膝（構造）

木工において、ニーとは、自然に曲がった、または切り出された木片のことである。^{[1]ニーは、船のニーとも呼ばれ、}造船や木造建築における一般的な支柱の一種である。大工仕事におけるニー垂木は、屋根裏部屋の頭上空間を稼ぐために使われる曲がった垂木である。

木材は高度に異方性の材料です(その強度は、加えられる力の方向、つまり木目に対して平行、放射状、または接線方向によって大きく異なります)。木材は木目に沿って引張または圧縮の負荷がかかったときに最も強くなるため、最良のニーは木目が曲げに沿うものです。比較的曲げの少ないニーの場合、木目がまっすぐな 1 枚の板からニーを切り出しても十分な強度が得られる可能性があります。ただし、曲げが大きくなるにつれて、ニーの大部分が木目と交差して並ぶため、かなり弱くなるため、この方法は問題になります。このように配置されたニーは、たとえ大きめのサイズであっても、手の圧力だけで簡単に 2 つに折れてしまう可能性があります。衝撃と疲労荷重が絶えずかかる船の継ぎ手では、この方法は適していません。

この問題を回避するために、より急なカーブを必要とする膝は、木目と荷重の方向がぴったりと揃う方法を使用して作られます。これは、蒸気曲げ、積層、または木目が一致する天然の曲がった部分 (「成育膝」) を選択することで実現できます。成育膝は、一般的にボート製造業者の間で最良の方法と考えられており、その使用には強い伝統がありますが、良質の積層膝と同じ強度は得られない可能性があります。

曲げ- 曲げられた膝^[2]は、木材を煮沸、蒸す、または電子レンジ（小さな部品の場合）で可塑化して柔軟にすることで形成されます。木材は熱いうちに、型に乗せるか、または最終使用場所に直接押し込んで固定することで、その場所に適した形に曲げることができます。蒸気曲げは、ボートのフレームを形作る昔ながらの方法です。しかし、木材がわずかに弱くなり、残留応力が残るため、時間の経過とともに破損やスプリングバックを引き起こす可能性があり、特に厚い部材の場合、達成できる曲げの程度が制限されます。また、すべての種類の木材が蒸気でうまく曲がるわけではありません。

ラミネート- ラミネート ニーは、薄くて柔軟な木材のストリップに接着剤を塗布し、必要な厚さになるまで重ねて、必要な曲げをレイアップに押し付けて、接着剤が固まるまで固定することで形成されます。ラミネート ニーは非常に強度が高く、他の方法では実現が難しい形状にすることができますが、接着剤が固まるまでに時間がかかり、組み立てが面倒で、接着剤が固まるまで治具や固定具を使用して固定する必要があります。

成長した- 「成長した膝」という用語は、木に自然に曲がったり曲がったりしてできた膝を指します。成長した膝は、木内の複数の場所から採取できます。多くの種類の木の根の構造は、木を固定するために地面の真下で自然に横に広がるため、根は特に有用な情報源です。これにより、木の他の部分では見つけられない、約 90 度の曲がった部分のかなり信頼できる情報源が得られます。膝の原材料を得るために、建築業者は切り株全体を掘り起こすことがあります。木の他の部分とは異なり、根は地下にあるため、利用可能な材料の質と量を判断することは不可能だからです。切り株を掘り起こしたら、適切な自然の曲がった部分から膝を鋸で切ったり割ったりすることができます。しかし、切り株から鋸で切った木は、形を整えたり仕上げたりするのに使用する道具をすぐに鈍らせてしまう。根が成長すると土や岩の小片を包み込み、それが研磨材として作用し、刃物の摩耗を早めるからだ。オークのように、適切な割り木の特性を持つ木材の場合、切り株をくさび形に割り、くさびごとに大きな根を 1 つずつ付けることができる。その後、くさびを彫って小型ボートのリブにする。歴史的には、木を市場性のある形に育てるために木を形作ることが時々あった (小枝刈りや枝刈りは、ウィジーのような小さくてまっすぐな木材に使用されていた)。

木材の鋭い曲がりは「クランク」とも呼ばれます。造船業では、スパンドレルがないため構造物の使用可能スペースへの侵入を減らす利点があるため、船の膝としてよく使用されます。また、ニー ラフターは、ニーウォールのようなスペースを作成することで、屋根裏部屋の使用可能スペースを増やします。

船の膝には、アーム (短い方) とボディ (長い方) と呼ばれる 2 つの部分があります。外側の表面は、かかとと呼ばれる角 (建物では通常 90 度) に達します。内側の表面は自然な形状を保っており、その曲線は胸部と呼ばれます。かかとと胸部の間の厚みは喉部です。アームとボディの端はつま先です。

船の膝の名称は、その位置に基づいている: ^{[3] [4]}

• 膝を曲げ、腕を下げます。
• 膝立ち、腕は上です。
• 膝を曲げ、腕を横に向けます。
• ボソン膝またはラップ膝（不明）
• 四分の一膝、四分の一鋸引きのためサイズは小さいですが、髄（年輪の中心）がないので割れが生じにくいです。
• ダガーニーは、造船業において、戦闘艦の砲門などの障害物を回避するために、わずかに斜めに設定された吊り下げ式ニーです。「木造戦闘艦の建造」Dodds and Moore 1984 より

膝は、両端にフォックステールウェッジを使用して盲ペグで固定することも、ボルトで固定することもできます。

伝統、加工のしやすさ、強度、耐久性などの特性から、いくつかの種類の木材は膝の製作に特に重宝されています。タマラック（ハックマタックとも呼ばれる）の切り株は、成長した膝に好まれる針葉樹の一種ですが、ホワイトオーク、ライブオーク、ニレは蒸気で曲げやすいことから、曲げられた膝用の 広葉樹として好まれています。