. ма­те­риа­лов. О. под­раз­де­ля­ют­ся на од­но-, двух- и мно­го­слой­ные (рис. 2); в за­ви­си­мо­сти от ма­те­риа­ла бы­ва­ют изо­троп­ны­ми ли­бо ани­зо­троп­ны­ми.

Рис. 2. Многослойная конструкция с гофрированным заполнителем.

Рис. 1. Оболочки различной формы: а – цилиндрическая оболочка кругового сечения; б – гиперболический параболоид; в – сферическая оболочка.

О. яв­ля­ет­ся ста­ти­че­ски не­оп­ре­де­ли­мой сис­те­мой с бес­ко­неч­но боль­шим чис­лом лиш­них свя­зей. Под воз­дей­ст­ви­ем внеш­них на­гру­зок в О. воз­ни­ка­ют на­пря­жения, как рав­но­мер­но рас­пре­де­лён­ные по тол­щи­не, так и вы­зы­ваю­щие из­гиб, кру­че­ние и сдви­ги. Бла­го­да­ря пре­ва­ли­ро­ва­нию на­пря­же­ний, рав­но­мер­но рас­пре­де­лён­ных по тол­щи­не, ма­те­ри­ал О. наи­бо­лее пол­но вклю­ча­ет­ся в ра­бо­ту, по­это­му О. со­че­та­ют зна­чит. проч­ность и жё­ст­кость со срав­ни­тель­но ма­лым ве­сом, что вы­год­но от­ли­ча­ет их от пла­сти­нок. Ма­те­ма­тич. тео­рия рас­чё­та О. ос­но­вы­ва­ет­ся на тео­рии уп­ру­го­сти, тео­рии по­верх­но­стей и ги­по­те­зах Кирх­го­фа – Ля­ва, сво­дя­щих за­да­чу к ис­сле­до­ва­нию де­фор­ма­ции сре­дин­ной по­верх­но­сти. В слу­ча­ях, ко­гда из­гиб­ные на­пря­же­ния ма­лы и ими мож­но пре­неб­речь, О. на­зы­ва­ют­ся без­мо­мент­ны­ми и рас­счи­ты­ва­ют­ся на ос­но­ве уп­ро­щён­ной тео­рии.

Рис. 3. Здание Оперного театра в Пекине. Фото Hui Lan

Рис. 4. Художественный музей в Мехико.

Рис. 5. Фюзеляж самолёта: 1 – лонжерон; 2 – стрингер; 3 – шпангоут; 4 – оболочка фюзеляжа.

О. при­ме­ня­ют­ся в разл. об­лас­тях тех­ни­ки. В строи­тель­ст­ве они ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­ст­ве по­кры­тия и пе­ре­кры­тия со­ору­же­ний, в кон­ст­рук­ци­ях ре­зер­вуа­ров, ба­шен и др. Со­вме­ще­ние не­су­щих и ог­ра­ж­даю­щих функ­ций, по­вы­шен­ная жё­ст­кость и проч­ность О. по­зво­ля­ют пе­ре­кры­вать ими боль­шие про­лё­ты без про­ме­жу­точ­ных опор, что слу­жит ос­но­вой для эф­фек­тив­но­го ре­ше­ния про­бле­мы функ­цио­наль­ной ком­по­нов­ки про­стран­ст­ва со­ору­же­ния. При­мер та­ко­го по­кры­тия – сфе­рич. не­замк­ну­тая О. зда­ния Но­во­си­бир­ско­го те­ат­ра опе­ры и ба­ле­та (см. рис. к этой статье) диа­мет­ром ок. 60 м и тол­щи­ной все­го 8 см. Осо­бое ме­сто за­ни­ма­ют сет­ча­тые и мяг­кие О. Сет­ча­тая О. об­ра­зу­ет­ся впи­сы­ва­ни­ем в со­от­вет­ст­вую­щую кри­во­ли­ней­ную по­верхность струк­тур­ной кон­ст­рук­ции (про­стран­ст­вен­ной сет­ча­той сис­те­мы ре­гу­ляр­но­го строе­ния). Сталь­ные сет­ча­тые О. с ром­бо­вид­ной не­су­щей ре­шёт­кой впер­вые (1896) при­ме­не­ны рос. инж. В. Г. Шу­хо­вым, за­па­тен­то­вав­шим три ви­да сет­ча­тых не­су­щих О. (ви­ся­чие, вы­пук­лые и баш­ни-О.). Сет­ча­тые О. вы­пол­ня­ют­ся из ме­тал­лов, ком­по­зиц. ма­те­риа­лов и дре­ве­си­ны. При ис­поль­зо­ва­нии этих ма­те­риа­лов мож­но не толь­ко сни­зить мас­су по­кры­тия, но и за­пол­нить кар­кас кон­ст­рук­ции све­то­про­зрач­ны­ми эле­мен­та­ми. Раз­но­об­ра­зие форм О. по­зво­ля­ет так­же при­да­вать но­вые эс­те­тич. ка­че­ст­ва как внеш­не­му объ­ё­му зда­ний (ри­сун­ки 3, 4), так и ин­терь­е­ру. Мяг­кая О. пред­став­ля­ет со­бой кон­ст­рук­цию из спец. тка­ни, фор­му, ус­той­чи­вость и не­су­щую спо­соб­ность ко­то­рой обес­пе­чи­ва­ет по­сто­ян­но под­дер­жи­вае­мое из­бы­точ­ное дав­ле­ние воз­ду­ха или лёг­кий кар­кас. В за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния и кон­ст­рук­тив­но­го ис­пол­не­ния мяг­кие О. мо­гут иметь разл. фор­му. Они пред­на­зна­че­ны в осн. для уст­рой­ст­ва врем. со­ору­же­ний: вы­ста­воч­ных па­виль­о­нов, спор­тив­ных за­лов, скла­дов, ук­ры­тий для тех­ни­ки, за­щит­ных ук­ры­тий для соз­да­ния мик­ро­кли­ма­та при про­из-ве стро­ит. ра­бот. О. так­же на­хо­дят ши­ро­кое при­ме­не­ние в кон­ст­рук­ци­ях ЛА, ра­кет, су­дов, цель­но­ме­тал­лич. ва­го­нов и т. п. О. час­то при­хо­дит­ся под­кре­п­лять рёб­ра­ми или др. си­ло­вы­ми эле­мен­та­ми (в осн. для обес­пе­че­ния их ус­той­чи­во­сти), напр. фю­зе­ля­жи и кры­лья са­мо­лё­тов, не­ко­то­рые ти­пы тон­ко­стен­ных пе­ре­кры­тий и др. (рис. 5).